Hệ vi sinh vật đường ruột của ong mật đóng vai trò quan trọng trong sinh lý và quá trình trao đổi chất của vật chủ. Các nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng ảnh hưởng của các vi sinh vật thường trú trong việc điều hòa hệ thống miễn dịch của ong mật là rất sâu sắc, giúp bảo vệ chúng chống lại tác nhân gây bệnh Serratia marcescens . Tuy nhiên, chỉ có một số ít thành viên cốt lõi của ruột trong việc điều hòa chức năng miễn dịch được nghiên cứu. Ở đây, chúng tôi đã khám phá cách các loài vi khuẩn đường ruột khác nhau hỗ trợ quá trình thanh thải Hafnia alvei gây bệnh, nguyên nhân gây nhiễm trùng huyết ở ong với tỷ lệ tử vong cao. Chúng tôi thấy rằng cả Gilliamella apicola W8136 và Lactobacillus apis W8172 đều bảo vệ ong mật khỏi tác nhân gây bệnh cơ hội, trong khi hai chủng khác từ Gilliamella và Lactobacillus không ảnh hưởng đến sự xâm nhập của H. alvei . Phân tích phiên mã cho thấy các loài đường ruột gây ra các cấu hình biểu hiện khác nhau trong ruột. Cụ thể, hai gen điều hòa từ con đường Toll, PGRP-S3 nhận diện Gram dương và Spätzle liên kết với protein Toll để truyền tín hiệu hạ lưu, đã được nâng cao bởi L. apis . Tương ứng, nhiều gen mã hóa protein kháng khuẩn cũng được kích thích bởi L. apis . Điều thú vị là chúng tôi đã tìm thấy sự biểu hiện tăng lên của apidaecin, cũng thể hiện tác dụng ức chế in vitro cao đối với H. alvei . Để làm sáng tỏ sự khác biệt giữa các chủng trong quá trình điều hòa miễn dịch của vật chủ, các phân tích bộ gen so sánh chỉ ra rằng các protein lớp S đặc trưng của L. apis có khả năng liên quan đến tín hiệu Toll của ong mật và hoạt hóa sản xuất protein kháng khuẩn.

TẦM QUAN TRỌNG Ong mật là loài thụ phấn thiết yếu hỗ trợ nền kinh tế nông nghiệp toàn cầu và nguồn cung cấp thực phẩm. Sự suy giảm gần đây của ong mật có liên quan đến một số yếu tố, trong khi nhiễm trùng mầm bệnh được coi là một trong những yếu tố góp phần quan trọng nhất. Mặc dù số lượng mầm bệnh do vi khuẩn được xác định là hạn chế, Hafnia alvei là một trong những mầm bệnh gây nhiễm trùng huyết ở ong trưởng thành. Trong nghiên cứu này, chúng tôi đã chỉ ra rằng hai thành viên ruột ong, Gilliamella và Lactobacillus , có thể loại bỏ H. alvei khỏi sự xâm nhập. Sự xâm chiếm đơn lẻ của các chủng cụ thể có thể kích thích con đường truyền tín hiệu Toll của vật chủ và biểu hiện hạ lưu của AMP. Cụ thể, apidaecin được cộng sinh trong ruột điều chỉnh tăng lên có hiệu quả hơn đối với mầm bệnh. Hơn nữa, phân tích bộ gen của chúng tôi cho thấy rằng các protein lớp bề mặt đặc hiệu với các chủng Lactobacillus là động lực quan trọng của tín hiệu Toll, làm nổi bật sự khác biệt của các chủng ruột ong trong việc điều chỉnh hệ thống miễn dịch của vật chủ.

Ong mật, Apis mellifera , là loài thụ phấn nông nghiệp được quản lý quan trọng nhất và tình trạng mất đàn ong gần đây đang là mối quan tâm toàn cầu. Các tác nhân gây bệnh do vi khuẩn là một trong những nguyên nhân dẫn đến sự suy giảm của quần thể ong. Serratia marcescens là một tác nhân gây bệnh cơ hội có phạm vi vật chủ rộng, có khả năng ảnh hưởng đến nhiều loại thực vật và động vật. S. marcescens có thể xâm nhập vào nhiều mô khác nhau của ong mật, bao gồm ruột và huyết tương, dẫn đến nhiễm trùng nghiêm trọng và ảnh hưởng đến sức khỏe của ong. S. marcescens thường liên quan đến nhiễm trùng thứ cấp và có thể sinh sôi nhanh chóng tạo thành màng sinh học, khiến việc kiểm soát và loại bỏ chúng trở nên đặc biệt khó khăn. Việc hiểu được sự tương tác giữa S. marcescens và ong mật, cũng như khám phá các giải pháp tiềm năng như chế phẩm sinh học, là rất quan trọng để cải thiện sức khỏe của ong. Trong nghiên cứu này, chúng tôi đã đánh giá tác động của Lactobacillus kunkeei , một loại vi khuẩn liên quan đến ruột ong đối với sự sống còn của ong mật, khả năng bảo vệ chống lại tác nhân gây bệnh cơ hội S. marcescens và kích hoạt phản ứng miễn dịch của ong. Những con ong thợ mới xuất hiện được chia thành các nhóm: MD- không điều trị, GH- được tiêm dịch đồng nhất từ ​​ruột ong và Lk- được tiêm L. kunkeei . Sau năm ngày tiêm chủng, những con ong trong mỗi nhóm tương ứng được tiếp xúc với mầm bệnh cơ hội S. marcescens . Kết quả của chúng tôi cho thấy L. kunkeei làm tăng khả năng sống sót của ong sau khi nhiễm S. marcescens , ức chế sự phát triển của nó trong ruột và làm giảm biểu hiện gen peptide kháng khuẩn trong biểu mô ruột so với những con ong thiếu vi khuẩn trong môi trường phòng thí nghiệm. Những phát hiện của chúng tôi làm nổi bật tiềm năng sử dụng men vi sinh để tăng cường sức khỏe cho ong.

TÀI TRỢ Nghiên cứu này được tài trợ bởi khoản tài trợ Newton-Utafiti từ Hội đồng Anh (khoản tài trợ 275898413), Quỹ Khoa học Quốc gia Thụy Sĩ Postdoc Mobility (khoản tài trợ P300PA_174329 và P2ELP3_165168) và khoản tài trợ cốt lõi icipe do UK Aid cung cấp từ Chính phủ Anh, Cơ quan Hợp tác Phát triển Quốc tế Thụy Điển (Sida), Cơ quan Phát triển và Hợp tác Thụy Sĩ (SDC), Cộng hòa Dân chủ Liên bang Ethiopia và Chính phủ Kenya. Quan điểm thể hiện ở đây không nhất thiết phản ánh quan điểm chính thức của các nhà tài trợ.