Bacterial coinfection modulates viral replication and immune pathways in Ixodes ricinus ticks

Stel je een piepkleine, achtwandige detective voor, een teek, die door het gras dwaalt. Hoewel het eruitziet als een simpele bloedzuiger, is zijn lichaam eigenlijk een bruisende stad, vol met onzichtbare inwoners: bacteriën, virussen en schimmels. Deze gemeenschap wordt het "microbioom" genoemd. Net zoals mensen darmbacteriën hebben die ons helpen voedsel te verteren of verkoudheden te bestrijden, hebben teken ook hun eigen microbiële buren die kunnen veranderen hoe ze zich gedragen. Soms zijn deze buren nuttig; andere keren kunnen ze de teek een betere of juist een slechtere drager van gevaarlijke ziekten maken. Wetenschappers zijn bijzonder geïntrigeerd door wat er gebeurt wanneer twee verschillende "indringers" tegelijkertijd verschijnen. Als een teek bijvoorbeeld al een specifiek type bacterie huisvest, hoe verandert dat dan de manier waarop hij met een virus omgaat? Gedraagt de bacterie zich als een lijfwacht die het virus blokkeert? Of gedraagt het zich als een chaotische huisgenoot die het virus sneller laat vermenigvuldigen? Het begrijpen van deze microscopische gevechten is cruciaal, omdat teken het belangrijkste leveringssysteem zijn voor ziekten zoals tekenencefalitis (TBE), wat ernstige hersenontstekingen bij mensen kan veroorzaken. Als we kunnen ontdekken hoe deze microscopische huisgenoten met elkaar interageren, leren we misschien meer over hoe ziekten zich in de natuur verspreiden.

In deze studie zetten onderzoekers een gecontroleerd experiment op om dit microscopische drama in het laboratorium te observeren. Ze namen een specif kind type teek, Ixodes ricus, die veel voorkomt in Europa, en gaven ze een "dubbele dosis" infectie. Ze injecteerden een virus dat bekend staat als het Tekenencefalitisvirus (TBEV) samen met één van drie verschillende typen bacteriën: Escherichia coli (een Gram-negatieve bacterie), Enterococcus faecalis (een Gram-positieve bacterie) of Enterococcus faecium (nog een Gram-positieve bacterie). De wetenschappers wachtten vervolgens één, drie en zeven dagen om te zien wie de race won: de bacterie, het virus of het eigen immuunsysteem van de teek. Ze controleerden ook het "alarmsysteem" van de teek — een reeks genetische paden genaamd Toll, IMD en JAK/STAT — om te zien welke het hardst schreeuwde tijdens het gevecht.

De resultaten vertelden een verhaal van drie zeer verschillende bacteriële persoonlijkheden. Eerst waren de E. coli-bacteriën de ultieme feestverstoorders. Ze vermenigvuldigden zich ongelooflijk snel en groeiden in drie dagen tijd met meer dan 1.000 keer hun oorspronkelijke aantal en bleven hoog. Wanneer E. coli aanwezig was, besloot ook het virus een groot feest te geven, waarbij het aanzienlijk meer vermenigvuldigde dan wanneer het alleen zou zijn. Het leek erop dat de bacterie en het virus elkaar hielpen, of in ieder geval niet in de weg zaten.

Aan het andere uiteinde van het spectrum stond E. faecium. Deze bacterie was het tegenovergestelde van een feestbeest; hij groeide nauwelijks. Sterker nog, tegen de zevende dag waren de aantallen zelfs gedaald vergeleken met het begin. Maar hier kwam de wending: E. faecium was een felle beschermer tegen het virus. Wanneer deze bacterie aanwezig was, worstelde het virus met replicatie, wat leidde tot een significante afname van de aantallen. Het bleek dat E. faecium het immuunsysteem van de teek in overdrive bracht, waardoor er effectief een muur werd opgetrokken die zowel de bacterie als het virus verhinderde om te gedijen.

De derde gast, E. faecalis, was de wallflower van de groep. Hij groeide een beetje, maar niet zo veel als E. coli, en hij had geen echt effect op het virus. Het virus groeide net zo hard als wanneer de bacterie er niet was geweest. Interessant genoeg, hoewel E. faecalis en E. faecium neefjes zijn (beiden Enterococcus), behandelde het immuunsysteem van de teek hen volkomen verschillend.

De wetenschappers keken ook naar de interne "alarmknoppen" van de teek (de immuunpaden). Wanneer E. coli of E. faecium aanwezig waren, ging het immuunsysteem van de teek in hoge staat van paraatheid en zette het volume van alle drie de belangrijke defensiepaden (Toll, IMD en JAK/STAT) omhoog. De genen die verantwoordelijk zijn voor deze verdedigingen, zoals cactus 2, myd88, caspar en domeless, werden op veel hogere niveaus tot expressie gebracht. Echter, wanneer de teek geïnfecteerd was met E. faecalis, reageerde het immuunsysteem nauwelijks en gaf het slechts een klein duwtje aan het JAK/STAT-pad. Dit suggereert dat de teek het verschil kan zien tussen deze twee vergelijkbare bacteriën en reageert met een volledige leger op de een, terwijl hij de ander negeert.

Uiteindelijk onthult de studie dat niet alle bacteriën gelijk zijn als het gaat om tekeninfecties. Sommige, zoals E. coli, kunnen een virus zelfs helpen sterker te worden, terwijl anderen, zoals E. faecium, onbedoeld (of opzettelijk) de immuunrespons van de teek kunnen triggeren om het virus te onderdrukken. De onderzoekers suggereren dat deze specifieke interacties afhangen van de unieke "wapens" en trucjes die elke bacterie gebruikt om te overleven. Hoewel het virus alleen al sommige immuunreacties triggerde, was het de aanwezigheid van specifieke bacteriën die de verdediging van de teek echt wakker schudde. Dit werk lost het mysterie van door teken overgedragen ziekten nog niet op, maar het voegt een cruciale stuk aan de puzzel toe, waarbij wordt getoond dat de microscopische gemeenschap binnen een teek een complexe, dynamische slagveld is waar de uitkomst volledig afhangt van wie tegen wie vecht.