《Journal of Invertebrate Pathology》:Sex-specific survival and absence of
Wolbachia-mediated protection during invertebrate iridescent virus 31 infection in
Armadillidium vulgare
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无脊椎动物虹彩病毒31(IIV-31)在普通卷甲虫(*Armadillidium vulgare*)中诱导系统性虹彩现象,并在感染后80天内导致100%死亡率。受感染的雌性个体在IIV-31攻毒后存活时间长于雄性。沃尔巴克氏体(wVulC株)在*Armadil
无脊椎动物虹彩病毒31(IIV-31)在普通卷甲虫(*Armadillidium vulgare*)中诱导系统性虹彩现象,并在感染后80天内导致100%死亡率。受感染的雌性个体在IIV-31攻毒后存活时间长于雄性。沃尔巴克氏体(wVulC株)在*Armadillidium vulgare*中不赋予针对IIV-31的保护作用。IIV-31显著降低循环血淋巴细胞数量并促进败血症的发生。性别间的存活差异可能反映耐受性而非抵抗性的差异。
**研究背景与科学问题**
虹彩病毒科(*Iridoviridae*)是一类感染变温脊椎动物和无脊椎动物的大型双链DNA病毒。在无脊椎动物中,典型感染通常具有致死性,并以宿主组织中病毒粒子形成的副晶格阵列所产生的特征性蓝绿色虹彩现象为标志。无脊椎动物虹彩病毒31(Invertebrate iridescent virus 31, IIV-31)主要感染陆生等足类动物(Oniscidea),具有广泛的宿主范围,已在欧洲、亚洲、美洲和大洋洲至少27个物种中被报道,自然流行率从百分之几到超过40%不等。在普通卷甲虫(*Armadillidium vulgare*)——分布最广泛的陆生等足类之一——中,IIV-31在包括血淋巴细胞在内的多种组织中系统性复制,导致虹彩现象出现后2至3周内快速死亡。
尽管IIV-31具有高毒力和广泛分布,其感染所涉及免疫学和病理学过程仍鲜有表征。甲壳动物的先天免疫依赖于体液和细胞防御,尤其是循环血淋巴细胞。在*A. vulgare*中,已有研究记录了免疫能力的性别二态性:雌性通常具有更高的血淋巴细胞浓度和对细菌攻毒的更强抵抗力。然而,在IIV-31的易感性或耐受性方面是否存在类似的性别差异仍属未知。此外,许多*A. vulgare*种群携带致雌性化的内共生菌沃尔巴克氏体(*Wolbachia*,wVulC株)。尽管沃尔巴克氏体在其他节肢动物中可以提供针对某些RNA病毒的保护作用,但目前缺乏其针对大型DNA病毒提供保护的证据。
已开展的研究尚未量化血淋巴细胞耗竭、继发性细菌败血症和宿主耐受性对死亡率的相对贡献,也未通过实验检验这些过程中可能存在的性别差异。为填补这些空白,本研究使用已测序的IIV-31分离株对*A. vulgare*进行受控实验感染,比较无共生菌雄性和雌性之间的存活率(以检验性别特异性差异),以及无共生菌与携带沃尔巴克氏体的雌性之间的存活率(以检验沃尔巴克氏体可能具有的保护效应),并进一步量化雄性和雌性在血淋巴细胞参数、机会性败血症和病毒载量方面的差异。
**主要技术方法**
研究人员从法国普瓦捷大学长期维持的两个实验室谱系中选取369只1岁成年*A. vulgare*个体,包括无共生菌谱系(雄性和雌性)和共生谱系(仅雌性,携带致雌性化沃尔巴克氏体wVulC株),两谱系具有相同遗传背景,源自1982年采集于丹麦赫尔辛格的种群。研究采用昆虫针蘸取纯化病毒悬液进行背部针刺感染,设非接种对照和灭菌水针刺对照。存活监测每2天进行一次,持续至感染后80天。血淋巴细胞浓度和活力使用自动细胞计数器(Countess II, Invitrogen)测定。细菌载量通过巧克力琼脂平板菌落形成单位(CFU)计数评估。病毒载量采用微滴式数字PCR(QX200 Droplet Digital PCR system, Bio-Rad)定量,靶向IIV-31 RNA聚合酶II基因的保守197-bp区域。透射电子显微镜用于确认血淋巴细胞中的病毒粒子。统计分析使用Kaplan-Meier曲线、log-rank检验、分层Cox比例风险模型和负二项广义线性混合模型。
**主要研究结果**
**症状进展与病毒粒子定位。** 虹彩现象以高度可重复的顺序发展:约6天出现唾液腺虹彩,随后扩展至腹侧关节,最终在感染后20至25天达到全身均匀虹彩。不同组别(无共生菌雄性、无共生菌雌性、沃尔巴克氏体感染雌性)之间在症状出现的时间和频率上无差异。透射电子显微镜在血淋巴细胞和 ventral nerve cord 附近的脂肪体细胞胞质中观察到约140 nm的二十面体病毒粒子形成致密副晶格阵列,证实病毒在宿主组织中活跃复制和组装。
**存活率。** IIV-31感染显著降低存活率,与两种对照组相比差异均极显著。感染个体中位存活时间为55天,而对照组超过80%的个体在80天观察期结束时仍存活。沃尔巴克氏体(wVulC株)的存在不影响存活率。然而,感染个体中存在性别效应:感染雌性的存活时间长于感染雄性。
**血淋巴细胞计数与活力。** 在30 dpi时,IIV-31感染显著降低血淋巴细胞浓度,感染个体低于两种对照组。性别及性别与感染的交互作用均不影响这种降低。血淋巴细胞活力不受感染、性别或其交互作用的影响。存活和死亡细胞分别分析证实了相同的降低模式。
**败血症。** 所有IIV-31感染个体在30 dpi时的血淋巴细菌载量均高于对照组。全局模型中未检测到总体性别效应或性别与处理交互作用,但分层比较显示雌性感染个体比雄性更显著地表现出菌血症增加。
**病毒载量。** 在完全虹彩的个体中,病毒载量均值为1.53 × 10? ± 3.86 × 10? copies/μL/mg鲜重(范围3.38 × 10?至8.32 × 10?)。雌性和雄性的病毒载量相当,无统计学显著差异。
**讨论总结**
本研究首次对IIV-31在*A. vulgare*中的致病机制进行了全面实验评估。感染诱导系统性虹彩现象并导致100%死亡率。在血淋巴细胞和脂肪体细胞中观察到副晶格阵列,证实活跃复制和广泛组织嗜性。沃尔巴克氏体未赋予可检测的保护作用,这与沃尔巴克氏体介导的抗病毒效应主要限于RNA病毒而通常不针对DNA病毒的普遍观察一致。尽管雌性免疫能力更高且存活时间更长,但未检测到性别在总血淋巴细胞浓度或活力上的差异。相反,IIV-31在两种性别中诱导同等程度且均匀的血淋巴细胞耗竭。雌性的存活优势可能反映耐受性而非抵抗性机制:在病毒载量和血淋巴细胞耗竭程度相当的条件下,雌性表现出更好的感染相关损伤承受能力。机会性败血症作为血淋巴细胞减少的后果,可能构成宿主死亡的主要原因。研究局限性包括针刺感染法绕过自然传播途径、单时间点采样可能遗漏早期性别差异、全组织病毒定量可能掩盖组织特异性变异、实验室长期谱系限制了对野生种群的外推性。
**研究结论**
综上所述,IIV-31在*A. vulgare*中引起严重的循环血淋巴细胞减少和继发性败血症,且没有证据表明沃尔巴克氏体介导的存活保护。尽管两种性别在80 dpi时死亡率均达100%,雌性死亡速度慢于雄性。相似的病毒载量、相当的血淋巴细胞减少程度与不同的死亡动力学相结合,为耐受机制促成感染结果的性别差异提供了间接证据。这些结果凸显了性别二态性是无脊椎动物抗病毒防御的关键因素,并强调了对陆生甲壳动物开展宿主-病毒-微生物群整合研究的必要性。