Харчова дієта впливає на розвиток комарів та їх дозвільність до l

впливає

  • Теми
  • Анотація
  • вступ
  • Результати
  • Харчова дієта впливає на розвиток, фізіологію та вседозволеність комарів у Росії Плазмодій
  • Харчова дієта впливає на мікробіоти личинок і дорослих комарів
  • Обговорення
  • Методи
  • Заява про етику
  • Колонія комарів та утримання
  • Підживлення личинок
  • Вимірювання довжини личинок
  • Вимірювання довжини крила
  • Аналіз мікробіоти та експресії генів
  • Інфекції Плазмодій
  • Статистика
  • Додаткова інформація
  • Додаткова інформація
  • Файли PDF
  • Додаткові рисунки та таблиця 1
  • коментарі

Теми

  • Інфекційні захворювання
  • Мікробіом
  • Немодельні організми

Анотація

вступ

В даний час близько половини світового населення стикається з малярією, спричиненою зараженням найпростішим паразитом плазмодію 1. Малярія людини передається при укусах заражених самок комарів Anopheles. Anopheles gambiae та A. coluzzii є основними переносниками малярії Plasmodium falciparum в Африці, де у 2015 р. 88% випадків смерті від малярії сталося 1. Потрапляючи самками комарів під час зараження інфекційною кров’яною їжею, паразити плазмодію статево розмножуються в просвіті середньої кишки, потім перетинають перитрофічну мембрану та епітелій середньої кишки і диференціюються в ооцисти, коли досягають базальної пластини 2. Протягом наступних двох тижнів ооцисти піддаються внутрішньому мітотичному поділу і дозрівають до розриву, виділяючи тисячі паразитів, які мігрують до слинних залоз і можуть бути передані людині-хазяїну через укус комара.

Стадія ооцисти є критичним вузьким місцем у розвитку паразита, яке визначає, чи вбиває його комар, чи передає малярію. Успіх паразитарної інфекції залежить від генетичних та генетичних характеристик кожного комара. По-перше, розмір комара впливає на об’єм поглинаної крові, отже, на кількість поглинених паразитів 3. Крім того, шлях імунодефіциту (Imd) NF-KB і комплементоподібний тіоефір-білок 1 (TEP1) шлях усувають паразитів, коли вони проходять через епітелій та контактують із системою. Кровообіг відповідно 2, 4, 5, 6. Нарешті, бактеріальне співтовариство середньої кишки комарів різко розмножується через 24 години після прийому крові та негативно впливає на розвиток плазмодію, викликаючи імунні реакції та синтезуючи активні форми кисню 6, 7, 8, 9. Склад мікробіоти також може впливати і/або контролюватися плазмодієм, як передбачає позитивна кореляція між часткою ентеробактерій та успішним зараженням плазмодієм 10 .

В лабораторних умовах ми висунули гіпотезу, що такі наслідки живлення личинок і навколишнього середовища можуть призвести до умов вирощування, а точніше до личинки, що впливає на біологію личинок та дорослих комарів. Оскільки дієта, як вважають, впливає на склад мікробіоти в метазоанах 23, 24, нас особливо цікавило визначення того, чи впливає вона на мікробіоти колонізованих комарів і, отже, потенційно сприяє великій різниці у складі мікробіоти між лабораторіями 10, 25, 26, 27. У цьому дослідженні ми проаналізували вплив личиночного раціону на розвиток, мікробіоти та векторну компетентність A. coluzzii. Зосередившись на трьох рибних дієтах, які зазвичай використовують у комах, ми показуємо, що ці дієти по-різному впливають на швидкість розвитку личинок, розмір дорослих комарів та мікробіоти личинок та дорослих. Лічиновий раціон також має значний вплив на поширеність та інтенсивність зараження P. berghei, можливо, із залежним від мікробіоти механізмом.

Результати

Харчова дієта впливає на розвиток, фізіологію та дозвільність комарів до плазмодію

( в ) Довжина личинки на 7 день годування однією з трьох лічинових дієт: рибними пластівцями тетраміну (FF), гранулами басейну доктора Кларка (D) або рибними гранулами Nishikoi (FP). ( ) Середній час окукливания личинок, що входить до кожної дієти з першого дня годування. проти ) Довжина дорослих крил після того, як личинки нагодували трьох личинок. Дані показують, що ± 3 тижні незалежних експериментів та статистичного аналізу є ANOVA після підгонки моделі Lmer. *** стор

Повнорозмірне зображення

Харчова дієта впливає на мікробіоти личинок і дорослих комарів

На закінчення наші результати дають нову інформацію про вплив личиночного раціону на розвиток комарів, мікробіоти та дозвільність до паразитів малярії. Вони також представляють технічний інтерес для вирощування комарів, показуючи, що швидшого розвитку можна досягти за допомогою гранульованих дієт D і FP, і що FP виробляє комарів з більш високим рівнем зараження плазмодієм. .

Методи

Заява про етику

Тварин використовували відповідно до Закону Британських законів про тварин 1986 року (про наукові процедури). Протокол зараження комарів P. berghei шляхом годування кров’ю мишей, заражених паразитом, був реалізований відповідно до ліцензії Міністерства внутрішніх справ Великобританії PPL70/7185, виданої в січні. 2010. Процедури відрізняються інтенсивністю від помірного до помірного, а кількість тварин, що використовуються, мінімізується шляхом включення найекономічніших протоколів. Протоколи були впроваджені після затвердження Комісією з розгляду етики Імператорського коледжу.

Колонія комарів та утримання

Експериментальна робота проводилася на колонії Ан. Колуцці Нгуссо - колонії, створеній в 2006 році від комарів з Камеруну, зібраних у полі, що містяться в крові людини при 27 ° C та 70% вологості, з циклом 12 опівдні світло/темно: 12 полудень. Дорослих комарів годували 5% розчином фруктози, а личинок утримували в дистильованій воді. Покоління личинок до тих, що були отримані для дієтичного лікування, годували Tetra FF, подрібненим на фрагменти розміром 1–2 мм, контрольна дієта, використана в цьому дослідженні. Німф збирали щодня, поміщали в скляні склянки з дистильованою водою і переносили в клітки.

Підживлення личинок

Для кожного дієтичного лікування 400 (± 10%) не годували у віці 48 год. Личинок першої інстанції coluzzii підраховували вручну або за допомогою сортера личинок COPAS (Union Biometrica, США) і поміщали в пластиковий контейнер. Кожну миску з личинками годували однією з трьох класичних дієт на рибній основі: рибні пластівці Tetra Tetramin (“FF”), гранули басейну доктора Кларка (D) та рибні гранули Nishikoi (“FP”). Резюме поживних речовин цих дієт наведено в Таблиці 2. Як показано в Таблиці 2, дієти постачались у кількості, що забезпечує порівнянні рівні будівельних блоків кожної їжі. FF злегка перемішували, щоб зменшити розмір пластівців, як це зазвичай роблять у нашій лабораторії по вирощуванню личинок.

Повний розмір таблиці

Вимірювання довжини личинок

Двадцять 9-денних личинок (з моменту збору яєць) збирали після кожної обробки з 3 незалежних експериментів і поміщали в окремі лунки 96-лункової пластини для візуалізації при 20-кратному збільшенні. На Фіджі 41 вимірювали загальну довжину тіла від маківки до верху живота.

Вимірювання довжини крила

Двадцять дорослих було зібрано для кожного лікування з 4 незалежних експериментів. Одне крило кожної особини виймали і приклеювали до аркуша паперу. Після сканування паперу довжини крил вимірювали за допомогою Фіджі 41 .

Аналіз мікробіоти та експресії генів

Двадцять особин (9-денних личинок, самки за 3 - 5 днів до або через 24 год після кровопостачання) збирали під час кожної обробки 4 незалежних експериментів, суспендованих у 70% етанолі протягом 3 - 5 хвилин, потім промивали 3 рази. разів у PBS, як це робилося раніше 25. Середню кишку та яєчники розрізали та відібрали проби з 2 груп по 10 тканин. Щипці та предметні стекла очищали дистильованою водою та етанолом між кожним зразком. Для кількісної оцінки бактерій у їжі добову кількість (d7 +) їжі гомогенізували у 5 мл стерильної води, потім відбирали проби 1 мл, центрифугували при 800 g протягом 5 хв і супернатант відкидали. Для кожної дієти контролювали 4 повторення. З метою нормалізації кількості РНК суспензію клітин Sf9 із злитої культури колби площею 175 см 2 розділили на 12 зразків.

РНК екстрагували з цілих личинок, дорослих тканин і вміст гранульованої води тризолом та хлороформом, осаджували із застосуванням ізопропанолу та двічі промивали 70% етанолом. Зворотну транскрипцію (Takara) проводили за допомогою PrimeScript RT Enzyme Mix I з 650 нг РНК, дотримуючись інструкцій виробника. Бактеріальний ген 16S рРНК використовували для кількісного визначення qRT-PCR, проведеного на LightCycler 480 (Roche), використовуючи набір SYBR Premix Ex Taq (Takara), дотримуючись інструкцій виробника. Бактеріальне навантаження та бактеріальний склад оцінювали за допомогою генних праймерів для 16S рРНК, загальних для всіх бактерій та специфічних для сімейств бактерій, які, як відомо, колонізують комарів в інсектарії (таблиця S1 та посилання 25). Бактеріальне навантаження та експресія вітелогеніну представлені як співвідношення цільового гена до опорного гена-охоронця Anopheles 40S, рибосомного білка S7 (S7), тоді як бактеріальне навантаження в їжі визначали як співвідношення GAPDH (гліцеральдегід-3-фосфатдегідрогеназа) . ) ген збереження в клітинах Sf9.

Плазмодієві інфекції

Статистика

Статистичний аналіз проводили із використанням узагальнених лінійних змішаних моделей (GLMM) у версії R (версія 3.2.3). Тест ANOVA X 2 за логістичною регресією (glmer) проводили за факторними даними (поширеність, виживання). Для підрахунку ооцист був проведений тест Wald Z на негативну біноміальну регресію з нулем (glmmADMB). Тест ANOVA X 2 на загальній лінійній регресії (lmer) проводили за даними qPCR (16S, експресія гена), довжиною личинки, часом проходження та довжиною крил. Аналіз GLMM розбиває дані на фіксований компонент (тут - режими личинок) та випадковий компонент (тут - повторні експерименти). Коефіцієнти шансів, показані на малюнку 2, є експоненцією коефіцієнтів регресії. Розмір вибірки обирали за стандартними протоколами (кількість ооцист, експресія генів, аналіз мікробіоти) або оцінювали відповідно до досвіду вирощування комарів (розвиток личинок). Комарів виключали, якщо вони не харчувались кров’ю, якщо вони розривалися під час дисекції (аналіз мікробіоти, експресія генів) або якщо вони загинули (личинки або дорослі особини) під час експерименту.

Додаткова інформація

Коди доступу: Номерами приєднання Vectorbase (www.vectorbase.org) генів, згаданих у цьому дослідженні, є: AgS7 - AGAP010592; Вітеллогенін - AGAP004203.

Як цитувати цю статтю: Linenberg, I. et al. Харчова дієта впливає на розвиток комарів та їх дозвільність до плазмодієвої інфекції. Наук. Респ. 6, 38230; Doi: 10.1038/srep38230 (2016).

Примітка редактора: Springer Nature залишається нейтральним щодо юрисдикційних вимог в опублікованих картах та приналежності до інституцій.

Додаткова інформація

Файли PDF

Додаткові рисунки та таблиця 1

коментарі

Надсилаючи коментар, ви погоджуєтесь дотримуватися наших Умов обслуговування та рекомендацій спільноти. Якщо ви виявите щось образливе або не відповідає нашим умовам чи інструкціям, повідомте про це як невідповідне.