Insecten komen vaak in aanraking met micro-organismen (bacteriën, virussen en schimmels) en parasieten. Om toch te overleven in een wereld vol met micro-organismen en parasieten hebben insecten een afweersysteem ontwikkeld dat deze bedreigingen herkent en opruimt. Insecten zijn afhankelijk van de aangeboren immuniteit voor hun overleving. Deze aangeboren immuniteit kunnen we grof indelen in 2 klassen, de cellulaire afweerreactie en de systemische afweerreactie.




De cellulaire afweerreactie

Net als wij hebben insecten bloed, maar anders dan wij hebben ze geen gesloten systeem van bloedvaten waar het hart bloed doorheen pompt. Insecten hebben namelijk één grote lichaamsholte (hemocoel) waar het bloed zich in bevindt (insectenbloed heet hemolymph) en een buisvormig hart dat bloed uit deze holte zuigt aan de ene kant en het de andere kant weer in pompt (zie 14 in de onderstaande figuur). In insecten wordt het hemolymph over het algemeen ook niet gebruikt om zuurstof te transporteren, maar is wel erg belangrijk bij de afweerreactie. Het is opgebouwd uit 3 celtypen:

1) plasmatocytes (vergelijkbaar met onze witte bloedcellen)    –              90-95% van het hemolymph
2) kristal cellen (opslag van antimicrobiële stofjes)                         –              5% van het hemolymph
3) lamellocytes (kunnen grotere indringers aan dan plasmatocytes)      heel weinig

 

Piotr Jaworski, PioM; 17 V 2005
Piotr Jaworski, PioM; 17 V 2005

 

Nederlands: Anatomie van de insecten

A- Kop
B- Borststuk
C- Achterlijf

De kristalcellen bevatten stoffen die dodelijk zijn voor micro-organismen en losgelaten worden bij infectie. De plasmatocytes en lamellocytes zijn cellen die microorganismen opeten in een proces dat phagocytosis genoemd wordt. De plasmatocyte beweegt zich bijvoorbeeld om een bacterie heen en eet deze als het ware op. De bacterie is dan ingesloten en wordt afgebroken (zie onderstaand filmpje).

De systemische afweerreactie

Naast de cellulaire afweerreactie maken insecten in reactie op infectie grote hoeveelheden antimicrobiële peptiden (AMP), dit wordt de systemische afweerreactie genoemd. Deze AMPs worden gemaakt in de lever (deze wordt “fatbody” genoemd in insecten). De lever maakt grote hoeveelheden AMPs die vervolgens in het hemolymph worden uitgescheiden waar ze micro-organismen kunnen bestrijden. Om deze AMPs te maken moet de infectie eerst als infectie herkend worden. De herkenning van een micro-organisme zet een kettingreactie in gang die uiteindelijk leidt tot de productie van AMPs. Deze kettingreactie (of signaaltransductie) werkt doordat de verschillende onderdelen van deze kettingreactie al aanwezig zijn. Ik zal hier niet de specifieke eiwitten die betrokken zijn beschrijven, maar het algemene mechanisme uitleggen. Eerst moet de infectie herkend worden door eiwitten die al in het hemolymph aanwezig zijn. Deze eiwitten zullen wanneer ze een infectie herkennen de zogenaamde “transmembraan eiwitten” (receptoren) activeren. Deze transmembraan eiwitten zitten in de celmembraan van een cel en kunnen boodschappen van buiten de cel doorgeven naar binnen. Wanneer dit gebeurt in reactie op infectie wordt er een aantal verschillende eiwitten geactiveerd en zal er uiteindelijk een transcriptiefactor (een eiwit dat ervoor zorgt dat andere eiwitten gemaakt worden via het DNA en RNA) de celkern ingaan en hier de transcriptie van DNA initieert. Het RNA wat hier gemaakt wordt komt terug in het cytoplasma en er zal hier translatie tot eiwit plaatsvinden (zie ook DNA,RNA en eiwit). Deze eiwitten (AMPs) verlaten vervolgens de cel en zullen in het hemolymph (of waar de micro-organismen zich bevinden) de micro-organismen aanvallen en doden. Ik heb dit proces ter illustratie weergegeven in een filmpje:

In plaats van door het hele lichaam heen, kan de afweerreactie ook lokaal zijn. Hoewel er wat verschillen zijn met de systemische afweerreactie is het idee van deze zogenoemde lokale afweerractie over het algemeen hetzelfde. De insecten maken dan AMPs in epithelia (huid). Epithelia zitten aan de buitenkant van insecten (huid) en ook in de darmen van insecten en is dus een van de eerste plaatsen waar infectie plaats kan vinden. Na herkenning van een micro-organisme door eiwitten buiten de cel wordt een kettingreactie in gang gezet die leidt tot de productie van AMPs. Deze zullen de infectie bestrijden.

 

Concluderend kunnen we zeggen dat insecten een efficient afweersysteem hebben tegen micro-organismen. We kunnen deze reactie grofweg opdelen in de cellulaire afweerreactie (bloedcellen eten microorganismen) en de systemische afweerreactie (antimicrobiële peptiden doden bacteriën). Deze afweerreacties helpen insecten overleven in een wereld vol met potentieel dodelijke micro-organismen.

Bron[1]:

1.            Lemaitre B., Hoffmann J. 2007 The Host Defense of Drosophila melanogaster. Annual Review of Immunology 25(1), 697-743. (doi:doi:10.1146/annurev.immunol.25.022106.141615).

 

  1. antenne
  2. bijoog (bovenste)
  3. bijoog (onderste)
  4. facetoog
  5. hersenen
  6. prothorax
  7. rug-ader
  8. trachee (adembuisje)
  9. mesothorax
  10. metathorax
  11. voorvleugel
  12. achtervleugel
  13. maag
  14. hart
  15. eierstok
  16. vlnr: (darmen, rectum, anus)
  17. opening anus
  18. vagina
  19. buikzenuw
  20. Buis van Malpighi
  21. voet
  22. klauw
  23. tarsus
  24. tibia
  25. femur
  26. trochanter
  27. krop (links), spiermaag (rechts)
  28. buikzenuw
  29. coxa
  30. speekselklier
  31. slokdarmzenuw
  32. monddelen

 

Geef een reactie