王 多,李海龍,劉敬澤
(河北師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院,石家莊 050024)
長角血蜱(Haemaphysalis longicornis)隸屬硬蜱科(Ixodidae)血蜱屬(Haemaphysalis),在我國分布廣泛[1],能夠傳播伯氏疏螺旋體(Borrelia burgdorferi)、貝氏考克次體(Coxiella burnetti)、埃里克體(Ehrlichia)、巴貝斯蟲(Babesia spp.)、泰勒蟲(Theileria spp.)等多種病原體[2-3],對人類健康和畜牧業(yè)發(fā)展有極大危害[4].最新報道的新布尼亞病毒(Severe fever with thrombocytopenia syndrome virus,SFTSV)對長角血蜱的感染率為18.75%,且與病人的SFTSV聚在一支,表明SFTSV、病人和長角血蜱存在一定的關(guān)聯(lián),長角血蜱極可能是SFTSV傳染的傳播媒介[5].
長角血蜱唾液腺(salivary gland,SG)位于體腔腹側(cè)面,由一對葡萄狀的腺泡組成.蜱唾液腺功能強(qiáng)大,在蜱類自由生活階段和吸血寄生過程中均發(fā)揮重要作用[6].蜱唾液腺還可儲存萊姆病、Q熱等多種疾病的病原體,并通過唾液將病原體傳遞至宿主[7-8].目前已從蜱唾液腺中發(fā)現(xiàn)許多抑制免疫反應(yīng)和具有抗菌功能的蛋白,包括組胺結(jié)合蛋白、IgG結(jié)合蛋白、IL-2結(jié)合蛋白、p29蛋白和HL34等[9-11].因此,蜱唾液腺蛋白已成為生物學(xué)、免疫學(xué)和生物藥學(xué)研究的熱點領(lǐng)域之一[12].劉光遠(yuǎn)等[13]和謝俊仁等[14]構(gòu)建、篩選了長角血蜱唾液腺的cDNA文庫;Lee等[15]對唾液腺病原體進(jìn)行了檢測;Shelby等[16]研究了激素對美洲花蜱(Ambylomma americanum)唾液腺發(fā)育的影響.唾液腺蛋白的含量和成分在蜱不同發(fā)育期的變化尚未報道.本研究以長角血蜱雌蜱為對象,分析其不同發(fā)育期唾液腺蛋白含量和成分的動態(tài)變化,以期為后續(xù)深入研究唾液腺蛋白及其功能奠定基礎(chǔ).
長角血蜱采自河北省小五臺山國家級自然保護(hù)區(qū)的羊體,在實驗室條件下飼養(yǎng)繁殖.在家兔耳部進(jìn)行寄生吸血,非寄生期在實驗室光照培養(yǎng)箱中培養(yǎng),培養(yǎng)溫度為(27±1)℃,相對濕度75%,光照時間與黑暗時間的比例為6∶18.
選取處于饑餓期(U)、吸血后 2 d(F2)、交配期(M)、飽血當(dāng)天(E0)、飽血后 2 d(E2)和飽血后 4 d(E4)的雌蜱各50頭,冰浴條件下,在緩沖液(phosphate buffered saline,PBS,pH 7.2)中解剖出唾液腺,超聲破碎.4℃離心20 min(12 000 r/min),取上清液,-80℃保存?zhèn)溆?,Bradford法進(jìn)行蛋白質(zhì)含量定量.
采用SDS-聚丙烯酰胺凝膠電泳法(SDS-PAGE)測定雌蜱唾液腺蛋白的成分[17].將提取的雌蜱唾液腺總蛋白溶液按照體積比為1∶0.2的比例加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的SDS和微量溴酚蘭,混勻后在沸水中熱處理3 min,之后上樣.電泳條件為:質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的濃縮膠,電壓設(shè)置為75 V,質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12%的分離膠,電壓設(shè)置為120 V.電泳結(jié)束后取下凝膠,考馬斯亮蘭R250染色,酸甲醇脫色液脫色.Omega 12ic凝膠成像系統(tǒng)拍照,Gel-Pro Analyzer 4.0軟件進(jìn)行分析.
雌蜱唾液腺總蛋白含量隨發(fā)育期的不同而變化,且各期的蛋白含量差異顯著,具有統(tǒng)計學(xué)意義(p<0.05),如圖1所示.
圖1 長角血蜱雌蜱不同發(fā)育期唾液腺總蛋白的含量Fig.1 Total protein content of salivary gland in femaleh.longicornis at different developmental stages
由圖1可以看出,饑餓期雌蜱的唾液腺蛋白含量最低(9.51μg/頭).隨著吸血時間的延長,蛋白含量逐漸升高,至交配期唾液腺蛋白含量出現(xiàn)峰值(84.40μg/頭).隨后,唾液腺蛋白的含量逐漸下降,飽血后4 d時蛋白含量僅為峰值的1/4.
長角血蜱雌蜱的唾液腺蛋白經(jīng)PBS提取后,利用SDS-PAGE進(jìn)行分析,結(jié)果如圖2所示.
圖2 不同發(fā)育期長角血蜱雌蜱唾液腺蛋白成分Fig.2 Protein profile of salivary gland in femaleh.longicornis at different developmental stages
由圖2可以看出,隨著吸血時間的延長,雌蜱唾液腺蛋白的條帶變化明顯.饑餓期雌蜱唾液腺蛋白帶出現(xiàn)17條,吸血后2 d(F2)蛋白條帶增加至23條.交配時雌蜱唾液腺蛋白的條帶數(shù)最多,達(dá)到26條,交配后至飽血后4 d,蛋白條帶無明顯變化,保持在26條.從饑餓期至飽血后4 d,各發(fā)育期均有5條明顯主帶,其蛋白相對分子質(zhì)量由大到小為97、84、74、45和32 kDa.
蜱類在叮咬吸血過程中,唾液腺質(zhì)量增加,結(jié)構(gòu)重組明顯,分泌多種功能物質(zhì)抑制宿主免疫反應(yīng),進(jìn)而使其成功獲得宿主血液,并有助于傳遞病原體至宿主,如蜱類分泌的唾液能夠刺激宿主IL-10和IL-4等細(xì)胞因子的合成,進(jìn)而可以選擇性地減少巨噬細(xì)胞或淋巴細(xì)胞的產(chǎn)生,降低宿主對蜱類或病原體的免疫反應(yīng)[18].長角血蜱唾液腺鑒定出的黏合劑成分則有助于吸血過程中口器固定[19].此外,不斷有抗凝血酶、抗菌肽等蛋白類功能物質(zhì)在蜱類唾液腺中被鑒定出,由此可見蜱類唾液腺蛋白在蜱類生命活動過程中發(fā)揮著重要作用.本研究對長角血蜱不同發(fā)育期的唾液腺蛋白含量及成分進(jìn)行分析,結(jié)果表明,饑餓期長角血蜱雌蜱的唾液腺蛋白含量最低,交配期蛋白含量最高,飽血后蛋白含量開始下降.該過程可能與蜱類的飽血過程密切相關(guān),吸血初期蜱類的吸血緩慢,唾液腺逐漸發(fā)育,體積變大,蛋白含量上升.交配可以使長角血蜱進(jìn)入快速吸血期,此時蜱類唾液腺功能最為強(qiáng)大,蛋白含量達(dá)到峰值.飽血后,蜱類唾液腺逐漸退化,體積變小,蛋白含量逐漸降低.
SDS-PAGE分析表明,隨著吸血的進(jìn)行,長角血蜱雌蜱的唾液腺蛋白成分不斷增加,饑餓期唾液腺蛋白為17條,吸血初期增加至23條,交配期達(dá)到峰值,交配期至飽血后蛋白條帶無明顯變化.這表明吸血的起始能夠促進(jìn)唾液腺發(fā)育,觸發(fā)唾液腺分泌功能蛋白,如黏合劑蛋白、抗凝血酶蛋白等,這些蛋白有助于蜱類叮咬吸血的持續(xù)進(jìn)行.交配后長角血蜱進(jìn)入快速吸血期,多種唾液腺蛋白共同作用促進(jìn)長角血蜱大量吸血.交配期至飽血后蛋白條帶雖無明顯變化,但蛋白含量明顯降低,表明蜱類唾液腺在飽血后發(fā)育過程中的功能逐漸下降,唾液腺逐步退化.在整個吸血至飽血過程中,5條蛋白主帶有明顯變化.97 kDa蛋白主帶饑餓期存在,吸血2 d后含量增多,交配期和飽血當(dāng)天含量最為豐富,飽血后含量逐漸降低,該蛋白與唾液腺蛋白含量變化趨勢一致.45 kDa蛋白不僅在長角血蜱雌蜱的唾液腺中可檢測到,在美洲花蜱(Amblyomma americanum)、變異革蜱(Dermacentor variabilis)和達(dá)明硬蜱(Ixodesdammini)中都有存在[20],這表明唾液和唾液腺中的一些蛋白成分在硬蜱中具有一定的保守性.
目前蜱類唾液腺的研究多集中于病原體及生理功能方面,而唾液腺發(fā)育調(diào)控因子及作用機(jī)理、功能蛋白的分離、純化和結(jié)構(gòu)鑒定以及蛋白質(zhì)組學(xué)等方面的研究亟待開展.此類研究對于蜱類防治、人類健康及農(nóng)牧業(yè)的發(fā)展將具有重要意義.
[1]TSUNODA T,MORIK.No distributional association between the tick Haemaphysalis longicornis(Acari:Ixodidae)and plant surface area[J].Ecological Research,2000,15(3):357-359.
[2]LUO JX,YINh,GUAN G Q,et al.A comparison of small-subunit ribosomal RNA gene sequences of bovine Babesia species transmitted by Haemaphysalis spp.in China[J].Parasitology Research,2005,95:145-149.
[3]JONGEJAN F,UILENBERG G.The global importance of ticks[J].Parasitology,2004,129(Suppl):3-14.
[4]ESTRADA-PENA A,JONGEJAN F.Ticks feeding on humans:a review of records on human-biting Ixodoidea with special reference to pathogen transmission[J].Experimental and Applied Acarology,1999,23(9):685-715.
[5]LIU R,HUANGD D,BAIJY,et al.Immunization with recombinant SFTSV/NSsprotein doesnot promote virus clearance in SFTSV-infected C57BL/6Jmice[J].Viral Immunology,2015,28(2):113-122.
[6]SIMO L,KOCI J,KIM Dh,et al.Invertebrate specific D1-like dopamine receptor in control of salivary glands in theblack-legged tick Ixodesscapularis[J].Journal of Comparative Neurology,2014,522(9):2038-2052.
[7]ULLMANNA J,DOLANM C,SACKALCA,et al.Immunization with adenoviral-vectored tick salivary gland proteins(SALPs)in a murine model of Lymeborreliosis[J].Ticks and Tick-Borne Diseases,2013,4(1):160-163.
[8]TAKANOA,SUGIMORIC,F(xiàn)UJITAh,et al.A novel relapsing fever Borrelia sp infects the salivary glands of the molted hard tick,Amblyommageoemydae[J].Ticksand Tick-Borne Diseases,2012,3(4):259-261.
[9]SANGWAN N,SANGWAN A L,PALIWAL N,et al.Antithrombotic and fibrinogenolytic peptides in salivary glands of Hyalomma anatolicum(Acari:ixodidac)ticks[J].Biopolymers,2013,100(3):258-259.
[10]TONK M,CABEZASCA,VALDESJ,et al.Defensins from the tick Ixodes scapularis are effective against phytopathogenic fungi and the human bacterial pathogen Listeriagrayi[J].Parasites&Vectors,2014,7:33-36.
[11]LU X Y,CHEN Q L,LV Y,et al.A novel defensin-like peptide from salivary glands of thehard tick,Haemaphysalis longicornis[J].Protein Science,2010,19(3):392-397.
[12]ZHOU JL,ZHOU Y Z,CAO J,et al.Distinctive micro RNA profiles in the salivary glands of Haemaphysalis longicornis related to tick blood-feeding[J].Experimental and Applied Acarology,2013,59(3):339-349.
[13]劉光遠(yuǎn),謝俊仁,田占成,等.長角血蜱雌蜱唾液腺cDNA表達(dá)文庫的免疫篩選與初步分析[J].甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報,2008,43(1):56-59.
[14]謝俊仁,劉光遠(yuǎn),田占成,等.長角血蜱雌蜱唾液腺cDNA表達(dá)文庫的構(gòu)建[J].甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報,2007,42(6):63-65.
[15]LEEM J,CHAE JS.Molecular detection of Ehrlichia chaffeensis and Anaplasma bovis in the salivary glands from Haemaphysalis longicornis ticks[J].Vector-Borneand Zoonotic Diseases,2010,10(4):411-413.
[16]SHELBYKM,KOEANKM,BNATLE JA,et al.Effect of methoprene and 20-hydroxyecdysone on salivary gland development of the lone star tiek,Ambylomma americanum(L.)[J].Journal of Insect Physiology,1989,35(4):313-320.
[17]張倩,李作磊,尚清炎,等.豆?fàn)顜Ы{蟲抗原的SDS-PAGE及Western-blot分析[J].甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報,2014,49(5):20-22.
[18]WILLADSEN P,JONGENJAN F.Immunology of tick-host interaction and the control of ticks and tick-borne diseases[J].Parasitology Today,1999,15(7):258-262.
[19]MULENGA A,SUGIMOTOC,INGRAM G,et al.Molecular cloningof two Haemophysalis longicornis cathepsin L-like cysteine proteinase genes[J].Journal of Veterinary Medical Science,1999,61(5):497-502.
[20]JAWORSKI D C,ROSELL R,COONS L B,et al.Tick(Acari:Ixodidae)attachment cement and salivary gland cells contain similar immunoreactive polypeptides[J].Journal of Medical Entomology,1992,29(2):305-309.