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Nov 30, 2023

Los mosquitos de la malaria adquieren y asignan la orina del ganado para mejorar los rasgos de la historia de vida

Revista de malaria

Malaria Journal volumen 21, Número de artículo: 180 (2022) Citar este artículo

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La adquisición y asignación de nutrientes integran los rasgos de alimentación y de historia de vida en los insectos. Para compensar la falta de un nutriente en particular en diferentes etapas de la vida, los insectos pueden adquirirlos a través de una alimentación suplementaria, por ejemplo, en las secreciones de los vertebrados, en un proceso conocido como formación de charcos. El mosquito Anopheles arabiensis emerge desnutrido y, como tal, requiere nutrientes tanto para el metabolismo como para la reproducción. El propósito de este estudio fue evaluar si An. arabiensis se involucran en la formación de charcos en la orina del ganado para obtener nutrientes para mejorar los rasgos de la historia de vida.

Para determinar si An. arabiensis se sienten atraídas por el olor de la orina de ganado fresco, envejecido 24 h, 72 h y 168 h, las hembras que buscan huéspedes y alimentadas con sangre (48 h después de la comida de sangre) se analizaron en un olfatómetro de tubo en Y y se evaluaron las hembras grávidas. en un ensayo de oviposición. Posteriormente se utilizaron análisis químicos y electrofisiológicos combinados para identificar los compuestos bioactivos en las cuatro clases de edad de la orina del ganado. Se evaluaron mezclas sintéticas de compuestos bioactivos tanto en ensayos de tubo en Y como de campo. Para investigar la orina de ganado y su principal compuesto nitrogenado, la urea, como una dieta suplementaria potencial para los vectores de la malaria, se midieron los parámetros de alimentación y los rasgos de la historia de vida. Se evaluó la proporción de mosquitos hembra y la cantidad de orina de ganado y urea embebida. Después de alimentarse, se evaluó la supervivencia, el vuelo atado y la reproducción de las hembras.

An que busca huéspedes y se alimenta de sangre. arabiensis se sintieron atraídos por el olor natural y sintético de la orina de ganado fresco y envejecido tanto en estudios de laboratorio como de campo. Las hembras grávidas fueron indiferentes en su respuesta a la presencia de orina de ganado en los sitios de oviposición. Las hembras buscadoras de huéspedes y alimentadas con sangre bebían activamente la orina y la urea del ganado, y asignaban estos recursos de acuerdo con las compensaciones de la historia de vida para huir, sobrevivir o reproducirse, en función del estado fisiológico.

Anopheles arabiensis adquiere y asigna orina de ganado para mejorar los rasgos de historia de vida. La alimentación suplementaria con orina de ganado afecta directamente la capacidad vectorial al aumentar la supervivencia diaria y la densidad del vector, así como indirectamente al alterar la actividad de vuelo, por lo que debe considerarse en modelos futuros.

La adquisición y asignación de nutrientes integran las características de alimentación y de historia de vida en los insectos [1,2,3]. Los insectos son capaces de seleccionar y adquirir dietas y de alimentación compensatoria, en respuesta a la disponibilidad de alimentos y la necesidad de nutrientes [1, 3]. La asignación de nutrientes depende de los procesos de la historia de vida y puede dar lugar a diferentes necesidades de calidad y cantidad de la dieta en las diferentes etapas de la vida del insecto [1, 2]. Para compensar la falta de un nutriente en particular, los insectos pueden adquirirlos a través de una alimentación suplementaria, por ejemplo, en el barro, varios excrementos y secreciones de vertebrados y carroña, en un proceso denominado encharcamiento [2]. Aunque se describe principalmente para varias especies de mariposas y polillas, el encharcamiento también ocurre en otros órdenes de insectos, donde la atracción y alimentación de este tipo de recursos tiene un efecto significativo en la aptitud y otros rasgos de la historia de vida [2, 4, 5, 6, 7 ]. El mosquito de la malaria, Anopheles gambiae sensu lato (sl), eclosiona como un adulto 'desnutrido' [8] y, como tal, el encharcamiento puede jugar un papel importante en sus rasgos de historia de vida, pero es un comportamiento que hasta ahora ha sido pasado por alto. La inclusión de la formación de charcos como un medio para mejorar la ingesta de nutrientes en este importante vector requiere atención, ya que esto puede tener importantes consecuencias epidemiológicas.

Debido a las bajas reservas calóricas arrastradas desde la etapa larvaria y una baja eficiencia en la utilización de la harina de sangre [9], los mosquitos adultos de la malaria hembra tienen una ingesta limitada de nitrógeno. Hembra An. gambiae sl a menudo compensa esto tomando sangre suplementaria adicional [10, 11], lo que pone a más personas en riesgo de contraer enfermedades y pone al mosquito en mayor riesgo de depredación. Alternativamente, los mosquitos podrían usar alimentación suplementaria en las excreciones de vertebrados para obtener compuestos nitrogenados para mejorar la forma física y la movilidad de vuelo, como se demostró con otros insectos [2]. En este sentido, la fuerte y diferencial atracción de una de las especies hermanas dentro del An. El complejo de especies gambiae sl, Anopheles arabiensis, a la orina de ganado fresco y envejecido [12,13,14], es intrigante. Anopheles arabiensis es oportunista en su preferencia de hospedante y es bien conocido por asociarse con el ganado y alimentarse de él. La orina de ganado es un recurso rico en compuestos nitrogenados, la urea constituye del 50 al 95 % del nitrógeno total en la orina fresca [15, 16]. A medida que la orina del ganado envejece, los microbios hacen uso de estos recursos, reduciendo así la complejidad de los compuestos que contienen nitrógeno en 24 h [15]. Con el rápido aumento del amoníaco, que se correlaciona con la disminución del nitrógeno orgánico, prosperan los microbios alcalofílicos, muchos de los cuales producen compuestos tóxicos para los mosquitos [15], lo que puede ser una de las causas principales de por qué las hembras de An. arabiensis se sienten atraídos preferentemente por la orina envejecida durante 24 horas o menos [13, 14].

En este estudio, An. buscador de huéspedes y alimentado con sangre. arabiensis, dentro de su primer ciclo gonotrófico, se evaluó si adquieren compuestos nitrogenados, incluida la urea, a través del encharcamiento de orina. A continuación, se llevó a cabo una serie de experimentos para evaluar cómo los mosquitos hembra asignan este recurso de nutrientes potencial para mejorar la supervivencia, la reproducción y la búsqueda de alimento. Finalmente, se evaluó el olor de la orina de ganado fresco y envejecido para determinar si proporciona pistas confiables para la búsqueda de huéspedes y el An que se alimenta de sangre. arabiensis en su búsqueda de este recurso potencial de nutrientes, y se identificaron los correlatos químicos que subyacen a la atracción diferencial observada. La mezcla de olores sintéticos de compuestos orgánicos volátiles (COV) identificados en orina envejecida durante 24 horas se evaluó más a fondo en condiciones de campo, ampliando los resultados obtenidos en condiciones de laboratorio y demostrando la eficacia del olor de orina de ganado para atraer mosquitos de diferentes estados fisiológicos. Los resultados obtenidos confirman que An. arabiensis adquieren y asignan compuestos nitrogenados que se encuentran en la orina de vertebrados para afectar los rasgos de la historia de vida. Estos resultados se discuten en el contexto de las posibles consecuencias epidemiológicas y cómo se pueden usar para el monitoreo y control de vectores.

Anopheles arabiensis (cepa Dongola) se mantuvieron a 25 ± 2 °C, 65 ± 5 % de HR y en un ciclo de luz:oscuridad de 12:12 h. Las larvas se criaron en bandejas de plástico (20 cm × 18 cm × 7 cm), se llenaron con agua destilada y se alimentaron con alimento para peces Tetramin® (Tetra Werke, Melle, DE). Las pupas se recolectaron en vasos de 30 ml (Nolato Hertila, Åstorp, SE) y se transfirieron a jaulas Bugdorm (30 cm × 30 cm × 30 cm; MegaView Science, Taichung, TW) para que emergieran los adultos. A los adultos se les suministró una solución de sacarosa al 10 % ad libitum hasta 4 días después de la emergencia (dpe), momento en el cual las hembras que buscaban hospedador recibieron la dieta inmediatamente o se les dejó en ayunas durante la noche con acceso a agua destilada, antes de los experimentos, como se describe abajo. Las hembras utilizadas para los experimentos con tubos de vuelo solo se privaron de alimento durante 4 a 6 h con acceso ad libitum al agua. Para preparar mosquitos alimentados con sangre para bioensayos posteriores, se proporcionó sangre de oveja desfibrinada a 4 hembras dpe (Håtunalab, Bro, SE) utilizando un sistema de alimentación por membrana (Hemotek Discovery Workshops, Accrington, Reino Unido). Las hembras totalmente ingurgitadas se transfirieron posteriormente a jaulas separadas y se les proporcionó una dieta directamente, como se describe a continuación, o acceso ad libitum a sacarosa al 10% durante 3 días, antes de los experimentos descritos a continuación. Las últimas hembras se utilizaron para los bioensayos del tubo de vuelo y se transfirieron a la sala experimental, luego se privaron de alimento con acceso ad libitum a agua destilada de 4 a 6 h antes de los experimentos.

Se usaron ensayos de alimentación para cuantificar el consumo de orina y urea por An adulto. hembras arabiensis. A las hembras que buscaban hospedador y alimentadas con sangre se les proporcionó dietas que contenían una dilución al 1% de orina de ganado fresca y envejecida, varias concentraciones de urea, así como dos controles, sacarosa al 10% y agua, durante 48 h. Además, se añadió a la dieta un colorante alimentario (1 mg ml−1 de xileno cianol FF; CAS 2650-17-1; Sigma-Aldrich, Estocolmo, SE) y se proporcionó en una matriz 4 × 4 de tubos de microcentrífuga de 250 µl. (Axygen Scientific, Union City, CA, EE. UU.; Fig. 1A) lleno hasta el borde (aprox. 300 µl). Para evitar la competencia entre mosquitos y la posible influencia del color del colorante, se colocaron diez mosquitos en placas de Petri grandes (12 cm de diámetro, 6 cm de altura; Semadeni, Ostermundigen, CH; Fig. 1A) en completa oscuridad a 25 ± 2 °C y 65 ± 5% HR. Estos experimentos se replicaron de 5 a 10 veces. Después de la exposición a las dietas, los mosquitos se colocaron a -20 °C hasta su posterior análisis.

Orina y urea de ganado embebidas por hembras de Anopheles arabiensis que buscan huéspedes y se alimentan de sangre. A los mosquitos hembra se les proporcionaron dietas que consistían en orina de ganado fresca y envejecida, varias concentraciones de urea, sacarosa (10%) y agua destilada (H2O) en un ensayo de alimentación (A). Las hembras buscadoras de huéspedes (B) y alimentadas con sangre (C) absorbieron mayores volúmenes de sacarosa que cualquiera de las otras dietas probadas. Nótese que las hembras en busca de huéspedes bebían menos orina de ganado de 72 horas que orina de ganado de 168 horas (B). El contenido promedio de nitrógeno total de la orina (± desviación estándar) se representa en el recuadro. La urea fue absorbida por hembras que buscaban huéspedes (D, F) y alimentadas con sangre (E, G) de una manera dependiente de la dosis. El volumen medio embebido (D, E) con diferentes designaciones de letras es significativamente diferente entre sí (análisis de varianza unidireccional con análisis post hoc de Tukey; p < 0,05). Las barras de error representan el error estándar de la media (B–E). Las líneas de puntos rectas representan las líneas de regresión log-lineal (F, G)

Para liberar la dieta embebida, los mosquitos se colocaron individualmente en tubos de microcentrífuga de 1,5 ml que contenían 230 µl de agua destilada y los tejidos se rompieron utilizando un mortero desechable y un motor inalámbrico (VWR International, Lund, SE), y luego se centrifugaron a 10 krpm durante 10 mín. Los sobrenadantes (200 µl) se transfirieron a una microplaca de 96 pocillos (Sigma-Aldrich) y se determinó la absorbancia (λ620 nm) utilizando un lector de microplacas basado en espectrofotómetro (SPECTROStar® Nano, BMG Labtech, Ortenberg, DE). Como alternativa, los mosquitos se trituraron en 1 ml de agua destilada, 900 µl de la cual se transfirieron a una cubeta para análisis espectrofotométrico (λ620 nm; UV 1800, Shimadzu, Kista, SE). Para cuantificar la dieta embebida, se preparó una curva estándar mediante una dilución en serie que resultó en un rango de 0,2 µl a 2,4 µl de 1 mg ml−1 de xileno cianol. Luego, se usó la densidad óptica de las concentraciones de colorante conocidas para determinar el volumen de dieta absorbido por cada mosquito.

Los datos volumétricos se analizaron mediante un análisis de varianza unidireccional (ANOVA) seguido de una comparación por pares post hoc de Tukey (JMP Pro, v14.0.0, SAS Institute Inc., Cary, NC, EE. UU., 1989–2007). El análisis de regresión lineal describió la ingesta de urea dependiente de la concentración y se realizaron comparaciones entre las respuestas de los mosquitos que buscan huéspedes y los alimentados con sangre (GraphPad Prism v8.0.0 para Mac, GraphPad Software, San Diego, CA, EE. UU.).

Aproximadamente 20 µl de muestra de orina de cada categoría de edad se unieron a Chromosorb® W/AW (10 mg 80/100 mesh, Sigma Aldrich) y se encerraron en cápsulas de estaño (8 mm × 5 mm). La cápsula se insertó en una cámara de combustión de un analizador CHNS/O (Flash 2000, Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA, EE. UU.) para determinar el contenido de nitrógeno de la orina fresca y madura, según el protocolo del fabricante. El nitrógeno total (g N l−1) se cuantificó en función de las concentraciones conocidas de urea utilizadas como estándar.

Para evaluar el efecto de la dieta en la supervivencia de las hembras que buscan hospedador y las alimentadas con sangre, los mosquitos se colocaron individualmente en grandes placas de Petri (diámetro 12 cm, altura 6 cm; Semadeni), con un orificio cubierto con malla en la tapa (3 cm de diámetro) para ventilación y provisión de dieta. Las dietas, consistentes en una dilución al 1% de orina bovina fresca y madura, cuatro concentraciones de urea, así como dos controles, sacarosa al 10% y agua, se proporcionaron directamente después de 4 dpe. Cada dieta se pipeteó en rollos de algodón dental (DAB Dental AB, Upplands Väsby, SE) insertados en jeringas de 5 ml (Thermo Fisher Scientific, Gothenburg, SE), sin el émbolo, y luego se colocaron encima de las placas de Petri (Fig. 1A). Las dietas fueron reemplazadas diariamente. La sala experimental se mantuvo como se describe anteriormente. Los mosquitos sobrevivientes se contaron dos veces al día, mientras se descartaban los mosquitos muertos, hasta que murió el mosquito final (n = 40 por tratamiento). La supervivencia de los mosquitos que se alimentaban de las dietas respectivas se analizó utilizando curvas de supervivencia de Kaplan-Meyer y estadísticas de prueba de rango logarítmico para comparar la distribución de supervivencia entre dietas (IBM SPSS Statistics 24.0.0.0).

Un molino de vuelo de mosquitos hecho a medida, basado en Attisano et al. [17], se fabricó con paneles acrílicos transparentes de 5 mm de espesor (10 cm de ancho × 10 cm de largo × 10 cm de alto) sin paneles frontales ni posteriores (Fig. 3: arriba). Un conjunto de pivote, con un tubo vertical construido a partir de una columna de cromatografía de gases (0,25 mm de d.i.; 7,5 cm de largo) pegado a clavijas de insectos en ambos extremos, se suspendió entre un par de imanes de neodimio, con una separación de 9 cm. Un tubo horizontal hecho del mismo material (6,5 cm de largo) dividió el tubo vertical y creó un brazo de sujeción y un brazo que llevaba un pequeño trozo de papel de aluminio como señal de interrupción de la foto.

Antes del amarre, a las hembras hambrientas durante 24 h se les proporcionó acceso a las dietas descritas anteriormente durante 30 min. Los mosquitos hembra completamente alimentados se anestesiaron individualmente en hielo durante 2 a 3 minutos y se pegaron a un alfiler de insecto con cera de abeja (Joel Svenssons Vaxfabrik AB, Munka Ljungby, SE) en su mesotórax, y luego se ataron al brazo del tubo horizontal de el molino de vuelo. Cada revolución de vuelo fue registrada por un registrador de datos personalizado, luego almacenada y mostrada usando el software PC-Lab 2000™ (v4.01; Velleman, Gavere, BE). El molino de vuelo se colocó en una habitación climatizada (12 h: 12 h, luz: oscuridad, 25 ± 2 °C, 65 ± 5% HR).

Para visualizar el patrón de actividad de vuelo, se calculó la distancia total volada (m) y el número total de episodios de actividad de vuelo continuo cada hora en el transcurso de un período de 24 h. Además, la distancia promedio volada por una hembra individual se comparó entre los diversos tratamientos y se analizó mediante un análisis de varianza de una vía seguido de un análisis post hoc de Tukey (JMP Pro, v14.0.0, SAS Institute Inc.), en el que la distancia promedio se consideró una variable dependiente, mientras que los tratamientos fueron los factores independientes. Además, el número promedio de turnos se calculó en incrementos de 10 minutos.

Para evaluar el efecto de la dieta en el desempeño reproductivo de An. arabiensis, seis hembras (4 dpe) fueron transferidas a jaulas Bugdorm (30 cm × 30 cm × 30 cm) directamente después de la alimentación con sangre, y luego se les proporcionaron dietas experimentales, como se describe anteriormente, durante 48 h. Luego se retiraron las dietas y se proporcionaron copas de oviposición (30 ml; Nolato Hertila), llenas con 20 ml de agua destilada, al tercer día y se pusieron a disposición durante 48 h, reemplazando las copas cada 24 h. Cada régimen de dieta se repitió de 20 a 50 veces. Los huevos fueron contados y registrados para cada jaula experimental. Se usó una submuestra de huevos para evaluar el tamaño promedio y la variación entre las longitudes de los huevos individuales (n ≥ 200 por dieta) usando un microscopio Dialux-20 (DM1000; Ernst Leitz Wetzlar, Wetzlar, DE) equipado con una cámara Leica (DFC 320 R2; Leica Microsystem Ltd, DE). Los huevos restantes se mantuvieron en una cámara de clima controlado en condiciones de crianza estándar durante 24 h, y se midió una submuestra de larvas de primer estadio recientemente emergidas (n ≥ 200 por dieta), como se indicó anteriormente. El número de huevos, así como el tamaño de los huevos y las larvas, se compararon entre los diversos tratamientos y se analizaron mediante un análisis de varianza de una vía seguido de un análisis post hoc de Tukey (JMP Pro, v14.0.0, SAS Institute Inc. .).

Los volátiles del espacio de cabeza de orina fresca (1 h después del muestreo), 24 h, 72 h y 168 h se recolectaron de muestras recolectadas de ganado cebú, raza Arsi. Por conveniencia y disponibilidad, las muestras de orina se recolectaron temprano en la mañana mientras el ganado aún estaba en el establo. Se recolectaron muestras de orina de diez individuos, con 100–200 ml de cada muestra transferida a bolsas de asar de poliamida separadas (Toppits Cofresco, Frischhalteprodukte GmbH and Co., Minden, DE) colocadas dentro de un balde de plástico de cloruro de polivinilo de 3 l con tapa. Los volátiles del espacio de cabeza de cada muestra individual de orina de ganado se recogieron directamente (frescos) o después de la maduración durante 24 h, 72 h y 168 h a temperatura ambiente, es decir, cada muestra de orina se representó en cada uno de los grupos de edad.

Para la recolección de volátiles en el espacio de cabeza, se usó un sistema de circuito cerrado, haciendo circular una corriente de aire filtrada con carbón activado (100 ml min-1) a través de la bolsa de poliamida en una columna adsorbente, usando una bomba de vacío de diafragma (KNF Neuberger, Freiburg, DE) , durante 2,5 h. Como control, se realizó la recolección del espacio de cabeza de una bolsa de poliamida vacía. La columna de adsorbente estaba hecha de tubería de teflón (5,5 cm × 3 mm de diámetro interno) que contenía 35 mg de Porapak Q (malla 50/80; Waters Associates, Milford, MA, EE. UU.) entre tapones de lana de vidrio. Las columnas se enjuagaron con 1 ml de n-hexano redestilado (Merck, Darmstadt, DE) y 1 ml de pentano (99,0 % de pureza de disolvente grado GC, Sigma Aldrich) antes de su uso. Los volátiles adsorbidos se eluyeron con 400 µl de pentano. Las colecciones de espacio de cabeza se agruparon y luego se almacenaron a -20 ° C hasta que se usaron para análisis adicionales.

Respuestas conductuales de An que buscan huéspedes y se alimentan de sangre. mosquitos arabiensis a los extractos volátiles del espacio de cabeza recogidos de orina fresca, 24 h, 72 h y 168 h se analizaron utilizando un olfatómetro de tubo de vidrio recto [18]. Los experimentos se realizaron durante el período pico de actividad de búsqueda de huéspedes, ZT 13 -15, de An. arabiensis [19]. El olfatómetro de tubo de vidrio (80 cm × 9,5 cm de diámetro interior) se iluminó con luz roja desde arriba a 3 ± 1 lx. Una corriente de aire filtrada con carbón y humidificada (25 ± 2 °C, 65 ± 2 % de humedad relativa) pasó a través del bioensayo a 30 cm s−1. El aire pasó a través de una serie de pantallas de malla de acero inoxidable para generar un flujo laminar y una estructura de pluma homogénea. Se utilizaron dispensadores de rollos de algodón dental (4 cm × 1 cm; L:D; DAB Dental AB), suspendidos de una bobina de alambre de 5 cm en el extremo contra el viento del olfatómetro, y se reemplazó el estímulo cada 5 min. Para el análisis se utilizó como estímulo 10 μl de cada extracto de headspace, a una dilución 1:10. Se usó una cantidad equivalente de pentano como control. Se colocaron mosquitos alimentados con sangre o buscadores de huéspedes individuales en jaulas de liberación separadas 2-3 h antes del inicio de los experimentos. La jaula de liberación se colocó en el extremo a favor del viento del olfatómetro, y se permitió que los mosquitos se aclimataran durante 1 minuto antes de que se abriera la válvula de mariposa de la jaula para su liberación. La atracción por el tratamiento o el control se analizó como la proporción de mosquitos que hicieron contacto con la fuente dentro de los 5 minutos posteriores a la liberación. Cada control y extracto volátil de espacio de cabeza se replicó al menos 30 veces, y para evitar cualquier efecto de día, se probó la misma cantidad de tratamientos y controles en cada día experimental. Las respuestas de An que buscan huéspedes y se alimentan de sangre. arabiensis a las colecciones de espacio de cabeza se analizaron mediante una regresión logística nominal seguida de comparaciones por pares de las razones de probabilidades (JMP Pro, v14.0.0, SAS Institute Inc.).

La respuesta de oviposición de An. arabiensis a los extractos de espacio de cabeza de orina de ganado fresco y envejecido se analizó en jaulas Bugdorm (30 cm × 30 cm × 30 cm; MegaView Science). Vasos de plástico (30 ml; Nolato Hertila) llenos con 20 ml de agua destilada proporcionaron el sustrato de oviposición y se colocaron en esquinas opuestas de la jaula, con una separación de 24 cm. La copa de tratamiento se acondicionó con 10 μl de cada extracto de headspace, a una dilución 1:10. Se usó una cantidad equivalente de pentano para acondicionar la copa de control. Las copas de tratamiento y control se intercambiaron entre cada experimento para controlar los efectos de ubicación. Se liberaron diez hembras alimentadas con sangre en las jaulas experimentales en ZT 9–11, y se contó el número de huevos en las copas después de 24 h. Se calculó un índice de oviposición mediante: (número de huevos puestos en las copas de tratamiento – número de huevos puestos en las copas de control)/(número total de huevos). Cada tratamiento se replicó 8 veces.

Análisis combinados de cromatografía de gases y detección electroantenográfica (GC-EAD) de hembras de An. arabiensis se realizaron como se describió anteriormente [20]. Brevemente, se utilizó un GC Agilent Technologies 6890 (Santa Clara, CA, EE. UU.), equipado con una columna HP-5 (30 m × 0,25 mm de d.i., espesor de película de 0,25 μm, Agilent Technologies), para separar los extractos volátiles de espacio de cabeza de y orina envejecida. Se utilizó hidrógeno como fase móvil a un caudal lineal medio de 45 cm s−1. Cada muestra (2 μl) se inyectó en modo splitless, durante 30 s, a una temperatura del inyector de 225 °C. La temperatura del horno GC se programó desde 35 °C (retención de 3 min) a 10 °C min−1 hasta 300 °C (retención de 10 min). En el separador de efluentes de GC, se añadieron 4 psi de nitrógeno y se dividieron 1:1 en un cruce de cuatro vías de bajo volumen muerto Gerstel 3D/2 (Gerstel, Mülheim, DE) entre el detector de ionización de llama y el EAD. El capilar de efluentes de GC para el EAD pasó a través de una línea de transferencia Gerstel ODP-2, que registró la temperatura del horno de GC más 5 °C, en un tubo de vidrio (10 cm × 8 mm), donde se mezcló con carbón filtrado y humidificado. aire (1,5 l min−1). La antena se colocó a 0,5 cm de la salida de este tubo. Cada mosquito individual representó una sola réplica, y se realizaron al menos tres réplicas para cada edad de las muestras de orina, para mosquitos que buscan huéspedes.

Se identificaron compuestos bioactivos en las colecciones de espacio de cabeza de orina fresca y envejecida de ganado, que provocaron una respuesta antenal en los análisis GC-EAD, utilizando un espectrómetro de masas y GC combinado (GC-MS; 6890 GC y 5975 MS; Agilent Technologies), operado en el modo de ionización por impacto de electrones a 70 eV. El GC estaba equipado con una columna capilar de sílice fundida recubierta HP-5MS UI (60 m × 0,25 mm de d.i., 0,25 μm de espesor de película), y se utilizó helio como fase móvil a un caudal lineal medio de 35 cm s−1. Se inyectó una muestra de 2 μl usando la misma configuración del inyector y las mismas temperaturas del horno que para el análisis GC-EAD. Los compuestos se identificaron según sus tiempos de retención (índices de Kovát) y espectros de masas, en comparación con bibliotecas NIST14 y personalizadas (Agilent). Los compuestos identificados se confirmaron mediante la inyección de estándares auténticos (Archivo adicional 1: Tabla S2). Para la cuantificación, se inyectó acetato de heptilo (10 ng, 99,8 % de pureza química, Aldrich) como estándar externo.

Evaluar la eficacia de las mezclas de olores sintéticos, compuestas por los compuestos bioactivos identificados en la orina fresca y envejecida, para atraer An que buscan huéspedes y se alimentan de sangre. arabiensis, se utilizó el mismo olfatómetro y protocolo descrito anteriormente. Las mezclas sintéticas imitaron la composición y la proporción de compuestos en los extractos volátiles del espacio de cabeza agrupados de orina fresca, 24 h, 48 h, 72 h y 168 h envejecida (Fig. 5D-G; Archivo adicional 1: Tabla S2). Para el análisis, se usaron 10 μl de una dilución 1:100 de las mezclas sintéticas completas, a tasas de liberación generales que oscilaban entre aproximadamente 140 y 2400 ng h-1, para evaluar la atracción de mosquitos que buscan huéspedes y se alimentan de sangre. Posteriormente, las mezclas sustractivas, en las que se eliminaron los compuestos individuales de la mezcla completa, se ensayaron frente a la mezcla completa. Las respuestas de An que buscan huéspedes y se alimentan de sangre. arabiensis a las mezclas sintéticas y sustractivas se analizaron mediante una regresión logística nominal seguida de comparaciones por pares de las razones de probabilidades (JMP Pro, v14.0.0, SAS Institute Inc.).

Para evaluar si la orina de ganado sirve como señal de hábitat de acogida para los mosquitos de la malaria, la orina de ganado fresca y envejecida, recolectada como se indicó anteriormente, así como el agua, se colocaron en baldes de 3 l (100 ml) cubiertos con malla, con perforaciones laterales y colocados. encima de trampas señuelo para hospedadores (versión BG-HDT; BioGents, Regensburg, DE). Las diez trampas se colocaron a 50 m de distancia en un pastizal, separadas 400 m de una comunidad aldeana (Sile, Etiopía, 5°53´24´´N, 37°29´24´´E) y desprovista de ganado, situada entre el criadero permanente y el pueblo. Se calentaron cinco trampas para simular la presencia de un huésped, mientras que cinco trampas permanecieron sin calentar. La posición de cada tratamiento se rotó todas las noches durante un total de cinco noches. Las comparaciones entre el número de mosquitos atrapados en trampas cebadas con diferentes edades de la orina se realizaron mediante regresión logística con una distribución binomial beta (JMP Pro, v14.0.0, SAS Institute Inc.).

La eficacia de la mezcla sintética de olor a orina de ganado de 24 h para atraer mosquitos silvestres en el campo se evaluó en una aldea endémica de malaria cerca de la ciudad de Meki en la región de Oromia de Etiopía (8° 11′ 08″ N, 38° 81′ 70″ E; Fig. 6A). El estudio se llevó a cabo entre mediados de agosto y mediados de septiembre antes de la fumigación residual anual en interiores, junto con la larga temporada de lluvias. Se seleccionaron para el estudio cinco pares de casas (de 20 a 50 m de distancia), ubicadas en la periferia del pueblo (Fig. 6A). Los criterios utilizados para seleccionar las casas fueron: no se permitía tener animales dentro de las casas, no se permitía cocinar (fumar leña o carbón) en el interior (al menos durante el período de prueba), y casas con un máximo de dos habitantes, durmiendo debajo de mosquiteros no tratados con insecticidas. La aprobación ética se obtuvo de la Junta de Revisión de Ética de Investigación Institucional, Facultad de Ciencias Naturales (CNS-IRB), Universidad de Addis Abeba (IRB/022/2016), de acuerdo con las pautas establecidas por la Declaración de Helsinki de la Asociación Médica Mundial. Se obtuvo el consentimiento de cada cabeza de familia con la asistencia de trabajadores de extensión de la salud. Todo el proceso fue respaldado por la administración local a nivel de distrito y distrito ('kebele'). El diseño experimental siguió un diseño de cuadrado latino 2 × 2, en el que la mezcla sintética y el control se asignaron a casas emparejadas en la primera noche y se intercambiaron entre las casas en la siguiente noche experimental. Este procedimiento se repitió diez veces. Además, para estimar la actividad de los mosquitos en las casas seleccionadas, se instalaron trampas CDC, sin dispensadores de mezcla sintética, para operar durante las mismas horas del día, al principio, a la mitad y al final de las pruebas de campo durante cinco noches.

La mezcla sintética, que contenía los seis compuestos bioactivos en su proporción natural (7:9:156:156:1:4; Fig. 5D–G; Archivo adicional 1: Tabla S2) se disolvió en heptano (97,0 % solvente grado GC, Sigma Aldrich), y liberado a 140 ng h-1 utilizando dispensadores de mecha de algodón [20]. Los dispensadores de mecha permiten la liberación de todos los compuestos en proporciones constantes a lo largo del experimento de 12 h. Se usó heptano como control. Los viales se suspendieron junto al punto de entrada de una trampa de luz del Centro para el Control y la Prevención de Enfermedades (CDC) (John W. Hock Company, Gainesville, FL, EE. UU.; Fig. 6A). Las trampas se suspendieron entre 0,8 y 1 m sobre el suelo junto al lado de los pies de una cama con un voluntario durmiendo bajo un mosquitero sin tratar y se operaron entre las 18:00 y las 06:30. Los mosquitos capturados se clasificaron por sexo y estado fisiológico (no alimentados, alimentados, semigrávidos y grávidos [21]. Posteriormente, los mosquitos se identificaron morfológicamente por especies [9, 22] y se colocaron en tubos de microcentrífuga de 1,5 ml con gel de sílice seco. Cinco el porcentaje de los mosquitos que se identificaron morfológicamente como An. gambiae sl se examinaron posteriormente mediante el análisis de la reacción en cadena de la polimerasa (PCR) para identificar el miembro del complejo de especies [23]. En estudios de campo, las capturas de las trampas de las casas apareadas se analizaron utilizando un modelo de ajuste logístico nominal, en el que la atracción fue la variable dependiente y el tratamiento (mezcla sintética vs. control) el efecto fijo (JMP® 14.0.0. SAS Institute Inc.). Aquí, reportamos el χ2 y el valor p de la prueba de razón de verosimilitud.

Para evaluar si An. arabiensis son capaces de adquirir orina y su principal fuente de nitrógeno, la urea, a través de la alimentación directa, 4 días después de la emergencia (dpe), las hembras que buscan hospedador y alimentadas con sangre tuvieron acceso a estas dietas durante un período de 48 h en un ensayo de alimentación (Fig. 1A). Tanto las hembras que buscan hospedador como las alimentadas con sangre ingieren volúmenes significativamente mayores de sacarosa que cualquiera de las otras dietas o agua (F(5426) = 20,15, p < 0,0001 y F(5299) = 56,00, p < 0,0001, respectivamente; Fig. 1B, C). Además, las hembras que buscaban huéspedes se alimentaron menos con orina de 72 h en comparación con orina de 168 h (Fig. 1B). Cuando se les proporcionó dietas que contenían urea, las hembras que buscaban huéspedes absorbieron un volumen significativamente mayor de 2,69 mM de urea en comparación con todas las demás concentraciones y agua, aunque no difirieron del 10 % de sacarosa (F(10,813) = 15,72, p < 0,0001; Fig. 1D ). Esto difirió de la respuesta de las hembras alimentadas con sangre, que generalmente bebían volúmenes significativamente mayores de dietas que contenían urea en comparación con el agua, aunque bebían volúmenes significativamente menores en comparación con sacarosa al 10 % (F(10,557) = 78,35, p < 0,0001; Fig. 1E). Además, al comparar los dos estados fisiológicos, las hembras alimentadas con sangre absorbieron más urea en la concentración más baja que sus contrapartes que buscaban huéspedes, mientras que estas hembras absorbieron cantidades similares en concentraciones más altas (F(1953) = 78,82, p < 0,0001; Fig. .1F, G). Si bien el volumen de ingesta de las dietas que contenían urea parecía tener un nivel óptimo (Fig. 1D, E), las hembras de ambos estados fisiológicos pudieron regular la cantidad de urea absorbida en todo el rango de concentraciones de urea en un logaritmo lineal. moda (Fig. 1F, G). De manera similar, los mosquitos parecen controlar su ingesta de nitrógeno regulando el volumen de orina ingerido, ya que la cantidad de nitrógeno en la orina se refleja en el volumen ingerido (Fig. 1B, C y B recuadro).

Para evaluar el papel de la orina y la urea en la supervivencia de los mosquitos que buscan huéspedes y los que se alimentan de sangre, las hembras se alimentaron con orina de las cuatro edades (fresca, 24 h, 72 h y 168 h después de la deposición) y una variedad de urea. concentraciones, así como en agua destilada y sacarosa al 10% como controles (Fig. 2A). Este análisis de supervivencia reveló que la dieta tuvo un impacto significativo en la tasa de supervivencia general de las hembras que buscaban huésped (orina: χ2 = 108,5, df = 5, p < 0,0001; urea: χ2 = 122,8, df = 5, p < 0,0001; Fig. . 2B, C) y hembras alimentadas con sangre (orina: χ2 = 93,0, df = 5, p < 0,0001; urea: χ2 = 137,9, df = 5, p < 0,0001; Fig. 2D, E). En todos los experimentos, las hembras que se alimentaron con orina, urea y agua tuvieron una supervivencia significativamente menor en comparación con las que recibieron sacarosa como dieta (Fig. 2B-E). Las hembras que buscan hospedador que se alimentan de orina fresca y envejecida exhibieron una supervivencia diferencial, y las que se alimentan de orina envejecida de 72 h (p = 0,016) tienen la menor probabilidad de supervivencia (Fig. 2B). Además, las hembras que buscaban hospedador alimentadas con urea 135 mM sobrevivieron más tiempo que con el control de agua (p < 0,04) (Fig. 2C). Las hembras alimentadas con sangre sobrevivieron más tiempo cuando se alimentaron con orina fresca y añejada de 24 h en comparación con agua (p = 0,001 y p = 0,012, respectivamente; Fig. 2D), mientras que las alimentadas con orina añejada de 72 h sobrevivieron menos tiempo que las alimentadas en orina fresca y envejecida de 24 h (p < 0,0001 y p = 0,013, respectivamente; Fig. 2D). Cuando se alimentaron con urea 135 mM, las hembras alimentadas con sangre sobrevivieron más que todas las demás concentraciones de urea y agua (p < 0,013; Fig. 2E).

Supervivencia de hembras de Anopheles arabiensis que buscan huéspedes y se alimentan de sangre alimentadas con orina de ganado y urea. A los mosquitos hembra se les proporcionaron dietas que consistían en orina de ganado fresca y envejecida, varias concentraciones de urea, sacarosa (10%) y agua destilada (H2O) en un bioensayo (A). La supervivencia de los mosquitos buscadores de huéspedes (B, C) y alimentados con sangre (D, E) se registró cada 12 h, hasta que todas las hembras se alimentaron de orina (B, D) y urea (C, E), así como de los controles, sacarosa y agua, habían muerto

La distancia total y el número de episodios, determinados en un ensayo de molino de vuelo durante un período de 24 h, difirieron entre los mosquitos buscadores de huéspedes y los alimentados con sangre, y los mosquitos alimentados con sangre mostraron menos actividad de vuelo en general (Fig. 3). Los mosquitos buscadores de huéspedes que recibieron orina fresca y envejecida, o sacarosa y agua, mostraron patrones de vuelo variados (Fig. 3), siendo las hembras alimentadas con orina fresca más activas al amanecer, mientras que las alimentadas con orina envejecida de 24 h y 168 h mostraron Actividad predominantemente diurna. Los mosquitos hembra que recibieron sacarosa u orina de 72 horas demostraron actividad durante el período de 24 horas, mientras que los que recibieron agua fueron más activos durante la escotofase media. Los mosquitos alimentados con sacarosa demostraron los niveles más altos de actividad durante la noche y temprano en la mañana, mientras que los que ingerían orina de 72 horas disminuyeron su actividad constantemente durante las 24 horas (Fig. 3).

Rendimiento de vuelo de hembras Anopheles arabiensis que buscan huéspedes y se alimentan de sangre alimentadas con orina de ganado y urea. Mosquitos hembra alimentados con dietas que consistían en orina de ganado fresca y envejecida, varias concentraciones de urea, sacarosa (10 %) y agua destilada (H2O) se ataron a un brazo horizontal que giraba libremente en un ensayo de molino de vuelo (arriba). Se registraron la distancia total y el número de vuelos por hora durante 24 h (escotofase: gris; fotofase: blanco) para cada dieta, tanto para las hembras que buscan hospedador (izquierda) como para las hembras alimentadas con sangre (derecha). La distancia promedio y el número promedio de sesiones se muestran a la derecha de las gráficas de actividad diurna. Las barras de error representan el error estándar de la media. Ver el texto principal para el análisis estadístico

En general, los períodos generales de actividad de vuelo de las hembras en busca de huéspedes siguieron un patrón similar al de la distancia volada durante el período de 24 horas. La dieta ingerida afectó significativamente la distancia promedio recorrida (F(5, 138) = 28,27, p < 0,0001), y las hembras que buscaban huéspedes ingerían orina de 72 h y volaban distancias significativamente más largas que todas las demás dietas (p < 0,0001), y mosquitos alimentados con sacarosa que vuelan distancias más largas que los alimentados con orina fresca (p = 0,022) y orina de 24 horas (p = 0,022). En contraste con los patrones de actividad de vuelo descritos para las dietas con orina, las hembras buscadoras de huéspedes alimentadas con urea demostraron una actividad de vuelo continua durante el transcurso del período de 24 h con un pico de actividad durante la segunda mitad de la escotofase (Fig. 3). Si bien el patrón de actividad fue similar, las hembras buscadoras de huéspedes alimentadas con urea aumentaron significativamente la distancia promedio volada dependiendo de la concentración absorbida (F(5, 138) = 1310.91, p < 0.0001). Las hembras en busca de huéspedes que se alimentaron con cualquier concentración de urea probada volaron distancias más largas que las que se alimentaron con agua o sacarosa (p < 0,03).

La actividad general de vuelo de los mosquitos alimentados con sangre fue estable y continua durante el período de 24 h para todas las dietas, con un aumento en la actividad en la última mitad de la escotofase para las hembras alimentadas con agua, así como para las alimentadas con agua fresca y 24 h envejecidas. orina (Fig. 3). Mientras que la dieta con orina afectó significativamente la distancia promedio recorrida por las hembras alimentadas con sangre (F(5, 138) = 4.83, p = 0.0004), las dietas con urea no tuvieron un efecto perceptible (F(5, 138) = 1.36, p = 0.24) . Solo las hembras alimentadas con sangre alimentadas con orina de 24 h mostraron una mayor distancia de vuelo promedio en comparación con las otras dietas de orina y control (fresca, p = 0,0091; 72 h, p = 0,0022; 168 h, p = 0,001; sacarosa, p = 0,0017; dH2O, p = 0,036).

El efecto de la alimentación con orina y urea sobre los parámetros reproductivos se evaluó en un bioensayo de oviposición (Fig. 4A) y se investigó en términos de la cantidad de huevos puestos por hembra, así como el tamaño de los huevos y las larvas de primer estadio recién eclosionadas. El número de huevos puestos por An. arabiensis hembras alimentadas con orina varió con la dieta (F(5, 222) = 4.38, p = 0.0008; Fig. 4B). Las hembras alimentadas con orina de 24 horas, después de la comida de sangre, pusieron significativamente más huevos que cuando se alimentaron con otras dietas de orina, y similar a la que pusieron las alimentadas con sacarosa (Fig. 4B). De manera similar, el tamaño de los huevos puestos por las hembras alimentadas con orina difirió según la dieta (F(5, 209) = 12,85, p < 0,0001), y las hembras alimentadas con orina madurada durante 24 h y sacarosa pusieron huevos significativamente más grandes que las alimentadas con agua. , mientras que los huevos de las hembras alimentadas con orina de 168 h fueron significativamente más pequeños (Fig. 4C). Además, las dietas con orina afectaron significativamente el tamaño de las larvas (F(5, 187) = 7.86, p < 0.0001), con larvas significativamente más grandes emergiendo de los huevos puestos por las hembras que se alimentaron con orina de 24 h y 72 h que las de los huevos de las hembras. hembras alimentadas con agua y alimentadas con orina de 168 h de edad (Fig. 4D).

Comportamiento reproductivo de hembras de Anopheles arabiensis alimentadas con orina de ganado y urea. Mosquitos hembra alimentados con sangre alimentados con dietas que consisten en orina de ganado fresca y envejecida, varias concentraciones de urea, sacarosa (10%) y agua destilada (H2O) durante un período de 48 h, y luego colocados en un bioensayo con acceso a una oviposición. sustrato durante 48 h (A). El número de huevos (B, E), el tamaño de los huevos (C, F) y el tamaño de las larvas (D, G) se vieron significativamente afectados por la dieta suministrada (orina de ganado: B–D; urea: E–G). La media de cada parámetro medido con diferentes designaciones de letras es significativamente diferente entre sí (análisis de varianza unidireccional con análisis post hoc de Tukey; p < 0,05). Las barras de error representan el error estándar de la media

Como principal componente nitrogenado de la orina, la urea, cuando se ofreció como dieta a hembras alimentadas con sangre, afectó de manera diferencial y significativa todos los parámetros reproductivos estudiados. El número de huevos puestos por las hembras alimentadas con urea, después de la ingesta de sangre, difirió según la concentración de urea (F(11, 360) = 4,69; p < 0,0001), con hembras alimentadas con concentraciones de urea entre 134 µM y 1,34 mM poniendo más huevos (Fig. 4E). Las hembras alimentadas con concentraciones de urea de 134 µM o superiores pusieron huevos más grandes que las alimentadas con agua (F(10, 4245) = 36,7; p < 0,0001; Fig. 4F), mientras que el tamaño de las larvas, aunque se vio afectado por concentraciones similares de urea embebida por la madre (F(10, 3305) = 37.9; p < 0.0001), fue más variable (Fig. 4G).

La atracción general hacia los extractos volátiles del espacio de cabeza de la orina de ganado de An. arabiensis, evaluado en un olfatómetro de tubo de vidrio (Fig. 5A), se vio significativamente afectado por la edad de la orina (χ2 = 15.9, df = 4, p = 0.0032; Fig. 5B). El análisis post hoc reveló que el olor a orina envejecida durante 24 h provocó un nivel de atracción significativamente mayor en comparación con todos los demás tratamientos (72 h: p = 0,0060, 168 h: p = 0,012, pentano: p = 0,00070), excepto el olor a orina fresca (p = 0,13; figura 5B). Si bien no hubo una diferencia significativa en la atracción general por el olor de la orina por parte de los mosquitos alimentados con sangre (χ2 = 8,78, df = 4, p = 0,067; Fig. 5C), se encontró que estas hembras se sentían significativamente más atraídas por el extracto volátil del espacio de cabeza de orina de 72 h en comparación con el control (p = 0,0066; Fig. 5C).

Respuesta conductual de Anopheles arabiensis que busca huéspedes y se alimenta con sangre al olor de orina de ganado natural y sintético. Diagrama del olfatómetro de tubo de vidrio (A). Atracción a los extractos volátiles del espacio de cabeza de orina bovina fresca y envejecida de mosquitos buscadores de huéspedes (B) y alimentados con sangre (C). Las respuestas antenales de An en busca de huésped. arabiensis a extractos de espacio de cabeza fraccionados de orina de ganado fresca (D), 24 h (E), 72 h (F) y 168 h (G) envejecida. Las trazas de detección electroantenográfica (EAD) muestran cambios de voltaje en respuesta a los compuestos bioactivos en el espacio de cabeza que eluyen del cromatógrafo de gases y son detectados por el detector de ionización de llama (FID). La barra de escala indica la amplitud de la respuesta (mV) frente al tiempo de retención (s). Se indican la identidad y la velocidad de liberación (µg h−1) de los compuestos bioactivos. Un solo asterisco (*) indica respuestas consistentes de baja amplitud. Los asteriscos dobles (**) indican respuestas irreproducibles. Buscador de huéspedes (H) y alimentado con sangre (I) An. arabiensis se sienten atraídas de manera diferente por las mezclas sintéticas de olor a orina de ganado fresco y envejecido. La proporción media de mosquitos atraídos con diferentes designaciones de letras es significativamente diferente entre sí (análisis de varianza unidireccional con análisis post hoc de Tukey; p < 0,05). Las barras de error indican el error estándar de la proporción

Hembra An. arabiensis, 72 h y 120 h después de la ingesta de sangre, no demostraron una preferencia por los extractos volátiles de headspace de orina de ganado fresco y envejecido sobre el control de pentano durante la oviposición (χ2 = 3,07, p > 0,05; Archivo adicional 1: Fig. .S1).

Para mujer An. arabiensis, los análisis GC-EAD y GC-MS identificaron ocho, seis, tres y tres compuestos bioactivos en los extractos volátiles del espacio de cabeza de orina fresca de ganado de 24 h, 72 h y 168 h, respectivamente (Fig. 5D-G). A pesar de la diferencia observada en el número de compuestos que provocan una respuesta electrofisiológica, la mayoría de estos compuestos estaban presentes en cada uno de los extractos volátiles del espacio de cabeza recolectados de orina fresca y envejecida. Por lo tanto, solo los compuestos que produjeron respuestas fisiológicas por encima del umbral de las antenas femeninas, para cada extracto, se incluyeron en análisis posteriores.

La tasa de liberación volátil total de los compuestos bioactivos en las colecciones de espacio de cabeza aumentó de 29 µg h−1 en orina fresca a 242 µg h−1 en 168 h de orina envejecida, principalmente debido al aumento de p- y m-cresol, así como como fenol. Por el contrario, la tasa de liberación de otros compuestos, por ejemplo, 2-ciclohexen-1-ona y decanal, disminuyó con el aumento de la edad de la orina, lo que se correlaciona con la disminución observada en la intensidad de la señal (abundancia) en el cromatograma (Fig. 5D –G panel izquierdo) y en la respuesta fisiológica a estos compuestos (Fig. 5D-G panel derecho).

En general, las mezclas sintéticas que se aproximan a la proporción natural de compuestos bioactivos identificados en los extractos volátiles del espacio de cabeza de orina fresca y envejecida (Fig. 5D-G), no parecieron provocar una atracción significativa en la búsqueda del huésped (χ2 = 8.15, df = 4, p = 0,083; Fig. 5H) o en mosquitos alimentados con sangre (χ2 = 4,91, gl = 4, p = 0,30; Fig. 5I). Sin embargo, una comparación post hoc por pares entre los tratamientos reveló una atracción significativa de los mosquitos buscadores de huéspedes hacia la mezcla sintética de orina de 24 h en comparación con el control de pentano (p = 0,0086; Fig. 5H).

Para evaluar el papel de los componentes individuales en la mezcla sintética de orina envejecida durante 24 h, se evaluaron seis mezclas sustractivas, de las que se eliminaron los compuestos individuales, frente a la mezcla completa en un ensayo de tubo en Y. Para los mosquitos que buscan huéspedes, la sustracción de compuestos individuales de la mezcla completa tuvo un efecto significativo en la respuesta conductual (χ2 = 19,63, gl = 6, p = 0,0032; archivo adicional 1: Fig. S2A), siendo todas las mezclas sustractivas menos atractivas que la mezcla completa. Por el contrario, la eliminación de compuestos individuales de la mezcla sintética completa no afectó la respuesta de comportamiento de los mosquitos alimentados con sangre (χ2 = 11,38, df = 6, p = 0,077), con la excepción de decanal, que resultó en un nivel reducido de atracción en comparación con la mezcla completa (p = 0,022; Archivo adicional 1: Fig. S2B).

La eficacia de la mezcla sintética de orina de ganado añejada durante 24 h para atraer mosquitos en condiciones de campo se evaluó durante diez noches en una aldea rural endémica de malaria en Etiopía (Fig. 6A). Se capturaron e identificaron un total de 4861 mosquitos, de los cuales el 45,7% eran An. gambiae sl, el 18,9% eran Anopheles pharoensis y el 35,4% Culex spp. (Archivo adicional 1: Tabla S1). Anopheles arabiensis fue el único miembro de An. complejo de especies de gambiae para ser identificado por análisis PCR. En promedio, se atraparon 320 mosquitos por noche, tiempo durante el cual las trampas cebadas con la mezcla sintética atraparon más mosquitos que las trampas emparejadas sin la mezcla (χ2(0, 3196) = 170,0, p < 0,0001). Durante cada una de las cinco noches de control al principio, a la mitad y al final del ensayo, se colocaron trampas sin cebo. Se capturó un número similar de mosquitos en cada trampa emparejada, lo que demuestra que no hubo sesgo entre las casas (χ2(0, 1665) = 9 × 10–13, p > 0,05) sin disminución de la población durante el período de estudio. Hubo un número significativamente mayor de mosquitos atrapados en trampas que contenían la mezcla sintética en comparación con las trampas de control: en busca de huéspedes (χ2(0, 2107) = 138,7, p < 0,0001), recién alimentados con sangre (χ2(0, 650) = 32,2 , p < 0,0001) y grávidas (χ2(0, 228) = 6,27, p = 0,0123; Archivo adicional 1: Tabla S1). Esto también se reflejó en el número total de mosquitos capturados: buscadores de huéspedes > alimentados con sangre > grávidos > semigrávidos > machos.

Evaluación de campo de la eficacia de la mezcla sintética de olor a orina bovina de 24 horas. Los ensayos de campo se llevaron a cabo en el centro sur de Etiopía (mapa), cerca de la ciudad de Meki (insertar), usando trampas de luz de los Centros de Control de Enfermedades (CDC) (derecha) en casas pareadas usando un diseño de cuadrado latino (mapa aéreo) (A ). Las trampas de luz CDC cebadas con el olor sintético atrajeron y capturaron diferencialmente a las hembras Anopheles arabiensis (B), pero no a las Anopheles pharoensis (C), un efecto que dependía del estado fisiológico. Además, las trampas capturaron cantidades significativamente más altas de Culex spp. (D) en comparación con los controles. Las barras de la izquierda representan los índices de elección promedio de los mosquitos atrapados en trampas emparejadas cebadas con olor (verde) y de control (abiertas) (N = 10), mientras que las barras de la derecha representan los índices de elección de los mosquitos atrapados en trampas emparejadas de control (abiertas; n = 5). Los asteriscos indican el nivel de significación estadística (*p = 0,01 y ***p < 0,0001)

Las tres especies fueron capturadas diferencialmente en las trampas que contenían la mezcla sintética. Un número significativamente mayor de buscadores de hospedador (χ2(1, 1345) = 71,7, p < 0,0001), alimentados con sangre (χ2(1, 517) = 16,7, p < 0,0001) y grávidos (χ2(1, 180) = 6.11, p = 0.0134) An. arabiensis fueron capturados en trampas que liberaron la mezcla sintética (Fig. 6B), mientras que no hubo diferencia en el número de An. pharoensis, en diferentes estados fisiológicos (Fig. 6C). Para Culex spp., solo se encontró que el número de mosquitos buscadores de huéspedes era significativamente mayor en las trampas cebadas con la mezcla sintética (χ2(1, 1319) = 12,6, p = 0,0004; Fig. 6D), en comparación con las trampa de control

Se utilizaron trampas de señuelo para huéspedes, situadas lejos de huéspedes potenciales entre el sitio de reproducción y una comunidad rural en Etiopía, para evaluar si los mosquitos de la malaria utilizan el olor a orina de ganado como señal del hábitat del huésped. En ausencia de la señal del huésped, calor, no se capturaron mosquitos, con o sin presencia de olor a orina de ganado (Archivo adicional 1: Fig. S3). Sin embargo, en presencia tanto de calor como de olor a orina de ganado, los mosquitos hembra del paludismo fueron atraídos y capturados, aunque en cantidades bajas, independientemente de la edad de la orina (χ2(5, 25) = 2,29, p = 0,13; Archivo adicional 1 : Figura S3). Por el contrario, el control del agua no atrapó mosquitos de la malaria en presencia de calor (Archivo adicional 1: Fig. S3).

Los mosquitos de la malaria adquieren y asignan compuestos nitrogenados a través de la alimentación compensatoria en la orina del ganado, es decir, charcos, para mejorar los rasgos de la historia de vida, similar a la de otros insectos [2, 4, 24, 25, 26]. La orina del ganado es un recurso fácilmente disponible y renovable que se encuentra en estrecha asociación con los sitios de descanso, por ejemplo, establos de ganado y vegetación alta cerca de los hogares rurales y los sitios de oviposición, para los vectores de la malaria. Los mosquitos hembra localizan este recurso a través del olfato y pueden regular la absorción de compuestos nitrogenados en la orina, incluido el principal componente nitrogenado de la orina, la urea [15, 16]. Dependiendo del estado fisiológico del mosquito hembra, los nutrientes dentro de la orina se asignan para mejorar la actividad de vuelo y la supervivencia en las hembras que buscan huéspedes, y los rasgos reproductivos y de supervivencia en los individuos alimentados con sangre durante su primer ciclo gonotrófico. Como tal, el encharcamiento de orina juega un papel nutritivo importante para los vectores de la malaria que eclosionan como adultos desnutridos [8], al proporcionar a los mosquitos hembra la capacidad de obtener compuestos nitrogenados vitales mediante la alimentación de bajo riesgo. Este hallazgo tiene importantes consecuencias epidemiológicas, ya que las hembras aumentan su esperanza de vida, actividad y rendimiento reproductivo, todo lo cual afecta la capacidad vectorial. Además, este comportamiento puede ser objeto de futuros programas de gestión de vectores.

El perfil de COV de la orina cambia con la edad como resultado de la actividad microbiana [15, 27,28,29]. Mujer anfitriona an. arabiensis se sienten atraídos por los COV de la orina fresca y de 24 h (este estudio, [12, 13]), que es diferente de lo encontrado para otros dípteros, incluidos la tsetsé y los tabánidos, que prefieren los COV de la orina más vieja [27, 30 , 31]. La complejidad general de los COV aumenta a medida que la orina envejece, siendo el fenol y los derivados fenólicos los COV predominantes (este estudio, [27, 32]). Si bien las mezclas de COV fenólicos son suficientes para provocar la atracción en la mosca tsetsé y los tabánidos [30,31,32,33], estos no lo hacen en An. arabiensis, tal como lo corroboran Mahande et al. [13] y Kweka et al. [12]. Por el contrario, las mezclas de COV detectados por antena que atraen a las hembras An. arabiensis son más complejos. Estas mezclas también contienen fenol, p- y m-cresol, aunque a tasas de liberación más bajas en comparación con las que se encuentran en la orina más antigua. Se requiere una mezcla sintética de estos compuestos fenólicos, junto con tres COV antenalmente activos adicionales para recapitular la respuesta conductual de las hembras que buscan hospedador a la orina de ganado en condiciones de laboratorio. Esto sugiere una función conservada evolutivamente de los compuestos fenólicos entre los dípteros, sin embargo, el contexto en el que se presentan estos compuestos fenólicos es adaptativo para diferentes especies. Cuando se evaluó en condiciones de campo, la misma mezcla provocó la atracción de An buscadores de huéspedes. arabiensis y Culex spp. hembras, pero no de An. pharoensis, enfatizando una respuesta conservada, pero dependiente de la especie. Se ha propuesto que los COV de la orina del ganado actúan como señales del hábitat del huésped, es decir, atrayentes de largo alcance que indican la presencia de un huésped potencial dentro de un área en particular, para la mosca tsetsé, los tabánidos y otras moscas no Culicidae [34]. Los mosquitos, sin embargo, no parecen utilizar la orina del ganado como señal de hábitat del huésped, lo que enfatiza una función ecológica diferente en las moscas Culicidae (mosquitos) y no Culicidae.

Mientras que el olor sintético de la orina de 24 horas atrajo a An recién alimentado con sangre y grávido. arabiensis en campo, esto no se observó en condiciones de laboratorio. Por el contrario, las hembras alimentadas con sangre exhibieron una fuerte atracción por el aire húmedo de fondo, con poco o ningún efecto de los COV de la orina del ganado. Es probable que estos resultados de comportamiento en el laboratorio se confundan por el hecho de que la humedad en sí misma es un fuerte atrayente de preoviposición [35], pero es un requisito previo para el bioensayo. Se ha propuesto que la orina del ganado regula la oviposición de los mosquitos grávidos [14], sin embargo, esto no fue respaldado en este estudio. Si bien es posible que la orina del ganado no estimule la oviposición, no se puede descartar que los mosquitos grávidos absorban la orina depositada en los sitios de oviposición o junto a ellos. Como la oviposición no se vio afectada por la orina del ganado, se evaluaron otras explicaciones plausibles de la atracción de los mosquitos por la orina del ganado.

La orina fresca contiene principalmente sales y compuestos nitrogenados, dos clases de nutrientes buscados con frecuencia por los insectos que usan alimentación suplementaria para aumentar la condición física [2]. An que busca huéspedes y se alimenta de sangre. arabiensis ingieren activamente la orina del ganado, a un nivel similar al de la ingesta de agua, independientemente de la edad de la orina, lo que puede deberse a niveles generales similares de nitrógeno en la orina fresca y envejecida. A medida que la orina del ganado envejece, los microbios hacen uso de los compuestos nitrogenados de la orina, particularmente hidrolizando la urea a amoníaco, lo que resulta en una complejidad cambiante de las comunidades microbianas [15]. Si bien las hembras no muestran ninguna preferencia obvia de alimentación por la orina fresca o envejecida, los mosquitos demuestran una respuesta a la urea dependiente de la dosis, lo que revela que tanto los mosquitos que buscan huéspedes como los que se alimentan de sangre regulan su ingesta de compuestos nitrogenados. Los mosquitos que buscan huéspedes absorben una amplia gama de concentraciones de urea. Sin embargo, estas hembras muestran volúmenes óptimos de ingesta de urea en concentraciones similares a las presentes en la orina fresca y bovina de 24 h [15, 16], y que no difiere del control de sacarosa. Si bien los mosquitos alimentados con sangre absorben volúmenes más bajos de urea y agua que las hembras que buscan huéspedes, dado que las hembras alimentadas con sangre recientemente se ven limitadas por la comida anterior, estas hembras muestran un umbral más bajo de respuesta a la urea. Los mosquitos no pueden metabolizar la urea y probablemente utilicen bacterias intestinales que poseen ureasas para hidrolizar la urea a amoníaco [36, 37]. Los tejidos del intestino medio y los cuerpos grasos de los mosquitos pueden convertir el amoníaco en los aminoácidos glutamato, glutamina, alanina y prolina [38, 39], que son componentes importantes de las proteínas de la yema y, en el caso de la prolina, pueden usarse como un fuente de energía para el vuelo [40].

Los patrones de asignación de nutrientes nitrogenados asimilados de la orina, incluida la urea, no son independientes, ya que estos nutrientes se asignan en función del estado fisiológico para la supervivencia, el vuelo y la reproducción con el fin de proporcionar las características de la historia de vida demostradas en la búsqueda de huéspedes y la alimentación con sangre. mosquitos Esto se ajusta al aspecto general de la asignación de nutrientes encontrado para otros insectos, en los que los rasgos de la historia de vida están restringidos por uno o más nutrientes limitantes [1, 2]. La necesidad de asignar nutrientes a más de un rasgo al mismo tiempo puede generar compensaciones fisiológicas entre esos rasgos [1], como se demuestra de manera paritaria para la búsqueda de huéspedes (vuelo frente a supervivencia) y la alimentación con sangre ( supervivencia vs. reproducción) mosquitos. Se ha demostrado que la necesidad de aumentar la adquisición de un tipo de alimento que contiene un nutriente limitante da como resultado un consumo excesivo de nutrientes que son perjudiciales para otro objetivo de asignación [1, 41]. Tales compensaciones pueden explicar por qué los mosquitos hembra que buscan huéspedes se sienten atraídos por la orina de 72 h y la ingieren, que contiene microbiota tóxica [15], lo que aumenta la distancia recorrida pero reduce significativamente la esperanza de vida. Por otro lado, la adquisición, por parte de las hembras alimentadas con sangre, de nutrientes en exceso en la orina de 24 horas, permite la asignación de estos recursos a más de un rasgo, es decir, supervivencia, vuelo y reproducción. Esto demuestra que la alimentación compensatoria con orina puede usarse para propósitos similares a las comidas múltiples de sangre dentro de un ciclo gonotrófico [42]. Este marco de asignación [1, 3] proporciona una comprensión mecánica de los patrones de la historia de vida y cómo se asignan los recursos para la supervivencia, la dispersión y la reproducción.

En An. gambiae sl sea necesario para el desarrollo de los huevos en hembras con bajas reservas tenerales, o para mejorar el número y la condición de los huevos que se desarrollan en un solo ciclo gonotrófico [43,44,45,46]. Sin embargo, la alimentación con sangre es riesgosa y presenta una compensación para la hembra entre la reproducción y la supervivencia [47], lo que hace que otra fuente de compuestos nitrogenados de bajo riesgo, por ejemplo, la orina del ganado, sea una alternativa adaptativa. El aumento de la supervivencia, así como el aumento del número y tamaño de los huevos puestos después de una comida compensatoria de orina o urea por parte de una hembra alimentada con sangre, refleja lo que se observa después de múltiples comidas de sangre [43, 45, 46]. Esto sugiere que An. arabiensis puede minimizar la compensación entre la necesidad de recursos de nitrógeno para mejorar los rasgos reproductivos y la supervivencia al hacer uso de la orina del ganado.

Los mosquitos alimentados con sangre asignan la mayor parte de los compuestos nitrogenados de la alimentación compensatoria a la reproducción y, en parte, a la supervivencia, mientras que los mosquitos que buscan huéspedes los utilizan predominantemente para impulsar el vuelo [48], de manera análoga a lo descrito para otros insectos [49, 50] . El aumento inmediato y sostenido de la actividad de vuelo por parte de las hembras que buscan hospedador después de una comida con urea sugiere que este recurso se puede utilizar directamente para impulsar la actividad de vuelo, potencialmente mediante el uso de la combinación de la conversión de amoníaco en prolina descrita anteriormente [39] y su posterior oxidación de prolina para alimentar los músculos de vuelo [40, 48]. El patrón de actividad del amanecer demostrado por las hembras en busca de huéspedes alimentadas con orina fresca refleja el observado para An. gambiae hembras que participan en la alimentación de sangre compensatoria [10]. Las hembras buscadoras de huéspedes alimentadas con orina envejecida de 24 h y 168 h, por otro lado, demuestran una actividad anormal durante la fotofase, lo que sugiere que estas hembras pueden estar buscando nutrientes durante este tiempo. La alimentación con orina de 72 h dio como resultado patrones de actividad similares a los demostrados después de la alimentación con urea, lo que refleja los altos niveles de amoníaco presentes en la dieta en este momento, como resultado de la actividad microbiana [15]. Así, los mosquitos tienen la capacidad de utilizar la orina del ganado, y su principal componente nitrogenado, la urea, como combustible para volar.

Los mosquitos de la malaria demuestran estrategias fisiológicas y de comportamiento complejas para adaptarse a su entorno. Alimentarse con orina de ganado compensa la necesidad de tomar múltiples comidas de sangre al mejorar los rasgos de la historia de vida de una manera dependiente del estado. Es probable que esto afecte la capacidad vectorial al aumentar la probabilidad de supervivencia diaria y la densidad del vector, al mismo tiempo que disminuye la interacción entre el vector y el huésped, al reducir la necesidad de múltiples infusiones de sangre. Si los insecticidas y los medicamentos antiparasitarios administrados al ganado están presentes en la orina del ganado y, por lo tanto, afectan negativamente la ganancia del rasgo de la historia de vida del vector, o aceleran el desarrollo de resistencia a estos tratamientos, requiere más investigación. Las comidas con orina proporcionan una fuente de nitrógeno alternativa, sin sangre, y reducen el número de hembras desnutridas que requieren una comida previa a la sangre para obtener energía metabólica antes del desarrollo del huevo. Se necesitan más estudios para evaluar si la propensión a la alimentación con orina y sus efectos se ven afectados de manera diferente por la edad, particularmente para las hembras mayores, que pueden transmitir el parásito a los humanos. Además, existe la necesidad de analizar el efecto de esta dieta sobre la supervivencia y el desarrollo del parásito de la malaria. La alimentación compensatoria con orina de ganado, u otros recursos ricos en nitrógeno, debe tenerse en cuenta en futuros modelos de capacidad vectorial. Con este fin, se requieren más estudios para establecer el papel natural de la alimentación con orina de ganado en los vectores de la malaria y cómo se puede manipular este comportamiento en futuras estrategias de manejo de vectores. Como tal, el olor a orina de ganado sintético desarrollado aquí puede usarse, por ejemplo, en intervenciones de captura masiva, a nivel local o regional, para el control de vectores de la malaria.

Todos los datos que respaldan los hallazgos de este estudio están disponibles en el artículo y sus archivos adicionales.

Boggs CL. Comprender las historias de vida de los insectos y la senescencia a través de una lente de asignación de recursos. Función Ecol. 2009; 23:27–37.

Artículo Google Académico

Molleman F. Puddling: de la historia natural a la comprensión de cómo afecta el estado físico. Aplicación Entomol Exp. 2010; 134: 107–13.

Artículo Google Académico

Raubenheimer D, Simpson SJ, Mayntz D. Nutrición, ecología y ecología nutricional: hacia un marco integrado. Función Ecol. 2009;23:4–16.

Artículo Google Académico

Shen K, Wang HJ, Shao L, Xiao K, Shu JP, Xu TS, et al. Encharcamiento de lodo en la langosta de bambú de espinas amarillas, Ceracris kiangsu (Oedipodidae: Orthoptera): ¿detecta y prefiere sales o compuestos nitrogenados de la orina humana? Fisiol de insectos J. 2009;55:78–84.

Artículo CAS PubMed Google Académico

Hendrichs J, Lauzon CR, Cooley SS, Prokopy RJ. Contribución de fuentes de alimentos naturales a la longevidad y fecundidad de adultos de Rhagoletis pomonella (Diptera: Tephritidae). Ann Entomol Soc Am. 1993;86:250–64.

Artículo Google Académico

Bänziger H, Boongird S, Sukumalanand P, Bänziger S. Abejas (Hymenoptera: Apidae) que beben lágrimas humanas. J Kansas Entomol Soc. 2009;82:135–50.

Artículo Google Académico

Plotkin D, Goddard J. Sangre, sudor y lágrimas: una revisión de los lepidópteros hematófagos, sudófagos y lacrifagos. J Vector Ecol. 2013;38:289–94.

Artículo PubMed Google Académico

Van Handel E. El mosquito obeso. J Physiol. 1965; 181: 478–86.

Artículo PubMed PubMed Central Google Académico

Gillies MT, Coetzee M. Un suplemento de Anophelinae of Africa South of the Sahara. Publ S Afr Inst Med Res. 1987;55:1–143.

Google Académico

Klowden MJ, ciclo gonotrófico Briegel H. Mosquito y potencial de alimentación múltiple: contrastes entre. J Med Entomol. 1994;31:618–22.

Artículo CAS PubMed Google Académico

Norris LC, Fornadel CM, Hung WC, Pineda FJ, Norris DE. Frecuencia de múltiples comidas de sangre tomadas en un solo ciclo gonotrófico por mosquitos Anopheles arabiensis en Macha, Zambia. Am J Trop Med Hyg. 2010;83:33.

Artículo PubMed PubMed Central Google Académico

[ PubMed ] Ocultar EJ, Mwangonde BJ, Kimaro E, Msangi S, Massenga CP, Mahande AM. Una caja de descanso para el muestreo al aire libre de adultos de Anopheles arabiensis en sistemas de riego de arroz del bajo Moshi, norte de Tanzania. Malar J. 2009;8:82.

Artículo PubMed PubMed Central Google Académico

Mahande AM, Mwangonde BJ, Msangi S, Kimaro E, Mnyone LL, Mazigo HD, et al. ¿La maduración de la orina cruda de ganado es eficiente para el muestreo de Anopheles arabiensis Patton? BMC Infect Dis. 2010;10:1

Artículo PubMed PubMed Central Google Académico

[ Artículo gratuito de PMC ] [ PubMed ] Kweka EJ, Owino EA, Mwangonde BJ, Mahande AM, Nyindo M, Mosha F. El papel de la orina de vaca en la preferencia del sitio de oviposición de los mosquitos culicine y Anopheles. Vectores de parásitos. 2011;4:1

Artículo PubMed PubMed Central Google Académico

Kilande G, Tenywa JS, Rwakaikara-Silver MC, Katushabe AA. Orina de ganado como fertilizante: cambios microbioquímicos en la fermentación de la orina de ganado e implicaciones en la conservación de nutrientes de las plantas. Br Microbiol Res J. 2016;11:1–10.

Artículo CAS Google Académico

Dijkstra J, Oenema O, Van Groenigen JW, Spek JW, Van Vuuren AM, Bannink A. Efectos de la dieta en la composición de la orina del ganado y las emisiones de N2O. animales 2013;7:292–302.

Artículo PubMed Google Académico

Attisano A, Murphy JT, Vickers A, Moore PJ. Un molino de vuelo simple para el estudio del vuelo atado en insectos. J Vis Exp. 2015;106: e53377.

Google Académico

Majeed S, Hill SR, Ignell R. Impacto de los niveles de fondo elevados de CO2 en el comportamiento de búsqueda de huéspedes de Aedes aegypti. J Exp Biol. 2014;217:598–604.

Académico de Google de PubMed

Jones MD, Hill M, Hope AM. La actividad de vuelo circadiano del mosquito Anopheles gambiae: ajuste de fase por el régimen de luz. J Exp Biol. 1967; 47:503–11.

Artículo CAS PubMed Google Académico

Wondwosen B, Birgersson G, Seyoum E, Tekie H, Torto B, Fillinger U, et al. Moscas del arroz como señuelo para los mosquitos grávidos de la malaria, Anopheles arabiensis. saber representante 2016;6:37930.

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

OMS. Manual de entomología práctica en Malaria. Parte II. Métodos y técnicas. Ginebra: Organización Mundial de la Salud; 1975.

Google Académico

Verrone GA. Esquema para la determinación de mosquitos palúdicos en Etiopía. Parte I: anofelinos hembras adultas. Mosq News. 1962; 22:37–49.

Google Académico

Wilkins EE, Howell PI, Benedict MQ. Los cebadores IMP PCR detectan polimorfismos de un solo nucleótido para la identificación de especies de Anopheles gambiae, los tipos de ADNr de Mopti y Savanna y la resistencia a la dieldrina en Anopheles arabiensis. Malar J. 2006;5:125.

Artículo PubMed PubMed Central CAS Google Scholar

Honda K, Takase H, Ômura H, Honda H. Adquisición de amoníaco exógeno por la mariposa cola de golondrina, Papilio polytes, para la biosíntesis de proteínas y la producción de esperma. Naturwissenschaften. 2012;99:695–703.

Artículo CAS PubMed Google Académico

MS Bodri. Comportamiento de encharcamiento de mariposas templadas: ¿preferencia por la orina de mamíferos específicos? J Lepid Soc. 2018;72:116–20.

Google Académico

Petit S, Stonor MB, Weyland JJ, Gibbs J, Amato B. Camponotus Las hormigas extraen arena en busca de orina de vertebrados para extraer nitrógeno. Ecología Austral. 2020;45:168–76.

Artículo Google Académico

Okech M, Hassanali A. El origen de los atrayentes fenólicos de la mosca tsetsé de la orina del huésped: estudios sobre los pro-atrayentes y microbios involucrados. Int J Trop Insect Sci. 1990; 11:363–8.

Artículo Google Académico

Storer MK, Hibbard-Melles K, Davis B, Scotter J. Detección de compuestos volátiles producidos por el crecimiento microbiano en la orina mediante espectrometría de masas de tubo de flujo de iones seleccionados (SIFT-MS). Métodos J Microbiol. 2011;87:111–3.

Artículo CAS PubMed Google Académico

Troccaz M, Niclass Y, Anziani P, Starkenmann C. La influencia de la reacción térmica y la transformación microbiana en el olor de la orina humana. Sabor Frag J. 2013;28:200–11.

Artículo CAS Google Académico

Vale GA, Hall DR, Gough AJ. Las respuestas olfativas de las moscas tsetsé, Glossina spp. (Diptera: Glossinidae), a fenoles y orina en campo. Toro Entomol Res. 1988;78:293–300.

Artículo CAS Google Académico

Mihok S, Mulye H. Respuestas de tabánidos a trampas Nzi cebadas con octenol, orina de vaca y fenoles en Canadá. Con Veterinario Entomol. 2010;24:266–72.

CAS PubMed Google Académico

Baldacchino F, Cadier J, Porciani A, Buatois B, Dormont L, Jay-Robert P. Respuestas conductuales y electrofisiológicas de hembras de dos especies de tabánidos a volátiles en la orina de diferentes mamíferos. Med Vet Entomol. 2013; 27:77–85.

Artículo CAS PubMed Google Académico

Madubunyi LC, Hassanali A, Ouma W, Nyarango D, Kabii J. Rol quimioecológico de la orina de mamíferos en la ubicación del huésped por mosca tsetsé, Glossina spp. (Dípteros: Glossinidae). J Chem Ecol. 1996; 22:1187–99.

Artículo CAS PubMed Google Académico

Webster B, Cardé RT. Uso del olor del hábitat por insectos buscadores de huéspedes. Biol Rev. 2017;92:1241–9.

Artículo PubMed Google Académico

Okal MN, Francis B, Herrera-Varela M, Fillinger U, Lindsay SW. El vapor de agua es un atrayente previo a la oviposición del vector de la malaria Anopheles gambiae sensu stricto. Malar J. 2013;12:365.

Artículo PubMed PubMed Central Google Académico

Chen S, Blom J, Walker ED. Caracterización genómica, fisiológica y simbiótica de cepas de Serratia marcescens aisladas del mosquito Anopheles stephensi. Microbiol frontal. 2017;8:1483.

Artículo PubMed PubMed Central Google Académico

Kämpfer P, Matthews H, Glaeser SP, Martin K, Lodders N, Faye I. Elizabethkingia anophelis sp. nov., aislado del intestino medio del mosquito Anopheles gambiae. Int J Syst Evol Microbiol. 2011;61:2670–5.

Artículo PubMed CAS Google Académico

Scaraffia PY, Isoe J, Murillo A, Wells MA. Metabolismo del amoníaco en Aedes aegypti. Ins Biochem Mol Biol. 2005;35:491–503.

Artículo CAS Google Académico

Scaraffia PY, Zhang Q, Thorson K, Wysocki VH, Miesfeld RL. Metabolismo diferencial del amoníaco en el cuerpo graso de Aedes aegypti y los tejidos del intestino medio. Fisiol de insectos J. 2010;56:1040–9.

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Scaraffia PY, Wells MA. La prolina se puede utilizar como sustrato energético durante el vuelo de las hembras de Aedes aegypti. J Ins Physiol. 2003;49:591–601.

Artículo CAS Google Académico

Lee KP, Simpson SJ, Clissold FJ, Brooks R, Ballard JW, Taylor PW, et al. Vida útil y reproducción en Drosophila: nuevos conocimientos de la geometría nutricional. Proc Nat Acad Sci USA. 2008;105:2498–503.

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Briegel H, Horler E. Múltiples comidas de sangre como estrategia reproductiva en Anopheles (Diptera: Culicidae). J Med Entomol. 1993; 30:975–85.

Artículo CAS PubMed Google Académico

Gilles MT. El reconocimiento de grupos de edad dentro de las poblaciones de Anopheles gambiae por la tasa pregrávida y la tasa de esporozoitos. Parásito Ann Trop Med. 1954; 48: 58–74.

Artículo CAS PubMed Google Académico

Beier JC. La alimentación frecuente con sangre y la alimentación restrictiva con azúcar aumentan el potencial vector de la malaria de Anopheles gambiae sl y An. funestus (Diptera: Culicidae) en el oeste de Kenia. J Med Entomol. 1996;33:613–8.

Artículo CAS PubMed Google Académico

Takken W, Klowden MJ, Cámaras GM. Efecto del tamaño corporal sobre la búsqueda de huéspedes y la utilización de la harina de sangre en Anopheles gambiae sensu stricto (Diptera: Culicidae): la desventaja de ser pequeño. J Med Entomol. 1998;35:639–45.

Artículo CAS PubMed Google Académico

Scott TW, Takken W. Las estrategias de alimentación de los mosquitos antropofílicos aumentan el riesgo de transmisión de patógenos. Tendencias Parasitol. 2012;28:114–21.

Artículo PubMed Google Académico

Anderson RA, Roitberg BD. Modelado de las compensaciones entre la mortalidad y la aptitud asociadas con la alimentación persistente de sangre por parte de los mosquitos. Ecol Lett. 1999; 2:98–105.

Artículo Google Académico

Gaviraghi A, Soares JB, Mignaco JA, Fontes CF, Oliveira MF. La oxidación del fosfato de glicerol mitocondrial está modulada por adenilatos a través de la regulación alostérica de la actividad de la citocromo c oxidasa en el músculo de vuelo del mosquito. Insecto Biochem Mol Biol. 2019;114: 103226.

Artículo CAS PubMed Google Académico

Teulier L, Weber JM, Crevier J, Darveau CA. Prolina como combustible para el vuelo de insectos: mejora de la oxidación de carbohidratos en himenópteros. Proc R Soc B. 2016;283:20160333.

Artículo PubMed PubMed Central CAS Google Scholar

Tigreros N, Davidowitz G. Compensaciones de fecundidad de vuelo en insectos monomórficos de alas. Fisiol de insectos adv. 2019;56:1–41.

Artículo Google Académico

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Los autores también agradecen a la Dra. Elsa Quillery por ayudar en el análisis PCR de mosquitos recolectados en el campo, ya Yared Debebe por su ayuda con los experimentos HDT.

Financiamiento de acceso abierto proporcionado por la Universidad Sueca de Ciencias Agrícolas. Agradecemos al Consejo Sueco de Investigación (VR/2014-3331) por financiar este estudio.

Departamento de Ciencias Zoológicas, Universidad de Addis Abeba, PO. Box 1176, Addis Abeba, Etiopía

Mengistu David y Habte Tekie

Departamento de Biología, Universidad Debre Berhan, PO. Box 445, Debre Berhan, Etiopía

Mengistu dawit

Unidad de Ecología Química, Departamento de Biología de Protección Vegetal, Universidad Sueca de Ciencias Agrícolas, Alnarp, Suecia

Mengistu Dawit, Sharon R. Hill, Göran Birgersson y Rickard Ignell

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RI y SRH concibe el estudio. MDB datos recopilados. MDB y SRH realizaron los análisis estadísticos. GB, HT, SRH y RI supervisaron el estudio. MDB, SRH y RI redactó el manuscrito. Todos los autores leyeron y aprobaron el manuscrito final.

Correspondencia a Rickard Ignell.

La aprobación ética se obtuvo de la Junta de Revisión de Ética de Investigación Institucional, Facultad de Ciencias Naturales (CNS-IRB), Universidad de Addis Abeba (IRB/022/2016), de acuerdo con las pautas establecidas por la Declaración de Helsinki de la Asociación Médica Mundial. Se obtuvo el consentimiento de cada cabeza de familia con la asistencia de los trabajadores de extensión de la salud y el respaldo de la administración local a nivel de distrito y de 'Kebele'.

No aplica.

Los autores declaran que no tienen ningún interés en competencia.

Springer Nature se mantiene neutral con respecto a los reclamos jurisdiccionales en mapas publicados y afiliaciones institucionales.

Tabla S1. Especies, sexo y estado gonotrófico de los mosquitos capturados en trampas de luz CDC cebadas con la mezcla de olor sintético de control de heptano o orina de ganado de 24 horas. Tabla S2. Compuestos sintéticos utilizados para análisis electrofisiológicos y de comportamiento. Figura S1. Los Anopheles arabiensis alimentados con sangre no muestran preferencia de oviposición por los extractos volátiles del espacio de cabeza de orina de ganado fresco y envejecido. Las designaciones de letras no indican diferencias significativas entre sí (análisis de varianza unidireccional con análisis post hoc de Tukey; p > 0,05). Las barras de error indican el error estándar de la proporción. Figura S2. Respuestas conductuales de Anopheles arabiensis que buscan hospedador (A) y alimentados con sangre (B) a las mezclas sintéticas completas y sustractivas de orina de ganado de 24 h de edad. La eliminación de componentes individuales de la mezcla sintética (círculos abiertos) afectó de manera diferencial y significativa la respuesta de las hembras de ambos estados fisiológicos. Letras minúsculas diferentes indican diferencias significativas según lo determinado por un análisis de varianza unidireccional seguido de un análisis post hoc de Dunnett (p < 0,05). Las barras de error representan el error estándar de proporción. Figura S3. La orina del ganado mejora las capturas de las trampas señuelo del huésped solo en presencia de la señal del huésped, el celo. Las trampas señuelo para hospedadores solo capturaban mosquitos de la malaria en un pastizal desierto entre el lugar de reproducción y la aldea en presencia de calor y orina de ganado (fresca o vieja), pero no solos. Las barras de error indican el error estándar de la media.

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Reimpresiones y permisos

Dawit, M., Hill, SR, Birgersson, G. et al. Los mosquitos de la malaria adquieren y asignan la orina del ganado para mejorar los rasgos de la historia de vida. Malar J 21, 180 (2022). https://doi.org/10.1186/s12936-022-04179-6

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Recibido: 07 enero 2022

Aceptado: 10 de mayo de 2022

Publicado: 11 junio 2022

DOI: https://doi.org/10.1186/s12936-022-04179-6

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