Παθογένεση του Ιού Παραμορφωμένων Φτερών

Ο ιός των παραμορφωμένων φτερών της μελιτοφόρου μέλισσας (Deformed Wing Virus – DWV) είναι ο πιο σοβαρός παθογόνος ιός που επηρεάζει την υγεία και τη βιωσιμότητα των μελισσών. Ο ιός, ο οποίος πιθανώς υπάρχει εδώ και δεκάδες εκατομμυρία χρόνια [1], εμφανίζεται σε πολλά αρθρόποδα χωρίς σημαντικές επιπτώσεις στους πληθυσμούς τους. Το άκαρι varroa destructor όμως, αποτέλεσε τον ιδανικό φορέα του ιού. Έτσι, μετά την παγκόσμια εξάπλωση του varroa ο ιός έγινε κακοήθης και σχετίζεται με κατάρρευση των μελισσιών, ειδικά εκεί όπου δεν υπάρχει ανθεκτικότητα στο άκαρι. Το άκαρι παίζει καθοριστικό ρόλο στη διασπορά του ιού, καθώς και στην εξελικτική του πορεία [2]. Πληροφορίες για τη σχέση βαρρόα και ιώσεων δώσαμε σε προηγούμενο άρθρο. Στο παρόν άρθρο θα σχολιαστεί η παθογένεση του ιού των παραμορφωμένων φτερών με τη βοήθεια παρατηρήσεων που έγιναν στο ανατομικό μικροσκόπιο [3]. Η παθογένεση είναι ο μηχανισμός ανάπτυξης της ασθένειας και περιγράφει την εμφάνιση, τη διατήρηση, την επιδείνωσή της κ.α.

Το άρθρο περιέχει εικόνες ανατομίας-νεκροτομής εντόμων, οι οποίες ενδέχεται να είναι δυσάρεστες. Συνίσταται η διακριτική ευχέρεια του/της αναγνώστη/ριας.

Το οφθαλμοφανές σύμπτωμα της νόσησης από τον ιό είναι αυτό που λέει το όνομα του, τα παραμορφωμένα φτερά. Η εξέταση στο ανατομικό μικροσκόπιο αποκαλύπτει μία σειρά από επιπλέον συμπτώματα τα οποία δεν είναι ορατά με το γυμνό μάτι. Η παραμόρφωση των φτερών έχει διαβαθμίσεις σχετιζόμενες με το ιικό φορτίο, καθώς και κατά πόσο το φορτίο αυτό συγχρονίζεται με τα αναπτυξιακά στάδια της χρυσαλλίδας. Έχει προταθεί μία κλίμακα 5 σταδίων παραμόρφωσης για να περιγραφεί η βαρύτητα του νοσήματος [4],[5]. Ο ιός προσβάλλει τη μέλισσα κατά τη διάρκεια της ανάπτυξής της, όσο βρίσκεται μέσα στο κελί της. Το ολοκληρωμένο έντομο επίσης προσβάλλεται από τον ιό, χωρίς όμως να υφίσταται μορφολογικές αλλοιώσεις [15].

Στην εικόνα 1 βλέπουμε παραμορφώσεις ανωτέρου σταδίου (αριστερά) και μέσου σταδίου (δεξιά). Στα αρχικά και μέσα στάδια το ένα ζεύγος φτερών είναι ακέραιο, ενώ στο ανώτατο στάδιο όλες οι πτέρυγες είναι σαν κλωστές. Ο ιός τείνει να επηρεάζει πιο πολύ τα μπροστινά πτερύγια. Ενώ αρχικά τα παραμορφωμένα φτερά είναι μαλακά, η παραμόρφωση αργότερα μονιμοποιείται λόγω της σκλήρυνσης και τις χιτινοποίησης του φτερού. Το δείγμα δεξιά εχει σκουρίνει γιατί έxει υποστεί οξείδωση λόγω παραμονής σε συντηρητικό.

Η πιθανή διαδικασία σχηματισμού των παραμορφωμένων φτερών έχει ως εξής. Πρίν το τελευταίο εκδυτικό στάδιο κάθε ζεύγος φτερών βρίσκεται διπλωμένο μέσα στον βραχίονά του. Κανονικά τα φτερά διαμορφώνονται διπλωμένα και αργότερα κατά την τελευταία έκδυση τα φτερά φουσκώνουν με αιμολέμφο. Κατά τη διαμόρφωση των φτερών οι υποδερμικοί ιστοί αλλάζουν δραστικά συνθέτοντας τη βασική δομή του φτερού και σχηματίζοντας τη χαρακτηριστική “φλέβωση” (venation) του φτερού. Όταν τελικά η φλέβωση “φουσκώσει” με αιμολέμφο το φτερό ξετυλίγεται [6]. Ο “μηχανισμός” που προκαλεί την παραμόρφωση πιθανώς να είναι είτε η προσβολή των υποδερμικών κυττάρων, είτε η μη ολοκλήρωση της φλέβωσης, με αποτέλεσμα να μην ξετυλίγεται σωστά το φτερό. Η σκλήρυνση που επέρχεται λίγο αργότερα ολοκληρώνει την παραμόρφωση.

Ένα άλλο χαρακτηριστικό των συμπτωματικών μελισσών είναι το ανοικτότερό τους χρώμα σε σχέση με τα φυσιολογικά και τα ασυμπτωματικά έντομα. Αυτό οφείλεται στην επιβράδυνση της διαδικασίας της μελανοποίησης, δηλαδή της απόθεσης μελανίνης στον εξωσκελετό. Οι μελανίνες είναι σκούρες χρωστικές ουσίες οι οποίες εναποτίθεται σε περιοχές γύρω από τραύματα ή σε σημεία όπου εντοπιστούν παθογόνοι οργανισμοί. Είναι επίσης οι φυσικές χρωστικές του εξωσκελετού. Η φαιομελανίνη είναι υπεύθυνη για τις πορτοκαλί αποχρώσεις ενώ η ευμελανίνη για τις σκούρες [7]. Οι μελανίνες φτιάχνονται μέσω των διαδικασιών της μελανογένεσης. Ένζυμα και αντιδράσεις μετατρέπουν το αμινοξύ τυροσίνη στις μελανίνες που είναι πολυμερή. 

Στην εικόνα 2 διακρίνονται ορισμένα ημιδιαφανή τμήματα στον εξωσκελετό (πχ. τα πίσω πόδια και οι στερνίτες) που υποδηλώνουν τον χαμηλό ρυθμό μελανοποίησης (δηλ. συσσώρευσης και οξείδωσης των μελανίνων), ή χαμηλό ρυθμό μελανογένεσης (παραγωγής) και σκλήρυνσης (παραγωγής της χιτίνης). Παρόλο που η μέλισσα είχε βγεί από το κελί αρκετές ώρες, δεν μπορούσε να μαυρίσει αρκετά ο εξωσκελετός της. Το δείγμα δείχνει εκ των πραγμάτων σκούρο λόγω του ότι η εξέταση γίνεται με εμβάπτιση σε νερό (γιαυτό υπάρχουν φυσαλλίδες), ενώ πρόκειται για σκουρόχρωμο οικότυπο μέλισσας. 

Η βραδύτερη μελανοποίηση του εξωσκελετού κατά τη νόσηση από τον ιό είναι εμφανής οπτικά σε σχέση με τους μάρτυρες και επιπλέον έχει διαπιστωθεί σε άλλα όργανα [8], [9]. Ο Ιός φαίνεται να επιβραδύνει τις διεργασίες αυτές στη χρυσαλλίδα και να προκαλεί ανοσοκαταστολή, όχι όμως σε απόλυτο βαθμό. Στο εσωτερικό μελισσών με ιό DWV παρατηρήθηκαν λευκοί κόμβοι, χαρακτηριστικό των στρεσαρισμένων μελισσών και χρυσαλλίδων, κάτι που παραπέμπει σε ανοσολογική απάντηση.

Εικόνα 3: Ραχιαίο τμήμα της κοιλιάς. Διακρίνεται η αορτή (η δομή σαν κανάλι στο κέντρο), οι τραχειόλες (λευκές), κάποιες μυικές ίνες και τα “άγουρα” λιπώδη σώματα. Τα διάσπαρτα λευκά γρομπαλάκια (κόμβοι) σχηματίζονται από την απάντηση του ανοσοποιητικού της μέλισσας στον ιό. Πιθανώς αποτελούνται από το αμινοξύ Τυροσίνη [10]. Λόγω της χαμηλής μελανοποίησης, οι μέλισσες αυτές είχαν στο εσωτερικό τους ψυχρούς και γκρί τόνους, παρόλο που ο φωτισμός ήταν ζεστός (λυχνία αλογόνου).

Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως η τυροσίνη είναι η πρόδρομος ένωση των μελανίνων οι οποίες τελικά δεν σχηματίζονται σε επάρκεια σε συμπτωματικές μέλισσες. Σημειωτέων ότι τα γρομπαλάκια αυτά παραμένουν λευκά και δεν μαυρίζουν.

Στο παρακάτω δείγμα (εικόνα 4) βρέθηκε μία επιπλέον αναπτυξιακή παραμόρφωση εκτός από τα φτερά: μία παραμορφωμένη δεξιά κεραία. Λόγω της καθυστέρησης και παρεμπόδισης των αναπτυξιακών διεργασιών, μπορεί να έχει επηρρεαστεί είτε κάποιο από τα στάδια της τελικής έκδυσης [11], είτε το μετα-εκδυτικό στάδιο της σκλήρυνσης και μελανοποίησης του εξωσκελετού.

Κάτι άλλο που παρατηρείται σε μέλισσες που νοσούν από τον ιό είναι οι ανώριμοι μύες τους. Οι μυικές ίνες του θώρακα έχουν ένα ολόλευκο χρώμα και μοιάζουν με τους μύες μίας χρυσαλλίδας. Κάτι τέτοιο εξηγεί τη νωχελικότητα που εμφανίζουν οι μέλισσες με DWV. Η ενίοτε ατελής μυογένεση στις συμπτωματικές μέλισσες- χρυσαλλίδες περιγράφεται στη βιβλιογραφία [9].

Εικόνα 5: Πρόπτωση προβοσκίδας. Σε μέλισσες με DWV παρατηρείται ότι υπάρχει πρόπτωση της προβοσκίδας τους (αναφέρεται στη βιβλιογραφία [5]). Αυτό είναι ένα δευτερογενές φαινόμενο με απλή εξήγηση. Η προβοσκίδα της μέλισσας συγκρατείται από ομάδες μυών. Διαφορετικά η γλώσσα και η προβοσκίδα ξεδιπλώνωνται και βγαίνουν έξω. Οι μύες της μέλισσας που νοσεί από τον ιό είναι τόσο αδύναμοι και ανώριμοι ώστε η μέλισσα να μην μπορεί να κρατήσει εντελώς μέσα την προβοσκίδα της. Η πρόπτωση στις συμπτωματικές μέλισσες είναι μικρότερη από τη φωτογραφία.

Εποχικότητα και Τύποι Ιού

Στον κόσμο επικρατούν δύο τύποι του ιού ο παλαιότερος τύπος Α και ο νεότερος τύπος Β. Μία μελέτη του 2022 υποστηρίζει ότι ο ιός τύπου B είναι ο κυρίαρχος στην Eυρώπη [12]. Ωστόσο, ο τύπος του ιού δεν έχει μεγάλη μελισσοκομική σημασία, καθώς οι διαφορές είναι μικρές και η πρακτική αντιμετώπιση κοινή. Στην περίπτωση του στέλεχους Α του DWV, το ιικό φορτίο στο σμήνος πιθανώς μεγεθύνεται σε κάθε κύκλο τροφοληψίας της βαρρόα [13] και με απότομη ανατροφοδότηση. Ο ιός εμφανίζεται δυναμικά όσο η βαρρόα τρέφεται από μέλισσες με υψηλά φορτία του ιού. Όταν υπάρχει το στέλεχος Β, η βαρρόα έχει προσβληθεί η ίδια από τον ιό στους σιελογόνους της. Η εμφάνιση μπορεί να είναι πιο συχνή αλλά όχι τόσο ραγδαία. Μία γενετική μελέτη [16] βρήκε ότι ορισμένες ανοσολογικές αντιδράσεις των μελισσών απέναντι στους δύο τύπους Α και Β είναι η ίδια, κάτι που ενισχύει ότι στην καθημερινή πράξη δεν αλλάζουν και πολλά πράγματα.

Σε μεσογειακά- ξηροθερμικά οικοσυστήματα οι μέλισσες που είναι συμπτωματικές από τον ιό κάνουν την εμφάνισή τους τέλος της άνοιξης,  εξαφανίζονται το καλοκαίρι και επανεμφανίζονται το φθινόπωρο. Αυτό έχει να κάνει πρωτίστως με τη μεγάλη μείωση του γόνου τους ξηρούς μήνες. Πιθανώς η υψηλότερη μέση θερμοκρασία της γονοφωλιάς να είναι επίσης ανασταλτική. Στα ψυχρότερα κλίματα, αντιθέτως, η συμπτωματική εκδήλωση του ιού παρουσιάζει μία συνέχεια.

Συγχρονισμός

Έχει διαπιστωθεί ότι υποκλινικά επίπεδα του Ιού των παραμορφωμένων φτερών ανιχνεύονται όλο το χρόνο, ακόμη κι όταν το φορτίο της βαρρόα είναι πολύ μικρό [14]. Η συνεχής παρουσία του ιού δεν αποτελεί μεγάλη επιβάρυνση για την αποικία, παρά μόνο όταν συνυπάρχουν πληθυσμοί βαρρόα (συνέργεια των δύο παθογόνων). Οι προϋπόθεσεις ώστε ο ιός να προξενήσει εκτεταμένες βλάβες, είναι η παρουσία του βαρρόα και ο συγχρονισμός του πολλαπλασιασμού του ιού με συγκεκριμένα αναπτυξιακά στάδια της μέλισσας. Αυτό το διαπιστώνουμε αν αναλογιστούμε τη σπανιότητα των συμπτωματικών κηφήνων και βασιλισσών σε σχέση με τις εργάτριες.

Εικόνα 6:  Κηφήνας με συμπτώματα. Η εκδήλωση του ιού σε κηφήνα ή σε βασίλισσα είναι σπάνια και όταν συμβαίνει η παραμόρφωση είναι ηπιότερη. Ο λόγος είναι ότι δεν υπάρχει συγχρονισμός (timing) του πληθυσμού του ιού με το χρόνο διαμόρφωσης των φτερών. Η χρόνια επίδραση της βαρρόα έχει ευνοήσει στελέχη του ιού που συντονίζονται με τους χρόνους οντογένεσης της εργάτριας και όχι του κηφήνα.

Θεραπευτική Αντιμετώπιση

Τέλος, θα αναφερθούμε επιγραμματικά στην θεραπευτική αντιμετώπιση του ιού DWV. Γενικά, η εκδήλωση του ιού έχει μεγάλες επιπτώσεις στην παραγωγή. Αντιμετώπιση του ιού δεν υπάρχει και οι προτεινόμενες ενέργειες είναι συνήθως έμμεσες, μέσω της καταπολέμησης της βαρρόα. Η προσέγγιση αυτή αργεί όμως να μειώσει τους πληθυσμούς της βαρρόα κι έτσι ο ιός επιμένει για πολλές εβδομάδες. Μία ιδανική αντιμετώπιση του ιού θα γινόταν με διακοπή του γόνου (ειδικό κλουβί βασίλισσας ή σχηματισμό παραφυάδας) για 15 περίπου μέρες και παράλληλα θεραπεία για τη βαρρόα. Η διακοπή του γόνου δείχνει ότι σπάει τον κύκλο ανατροφοδότησης του ιού (μάλλον ανεξαρτήτα από το αν ο ιός είναι ο τύπος Α ή ο Β). Επειδή όμως η διακοπή του γόνου είναι χρονοβόρα διαδικασία (απαιτεί εύρεση βασίλισσας), προτιμώ μία διαφορετική μέθοδο με τρία κύρια σημεία:

1. Απομάκρυνση του υψηλού φορτίου βαρρόα με θεραπεία.
2. Βοήθεια της θερμοκρασιακής ομοιόστασης και εσωτερικός περιορισμός του χώρου (με προσθήκη τερματικών ή μονωτικών τύπου Dow).
3. Παρατεταμένη τροφοδοσία με μικρές ποσότητες αραιού σιροπιού. Προσθήκη σκευάσματος αιθέριου ελαίου.

Η συνταγή και ο χειρισμός περιγράφονται αναλυτικά σε προηγούμενο άρθρο. Επίσης, η προσωρινή απόσυρση του προσβεβλημένων μελισσιών από την παραγωγή είναι ενέργεια-κλειδί για την ταχεία ανάκαμψη. Παρουσία του ιού των παραμορφωμένων πρέπει να αποφεύγονται οι θεραπείες για τη βαρρόα που διαταράσσουν την ομοιόσταση του σμήνους (πχ. πυκνό Μυρμηγκικό οξύ, ταινίες οξαλικού – γλυκερίνης, ενστάλλαξη οξαλικού οξέως κ.α.). Αυτές οι θεραπείες μπορεί να προκαλέσουν προσωρινή αποδιοργάνωση και τελικά να επιτείνουν την κατάρρευση.

Γιώργος Μήτσικας (Ερασιτέχνης Μελισσοκόμος, Χημικός)

23 Αυγούστου 2024

Δεν επιτρέπεται η αναδημοσίευση του άρθρου (reblogging κτλ), η αναπαραγωγή του (ολική/μερική) και η χρήση- αναπαραγωγή των φωτογραφιών χωρίς την άδεια του συντάκτη. Επιτρέπεται η κοινοποίηση του συνδέσμου/link στα μέσα κοινωνικής δικτύωσης.

ΠΑΡΑΠΟΜΠΕΣ

1. Vršanský, P., Vršanská, L., Beňo, M., Bao, T., Lei, X. J., Ren, X. J., … & Jarzembowski, E. (2019). Pathogenic DWV infection symptoms in a Cretaceous cockroach. Palaeontogr Abt A, 314, 1-10.
2. Βελτιστοποιεί την κακοήθεια και τον συγχρονισμό του ιού. Τα υψηλά φορτία βαρρόα ενισχύουν το φαινόμενο της «εξελικτικής στενωπού» για τις ιώσεις. Woodford L, Evans DJ. Deformed wing virus: using reverse genetics to tackle unanswered questions about the most important viral pathogen of honey bees. FEMS Microbiol Rev. 2021 Aug 17;45(4):fuaa070. doi: 10.1093/femsre/fuaa070. PMID: 33320949.
3. Τα δείγματα ήταν μέλισσες άρρωστες από τον ιό DVW οι οποίες συλλέχθηκαν μπροστά από μελίσσια. Οι μέλισσες ανατώθηκαν με ειδικό τρόπο ώστε ο θάνατος επήλθε άμεσα και ελαχιστοποιήθηκε η ταλαιπωρία τους.
4. Η κλίμακα φτιάχτηκε για να περιγράψει την εκδήλωση του DWV στις βασίλισσες, όχι σε εργάτριες που έχουν μεγαλύτερη παραμόρφωση. Williams, G. R., Rogers, R. E., Kalkstein, A. L., Taylor, B. A., Shutler, D., & Ostiguy, N. (2009). Deformed wing virus in western honey bees (Apis mellifera) from Atlantic Canada and the first description of an overtly-infected emerging queen. Journal of invertebrate pathology, 101(1), 77-79.
5. Koziy, R. V., Wood, S. C., Kozii, I. V., van Rensburg, C. J., Moshynskyy, I., Dvylyuk, I., & Simko, E. (2019). Deformed wing virus infection in honey bees (Apis mellifera L.). Veterinary Pathology, 56(4), 636-641.
6. Comstock, J. H., & Needham, J. G. (1898). The wings of insects. The American Naturalist, 32, 33
7. Η μελέτη αφορά τους βομβίνους ωστόσο ανήκουν στην ίδια οικογένεια με της μελιτοφόρες μέλισσες. Polidori, C., Jorge, A., & Ornosa, C. (2017). Eumelanin and pheomelanin are predominant pigments in bumblebee (Apidae: Bombus) pubescence. PeerJ, 5, e3300.
8. Di Prisco, G., Annoscia, D., Margiotta, M., Ferrara, R., Varricchio, P., Zanni, V., … & Pennacchio, F. (2016). A mutualistic symbiosis between a parasitic mite and a pathogenic virus undermines honey bee immunity and health. Proceedings of the National Academy of Sciences, 113(12), 3203-3208.
9. Power, K., Martano, M., Altamura, G., Piscopo, N., & Maiolino, P. (2021). Histopathological features of symptomatic and asymptomatic honeybees naturally infected by deformed wing virus. Pathogens, 10(7), 874.
10. Erickson, E., Cohen, A., Brummett, D., Lusby, W., & Cameron, B. (1997). Tyrosine nodules in the gasters of adult honeybees. Journal of Invertebrate Pathology, 70(1), 27-32.
11. Η έκδυση περιλαμβάνει 8 στάδια.
12. Paxton, R. J., Schäfer, M. O., Nazzi, F., Zanni, V., Annoscia, D., Marroni, F., … & Shafiey, H. (2022). Epidemiology of a major honey bee pathogen, deformed wing virus: potential worldwide replacement of genotype A by genotype B. International Journal for Parasitology: Parasites and Wildlife, 18, 157-171.
13. Posada-Florez, F., Childers, A. K., Heerman, M. C., Egekwu, N. I., Cook, S. C., Chen, Y., … & Ryabov, E. V. (2019). Deformed wing virus type A, a major honey bee pathogen, is vectored by the mite Varroa destructor in a non-propagative manner. Scientific reports, 9(1), 12445.
14. Locke, B., Semberg, E., Forsgren, E., & De Miranda, J. R. (2017). Persistence of subclinical deformed wing virus infections in honeybees following Varroa mite removal and a bee population turnover. PloS one, 12(7), e0180910.
15. Αν και το έντομο δεν παρουσιάζει ανατομικό πρόβλημα, το ανοσοποιητικό του σύστημα δουλεύει περισσότερο οπότε το έντομο δαπανά επιπλέον ενέργεια. Επίσης,  οι νευρολογικές λειτουργίες ενδέχεται να επηρρεάζονται από τον DWV με πχ. μεγαλύτερη τάση παραπλάνησης κ.α.
16. Norton, A. M., Buchmann, G., Ashe, A., Watson, O. T., Beekman, M., & Remnant, E. J. (2023). Deformed wing virus genotypes A and B do not elicit immunologically different responses in naïve honey bee hosts. Insect Molecular Biology.