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Title: Aspectos biológicos da infecção pelas cepas wMel e wMelpop de Wolbachia sobre populações naturais de Aedes aegypti do Rio de Janeiro
Advisor: Moreira, Luciano Andrade
Members of the board: Moreira, Luciano Andrade
Valle, Denise
Gontijo, Nelder de Figueiredo
Estivalis, José Manuel Latorre
Authors: Dutra, Heverton Leandro Carneiro
Coadvisor: Freitas, Rafael Maciel de
Affilliation: Fundação Oswaldo Cruz. Centro de Pesquisas René Rachou. Belo Horizonte, MG, Brasil.
Abstract: Wolbachia constitui um gênero de bactérias endossimbiontes, gram-negativas, maternalmente transmitidas, intracelulares obrigatórias. Estima-se que cerca de 20 a 70% de todas as espécies de artrópodes conhecidas estão infectadas por estas alfaproteobactérias, as quais em seus hospedeiros causam uma série de efeitos biológicos incluindo “parasitismo reprodutivo”, o qual favorece a dispersão da bactéria na população de campo. Interessante notar que populações naturais de um dos mais importantes vetores de doença, Aedes aegypti, não estão infectadas por Wolbachia, mas quando duas cepas da bactéria, wMelPop e wMel foram independentemente inseridas nesta espécie, elas diminuíram significativamente a competência vetorial para os vírus DENV e Chikungunya. Recentemente, Wolbachia foi proposta como uma nova estratégia para reduzir a incidência da dengue (ED = www.eliminatedengue.org). Entretanto, o controle da dengue baseado em Wolbachia só será efetivo se a infecção bacteriana gerada em laboratório for capaz de se fixar na população de campo. Com isto em mente, nós avaliamos os efeitos das cepas wMelPop e wMel de Wolbachia em uma variedade de parâmetros biológicos de A. aegypti recém retrocruzados, contendo o background genético brasileiro, em preparação para liberações em campo, criados em diferentes condições estressantes. Para ambas as cepas estudadas, houve uma diferença significativa no tempo de desenvolvimento larval apenas na condição mais estressante, independente do sexo. Com relação à infecção por wMel, nós observamos uma série de mudanças fenotípicas, indo desde nenhum efeito aparente para alguns parâmetros (fecundidade e fertilidade), a parcialmente prejudiciais (longevidade e tamanho corpóreo na condição mais estressante), e parcialmente benéficos (níveis elevados de glicogênio, uma fonte chave de reserva nutricional, sob a condição mais estressante). Em termos dos níveis da infecção por Wolbachia, houve de forma geral, uma maior concentração da bactéria no background genético dos mosquitos brasileiros ao longo do tempo para a cepa wMel, comparado ao background genético dos mosquitos australianos, exibindo uma taxa de transmissão materna de 94%. A taxa de incompatibilidade citoplasmática no background genético dos mosquitos brasileiros foi de 99,51% para esta mesma cepa. Para a cepa mais virulenta, wMelPop, houve de forma surpreendente, efeitos fenotípicos benéficos: o tempo de desenvolvimento larval foi menor nos indivíduos infectados, os quis apresentaram um maior tamanho corpóreo e maior reserva de glicogênio na condição altamente estressante comparado a fêmeas não infectadas. Em conclusão, nosso trabalho salienta alguns dos efeitos fenotípicos chave de Wolbachia na biologia de A. aegypti brasileiros, aonde ela é capaz de se fixar sem causar mudanças prejudiciais à biologia do hospedeiro. Nós também acreditamos que o trabalho contribui com informações relevantes com relação aos efeitos benéficos da cepa wMel, sendo esta adequada para aplicação destes mosquitos infectados no campo para possivelmente controlar no futuro os surtos de dengue no Brasil.
Abstract: Wolbachia constitutes a genus of obligate, intracellular, maternally-transmitted, gram-negative bacterial endosymbionts. It is estimated that between 20 to 70% of all known arthropods are infected by these alphaproteobacteria, which in their hosts cause a variety of biological effects including "reproductive parasitism", which favors the spread of the bacteria in wild populations. Interestingly, natural populations of one of the most important disease vectors, Aedes aegypti, do not harbor Wolbachia, but when two Wolbachia strains, wMelPop and wMel were independently inserted into this species, they have significantly reduced the mosquito vectorial competence for DENV and Chikungunya viruses. Recently, Wolbachia has been trialed as a novel strategy for reducing the incidence of dengue fever (ED = www.eliminatedengue.org). However, Wolbachia-based control of dengue will only be effective if the bacterial infection generated in the laboratory is able to fixate into wild mosquito population. With this in mind, we evaluated the effects of the wMelPop and wMel strains of Wolbachia on a variety of biological parameters of recently backcrossed Brazilian A. aegypti mosquitoes genetic background, in preparation for field releases, reared under different stress conditions. For both strains studied, there was a significant difference in larval development time only in the most stressful condition, where infected individuals developed more rapidly than uninfected, regardless of sex. With respect to the wMel infection, we observed several phenotypic changes, ranging from no effect at all for some parameters (fecundity, fertility), to partially detrimental (longevity and body size in highest stress condition), and partially beneficial effects (increased levels of glycogen, a key nutritional reserve, under the highest stress condition). In terms of Wolbachia infection levels, there was generally a higher bacterial concentration in the Brazilian genetic background over time for the wMel strain compared to the Australian genetic background, exhibiting a maternal transmission rate of 94%. The wMel rate of cytoplasmic incompatibility in the Brazilian genetic background was 99.51%. For the more virulent strain, wMelPop, there were surprisingly beneficial phenotypic effects: larval development time was lower in infected individuals, which also had an increased body size and glycogen content in highest stress condition compared to uninfected females. In conclusion, our work highlights some of the key phenotypic effects of Wolbachia on the biology of Brazilian A. aegypti, where it is able to reach fixation without causing detrimental changes to its host biology. We also think it contributes with relevant information regarding the beneficial effects of the wMel strain, being suitable for the application of these infected mosquitoes in the field and possibly control dengue outbreaks in the future in Brazil.
keywords: Dengue/prevenção & controle
Aedes/crescimento & desenvolvimento
Controle de Vetores
Issue Date: 2014
Citation: DUTRA, Heverton Leandro Carneiro. Aspectos biológicos da infecção pelas cepas wMel e wMelpop de Wolbachia sobre populações naturais de Aedes aegypti do Rio de Janeiro. Belo Horizonte: s.n., 2014. 116 p. Dissertação(Mestrado Ciências)-Centro de Pesquisas René Rachou. Programa de Pós-graduação em Ciências da Saúde. Belo Horizonte. 2014.
Date of defense: 2014
Place of defense: Belo Horizonte/MG
Defense institution: Fundação Oswaldo Cruz .Centro de Pesquisas René Rachou.
Program: Programa de Pós-Graduação em Ciências da Saúde
Copyright: open access
Appears in Collections:MG - IRR - PPGCS - Dissertações de Mestrado

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