تلعب ميكروبات أمعاء النحل دورًا مهمًا في فسيولوجيا المضيف والتمثيل الغذائي. أظهرت الدراسات الحديثة أن تأثير الكائنات الحية الدقيقة المقيمة في تنظيم جهاز المناعة لدى نحل العسل عميق، مما يحمي من مسببات الأمراض Serratia marcescens . ومع ذلك، تمت دراسة عدد قليل فقط من أعضاء الأمعاء الأساسية في تنظيم الوظائف المناعية. هنا، استكشفنا كيف ساعدت أنواع بكتيريا أمعاء النحل المختلفة في إزالة مسببات الأمراض Hafnia alvei ، والتي تسبب تسمم الدم لدى النحل بمعدل وفيات مرتفع. وجدنا أن كلاً من Gilliamella apicola W8136 و Lactobacillus apis W8172 يحميان نحل العسل من مسببات الأمراض الانتهازية، في حين أن سلالتين أخريين من Gilliamella و Lactobacillus لم تؤثر على غزو H. alvei . كشف التحليل النسخي أن أنواع الأمعاء تسببت في أنماط تعبير مختلفة في الأمعاء. على وجه التحديد، تم رفع مستوى جينين منظمين من مسار Toll، PGRP-S3 الذي يتعرف على الجرام إيجابي وSpätzle الذي يرتبط ببروتين Toll لنقل الإشارة اللاحقة، بواسطة L. apis . وعلى نحو مماثل، تم تحفيز العديد من الجينات التي تشفر البروتينات المضادة للبكتيريا بواسطة L. apis . ومن المثير للاهتمام أننا وجدنا زيادة في التعبير عن أبيداسين، والذي أظهر أيضًا تأثيرًا مثبطًا عاليًا في المختبر على H. alvei . ولتوضيح الفرق بين السلالات في تنظيم مناعة المضيف، تشير التحليلات الجينومية المقارنة إلى أن بروتينات الطبقة S الفريدة لـ L. apis قد تشارك بشكل محتمل في إشارات Toll لدى نحل العسل وتنشيط إنتاج البروتين المضاد للبكتيريا.

الأهمية: النحل من الملقحات الأساسية التي تدعم الاقتصادات الزراعية العالمية وإمدادات الغذاء. وقد ارتبط انخفاض أعداد النحل مؤخرًا بعدة عوامل، في حين تعتبر عدوى مسببات الأمراض واحدة من أهم العوامل المساهمة. وعلى الرغم من تحديد عدد محدود من مسببات الأمراض البكتيرية، فإن Hafnia alvei هي واحدة من مسببات الأمراض التي تسبب تعفن الدم لدى النحل البالغ. في هذه الدراسة، أظهرنا أن اثنين من أعضاء أمعاء النحل، Gilliamella و Lactobacillus ، يمكنهما تطهير H. alvei من الغزو. يمكن أن يحفز الاستعمار الأحادي لسلالات معينة مسار إشارات Toll للمضيف والتعبير اللاحق عن AMPs. على وجه التحديد، يكون الأبيداسين الذي يتم تنظيمه بشكل تصاعدي بواسطة الكائنات المتعايشة في الأمعاء أكثر فعالية ضد مسببات الأمراض. علاوة على ذلك، يشير تحليلنا الجينومي إلى أن بروتينات الطبقة السطحية الخاصة بسلالات Lactobacillus هي محرك مهم لإشارات Toll، مما يسلط الضوء على تنوع سلالات أمعاء النحل في تنظيم جهاز المناعة للمضيف.

النحلة العسلية، Apis mellifera ، هي الملقحات الزراعية الأكثر أهمية والخسائر الأخيرة لمستعمراتها تثير قلقًا عالميًا. تعد مسببات الأمراض البكتيرية أحد الأسباب المنسوبة إلى انخفاض أعداد النحل. Serratia marcescens هي مسببات أمراض انتهازية ذات نطاق مضيف واسع، قادرة على التأثير على العديد من النباتات والحيوانات. يمكن أن تغزو S. marcescens أنسجة مختلفة من نحل العسل، بما في ذلك الأمعاء واللمف الدموي، مما يؤدي إلى التهابات شديدة وتهديد صحة النحل. غالبًا ما ترتبط S. marcescens بالعدوى الثانوية، ويمكن أن تتكاثر بسرعة لتكوين أغشية حيوية، مما يجعل من الصعب بشكل خاص السيطرة عليها والقضاء عليها. إن فهم التفاعلات بين S. marcescens ونحل العسل، بالإضافة إلى استكشاف الحلول المحتملة مثل البروبيوتيك، أمر بالغ الأهمية لتحسين صحة النحل. في هذه الدراسة، قمنا بتقييم تأثير Lactobacillus kunkeei ، وهي بكتيريا مرتبطة بأمعاء النحل على بقاء نحل العسل، والحماية من مسببات الأمراض الانتهازية S. marcescens ، وتنشيط الاستجابات المناعية للنحل. تم تقسيم النحل العامل حديث الظهور إلى مجموعات: MD- بدون علاج، GH- تم تطعيمها بمتجانس أمعاء نحل الخلية و Lk- تم تطعيمها بـ L. kunkeei . بعد خمسة أيام من التطعيم، تعرضت النحل في كل مجموعة على حدة لمسببات الأمراض الانتهازية S. marcescens . تظهر نتائجنا أن L. kunkeei زادت من بقاء النحل بعد الإصابة بـ S. marcescens ، وتثبيط تكاثرها في الأمعاء، وتقليل التعبير عن جينات الببتيد المضادة للميكروبات في ظهارة الأمعاء مقارنة بالنحل المحروم من الميكروبات في بيئة معملية. تسلط نتائجنا الضوء على الاستخدام المحتمل للبروبيوتيك لتعزيز صحة النحل.

التمويل تم تمويل هذا البحث من خلال منحة نيوتن-أوتافيتي من المجلس الثقافي البريطاني (المنحة 275898413)، وبرنامج التنقل لمرحلة ما بعد الدكتوراه التابع للمؤسسة الوطنية السويسرية للعلوم (المنحتان P300PA_174329 وP2ELP3_165168)، وتمويل أساسي من icipe مقدم من هيئة المعونة البريطانية من حكومة المملكة المتحدة، والوكالة السويدية للتعاون الإنمائي الدولي (Sida)، والوكالة السويسرية للتنمية والتعاون (SDC)، وجمهورية إثيوبيا الديمقراطية الاتحادية، وحكومة كينيا. الآراء الواردة هنا لا تعكس بالضرورة الرأي الرسمي للمانحين.