The role of detoxification in the mosquito Anopheles gambiae response to Plasmodium infection

Rute C. Félix PALAVRAS-CHAVE: Malária, mosquito vector, Anopheles gambiae, parasita, Plasmodium berghei, infecção, enzimas de detoxificação, citocromos P450, tubulinas A malária, uma das doenças mais devastadoras que ocorrem em África é causada por um parasita do género Plasmodium e é transmitida aos humanos por mosquitos vectores do género Anopheles durante a refeição de sangue. Apesar da resposta do mosquito à infecção por Plasmodium ter vindo a ser intensamente estudada nos últimos anos, as interacções entre o mosquito vector e o parasita são muito complexas e, estão longe de serem completamente compreendidas. Este estudo tem como objectivo principal contribuir para o conhecimento da resposta do mosquito à infecção por Plasmodium, focando-se no papel das enzimas de detoxificação. Para atingir este objectivo realizouse uma análise transcriptómica com microarrays, com o intuito de identificar alterações de transcrição de enzimas de detoxificação no mosquito Anopheles gambiae em resposta à infecção por Plasmodium. Esta análise permitiu identificar alterações na expressão de 254 genes de destoxificação no estômago e corpo gordo de A. gambiae durante a invasão do intestino médio pelos oocinetos e durante a libertação dos esporozoítos do oocisto. Os resultados mostraram que a invasão do intestino médio pelos oocinetos causou alterações num maior número de genes em ambos os tecidos estudados, sendo o intestino médio do mosquito o tecido mais afectado nas duas fases da infecção do parasita. De todos os genes de destoxificação com expressão alterada, as tubulinas e os citocromos P450 destacaram-se e foram escolhidos para continuar o estudo. As tubulinas foram seleccionadas porque estão associadas à invasão do epitélio do intestino médio e a sua função na resposta à invasão do Plasmodium ainda não está bem definida. Os citocromos P450 foram seleccionados porque já foram descritos como tendo a expressão alterada em resposta ao Plasmodium e a outras infecções. Para identificar e caracterizar o papel das tubulinas durante a infecção pelo parasita e a sua possível associação com os citocromos P450 foi utilizado o silenciamento génico por RNA de interferência e a injecção de inibidores químicos de tubulinas. O silenciamento e co-silenciamento das tubulinas causaram um aumento da taxa e intensidade da infecção. No entanto, apesar de o aumento ser consistente não foi significativo. Por outro lado, a injecção de paclitaxel, um inibidor de tubulinas, aumentou significativamente a taxa e intensidade da infecção, fortalecendo a hipótese do envolvimento das tubulinas na resposta à infecção por Plasmodium. Este trabalho também mostrou que o co-silenciamento da tubulina A e tubulina B e a injecção do inibidor de tubulinas colchicine causam alterações significativas na expressão da CYP6Z2, sendo este proposto como um possível elo de ligação entre as tubulinas e os citocromos P450. Finalmente, uma análise comparativa foi realizada para estudar as regiões promotoras dos citocromos P450: CYP6M2 e o CYP6Z1. Este estudo obteve novos dados sobre compostos que activam estes citocromos e quais os possíveis factores de transcrição envolvidos. Dos diferentes estímulos utilizados, a exposição a insecticidas e a bactérias foram os que mais afectaram estes citocromos. O conjunto total das diferentes abordagens utilizadas neste trabalho contribuiu para aumentar o conhecimento do papel das enzimas de destoxificação durante a passagem do parasita da malária pelo mosquito vector.

Sharing of antigens between Plasmodium falciparum and Anopheles albimanus

The presence of common antigens between Plasmodium falciparum and Anopheles albimanus was demonstrated. Different groups of rabbits were immunized with: crude extract from female An. albimanus (EAaF), red blood cells infected with Plasmodium falciparum (EPfs), and the SPf66 synthetic malaria vaccine. The rabbit's polyclonal antibodies were evaluated by ELISA, Multiple Antigen Blot Assay (MABA), and immunoblotting. All extracts were immunogenic in rabbits according to these three techniques, when they were evaluated against the homologous antigens. Ten molecules were identified in female mosquitoes and also in P. falciparum antigens by the autologous sera. The electrophoretic pattern by SDS-PAGE was different for the three antigens evaluated. Cross-reactions between An. albimanus and P. falciparum were found by ELISA, MABA, and immunoblotting. Anti-P. falciparum and anti-SPf66 antibodies recognized ten and five components in the EAaF crude extract, respectively. Likewise, immune sera against female An. albimanus identified four molecules in the P. falciparum extract antigen. As far as we know, this is the first work that demonstrates shared antigens between anophelines and malaria parasites. This finding could be useful for diagnosis, vaccines, and the study of physiology of the immune response to malaria.

Salivary gland proteins of the human malaria vector, Anopheles dirus B (Diptera: Culicidae)

Salivary gland proteins of the human malaria vector, Anopheles dirus B were determined and analyzed. The amount of salivary gland proteins in mosquitoes aged between 3 - 10 days was approximately 1.08 ± 0.04 µg/female and 0.1 ± 0.05 µg/male. The salivary glands of both sexes displayed the same morphological organization as that of other anopheline mosquitoes. In females, apyrase accumulated in the distal regions, whereas alpha-glucosidase was found in the proximal region of the lateral lobes. This differential distribution of the analyzed enzymes reflects specialization of different regions for sugar and blood feeding. SDS-PAGE analysis revealed that at least seven major proteins were found in the female salivary glands, of which each morphological region contained different major proteins. Similar electrophoretic protein profiles were detected comparing unfed and blood-fed mosquitoes, suggesting that there is no specific protein induced by blood. Two-dimensional polyacrylamide gel analysis showed the most abundant salivary gland protein, with a molecular mass of approximately 35 kilodaltons and an isoelectric point of approximately 4.0. These results provide basic information that would lead to further study on the role of salivary proteins of An. dirus B in disease transmission and hematophagy.

First record of Anopheles (Anopheles) costai Fonseca & Ramos, 1939 in Espírito Santo State, Brazil

Field collections of immatures and adults of Culicidae were carried out in the Rio Doce Valley, Espírito Santo State, aiming to increase knowledge on the anopheline species of that region. Considering all Culicidae species collected, among other anopheline it is noteworthy the presence of Anopheles darlingi, An. oswaldoi and An. costai. Regarding to An. darlingi, responsible for malaria outbreak in the low lands in that state, it was expected to confirm its presence in the area. The register of specimens of An. costai in the field collections is relevant, increasing the geographical distribution of the species and representing better knowledge of the Series Arribalzagia of the subgenus Anopheles.

Anopheles (Kerteszia) cruzii (DIPTERA: CULICIDAE) IN PERIDOMICILIARY AREA DURING ASYMPTOMATIC MALARIA TRANSMISSION IN THE ATLANTIC FOREST: MOLECULAR IDENTIFICATION OF BLOOD-MEAL SOURCES INDICATES HUMANS AS PRIMARY INTERMEDIATE HOSTS

Anopheles (Kerteszia) cruzii has been implicated as the primary vector of human and simian malarias out of the Brazilian Amazon and specifically in the Atlantic Forest regions. The presence of asymptomatic human cases, parasite-positive wild monkeys and the similarity between the parasites infecting them support the discussion whether these infections can be considered as a zoonosis. Although many aspects of the biology of An. cruzii have already been addressed, studies conducted during outbreaks of malaria transmission, aiming at the analysis of blood feeding and infectivity, are missing in the Atlantic Forest. This study was conducted in the location of Palestina, Juquitiba, where annually the majority of autochthonous human cases are notified in the Atlantic Forest of the state of São Paulo. Peridomiciliary sites were selected for collection of mosquitoes in a perimeter of up to 100 m around the residences of human malaria cases. The mosquitoes were analyzed with the purpose of molecular identification of blood-meal sources and to examine the prevalence of Plasmodium. A total of 13,441 females of An. (Ker.) cruzii were collected. The minimum infection rate was calculated at 0.03% and 0.01%, respectively, for P. vivax and P. malariae and only human blood was detected in the blood-fed mosquitoes analyzed. This data reinforce the hypothesis that asymptomatic human carriers are the main source of anopheline infection in the peridomiciliary area, making the probability of zoonotic transmission less likely to happen.

SEASONAL DISTRIBUTION OF MALARIA VECTORS (DIPTERA: CULICIDAE) IN RURAL LOCALITIES OF PORTO VELHO, RONDÔNIA, BRAZILIAN AMAZON

We conducted a survey of the malaria vectors in an area where a power line had been constructed, between the municipalities of Porto Velho and Rio Branco, in the states of Rondônia and Acre, respectively. The present paper relates to the results of the survey of Anopheles fauna conducted in the state of Rondônia. Mosquito field collections were performed in six villages along the federal highway BR 364 in the municipality of Porto Velho, namely Porto Velho, Jaci Paraná, Mutum Paraná, Vila Abunã, Vista Alegre do Abunã, and Extrema. Mosquito captures were performed at three distinct sites in each locality during the months of February, July, and October 2011 using a protected human-landing catch method; outdoor and indoor captures were conducted simultaneously at each site for six hours. In the six sampled areas, we captured 2,185 mosquitoes belonging to seven Anopheles species. Of these specimens, 95.1% consisted of Anopheles darlingi, 1.8% An. triannulatus l.s., 1.7% An. deaneorum, 0.8% An. konderi l.s., 0.4 An. braziliensis, 0.1% An. albitarsis l.s., and 0.1% An. benarrochi. An. darlingi was the only species found in all localities; the remaining species occurred in sites with specific characteristics.

Anopheles (Culicidae, Anophelinae) e a malária em Buriticupu-Santa Luzia, Pré-Amazônia maranhense

Neste trabalho, estudou-se as espécies do gênero Anopheles que se atraem por iscas humanas na Região de Buriticupu, Santa Luzia, Estado do Maranhão. Foram encontradas 7 espécies do subgênero Nyssorhyncus A. (N) darlingi, o principal vetor da malária humana na região, foi a espécie mais freqüente (53,1% da amostra total). Seguem na ordem de importância, A. (N) evansae (21.0%), A. (N) triannulatus (17.4%) e A. (N) nuñeztovari (4,8%). As demais espécies, A. (N) argyritarsis, A. (N) oswaldoi e A. (N) rangeli representaram juntas 3,7% da amostra total. As visitas foram mais frequentes no extra (51,7% da amostra total) do que no peridomicílio (45,7%). A. (N) darlingi e A. (N) evansae foram as únicas espécies encontradas no intradomicílio, numa proporção de aproximadamente 2,6% da amostra total. Os anofelinos ocorreram nas estações seca e chuvosa, com maior frequência na última, coincidindo com os elevados índices de caso de malária naquela região.

Transglutaminases de Anopheles gambiae: caracterização molecular, bioquímica e histológica.

A malária é causada por parasitas protozoários do género Plasmodium spp, a sua transmissão aos humanos deve-se à picada infecciosa de mosquitos fêmea do género Anopheles spp, sendo Anopheles gambiae o vector mais eficiente de malária em todo o mundo. O intestino médio do mosquito representa um dos ambientes mais desafiantes à sobrevivência e desenvolvimento do parasita, e é, portanto, também um dos locais mais atraentes para novas estratégias de controlo da malária, pois é onde se observa uma diminuição acentuada na população de parasitas invasores. A transglutaminase (TGM) desempenha um papel importante e diversificado em mamíferos, tais como a coagulação e a formação da barreira epitelial, catalisando o “crosslinking” entre proteínas. Em invertebrados, como Drosophila sp, a proteína TGM mostrou estar envolvida na defesa imunitária. O mosquito A. gambiae tem codificado no seu genoma três TGMs, o gene AGAP009099, já caracterizado, é expresso exclusivamente nas MAGs (glândulas auxiliares masculinas). Os genes AGAP009098 e AGAP009100, cujas funções não foram ainda clarificadas, são expressos ubiquamente e em baixos níveis. No presente trabalho, propõe-se a caracterização das duas proteínas codificadas por estes genes, de forma a identificar o modo como estas proteínas interagem dentro do mosquito, a esclarecer o seu papel na invasão do intestino médio de A. gambiae por Plasmodium spp., o que permitirá averiguar o seu envolvimento ao nível da imunidade inata do mosquito. Foi produzida e purificada a proteína recombinante AgTGM98-1, que se utilizou para a produção de um anticorpo anti-AgTGM98. A atividade de TGM no mosquito não se mostrou estatisticamente significativa entre os estadios larvares, pupas e adultos. A caracterização bioquímica de AgTGM98 e AgTGM100 revelou a possível existência de proteínas do tipo TGM. Através de western blotting, verificou-se uma diminuição de AgTGM98, comparando mosquitos não infetados com infetados por P. berghei, o que sugere alterações na expressão desta proteína face à invasão pelo parasita, o que pode significar o seu envolvimento direto na infeção. Caracterizou-se, por imunohistoquímica (IHC) a localização de AgTGM98 e AgTGM100 em intestinos médios de mosquitos. A proteína AgTGM98 apresentou uma localização membranar, na parte basal do intestino médio e com distribuição ao longo deste. Contrariamente, a AgTGM100 tem uma localização intracelular e uma distribuição presente apenas no proventrículo e zona mais apical do intestino médio durante uma fase da sua existência, sendo com o passar do tempo detectada em todo o intestino médio.

Resistência a insecticidas em Anopheles gambiae s.l. na Região de Luanda, Angola

Em Angola, a malária é a principal causa de morbilidade e de mortalidade infantil. O controlo de vectores com recurso aos insecticidas representa uma parte importante da estratégia actual para a prevenção da doença. Em Anopheles gambiae s.s., principal vector de malária em África, estão identificadas duas mutações pontuais no gene que codifica os canais de sódio das membranas das células do sistema nervoso, conferindo resistência knockdown (kdr) aos insecticidas piretróides e ao DDT. Também se encontra descrita para esta espécie uma mutação no gene acetilcolinesterase-1 (ace-1), associada à resistência a carbamatos e organofosfatos. Este trabalho teve como principal objectivo avaliar o nível de resistência aos insecticidas em An. gambiae da província de Luanda, Angola e determinar a frequência destas mutações. Foram realizadas colheitas entomológicas em 2009 e 2010, através da prospeção de criadouros larvares. Os insectos capturados foram criados até a emergência do adulto e sujeitos a ensaios de susceptibilidade a insecticidas, através de testes da OMS. A identificação de espécies e formas moleculares do complexo An. gambiae, bem como a pesquisa de mutações no gene ace-1 foram feitas por PCR-RFLP. A pesquisa de mutações no gene kdr foi realizada por PIRA-PCR. Amostras selecionadas de mosquitos (incluindo uma amostra proveniente de uma colheita de adultos) foram ainda genotipadas para 11 loci microssatélites. Os níveis de resistência para a permetrina, DDT e -cialotrina foram elevados, com taxas de mortalidade inferiores a 70% em ambos os anos. Em contraste, as taxas de mortalidade foram sempre acima de 98% para bendiocarb e fenitrotião, indicadoras de susceptibilidade a estes insecticidas. Todas as amostras processadas foram identificadas como An. gambiae s.s., forma molecular M e não se observou a mutação no gene ace-1 associada à resistência. Em ambos os anos, foi detectada apenas a mutação L1014F no locus kdr e a frequência do alelo mutante (TTT) foi bastante elevada. Em 2009, observou-se uma associação entre genótipos homozigóticos para o alelo 1014F e o fenótipo resistente, para os insecticidas piretróides e para o DDT. O polimorfismo dos loci microssatélites analisados foi elevado, com a riqueza alélica a variar entre 5 (45C1) e 20 (H128) e a heterozigotia esperada entre 0,529 (H577) e 0,862 (H249). A análise genética não revelou um grau de parentesco entre os indivíduos que constituíram as amostras estudadas. Este resultado sugere que os elevados níveis de resistência observados não foram influenciados pelo método de colheita de mosquitos que, em certas condições, poderia contribuir para a amostragem de indivíduos aparentados.

Espécies de Anopheles no município de Pinheiro (Maranhão), área endêmica de malária

A riqueza, abundância relativa, flutuação sazonal, preferência por ambiente (peri e intradomicílio) e horários de hematofagismo de espécies de Anopheles foram estudados no município de Pinheiro, Maranhão. As fêmeas foram capturadas mensalmente sobre iscas humanas de maio/1998 a abril/1999, das 18 às 6 horas. Foram coletados 1.321 espécimens pertencentes a 10 espécies de Anopheles, todas do subgênero Nyssorhynchus: A. argyritarsis com 62%, A. darlingi (21,7%), A. albitarsis (4,5%), A. galvaoi (4%), A. triannulatus (3,1%) e A. evansae (2,8%). As espécies A. nuneztovari, A. braziliensis, A. rondoni e A. strodei representaram juntas 1,9%. Os anofelinos ocorreram o ano todo, não havendo diferença significativa no número de exemplares capturados entre as estações chuvosa (51,7%) e seca (48,3%). A freqüência dos anofelinos no peridomicílio foi significativamente maior (p < 0,01) (82%) do que no intradomicílio (18%), preferindo sugar no crepúsculo vespertino e nas primeiras horas da noite.

Ampliação da distribuição geográfica de Triatoma deaneorum Galvão, Souza & Lima 1967, nova denominação para Triatoma deanei (Hemiptera, Reduviidae)

A distribuição geográfica de Triatoma deaneorum Galvão, Souza & Lima, 1967, nova denominação para Triatoma deanei, é ampliada baseada em um espécime recentemente encontrado no município de Chapada de Guimarães, próximo a Cuiabá, Mato Grosso, Brasil. A nova denominação é baseada no Código Internacional de Nomenclatura Zoológica.

Encontro de larvas de Anopheles (Nyssorhynchus) argyritarsis em criadouros artificiais no Estado de Mato Grosso

Cita-se o encontro de formas imaturas de culicídeos em caixas d’água colocadas no nível do solo. Foram encontradas larvas de Anopheles argyritarsis e Aedes albopictus no município de Várzea Grande (MT). Considera-se que estes recipientes artificiais possam constituir locais adicionais utilizáveis como criadouros de anofelinos.

Ecologia de Anopheles (Nyssorhynchus) darlingi Root em área de implantação de empreendimento hidrelétrico, na divisa dos Estados do Mato Grosso do Sul e São Paulo

INTRODUÇÃO: Hidrelétricas alteram o fluxo das águas e provocam impactos sobre a composição de mosquitos, justificando-se essa pesquisa. O objetivo da pesquisa foi estudar anofelinos de área sob a influência de um novo lago e avaliar a vulnerabilidade relativa à malária. MÉTODOS: Foram feitas coletas de Anopheles nas margens da Represa Porto Primavera, durante as fases do alagamento até sua cota máxima. Utilizaram-se as técnicas: atrativa humana, de armadilha de Shannon e concha entomológica. Os indicadores Riqueza e Diversidade foram utilizados para medir o impacto. A análise das distribuições temporais foi realizada pelo teste Mann-Whitney, considerando localidade, cota e método de captura como variáveis independentes (α=0,05). RESULTADOS: A densidade de Anopheles darlingi oscilou entre as localidades A, B e C, sendo que os maiores picos foram para B e C. Com a estabilidade do lago, no último nível, evidenciou-se a tendência de redução da densidade de Anopheles darlingi. CONCLUSÕES: Sugere-se que o risco de autoctonia de malária nas proximidades do lago permanece inalterado, ficando o alerta para esporádicas infecções humanas.

Genetic variability among Anopheles species belonging to the Nyssorhynchus and Anopheles subgenera in the Amazon region

INTRODUCTION: Isoenzymatic analyses were performed involving species of the Nyssorhynchus and Anopheles subgenera in order to estimate the intra and interspecies genetic variability. METHODS: Mosquitoes were caught at different localities in the Amazon region. The collection and rearing of mosquitoes in the laboratory followed specific protocols. For the genetic variability analyses, the technique of horizontal electrophoresis on starch and starch-agarose gel with appropriate buffer systems was used. The alloenzyme variation was estimated using the Biosys-1 software. RESULTS: Out of the 13 loci, eight were polymorphic. Anopheles nuneztovari presented the largest number of alleles per locus, while the smallest number was detected in Anopheles marajoara from Macapá. The largest number of polymorphic loci was found for Anopheles marajoara from Maruanum and the smallest for Anopheles benarrochi (Guayará Mirim). Anopheles darlingi (Macapá) presented the greatest heterozygosity (Ho = 0.167 ± 0.071), while the lowest heterozygosity (Ho = 0.045 ± 0.019) was observed in Anopheles intermedius (Pacoval) of the subgenus Anopheles. Wright's F coefficient revealed considerable genetic structuring between the populations of Anopheles darlingi (Fst = 0.110) and between the populations of Anopheles marajoara (Fst = 0.082). CONCLUSIONS: Considering all the species studied, the genetic distance ranged from 0.008 to 1.114. The greatest distance was between Anopheles mattogrossensis and Anopheles oswaldoi, while the smallest was between the Anopheles benarrochi populations.

Effects of flooding of the River Paraná on the temporal activity of Anopheles (Nyssorhynchus) darlingi Root (Diptera: Culicidae), at the border state of Mato Grosso do Sul and São Paulo, Brazil

INTRODUCTION: Study of the temporal activity of malaria vectors during the implantation of a hydroelectric power station on the River Paraná, intended to generate electrical energy. The river separates the States of São Paulo and Mato Grosso do Sul, in Brazil. The objective was to verify whether alterations occurred in the wealth and diversity indices of Anopheles, following two successive floods, extended to the temporal activity and nycthemeral rhythm followed over a five year period. METHODS: Mosquito capture was performed monthly using the Human Attraction Technique and Shannon Traps. The first, executed for 24h, provided the nycthemeral rhythm and the second, lasting 15h, permitted the tracking of Anopheles during the two floods. RESULTS: The bimodal pattern of Anopheles darlingi defined before these floods was modified throughout the environment interventions. The same effect had repercussions on the populations of An albitarsis s.l., An triannulatus and An galvaoi. Activity prior to twilight was less affected by the environment alterations. CONCLUSIONS: The dam construction provoked changes in Anopheles temporal activity patterns, permitting classification of the area as an ecologically steady and unstable situation. Differences observed in Anopheles behavior due to the capture methods revealed the influence of solo and multiple attractiveness inside the populations studied.