Methodenartikel

AC-DC Electropenetrografie voor de studie van sonderend en innamegedrag van Culex tarsalis muggen op mensenhanden

DOI:

10.3791/66877

⸱

29 november 2024

 ,  ,  ,  , 
1Department of Entomology, Kansas State University, 2Department of Pathobiology, Auburn University, 3National Bio and Agro-Defense Facility, USDA Agricultural Research Service

In dit artikel

Samenvatting

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Procedures worden beschreven voor het bestuderen van het sonderende en innamegedrag van Culex tarsalis muggen op menselijke handen met behulp van AC-DC elektropenetragrafie.

Samenvatting

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Muggen verspreiden ziekteverwekkers die een negatieve invloed hebben op de gezondheid van mensen en dieren. Een beter begrip van hun bloedzuigende biologie en interacties met gastheren en ziekteverwekkers zou kunnen worden benut om nieuwe doelen te ontwikkelen voor het beheersen van door muggen overgedragen ziekten. Helaas zijn de (bijt)gedragingen van muggen slecht begrepen omdat ze zich in de weefsels van de gastheer afspelen. Hier wordt een niet-invasieve procedure beschreven voor het gebruik van AC-DC elektropenetragrafie (EPG) om muggengedragingen bij het voeden indirect te visualiseren en te kwantificeren door het registreren van veranderingen in elektrische signalen die worden gegenereerd bij het prikken en innemen op menselijke handen. Dunne gouddraden worden aan de muggen bevestigd met behulp van geleidende zilverlijm en verbonden met het EPG-instrument. De menselijke gastheer houdt een substraatspanningssonde in hun hand. Het prikken van de gastheer door de bedraadde mug maakt de elektrische kring compleet, en elektrische signalen worden op een computer opgenomen als "golfvormen" die vervolgens kunnen worden gemeten en geteld voor analyse. Deze methodologie is gebruikt om de prik- en innamegedragingen van Aedes aegypti en Culex tarsalis muggen te karakteriseren en kan worden toegepast op andere soorten muggen. EPG kan worden gebruikt om de effecten van ziekteverwekkers, insecticiden en andere factoren op het voedingsgedrag van muggen te bestuderen.

Inleiding

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Muggen veroorzaken over de hele wereld lijden en economische schade door hun rol als ziektevectoren en hinderlijke plagen1. Anopheles muggen verspreiden malaria, wat jaarlijks naar schatting 219 miljoen gevallen wereldwijd veroorzaakt, meer dan 400.000 sterfgevallen2 en 12 miljard Amerikaanse dollar aan directe kosten3. Aedes muggen zijn de meest opmerkelijke vectoren van belang voor de volksgezondheid omdat ze een bijna wereldwijde aanwezigheid hebben en agenten van Chikungunya, knokkelkoorts, lymfatische filariasis, Rift Valley koorts, gele koorts en Zika verspreiden, die levens kosten, gezondheidssystemen overbelasten en leiden tot chronisch lijden, levenslange morbiditeit en invaliditeit4,5. Daarnaast verspreiden Culex muggen agenten van paardenencefalitis, Japanse encefalitis, lymfatische filariasis, Saint Louis encefalitis en West-Nijl koorts, die zowel de menselijke als dierlijke gezondheid beïnvloeden3,4.

Vectorbestrijding met insecticiden-gebaseerde benaderingen is de belangrijkste methode voor het bestrijden van door vectoren overgedragen ziekten wereldwijd6,7. Echter, het aantal insecticiden dat beschikbaar is voor muggenbestrijding is beperkt. Bovendien ontwikkelt zich insecticideresistentie bij veel soorten, vooral bij Aedes muggen, wat onze capaciteit om door vectoren overgedragen ziekten te bestrijden beïnvloedt en de behoefte aan nieuwe bestrijdingsstrategieën aanjaagt6,8. Een beter begrip van muggenbiologie, muggen-gastheer-pathogeen interacties en de processen die de overdracht van pathogeen reguleren, kan de ontwikkeling van nieuwe gereedschappen voor vectorbestrijding vergemakkelijken6.

Probeer- en innamegedragingen in gastheerweefsels kunnen de overdracht van pathogeen en ziektepathologie beïnvloeden9,10,11,12. Bijvoorbeeld, meer microfilariae werden opgenomen wanneer Aedes aegypti direct van capillairen voedde in plaats van gepoold bloed buiten gebroken vaten13. Daarom kan fundamenteel en toegepast onderzoek op dit gebied helpen bij het ontwikkelen, verfijnen en evalueren van muggenbestrijdingsstrategieën en andere contramaatregelen voor de overdracht van pathogeen. Er bestaan echter significante kennisgaten in de details van cryptische bloedvoedende gedragingen die zich onder het oppervlak van de gastheerhuid voordoen, omdat deze gedragingen vaak invasieve procedures op levende diermodellen vereisen of transparante kunstmatige substraten of vloeibare diëten gebruiken9,11,14,15. Niet-invasieve elektropenetragrafie (EPG; ook wel elektrische penetratiegrafiek genoemd) technieken zijn gebruikt om voedingsgedragingen van plantenetende insecten te bestuderen die gerelateerd zijn aan plantenpathogeenoverdracht, weerstand van gastplanten en werkingsmechanismen van insecticiden omdat ze onderzoekers in staat stellen om indirect monddelenbewegingen en gedragingen die zich in gastheerweefsels voordoen, waar te nemen, op te nemen en te kwantificeren10,12.

Sinds de jaren 1950 zijn elektronische penetratiebewakingstechnieken toegepast op bloedvoedende geleedpotigen, inclusief muggen16,17,18,19,20. Echter, EPG werd nooit wijdverspreid voor bloedvoedende geleedpotigen toegepast omdat biologische activiteiten die overeenkomen met de golfvormen nooit werden geverifieerd21. Bovendien resulteerden de ontwerpen en elektronica van vroege instrumenten in overbelasting van sommige elektrische signalen, hoge signaal-ruisverhoudingen, lage resolutie en vervorming van golfvormen, en irritatie van werveldiergastheer12,22. Een recenter instrument, de AC-DC EPG monitor23, heeft variabele instellingen en verbeterde signaalverwerking, waardoor het beter geschikt is om bloedvoedende geleedpotigen op te nemen en de biologische oorsprong van de golfvormen in experimentele correlatiestudies te ontcijferen10,12.

Voor EPG wordt een elektrisch signaal toegepast op de gastheer via een substraatspanningssonde (d.w.z. referentie-elektrode). Het geleedpotige wordt aan een opname-elektrode bevestigd en op de gastheer geplaatst. Wanneer het geleedpotige zijn monddelen (d.w.z. styletten) in de gastheer inbrengt, wordt het elektrische signaal naar de AC-DC EPG monitor voor signaalverwerking geleid. De elektrische signalen worden vervolgens weergegeven op een computer als "golfvormen" die overeenkomen met specifiek gedrag zoals monddelenbewegingen, inname, speekselafscheiding en pathogeenaanwinning/inoculatie10,12. Achtereenvolgende en niet-achtereenvolgende responsvariabelen gerelateerd aan de duur en telling van de golfvormen24,25 op verschillende hiërarchische niveaus (families, typen en subtypes) kunnen vervolgens worden berekend op basis van de frequentie en duur van de golfvormen om inzicht te krijgen in de voedingsgedragingen die binnen

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Dit protocol (IRB-10729) werd goedgekeurd door de Institutional Review Board (IRB) voor menselijk onderzoek aan Kansas State University27 en is bedoeld voor gebruik met pathogenvrije muggen. Menselijke vrijwilligers gaven hun geïnformeerde toestemming om deel te nemen aan het onderzoek en hun gegevens te publiceren. Voordat u begint met werk met dieren, mensen of biogevaren, moet u ervoor zorgen dat alle procedures zijn beoordeeld en goedgekeurd door de juiste institutionele toezichtcommissies of toezichthouders. Zie de Tabel van materialen voor details over alle apparatuur en materialen die in dit protocol worden gebruikt.

1. Initiële voorbereiding en opstelling

  1. Stel de AC-DC EPG-monitor (Figuur 1A), Faraday-kooi (Figuur 1B,C) en software in zoals eerder beschreven30,31 met behulp van de aangepaste beschrijving hieronder (stappen 1.1.1-1.1.5). Raadpleeg online bronnen30 voor stapsgewijze tutorials over het instellen en gebruiken van de apparatuur en software. Sla de gewenste instelling op als standaard in de hardwarebeheer- en golfvormherbeoordelingssoftware. Raadpleeg Tabel 2 voor een lijst van veelvoorkomende AC-DC EPG-terminologie en hun definities.
    1. Verbind een head stage-versterker (head amp) en een substraatspanningssonde op Kanaal 1 van de stuurbox.
      OPMERKING: Opname van een enkel kanaal wordt gepresenteerd, ook al kan de AC-DC-monitor gelijktijdig vier insecten en gastheren accommoderen.
    2. Zorg ervoor dat Kanaal 1 op de stuurbox is ingeschakeld en dat de overeenkomstige Pre-1 en Post-1-kanalen op de schakelinterfacebox zijn ingeschakeld.
      OPMERKING: Kanalen die niet worden gebruikt, moeten uitgeschakeld blijven.
    3. Gebruik de hardwarebeheersoftware om Kanalen 1 en 3 op de DI-710 A/D Board (maar niet anderen) in te schakelen om de voor- en na-gerectificeerde signalen op te nemen.
    4. Formatteer de hardwarebeheersoftware om de voor- en na-gerectificeerde golfvormen te bekijken/overlappen (bijv. 1 = 1 voor het voor-signaal en 2 = 3 voor het na-signaal).
    5. Stel de samplefrequentie in de hardwarebeheersoftware in op 100 samples per seconde per kanaal (d.w.z. S/s/CHAN: 100).
  2. Maak insectenstekkers26,27,29,30:
    1. Verwarm de soldeerbout voor op de aanbevolen temperatuur voor de specifieke harskernsoldeer.
    2. Gebruik een draadsnijder-stripper om de plastic coating ~6 cm van het uiteinde van een 20 AWG koperdraadrol te verwijderen, maar snijd of markeer de koperdraadbundel aan de binnenkant niet (Figuur 2A). Snijd vervolgens het blootgestelde koperdraadbundel af en haal het los in afzonderlijke strengen (Figuur 2B).
    3. Gebruik een pincet om een streng van de koperdraad rond de schacht van een geschikte escutcheon-pin onder de kop (d.w.z. platte bovenkant) te wikkelen, zodat het grootste deel van de koperdraad voorbij de kop van de pin steekt. Vouw de staart van de draad over de kop van de pin om de draad op zijn plaats te bevestigen (Figuur 2C).
      OPMERKING: Test escutcheon-pins passen om degenen te identificeren die stevig in de poort van de head amp passen (wanneer deze is uitgeschakeld, losgekoppeld en ingesteld op 106 Ohms (Ω)).
    4. Klem de schacht van de escutcheon-pin in de helperhanden soldeerhulp, zodat de koperdraad omhoog wijst. Breng vervolgens een kleine klodder (~0,2 cm bal) wateroplosbare flux aan op de verbinding van de escutcheon-pin en de koperdraad (Figuur 2D).
      VOORSICHT: Flux is giftig en moet met zorg worden behandeld.
    5. Ontrol ~10 cm soldeer en strek het uit. Houd de hete soldeerbout tegen de kop van de pin gedurende enkele seconden totdat de flux smelt en het metaal heet is. Druk vervolgens het uiteinde van het soldeer op de kop van de pin naast de soldeerbout totdat het soldeer smelt en de verbinding volledig bedekt, waardoor de pin en de draad worden versmolten tot een insectenstekker.
    6. Terwijl de insectenstekker afkoelt, maak de punt van de soldeerbout schoon met staalwol en een vochtige spons.
    7. Zodra de insectenstekker is afgekoeld, verwijdert u deze uit de helperhanden. Spoel de insectenstekker in 70% ethanol en vervolgens water om resterende flux te verwijderen. Trim de koperdraad op de gewenste lengte (~3 cm, Figuur 2E).
    8. Herhaal stappen 1.2.3-1.2.7 totdat 20-30 insectenstekkers zijn gemaakt.
  3. Monteer een insectenzuiger26,27:
    1. Leid de punt van een glazen Pasteur-pipet door een vlam en draai de pipet lichtjes. Herhaal dit totdat het uiteinde van de pipet de juiste grootte heeft om stevig rond het abdomen van het insect te passen.
    2. Bedek het grote uiteinde van de gemodificeerde Pasteur-pipet met muggengaas en steek het direct in de siliconenbuis die is aangesloten op een laboratoriumzuiger en zet de verbinding vast met plakband om een insectenzuiger te vormen (Figuur 2H).
      OPMERKING: De Pasteur-pipet en het gaas kunnen in een kort stuk plastic buis worden gestoken dat is uitgerust met een snelontkoppeling voor gemakkelijk wisselen tussen verschillende maten (<

Resultaten

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

AC-DC EPG-opnames van Cx. tarsalis muggen die bloed zuigen uit menselijke handen (Figuur 4) genereerden interpreteerbare golfvormen die geschikt waren voor analyse en publicatie27. Interpreteerbare golfvormen bevatten duidelijke, onderscheidenbare herhalende patronen die konden worden geclassificeerd in golfvormfamilies (Tabel 1 en Figuur 4), typen en subtypen wanneer de compressie (gedefinieerd in Tabel 2) en softwareversterking werden aangepast in de software voor golfvormbeoordeling27,31. Alle eerder beschreven golfvormfamilies (J, K, L, M, N) en typen (L1, L2, M1, M2) bij Ae. aegypti die bloed zuigen uit menselijke handen26 werden geïdentificeerd in de golfvormen die werden gegenereerd door Cx. tarsalis die bloed zuigen uit menselijke handen, wat de geldigheid van de hier beschreven methoden verifieerde. Daarnaast werden drie nieuwe golfvormtypen (M3, N1, N2) en talrijke subtypen van L1, L2, M1 en M2 geïdentificeerd27. Bovendien werd de spanningsdaling terug naar de basislijn wanneer de monddelen uit de gastheer worden teruggetrokken, golfvormfamilie W genoemd27.

Door systematisch de instrumentinstellingen (stroomtype en Ri-niveaus) te variëren terwijl de hier beschreven procedures werden gevolgd, konden de optimale instellingen worden bepaald voor het opnemen van Cx. tarsalis die bloed zuigen uit menselijke handen, de elektrische oorsprong van elke golfvorm, de gemiddelde duur in seconden van volledige en onvolledige proeven per mug, en voor statistische vergelijking van de golfvormduur in seconden per insect (WDI), het aantal golfvormgebeurtenissen per insect (NWEI) en de golfvormduur in seconden per gebeurtenis per insect (WDEI) over de instellingen27. Muggen werden ook onderbroken tijdens verschillende golfvormen en gedissected om te bepalen welke golfvorm gecorreleerd was met bloedopname27. Een vergelijkbaar onderzoek werd uitgevoerd voor Ae. aegypti met behulp van vergelijkbare methodologie26.

Vanwege de gevoelige en ingewikkelde aard van EPG waren niet alle opnames zo zuiver als die in Figuur 4 getoond. Pieken (Figuur 3A,C), wijzigingen in hardwareversterking (Figuur 3A,C), inferieure bedradingswerkzaamheden (Figuur 3B), rectificator-overlappend in golfvorm J (Figuur 3C,C') en elektrische ruis (Figuur 3C,C') vervormden en maskeerden de golfvormen af en toe, waardoor ze ongeschikt waren voor gebruik in publicatiekwaliteitsfiguren en het scoren en analyseren moeilijk maakten. Daarom wordt aanbevolen om vooraf inspanningen te leveren om de bedradingsvaardigheden te perfectioneren, de versterking en spanningsinstellingen te optimaliseren, de offset aan te passen en de elektrische ruis te beheersen. Interessant genoeg werd rectificator-overlappend alleen waargenomen in golfvormfamilie J voor Cx. tarsalis (Figuur 3C,C') en deed zich niet meer voor nadat de offset in eerste instantie was aangepast, zelfs niet toen andere soorten muggen (Ae. aegypti en Culex quinquefasciatus) werden gebruikt (gegevens niet getoond). Bovendien bleek uit het oplossen van problemen dat de ongecontroleerde elektrische ruis die in Figuur 3 wordt getoond (panelen C en C') het gevolg was van een defecte Faraday-kooi. De opnames die in de defecte Faraday-kooi werden gemaakt, waren nog steeds bruikbaar, maar ruisproblemen werden opgelost toen een verbeterde Faraday-kooi werd gebouwd (Figuur 1B).

Zelfs wanneer alle voorzorgsmaatregelen en optimalisaties aan de voorkant werden genomen, maakten lichte variaties in de kwaliteit van de elektrodebevestiging aan de mug en andere onbekende factoren die het signaal vervormden en de signaal-ruisverhouding veranderden het periodiek noodzakelijk om de hardwareversterking tijdens het opnemen aan te passen om ervoor te zorgen dat het signaal in het zichtbare bereik was en de resolutie van de pieken in elke golfvorm voldoende was voor golfvormidentificatie en -karakterisering. Helaas kan het aanpassen van de hardwareversterking tijdens het opnemen resulteren in abrupte spanningsverschuivingen (Figuur 3A, C), waardoor de golfvormen ongeschikt zijn voor publicatie, maar nog steeds bruikbaar zijn (geheel of gedeeltelijk) voor meting en analyse.

Experimentele grafiekanalyse; meerdere gegevensplots, signaalvariaties, transiënte analyse, vergelijkende resultaten.
Figuur 4: Representatieve golfvormen van een Culex tarsalis proef op een menselijke hand opgenomen met een Ri van 107 Ω met behulp van een toegepast signaal van 250 mV AC. Naam van golfvorm op familieniveau (NP, J, K, L, M, W) wordt bovenaan elk paneel weergegeven. Onderste panelen tonen vergroting van geselecteerde regio's in paneel A. Ingevoegde panelen tonen vergroting van aangegeven regio's. Tijdschalen en softwareversterkingen zijn (A) 7,0 s/div, 16x; (<

Discussie

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Bij het gebruik van de AC-DC EPG is het van cruciaal belang om een basiskennis te hebben van de werking van hardware en software30 en om de hier beschreven protocollen zorgvuldig te volgen om schade aan het apparaat te voorkomen. Het is vooral belangrijk om de hoofdversterker niet aan te raken als deze is ingeschakeld, tenzij deze is geaard op de Faraday-kooi. Het wordt aanbevolen om zo ver mogelijk in de Faraday-kooi op te nemen30. De deuren van de kooi hoeven niet noodzakelijkerwijs gesloten te zijn om interpreteerbare golfvormen te verkrijgen, tenzij u in een omgeving met overmatige omgevingsgeluiden opneemt. Niets gemotoriseerd mag zich in de Faraday-kooi bevinden. Het is belangrijk op te merken dat de Faraday-kooi zelf alleen elektrisch geaard mag zijn via de hoofdversterker om goed te werken. Dit wordt bereikt door de hoofdversterker aan te sluiten op een metalen laboratoriumstandaard waarvan de verf is weggeslepen op een voet van de standaard om een geleidende weg te creëren voor de elektriciteit die door de Faraday-kooi wordt opgevangen om naar de laboratoriumstandaard te stromen, in de metalen behuizing van de hoofdversterker, via de kabel naar de bedieningsdoos, door de voeding naar een goed geaarde stopcontact en in de aarde via de gebouwgrond30. Een multimeter kan worden gebruikt om de kwaliteit van de verbinding tussen de componenten in de kooi te controleren door de weerstand (het omgekeerde van de geleidbaarheid) tussen verschillende punten te meten. Een draadloze AM-radio kan ook in de Faraday-kooi worden geplaatst om te verifiëren dat het geluid aanzienlijk wordt verminderd (of idealiter wordt geëlimineerd) wanneer de deuren zijn gesloten, wat bevestigt dat de Faraday-kooi voldoende luchtgebonden elektrische signalen vangt (E. Backus per. Comm.).

Juiste en gestandaardiseerde voorbereiding van het zilverlijm en bevestiging van de opnameelektroden aan insecten zijn van cruciaal belang voor het verkrijgen van bruikbare opnames. Insectencuticula is een isolator en werkt als een condensator als de zilverlijm niet voldoende door de poriën van de cuticula dringt om een weg te creëren voor elektriciteit om van binnenuit het insect naar de gouddraad op het oppervlak van het pronotum te reizen30. Bereid de zilverlijm tegelijkertijd voor elke EPG-sessie, werk met verse zilverlijm uit de buis en vervang deze regelmatig tijdens de bedradingsprocedure door krachtig gevormde zilverlijm. Zorg ervoor dat de gouden lus tegen de thorax is gepositioneerd, zodat de hele lus in contact staat met de cuticula en niet scheef staat of wordt gescheiden door een dikke laag zilverlijm en schubben om een sterke elektrische verbinding te vormen en om loslating en ontsnapping van de mug uit de draad te voorkomen.

De hier beschreven protocollen moeten worden geoptimaliseerd bij het werken met verschillende muggensoorten. De optimale EPG-instellingen (Ri-niveau, spanning, stroompatroon en hardwareversterking) voor opname op een bepaalde geleedpotige moeten experimenteel worden bepaald12,30. Echter, eenmaal de offset is aangepast, hoeft deze niet meer te worden aangepast bij het werken met vergelijkbare muggen. Optimale instellingen zijn bepaald voor AC-DC EPG met Ae. aegypti26 en Cx. tarsalis27. Golfvormbibliotheken (gedefinieerd in Tabel 2) voor aanvullende soorten zullen de toepassing van EPG voor muggen vergemakkelijken. Het is ook noodzakelijk om de anesthesie voor de betreffende mug te optimaliseren, aangezien het bloedzuigende gedrag differentieel kan worden beïnvloed op basis van de mugensoort en de keuze van de anesthesie. Bijvoorbeeld, Cx. tarsalis vereist een herstelperiode van 4 uur na 15 minuten anesthesie met CO2, terwijl voor Ae. aegypti, een herstelperiode van 15 minuten voldoende is na een anesthesieperiode van 15 minuten met ijs. Culex tarsalis is echter moeilijk om neer te halen met koude blootstelling, dus CO2 wordt overwegend gebruikt ondanks de lange herstelperiode.

Hoewel de AC-DC EPG-monitor eenvoudig te gebruiken is na het bekijken van online bronnen30,31 of het trainen met een ervaren gebruiker, is enige probleemoplossing vereist. Aanvankelijk hadden de EPG-opnames van de auteur van de mugprobes een onverwachte 11 Hz-signaalgolf in het pre-signaal dat niet was waargenomen of gerapporteerd door Wayadande en collega's26. Overleg met E. Backus wees erop dat de Faraday-kooi waarschijnlijk het probleem was vanwege interfererende grondlussen. Een nieuwe Faraday-kooi geconstrueerd uit een zeer geleidende koperscherm verbonden aan een aluminium frame dat is bevestigd aan een grote aluminium vloerplaat ondersteund door rubberen voeten om deze te isoleren van de onderliggende tafel (Figuur 1B), loste het 11 Hz ruissignaal op (Figuur 3C,C'). Bovendien verschenen de pre- en post-rectificatiesignalen soms als dikke, wazig lijnen in plaats van rechte, gladde, dunne lijnen wanneer de EPG-voeding voor het eerst werd ingeschakeld. Dit werd meestal verholpen door het instrument uit te schakelen en alle kabelverbindingen te controleren. Als dat faalde, hielp het meestal om het apparaat 1-3 minuten uit het stopcontact te halen. Zeer zelden worden de pre- en post-signalen dik en wazig tijdens de werking, wat werd aangepakt door het apparaat uit te schakelen en het in een ander stopcontact te steken of een spanningsregelaar en stroombronnen om het EPG in te steken voordat het op de muur werd aangesloten. Idealiter zou een specifi

Openbaarmakingen

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

De auteurs hebben geen belangenconflicten te melden. Vermelding van handelsnamen of commerciële producten in deze publicatie is uitsluitend bedoeld om specifieke informatie te verschaffen en impliceert geen aanbeveling of goedkeuring door het Amerikaanse ministerie van Landbouw. De conclusies in dit rapport zijn die van de auteurs en vertegenwoordigen niet noodzakelijkerwijs de standpunten van het USDA.

Dankbetuigingen

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

We zijn dankbaar aan Prof. Astri Wayadande van de Oklahoma State University voor het pionieren van de bedradingsprocedure voor muggen, en aan Dr. Elaine Backus bij de USDA-ARS in Parlier, CA, en de heer Andrew Dowell bij EPG Technologies Inc. in Gainesville, FL, voor hulp bij het oplossen van problemen met de EPG-apparatuur. We danken ook Dr. Dustin Swanson en de heer William Yarnell bij de USDA-ARS Insectary in Manhattan, KS, voor het leveren van muggen, en mejuffrouw Miriam Ruhinda aan de Kansas State University in Manhattan, KS voor haar hulp bij het filmen van de procedurevideo's. Dit werk was mogelijk door toegang tot de Integrated Molecular Entomology Core (IEMC) aan de Kansas State University. Dit onderzoek werd ondersteund door de USDA Research, Education, and Economics Workforce Development Agreement (#58-3022-0-002) en het Hatch Multistate Project (NE1943). Dit manuscript is bijdrage nr. 24-194-J van de Kansas Agricultural Experiment Station, Kansas State University, Manhattan, KS, USA.

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel
NaamBedrijfCatalogusnummerOpmerkingen
Instrumentation
AC-DC 4-channel electropenetrographEPG Technologies, Inc.Voor EPG, inclusief de voeding, bedieningsbox, schakelinterfacebox, vier hoofdfase-versterkers, vier substraatspanningsprobes en bijbehorende snoeren
LuchtkussensAmazon.comvoor de menselijke gastheer om zijn hand/arm op te rusten tijdens EPG
DI-710 Data acquisition hardware (AD Board)DATAQ Instruments Inc.voor het digitaliseren van de analoge EPG-signalen zodat ze op een computer kunnen worden gevisualiseerd
Dimbare Led Vergrootglas, Groot 5X Handsfree Vergrootglas met Licht en Standaard voor Lezen, Hobby's, Ambachten, Naaiwerk, WerkbankAmazon.comvoor gedragsobservatie tijdens EPG; alleen gebruiken wanneer de stekker eruit zit of anders kan er ruis optreden
Dino-Lite Edge Digitaal Microscoop (250x vergroting)Dino-LiteAF4915ZTvoor gedragsobservatie tijdens EPG
Dino-Lite Flex-arm Desktop StandDino-LiteMS22Bvoor het vasthouden en manipuleren van de camera
Eisco Steel Retort Basis Stand en StaafsetFisher ScientificS41740voor het vasthouden van de hoofdfase-versterker & het aarden van de Faraday-kooi (moet van metaal zijn)
EPG Online WorkshopUF IFAS Extensionhttps://ifas-crec-entomology.catalog.instructure.com/courses/epg-workshop-2022AKA, "online bronnen" voor het leren van EPG (instrumentopstelling, gegevensverzameling en -analyse, Faraday-constructie, zilverlijmvoorbereiding, insectenstaafconstructie, enz.)
Furman P-1800 AR Power Regulator/Power ConditionerAmazon.comvoor het verminderen van lijnruis
Kleine BubbeldempingsfolieAmazon.comvoor gebruik als barrière tussen de gastheer en de Faraday-kooi
Troemner Talboys Labjaws Regular Clamp HolderFisher Scientific02-217-121voor het vasthouden van de hoofdfase-versterker & het aarden van de Faraday-kooi (moet van metaal zijn en niet bedekt zijn met plastic)
Windows computerBest Buyvoor EPG & statistische analyse
Software
Backus 2.0 Data Analysis SAS program UF IFAS Extensionhttps://crec.ifas.ufl.edu/extension/epg/data-analysis/voor statistische analyse van golfvormgegevens
Ebert 1.0 File Manipulator and Error Checker SAS programsUF IFAS Extensionhttps://crec.ifas.ufl.edu/extension/epg/data-analysis/voor voorbereiding van bestanden voor statistische analyse van golfvormgegevens
SAS version 9.4SAS Institute Inc.voor statistische analyse van golfvormgegevens
WinDaq Lite DATAQ Instruments Inc.voor het opnemen en beoordelen van EPG-gegevens.  Bevat de WinDaq Hardware Manager software (AKA, "hardwarebeheersoftware") en WinDaq Waveform Browser software (AKA, "golfvormbeoordelingssoftware"). Alleen voor gebruik op Windows-computers. 
Faraday Cage
Aluminium schermframeHome DepotMSCF5167voor  de wanden van de Faraday-kooi
Aluminium plaat, 0,125 (1/8) dik 3003-H14Metals DepotS318voor de basis van de Faraday-kooi
Hoeksteunen, 1" Home Depot339547voor  de wanden van de Faraday-kooi
Kruidslijper met platte kop, #6-32 x 1"Home Depot459999voor Faraday-kooiconstructie
Vlakke ringen, #6 Home Depot638977voor Faraday-kooiconstructie
Fluke 15B+ Digital Multimeter, voor elektrische toepassingen, meet AC/DC spanning en stroommetingen tot 1000V en 10A, samen met weerstands-, doorgangs-, diode- en capaciteitsmogelijkhedenAmazon.comvoor het testen van de Faraday-kooi
Portable Radio AM FM, Goodes Transistor Radio met luidspreker, Hoofdtelefoonaansluiting, 2AA Batterij Aangedreven Radio voor Lange Afstandsontvangst, Zakradio voor Binnen, Buiten en NoodgebruikAmazon.comvoor het testen van de Faraday-kooi
Pure koperscherm, 16 x 16 maas met 0,11 draaddiameter, 36" x 12'Metro Screenworksvoor  de wanden van de Faraday-kooi
Rondkopcombo-machineschroeven, #6-32 x 3/4"Home Depot528466voor Faraday-kooiconstructie
Schuurpapier, 1/2" bij 1", 150 GritHome Depot19036-20-CCvoor het verwijderen van de verf van de onderkant van de laboratoriumstandaard
Schermframe hoeken, 5/16" Home DepotWCORN516voor  de wanden van de Faraday-kooi
Schermspline, 0,14" Home Depot3034719voor  de wanden van de Faraday-kooi
Insect Stubs
Messing Escutcheon PinsHome Depot801294voor het construeren van insectenstaafjes  
Koperdraad, 20 AWGAmazon.comvoor het construeren van insectenstaafjes  
Harris wateroplosbaar fluHome Depot355398voor het helpen solderen van het insectenstaafjesdraad en een sterke verbinding vormen
Naald-neustangHome Depotvoor het buigen van draad bij het construeren van insectenstaafjes
Pro's Kit 900-015 Helping Hands Soldering AidAmazon.comvoor het vasthouden van escucheonpins tijdens het solderen
Soldeer (met harskern)Home Depot296497voor het construeren van insectenstaafjes&

Referenties

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Becker, N., et al. Medical importance of mosquitoes in Mosquitoes and their control. , 2nd ed, Springer. Los Angeles, CA. 25-42 (2010).
  2. World Health Organization. Vector-borne diseases. , (2024).
  3. Woodstream Corporation, Inc. The economic cost of mosquito-borne diseases. AMosquito Magnet. , (2022).
  4. Bartlow, A. W., et al. Forecasting zoonotic infectious disease response to climate change: Mosquito vectors and a changing environment. Vet Sci. 6 (2), 40(2019).
  5. Naslund, J., et al. Emerging mosquito-borne viruses linked to Aedes aegypti and Aedes albopictus: Global status and preventive strategies. Vector Borne Zoonotic Dis. 21 (10), 731-746 (2021).
  6. Shaw, W. R., Catteruccia, F. Vector biology meets disease control: Using basic research to fight vector-borne diseases. Nat Microbiol. 4 (1), 20-34 (2019).
  7. Wilson, A. L., et al. The importance of vector control for the control and elimination of vector-borne diseases. PLoS Negl Trop Dis. 14 (1), e0007831(2020).
  8. Dusfour, I., et al. Management of insecticide resistance in the major Aedes vectors of arboviruses: Advances and challenges. PLoS Negl Trop Dis. 13 (10), e0007615(2019).
  9. Choumet, V., et al. Visualizing non infectious and infectious Anopheles gambiae blood feedings in naïve and saliva-immunized mice. PLoS ONE. 7 (12), e50464(2012).
  10. Backus, E. A., Cervantes, F. A., Guedes, R. N. C., Li, A. Y., Wayadande, A. C. AC-DC electropenetrography for in-depth studies of feeding and oviposition behaviors. Ann Entomol Soc Am. 112 (3), 236-248 (2019).
  11. Hol, F. J., Lambrechts, L., Prakash, M. BiteOscope, an open platform to study mosquito biting behavior. Elife. 9, e56829(2020).
  12. Backus, E. A., Guedes, R. N., Reif, K. E. AC-DC electropenetrography: Fundamentals, controversies, and perspectives for arthropod pest management. Pest Manag Sci. 77 (3), 1132-1149 (2021).
  13. Gordon, R. M., Lumsden, W. H. R. A study of the behavior of the mouthparts of mosquitoes when taking up blood from living tissue; together with some observations on the ingestion of microfilariae. Ann Trop Med Parasitol. 33, 259-278 (1939).
  14. Janson, K. D., et al. Development of an automated biomaterial platform to study mosquito feeding behavior. Front Bioeng Biotechnol. 11, 1103748(2023).
  15. Henriques-Santos, B. M., Xiong, C., Pietrantonio, P. V. Automated analysis of feeding behaviors of females of the mosquito Aedes aegypti using a modified flyPAD system. Sci Rep. 13, 20188(2023).
  16. Kashin, P., Wakeley, H. G. An insect 'Bitometer. Nature. 208 (5009), 462-464 (1965).
  17. Kashin, P. Electronic recording of the mosquito bite. J Insect Physiol. 12, 281-286 (1966).
  18. Kashin, P. Development of an orally effective insect repellent. IIT Research Institute. , (1967).
  19. Kashin, P., Arneson, B. E. An automated repellency assay system. II. a new electronic "Bitometer-timer.". J Econ Entomol. 62 (1), 200-205 (1969).
  20. Shieh, J. -N. Salivation and engorgement parameters of sucking insect vectors: Implications in pathogen transmission. , Oregon State University. (1994).
  21. Kimsey, R. B. Measuring and recording arthropod blood feeding. History, Development, and Applications of AC Electronic Insect Feeding Monitors. , Entomological Society of America. 122-128 (1994).
  22. Backus, E. A., Devaney, M. J., Bennett, W. H. Comparison of signal processing circuits among seven AC electronic monitoring systems for their effects on the emf and R components of aphid (Homoptera: Aphididae) waveforms. Principles and Applications of Electronic Monitoring and Other Techniques in the Study of Homopteran Feeding Behavior. Walker, G. P., Backus, E. A. , Entomological Society of America: Lanham, MD. 102-143 (2000).
  23. Backus, E. A., Bennett, W. H. The AC-DC correlation monitor: New EPG design with flexible input resistors to detect both R and emf components for any piercing-sucking hemipteran. J Insect Physiol. 55 (10), 869-884 (2009).
  24. Backus, E. A., Cline, A. R., Ellerseick, M. R., Serrano, M. S. Lygus hesperus (Hemiptera: Miridae) feeding on cotton: New methods and parameters for analysis of nonsequential electrical penetration graph data. Annals of the Entomological Society of America. 100, 296-310 (2007).
  25. Ebert, T. A., Backus, E. A., Cid, M., Fereres, A., Rogers, M. E. A new SAS program for behavioral analysis of electrical penetration graph data. Comput Electron Agr. 116, 80-87 (2015).
  26. Wayadande, A. C., et al. Waveforms from stylet probing of the mosquito Aedes aegypti (Diptera: Culicidae) measured by AC-DC electropenetrography. J Med Entomol. 57 (2), 353-368 (2020).
  27. Cooper, A. M. W., et al. An electropenetrography waveform library for the probing and ingestion behaviors of Culex tarsalis on human hands. Insect Sci. 31 (4), 1165-1186 (2024).
  28. Reif, K. E., Backus, E. A. AC-DC electropenetrography unmasks fine temporal details of feeding behaviors for two tick species on unsedated hosts. Sci Rep. 11 (1), 2040(2021).
  29. Vaughan, L. D., et al. Electropenetrography as a tool to quantify probing and injection behaviors of mosquitoes (Aedes aegypti) in mice under biocontainment housing. Comp Med. 73 (6), 25(2023).
  30. Backus, E. A., Shugart, H. Electropenetrography (EPG) Online Workshop. Hosted by L. Diepenbrock at the University of Florida. Institute of Food and Agricultural Sciences Extension. , https://ifas-crec-entomology.catalog.instructure.com/courses/epg-workshop-2022 (2022).
  31. Dataq Instruments Inc. WinDaq recording and playback software. , (2024).
  32. Backus, E. A. Our own jabberwocky: clarifying the terminology of certain piercing-sucking behaviors of homopterans. Principles and applications of electronic monitoring and other techniques in the study of homopteran feeding. Walker, G. P., Backus, E. A. , Entomological Society of America: Lanham, MD. 102-143 (2000).
  33. Tjallingii, W. F. Comparison of AC and DC systems for electronic monitoring of stylet penetration activities by homopterans. Principles and Applications of Electronic Monitoring and Other Techniques in the Study of Homopteran Feeding Behavior. Walker, G. P., Backus, E. A. , Entomological Society of America. 41-69 (2000).
  34. Mizrahi, J. Advances in Applied Electromyography. , IntechOpen. Rijeka, Croatia. (2011).

Herprints en machtigingen

Toestemming aanvragen om de tekst of afbeeldingen van dit JoVE-artikel te hergebruiken

Toestemming aanvragen

Trefwoorden

Voedingsgedrag van muggensondeergedragingestiegedragbloedvoedingregistratie van elektrische signalentransmissie van pathogenengouddradelectrodeinteractie met menselijke gastheer

Gerelateerde artikelen