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Title: Avaliação de aspectos das interações envolvendo o vetor Aedes aegypti, a microbiota intestinal e arbovírus
Advisor: Freitas, Rafael Maciel de
Vicente, Ana Carolina Paulo
Members of the board: Valle, Denise
Struchiner, Claudio José
Oliveira, Pedro Lagerblad de
Thompson, Cristiane Carneiro
Genta, Fernando Ariel
Authors: David, Mariana Rocha
Affilliation: Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Abstract: A microbiota intestinal influencia diversos aspectos da biologia dos insetos, incluindo a sobrevivência, o desenvolvimento, a nutrição e a imunidade. No caso dos insetos vetores, a microbiota pode impactar a susceptibilidade a patógenos adquiridos através do repasto sanguíneo, como arbovírus e protozoários. Atualmente o Brasil enfrenta epidemias de três arboviroses, causadas pelos vírus dengue (DENV), chikungunya (CHIKV) e Zika (ZIKV), os quais seriam transmitidos primariamente pelo mosquito Aedes aegypti. O objetivo principal desta tese foi avaliar aspectos das interações envolvendo vetor, microbiota e arbovírus, enriquecendo o conhecimento acerca da dinâmica da comunidade microbiana intestinal e dos impactos na biologia do vetor. A composição da microbiota de fêmeas de Ae. aegypti recapturadas em um experimento de marcação-soltura-recaptura foi comparada a de insetos mantidos no laboratório sob diferentes dietas (açúcar ou açúcar e sangue) e oriundos de distintos grupos etários. Avaliamos também a diversidade bacteriana presente no intestino de mosquitos selvagens do mesmo local. Diante de todas as variáveis supramencionadas, demonstramos que a maioria dos taxa bacterianos abundantes na microbiota de Ae. aegypti perdura sob diferentes condições e ao longo da vida das fêmeas, não havendo a colonização por novos taxa em quantidades expressivas (>2%). Tais resultados sugerem que o lúmen intestinal é um ambiente competitivo, colonizado por microorganismos logo após a emergência do mosquito adulto A adição do gênero Asaia no criadouro larvar não colonizou e nem provocou alterações no desenvolvimento dos imaturos de Ae. aegypti, como é observado em Anopheles. Por outro lado, a presença de Elizabethkingia na água de criação resultou na aceleração do desenvolvimento larvar. Os mecanismos envolvidos ainda são desconhecidos, porém a associação entre este mosquito e Elizabethkingia parece oferecer uma vantagem evolutiva para o Ae. aegypti. Após a ingestão do sangue, fêmeas de culícideos apresentam um aumento da ordem de 1000 vezes na quantidade de bactérias intestinais. Contudo, nossos experimentos mostram que ao ingerir sangue contendo CHIKV, fêmeas de Ae. aegypti não apresentam alterações significativas na carga bacteriana intestinal em relação aos insetos pré-infecção. Um comportamento similar foi observado em mosquitos da mesma espécie infectados por DENV. Além disso, as cargas bacteriana e viral apresentaram uma correlação positiva fraca 24h após o repasto infectivo. Por fim, a diversidade bacteriana encontrada se sobrepõe àquela descrita em Ae. aegypti coletados em diferentes localidades geográficas, com o encontro frequente dos gêneros Asaia, Enterobacter, Bacillus, Pseudomonas e Serratia, por exemplo. O estudo das interações entre vetor e microbiota pode auxiliar no entendimento do gradiente de susceptibilidade a arbovírus observado em populações naturais de mosquitos, bem como contribuir para o desenvolvimento de novas estratégias de controle vetorial e/ou redução da transmissão de arbovírus.
Abstract: The gut microbiota influences several aspects of insect´s biology, including survival, development, nutrition and immunity. The microbiota of disease vectors can also influence the susceptibility to pathogens acquired through blood-meals, such as arbovirus and parasites. Presently, Brazil faces epidemics of three arboviruses, caused by dengue (DENV), chikungunya (CHIKV) and Zika virus (ZIKV) which would be primarily transmitted by Aedes aegypti. The main objective of this thesis was to evaluate aspects of vector, microbiota and arbovirus interactions, improving knowledge about the intestinal microbial community dynamics and its impacts on mosquito biology. We compared the microbiota composition of recaptured Ae. aegypti females derived from a mark-release-recapture experiment and differently aged laboratory insects kept under different dietary regimes (sugar or sugar plus blood). We also characterized the midgut bacteria community of field-collected specimens. Despite all the aforementioned variables, in general the most frequent microbiota bacteria persisted under different conditions and throughout the Ae. aegypti lifespan, without significant colonization by new taxa (>2%). These results suggest that the midgut lumen is a competitive environment colonized by microorganisms shortly after emergence of the adult mosquito. Different from Anopheles mosquitoes, addition of the genus Asaia in the larval breeding environment did not change the development time of immature Ae. aegypti However, the presence of Elizabethkingia was associated with an acceleration in the larval development rate. Although the mechanisms involved in this outcome are still unknown, the association between this mosquito and Elizabethkingia seems to offer an evolutionary advantage for Ae. aegypti. After blood feeding, the amount of midgut bacteria in Culicidae females usually increases 1,000 fold. Nevertheless, compared to pre-infection Ae. aegypti, we did not detect significant changes in the midgut bacteria load after the ingestion of blood containing CHIKV. A similar situation was observed in mosquitoes infected with DENV. In addition, bacterial and viral loads showed a weak positive correlation 24 hours after the infective meal. Finally, the bacterial diversity found during this study is similar to that described in Ae. aegypti collected in different geographic locations, where mosquitoes frequently harbour the genera Asaia, Enterobacter, Bacillus, Pseudomonas and Serratia, for example. The study of the vector-microbiota interactions has the potential of improving knowledge of the arboviruses susceptibility gradient observed in mosquitoes natural populations, as well as contributing to the development of new strategies to control disease vectors and/or to reduce arbovirus transmission.
keywords: Aedes
Microbiota
Insetos Vetores
Microbiologia
DeCS: Microbiologia
Insetos Vetores
Microbiota
Aedes
Issue Date: 2016
Citation: DAVID, Mariana Rocha. Avaliação de aspectos das interações envolvendo o vetor Aedes aegypti, a microbiota intestinal e arbovírus . 2016. 205f. Tese (Doutorado em Biologia Parasitária) - Fundação Oswaldo Cruz, Instituto Oswaldo Cruz, Rio de Janeiro, RJ, 2016.
Date of defense: 2016
Place of defense: Rio de Janeiro/RJ
Department: Pós-Graduação em Biologia Parasitária
Defense institution: Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz
Program: Programa de Pós-Graduação em Biologia Parasitária
Copyright: open access
Appears in Collections:IOC - PGBP - Teses de Doutorado

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