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AEDES AEGYPTI INFECTION WITH TRYPANOSOMATID STRIGOMONAS CULICIS ALTERS MIDGUT REDOX METABOLISM AND REDUCES MOSQUITO REPRODUCTIVE FITNESS
Strigomonas culicis
Culicis strigomonas
Oxidase dupla
Catalase
Espécies reativas de oxigênio
Fecundidade
Fertilidade
Strigomonas culicis
Dual oxidase
Catalase
Reactive oxygen species
Fecundity
Fertility
Author
Affilliation
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Laboratório de Biologia Celular. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Universidade Federal do Rio de Janeiro, Instituto de Bioquímica Médica. Laboratório de Bioquimíca de Artrópodes Hematófagos. Rio de Janeiro, RJ. Brasil.
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Laboratório de Estudos Integrados em Protozoologia. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Universidade Federal do Rio de Janeiro, Instituto de Bioquímica Médica. Laboratório de Bioquimíca de Artrópodes Hematófagos. Rio de Janeiro, RJ. Brasil.
Universidade Federal do Rio de Janeiro, Instituto de Bioquímica Médica. Laboratório de Bioquimíca de Artrópodes Hematófagos. Rio de Janeiro, RJ. Brasil.
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Laboratório de Biologia Molecular de Insetos. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Universidade Federal do Rio de Janeiro, Instituto de Bioquímica Médica. Laboratório de Bioquimíca de Artrópodes Hematófagos. Rio de Janeiro, RJ. Brasil.
Universidade Federal do Rio de Janeiro. Instituto de Biofísica Carlos Chagas Filho. Laboratório de Bioquímica de Insetos e Parasitos. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
.Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Laboratório de Biologia Molecular de Insetos. Rio de Janeiro, RJ, Brasil / Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia em Entomologia Molecular. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Laboratório de Biologia Celular. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Universidade Federal do Rio de Janeiro, Instituto de Bioquímica Médica. Laboratório de Bioquimíca de Artrópodes Hematófagos. Rio de Janeiro, RJ. Brasil.
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Laboratório de Estudos Integrados em Protozoologia. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Universidade Federal do Rio de Janeiro, Instituto de Bioquímica Médica. Laboratório de Bioquimíca de Artrópodes Hematófagos. Rio de Janeiro, RJ. Brasil.
Universidade Federal do Rio de Janeiro, Instituto de Bioquímica Médica. Laboratório de Bioquimíca de Artrópodes Hematófagos. Rio de Janeiro, RJ. Brasil.
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Laboratório de Biologia Molecular de Insetos. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Universidade Federal do Rio de Janeiro, Instituto de Bioquímica Médica. Laboratório de Bioquimíca de Artrópodes Hematófagos. Rio de Janeiro, RJ. Brasil.
Universidade Federal do Rio de Janeiro. Instituto de Biofísica Carlos Chagas Filho. Laboratório de Bioquímica de Insetos e Parasitos. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
.Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Laboratório de Biologia Molecular de Insetos. Rio de Janeiro, RJ, Brasil / Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia em Entomologia Molecular. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Laboratório de Biologia Celular. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Abstract
Aedes aegypti mosquitoes transmit arboviruses of important global health impact, and their intestinal microbiota can influence vector competence by stimulating the innate immune system. Midgut epithelial cells also produce toxic reactive oxygen species (ROS) by dual oxidases (DUOXs) that are essential players in insect immunity. Strigomonas culicis is a monoxenous trypanosomatid that naturally inhabits mosquitoes; it hosts an endosymbiotic bacterium that completes essential biosynthetic pathways of the parasite and influences its oxidative metabolism. Our group previously showed that S. culicis hydrogen peroxide (H2O2)-resistant (WTR) strain is more infectious to A. aegypti mosquitoes than the wild-type (WT) strain. Here, we investigated the influence of both strains on the midgut oxidative environment and the effect of infection on mosquito fitness and immunity. WT stimulated the production of superoxide by mitochondrial metabolism of midgut epithelial cells after 4 days post-infection, while WTR exacerbated H2O2 production mediated by increased DUOX activity and impairment of antioxidant system. The infection with both strains also disrupted the fecundity and fertility of the females, with a greater impact on reproductive fitness of WTR-infected mosquitoes. The presence of these parasites induced specific transcriptional modulation of immune-related genes, such as attacin and defensin A during WTR infection (11.8- and 6.4-fold, respectively) and defensin C in WT infection (7.1-fold). Thus, we propose that A. aegypti oxidative response starts in early infection time and does not affect the survival of the H2O2-resistant strain, which has a more efficient antioxidant system. Our data provide new biological aspects of A. aegypti–S. culicis relationship that can be used later in alternative vector control strategies.
Keywords in Portuguese
Aedes aegyptiStrigomonas culicis
Culicis strigomonas
Oxidase dupla
Catalase
Espécies reativas de oxigênio
Fecundidade
Fertilidade
Keywords
Aedes aegyptiStrigomonas culicis
Dual oxidase
Catalase
Reactive oxygen species
Fecundity
Fertility
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