Caratterizzazione degli emociti e di alcune risposte immunitarie innate in Pterostichus melas italicus Dejean, 1828 (Coleoptera, Carabidae)

Il sistema immunitario innato degli insetti consiste di una componente costitutiva e di una indotta. La componente costitutiva comprende: 1) l'attività pro-fenolossidasica plasmatica (proPO) che regola la melanizzazione; 2) le risposte cellulari come l'attività fagocitaria, la formazione di noduli e l'incapsulamento. La componente indotta viene attivata in risposta ai patogeni e si basa sulla produzione di diversi peptidi antimicrobici. I Coleotteri Carabidi sono tra i più importanti gruppi di predatori terrestri in molti ecosistemi e agiscono come Artropodi benefici essendo predatori di molti parassiti (tra cui afidi, Lepidotteri, Ditteri e Gasteropodi) (Avgin e Luff, 2010; Luff, 1983; Rainio e Niemelä, 2003). L'oggetto di questo studio è Pterostichus melas italicus (Dejean, 1828), un predatore generalista, euritopo, termofilo che mostra un periodo bimodale di attività. Gli adulti appaiono in aprile e settembre e si riproducono durante l'autunno. Questa specie è molto comune in Calabria e preda Bactrocera oleae. Studi precedenti hanno dimostrato che dosi sub-letali di dimetoato inducono una diminuzione del numero totale di emociti circolanti (Giglio et al., 2011). Per completare il quadro delle competenze immunitarie di questa specie abbiamo condotto le seguenti indagini: 1) analisi ultrastrutturale degli emociti; 2) conte emocitarie totali (THC) e differenziali (DHC) dopo trattamento con microsferule (ø 1μm) di lattice; 3) analisi dell'attività fagocitaria degli emociti; 4) induzione della produzione/rilascio dell'ossido nitrico sintasi ( iNOS ) dopo trattamento con lipopolisaccaride (LPS); 5) attività enzimatica della fenolossidasi (PO) e profenolossidasi (proPO) plasmatiche dopo trattamento con LPS. Risultati Sono stati identificati 4 tipi di emociti circolanti: proemociti, plasmatociti, granulociti ed oenocitoidi. Dopo stimolazione in vivo con l'iniezione delle microsferule solo i plasmatociti risultano coinvolti nell'attività fagocitaria e i valori delle THC degli animali trattati (n = 5, media ± SE = 0.65 ± 0.07 x106cell/mL ) sono significativamente inferiori a quelli degli animali di controllo ( n = 10, media ± SE = 1.41 ± 0.44x106cell/mL, p = 0.0126). Le DHC mostrano che i plasmatociti sono la categoria principale di emociti circolanti (76.13 ± 7.01%) e aumentano dopo il trattamento con le microsfere di lattice (89.13 ± 3.85 % di cui il 42.52 ± 3.36 % è coinvolto nella fagocitosi). I granulociti rappresentano il 13.40 ± 5.84 % degli emociti circolanti e dopo il trattamento il loro numero è significativamente più basso (6.15 ± 3.37 %). I valori dei proemociti e degli oenocitoidi sono molto bassi e non variano dopo il trattamento. Analisi di Western blotting hanno evidenziato una espressione di iNOS significativamente maggiore negli emociti di animali trattati con LPS rispetto ai controlli (Welch t -test : p = 0.0012 ; Wilcoxon rank test sum : p = 0.0238). Dopo il medesimo trattamento l'attività della PO degli animali trattati mostra valori maggiori con una tendenza alla significatività rispetto all'attività degli animali di controllo (ANCOVA: F3, 129 = 8.17, p = 0.056), mentre l'attività proPO è significativamente maggiore rispetto agli animali di controllo (ANCOVA: F3, 164 = 6.86, p = 0.034). Considerazioni finali Questo studio esamina alcuni dei marker usati negli studi di immunologia degli Invertebrati come base per studi futuri riguardati l’immunoecologia della specie. I risultati mostrano che, sotto la pressione selettiva dell’ambiente, P. melas italicus modula i meccanismi di risposta immunitaria per preservare la propria fitness. Le stimolazioni in vivo hanno evidenziato che i microrganismi che superano le barriere fisiche di protezione ed arrivano nell’emocele vengono intercettati e bloccati degli emociti mediante fagocitosi ed attività citotossica dell’NO prodotto dall’enzima iNOS (risposta costitutiva) a cui segue l’incremento di attività della proPO (risposta indotta).