Wolbachia

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Wolbachia
Wolbachia all'interno di una cellula di insetto
Classificazione scientifica
Dominio Prokaryota
Regno Bacteria
Phylum Proteobacteria
Classe Alphaproteobacteria
Ordine Rickettsiales
Famiglia Rickettsiaceae
Genere Wolbachia
Hertig, 1936

Wolbachia è un genere di batteri Gram-negativi, non sporigeni, parassiti intracellulari obbligati che infetta diverse specie di artropodi, inclusa un'alta porzione di insetti (circa il 60% delle specie), come pure alcuni nematodi.

È uno dei microbi parassiti più comuni del mondo ed è forse il più comune parassita della biosfera che agisca a livello del sistema riproduttivo. Uno studio è giunto alla conclusione che oltre il 16% delle specie di insetti siano portatori di questo batterio[1] ed addirittura il 25-70% di tutte le specie di insetti sia un potenziale ospite[2]. Le interazioni ospite-parassita sono spesso complesse e in molti casi evolute in senso simbiotico più che parassitico.

Storia[modifica | modifica wikitesto]

Il batterio è stato identificato nel 1924 da Marshall Hertig e S. Burt Wolbach nella zanzara comune (Culex pipiens). Hertig lo descrisse formalmente nel 1936 dandogli il nome di Wolbachia pipientis[3]. Tale scoperta rimase confinata in pochi ambienti, per lo scarso interesse, fino al 1971 quando Janice Yen e Ralph A. Barr della University of California a Los Angeles scoprirono che le uova di zanzara Culex venivano uccise per una particolare incompatibilità citoplasmatica quando lo sperma dei maschi proveniva da individui portatori di Wolbachia[4].

Nel 1990, Richard Stouthamer dell'Università della California a Riverside scoprì che Wolbachia può rendere superflui i maschi di alcune specie trasformando il sesso degli individui infettati a proprio piacimento.

Wolbachia si distingue per alterare in maniera significativa la capacità riproduttiva dei suoi ospiti[5]. Questo è di notevole interesse sia per la sua distribuzione ubiquitaria che per molte diverse interazioni evolutive. Wolbachia riveste un ruolo nella differenziazione sessuale degli artropodi infettati e, pur potendo infettare molti tipi diversi di organi, le infezioni a livello gonadico sono quelle che comportano maggiori conseguenze.

Patogenesi[modifica | modifica wikitesto]

L'infezione di Wolbachia a livello gonadico è nota infatti per causare quattro fenotipi differenti[6]:

  1. Eliminazione dei maschi: i maschi vengono uccisi durante lo sviluppo larvale, aumentando così il tasso di femmine nate[7].
  2. Femminilizzazione: i maschi infettati sviluppano come femmine sterili o pseudo-femmine, fertili.
  3. Partenogenesi: le femmine infettate si riproducono senza ausilio maschile. Alcuni scienziati hanno suggerito che la partenogenesi può sempre essere attribuibile agli effetti di Wolbachia[8]. Un esempio di una specie partenogenetiche è la vespa Trichogramma, che si è evoluta arrivando a procreare quasi esclusivamente per partenogenesi, questo con l'aiuto di Wolbachia. I maschi sono rari in questa specie di insetti minuscoli, probabilmente perché molti sono stati uccisi per le interazioni di Wolbachia[9].
  4. Incompatibilità citoplasmatica: incapacità dei maschi infettati da Wolbachia di riprodursi con successo con femmine non infette o femmine infette con un altro ceppo di Wolbachia.

Addirittura diverse specie sono così dipendenti da Wolbachia che non sono più in grado di riprodursi efficacemente senza la presenza dei batteri nei loro corpi[10].

Wolbachia è presente solo negli ovociti, ma non gli spermatozoi maturi. Si tratta infatti di un batterio intracellulare, come le rickettsie, al cui ordine appartengono, e necessita quindi del citoplasma che viene trasmesso ai figli esclusivamente dalla madre[11]. Solo le femmine quindi possono trasmettere l'infezione ai loro discendenti, non i maschi. Uno studio sugli onisci, i porcellini di terra, ha mostrato come i maschi infettati si trasformano in pseudo femmine proprio per aumentare la possibilità di trasmissione citoplasmatica di Wolbachia alle generazioni future[12].

L'infezione da Wolbachia sembra conferire vantaggi anche ad alcune specie di Ditteri. Essa è stata collegata alla resistenza virale in Drosophila melanogaster[13][14] ed in alcune specie di zanzara. Gli insetti infettati con i batteri sono più resistenti ai virus a RNA come il virus C di Drosophila, Nora Virus, Flock house virus, Cricket paralisi virus, il virus Chikungunya e il West Nile Virus. Nella zanzara comune, livelli più elevati di densità di Wolbachia sono stati correlati con la resistenza ad alcuni insetticidi.

In botanica[modifica | modifica wikitesto]

Un'altra interessante interazione si è vista in Phyllonorycter blancardella dove Wolbachia sembra aiutare il suo ospite producendo isole verdi in mezzo alle foglie ingiallite, il che consente all'ospite di proseguire l'alimentazione durante la crescita. Le larve trattate con tetraciclina, che uccide Wolbachia, perdono questa capacità e, successivamente, solo il 13% possono emergere come falene adulte. Infine, nella specie di nematodi Brugia malayi, Wolbachia è diventato un endosimbionte obbligato che fornisce all'ospite sostanze chimiche necessarie per la sua sopravvivenza.

In medicina[modifica | modifica wikitesto]

Wolbachia infetta una grande varietà di specie che poi parassitano l'uomo o i suoi animali domestici; tra queste specie ricordiamo:

Si è visto che molti di questi organismi non riescono più a riprodursi senza la presenza di Wolbachia la cui eliminazione comporta in genere la morte o la sterilità. Di conseguenza, le attuali strategie per il controllo comprendono l'eliminazione del parassita eliminando in prima battuta la Wolbachia che lo infetta. Tramite semplici antibiotici si ottengono risultati migliori che con farmaci di gran lunga più tossici come quelli anti-nematode (antielmintico)[28][29][30][31].

L'impiego dei ceppi naturalmente esistenti di Wolbachia è stato anche un tema di ricerca per controllare le popolazioni di zanzare portatrici del plasmodio della malaria[32][33][34]. Anche su malattie come la dengue si ipotizza si possa arrivare ad un controllo lavorando sulla Wolbachia che infetta i vettori[31][35][36].

Note[modifica | modifica wikitesto]

  1. ^ J.H. Werren, L Guo e D. W. Windsor, Distribution of Wolbachia in neotropical arthropods, in Proc. R. Soc. London Ser. B, vol. 262, 1995, pp. 147–204.
  2. ^ Wieslaw J. Kozek e Ramakrishna U. Rao, The Discovery of Wolbachia in Arthropods and Nematodes – A Historical Perspective, in Issues in Infectious Diseases, vol. 5, Wolbachia: A Bug’s Life in another Bug, 2007, pp. 1–14, DOI:10.1159/000104228.
  3. ^ Marshall Hertig e S. Burt Wolbach, Studies on Rickettsia-like microorganisms in insects, in Journal of Medical Research, vol. 44, n. 3, 1924, pp. 329–74, PMC 2041761, PMID 19972605.
  4. ^ Yen JH, Barr AR, New hypothesis of the cause of cytoplasmic incompatibility in Culex pipiens, in Nature, vol. 232, n. 5313, 1971, pp. 657–658, DOI:10.1038/232657a0, PMID 4937405.
  5. ^ Knight J, Meet the Herod Bug, in Nature, vol. 421, n. 6842, 5 luglio 2001, pp. 12–14, DOI:10.1038/35083744, PMID 11452274.
  6. ^ G. J. Tortora, B. R. Funke e C. L. Case, Elementi di microbiologia, Pearson, 2008, pp. 308–, ISBN 978-88-7192-433-5.
  7. ^ Hurst G., Jiggins F. M., Graf von Der Schulenburg J. H., Bertrand D., S. A. West, I. I. Goriacheva, I. A. Zakharov, J. H. Werren e R. Stouthamer, Male killing Wolbachia in two species of insects, in Proc R Soc B, vol. 266, n. 1420, 1999, pp. 735–740, DOI:10.1098/rspb.1999.0698.
  8. ^ Gerard J. Tortora, Berdell R. Funke e Cristine L. Case, Microbiology: an introduction, Pearson Benjamin Cummings, 2007, ISBN 0-8053-4790-9.
  9. ^ SJ. Perlman, MS. Hunter; E. Zchori-Fein, The emerging diversity of Rickettsia., in Proc Biol Sci, vol. 273, n. 1598, settembre 2006, pp. 2097-106, DOI:10.1098/rspb.2006.3541, PMID 16901827.
  10. ^ John H. Werren, Invasion of the Gender Benders: by manipulating sex and reproduction in their hosts, many parasites improve their own odds of survival and may shape the evolution of sex itself, in Natural History, vol. 112, n. 1, febbraio 2003, p. 58, ISSN 0028-0712 (WC · ACNP), OCLC 1759475. URL consultato il 15 novembre 2008.
  11. ^ JJ. Wernegreen, Endosymbiosis: lessons in conflict resolution., in PLoS Biol, vol. 2, n. 3, marzo 2004, pp. E68, DOI:10.1371/journal.pbio.0020068, PMID 15024418.
  12. ^ T. Rigaud, J. Moreau, A cost of Wolbachia-induced sex reversal and female-biased sex ratios: decrease in female fertility after sperm depletion in a terrestrial isopod., in Proc Biol Sci, vol. 271, n. 1551, settembre 2004, pp. 1941-6, DOI:10.1098/rspb.2004.2804, PMID 15347518.
  13. ^ S. Chen, MT. Oliveira; A. Sanz; E. Kemppainen; A. Fukuoh; B. Schlicht; LS. Kaguni; HT. Jacobs, A Cytoplasmic Suppressor of a Nuclear Mutation Affecting Mitochondrial Functions in Drosophila., in Genetics, luglio 2012, DOI:10.1534/genetics.112.143719, PMID 22851652.
  14. ^ MV. Zhukova, E. Kiseleva, The virulent Wolbachia strain wMelPop increases the frequency of apoptosis in the female germline cells of Drosophila melanogaster., in BMC Microbiol, 12 Suppl 1, gennaio 2012, pp. S15, DOI:10.1186/1471-2180-12-S1-S15, PMID 22375935.
  15. ^ R. Dhamodharan, SL. Hoti; T. Sankari, Characterization of cofactor-independent phosphoglycerate mutase isoform-1 (Wb-iPGM) gene: a drug and diagnostic target from human lymphatic filarial parasite, Wuchereria bancrofti., in Infect Genet Evol, vol. 12, n. 5, luglio 2012, pp. 957-65, DOI:10.1016/j.meegid.2012.02.005, PMID 22386851.
  16. ^ C. Shiny, NS. Krushna; K. Haripriya; S. Babu; S. Elango; G. Manokaran; RB. Narayanan, Recombinant Wolbachia surface protein (WSP)-induced T cell responses in Wuchereria bancrofti infections., in Parasitol Res, vol. 110, n. 2, febbraio 2012, pp. 787-97, DOI:10.1007/s00436-011-2553-7, PMID 21786068.
  17. ^ M. Palayam, K. Lakshminarayanan; M. Radhakrishnan; G. Krishnaswamy, Preliminary analysis to target pyruvate phosphate dikinase from wolbachia endosymbiont of Brugia malayi for designing anti-filarial agents., in Interdiscip Sci, vol. 4, n. 1, marzo 2012, pp. 74-82, DOI:10.1007/s12539-011-0109-2, PMID 22392278.
  18. ^ P. Fischer, H. Wibowo; S. Pischke; P. Rückert; E. Liebau; IS. Ismid; T. Supali, PCR-based detection and identification of the filarial parasite Brugia timori from Alor Island, Indonesia., in Ann Trop Med Parasitol, vol. 96, n. 8, dicembre 2002, pp. 809-21, DOI:10.1179/000349802125002239, PMID 12625936.
  19. ^ KM. Pfarr, AY. Debrah; S. Specht; A. Hoerauf, Filariasis and lymphoedema., in Parasite Immunol, vol. 31, n. 11, novembre 2009, pp. 664-72, DOI:10.1111/j.1365-3024.2009.01133.x, PMID 19825106.
  20. ^ RU. Rao, Endosymbiotic Wolbachia of parasitic filarial nematodes as drug targets., in Indian J Med Res, vol. 122, n. 3, settembre 2005, pp. 199-204, PMID 16251775.
  21. ^ SN. McNulty, AS. Mullin; JA. Vaughan; VV. Tkach; GJ. Weil; PU. Fischer, Comparing the mitochondrial genomes of Wolbachia-dependent and independent filarial nematode species., in BMC Genomics, vol. 13, 2012, p. 145, DOI:10.1186/1471-2164-13-145, PMID 22530989.
  22. ^ OE. Babalola, Ocular onchocerciasis: current management and future prospects., in Clin Ophthalmol, vol. 5, 2011, pp. 1479-91, DOI:10.2147/OPTH.S8372, PMID 22069350.
  23. ^ F. Tamarozzi, A. Halliday; K. Gentil; A. Hoerauf; E. Pearlman; MJ. Taylor, Onchocerciasis: the role of Wolbachia bacterial endosymbionts in parasite biology, disease pathogenesis, and treatment., in Clin Microbiol Rev, vol. 24, n. 3, luglio 2011, pp. 459-68, DOI:10.1128/CMR.00057-10, PMID 21734243.
  24. ^ J. McHaffie, Dirofilaria immitis and Wolbachia pipientis: a thorough investigation of the symbiosis responsible for canine heartworm disease., in Parasitol Res, vol. 110, n. 2, febbraio 2012, pp. 499-502, DOI:10.1007/s00436-011-2644-5, PMID 21922235.
  25. ^ MI. Rossi, J. Paiva; A. Bendas; F. Mendes-de-Almeida; F. Knackfuss; M. Miranda; J. Guerrero; O. Fernandes; N. Labarthe, Effects of doxycycline on the endosymbiont Wolbachia in Dirofilaria immitis (Leidy, 1856)--naturally infected dogs., in Vet Parasitol, vol. 174, n. 1-2, novembre 2010, pp. 119-23, DOI:10.1016/j.vetpar.2010.07.019, PMID 20810215.
  26. ^ P. Dingman, JK. Levy; LH. Kramer; CM. Johnson; MR. Lappin; EC. Greiner; CH. Courtney; SJ. Tucker; R. Morchon, Association of Wolbachia with heartworm disease in cats and dogs., in Vet Parasitol, vol. 170, n. 1-2, maggio 2010, pp. 50-60, DOI:10.1016/j.vetpar.2010.01.037, PMID 20193981.
  27. ^ L. Kramer, G. Grandi; M. Leoni; B. Passeri; J. McCall; C. Genchi; M. Mortarino; C. Bazzocchi, Wolbachia and its influence on the pathology and immunology of Dirofilaria immitis infection., in Vet Parasitol, vol. 158, n. 3, dicembre 2008, pp. 191-5, DOI:10.1016/j.vetpar.2008.09.014, PMID 18947926.
  28. ^ C. Martin, L. Gavotte, The bacteria Wolbachia in filariae, a biological Russian dolls' system: new trends in antifilarial treatments., in Parasite, vol. 17, n. 2, giugno 2010, pp. 79-89, PMID 20597434.
  29. ^ D. Raoult, Doxycycline for Mansonella perstans infection., in N Engl J Med, vol. 362, n. 3, gennaio 2010, pp. 272; author reply 272-3, DOI:10.1056/NEJMc0910675, PMID 20089982.
  30. ^ YI. Coulibaly, B. Dembele; AA. Diallo; EM. Lipner; SS. Doumbia; SY. Coulibaly; S. Konate; DA. Diallo; D. Yalcouye; J. Kubofcik; OK. Doumbo, A randomized trial of doxycycline for Mansonella perstans infection., in N Engl J Med, vol. 361, n. 15, ottobre 2009, pp. 1448-58, DOI:10.1056/NEJMoa0900863, PMID 19812401.
  31. ^ a b CL. Brelsfoard, SL. Dobson, Population genetic structure of Aedes polynesiensis in the Society Islands of French Polynesia: implications for control using a Wolbachia-based autocidal strategy., in Parasit Vectors, vol. 5, 2012, p. 80, DOI:10.1186/1756-3305-5-80, PMID 22531297.
  32. ^ A. Hjern, T. Kocturk-Runefors; O. Jeppson, Food habits and infant feeding in newly resettled refugee families from Chile and the Middle East., in Scand J Prim Health Care, vol. 8, n. 3, settembre 1990, pp. 145-50, PMID 2255818.
  33. ^ L. Gravitz, Vector control: The last bite., in Nature, vol. 484, n. 7395, aprile 2012, pp. S26-7, DOI:10.1038/484S26a, PMID 22534530.
  34. ^ T. Walker, LA. Moreira, Can Wolbachia be used to control malaria?, in Mem Inst Oswaldo Cruz, 106 Suppl 1, agosto 2011, pp. 212-7, PMID 21881776.
  35. ^ P. Lu, G. Bian; X. Pan; Z. Xi, Wolbachia induces density-dependent inhibition to dengue virus in mosquito cells., in PLoS Negl Trop Dis, vol. 6, n. 7, luglio 2012, pp. e1754, DOI:10.1371/journal.pntd.0001754, PMID 22848774.
  36. ^ JG. Schraiber, AN. Kaczmarczyk; R. Kwok; M. Park; R. Silverstein; FU. Rutaganira; T. Aggarwal; MA. Schwemmer; CL. Hom; RK. Grosberg; SJ. Schreiber, Constraints on the use of lifespan-shortening Wolbachia to control dengue fever., in J Theor Biol, vol. 297, marzo 2012, pp. 26-32, DOI:10.1016/j.jtbi.2011.12.006, PMID 22192469.

Bibliografia[modifica | modifica wikitesto]

Riviste[modifica | modifica wikitesto]

Testi[modifica | modifica wikitesto]

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