Komary są uważane za najważniejsze wektory chorób chorobotwórczych u ludzi, przenosząc ponad sto patogenów, w tym wirusa Zika, wirusa dengi i pasożyty Plasmodium1. Kiedy komary spożywają posiłek z krwi, aby pozyskać składniki odżywcze do składania jaj, mogą przypadkowo połknąć patogeny od zakażonego gospodarza za pośrednictwem przewodu pokarmowego2. Co ważne, jelito środkowe komara, które odgrywa kluczową rolę zarówno w trawieniu mączki z krwi, jak i wnikaniu patogenów, jest siedliskiem wysoce dynamicznego mikrobiomu3.
Kilka badań scharakteryzowało mikrobiotę komarów hodowaną w laboratorium i zbieraną w terenie, używając metody zależnej od kultury lub testu sekwencjonowania bakterii4,5,6. Gatunki takie jak Pantoea, Serratia, Klebsiella, Elizabethkingia i Enterococcus są powszechnie izolowane od komarów w różnych badaniach5,7,8,9. Co ciekawe, mikrobiota jelitowa komarów ulega dynamicznym wahaniom zarówno pod względem różnorodności zbiorowisk, jak i liczby gatunków bakterii, na co wpływ ma etap rozwoju, gatunek, pochodzenie geograficzne i zachowania żywieniowe4. Badania pokazują, że karmienie krwią znacznie zwiększa całkowite obciążenie bakteryjne wraz z szybką ekspansją gatunków z Enterobacteriaceae i zmniejszeniem ogólnej różnorodności10,11. Ponadto mikrobiota jelitowa komara w stadium larwalnym jest zwykle eliminowana, gdy owad przechodzi metamorfozę podczas przepoczwarzania i ekrosji; W związku z tym nowo pojawiające się dorosłe komary muszą ponownie zasiedlić swoją mikrobiotę4.
Mikrobiota jelitowa moduluje fizjologię owadów w różnych aspektach, w tym wchłanianiu składników odżywczych, odporności, rozwoju, reprodukcji i kompetencji wektorowej12. Larwy komarów aksenicznych nie rozwijają się poza pierwsze stadium rozwojowe, podczas gdy doustne podawanie bakterii ratuje rozwój, co wskazuje, że mikrob jelitowy komara jest niezbędny do rozwoju larw13,14. Poza tym zubożenie bakterii jelitowych opóźnia trawienie mączki z krwi i wchłanianie składników odżywczych, wpływa na dojrzewanie oocytów i zmniejsza składanie jaj15. Ponadto komary z mikroflorą jelitową wywołują wyższą odpowiedź immunologiczną w porównaniu z komarami leczonymi antybiotykami, przy stale podwyższonej ekspresji peptydów przeciwdrobnoustrojowych przeciwko innym patogenom, które infekują16. W tych badaniach antybiotyki są zwykle podawane doustnie w celu usunięcia bakterii jelitowych, a następnie przeprowadza się eksperymenty w celu porównania różnicy między komarami aksenicznymi a komarami z drobnoustrojami komensalnymi. Jednak jelito środkowe komara jest siedliskiem zróżnicowanej społeczności drobnoustrojów, a każdy gatunek bakterii może wywierać odrębny wpływ na fizjologię gospodarza.
Mikrobiota komarów reguluje kompetencje wektorów z rozbieżnymi efektami. Kolonizacja przez Proteusa wyizolowana z komarów pochodzących z terenu na obszarach endemicznych dengi nadaje zwiększoną ekspresję peptydów przeciwdrobnoustrojowych i odporność na zakażenie wirusem dengi16. Entomopatogeniczny grzyb Beauveria bassiana aktywuje szlak immunologiczny Toll i JAK-STAT przeciwko infekcji arbowirusem17. Natomiast grzyb Talaromyces wyizolowany z jelita środkowego Aedes aegypti ułatwia zakażenie wirusem dengi poprzez modulację aktywności trypsyny jelitowej18. Ponadto Serratia marcescens wspomaga przenoszenie arbowirusa poprzez białko wydzielnicze o nazwie SmEnhancin, które trawi warstwę mucyny na nabłonku jelitowym komarów19.
Ta procedura zapewnia systematyczną i intuicyjną metodę preparowania jelita środkowego komara, izolacji kolonii bakterii nadających się do hodowli, identyfikacji gatunków bakterii i reintrodukcji poprzez karmienie doustne. Zapewnia reprezentatywne wyniki nawożenia krwi bakterią komensalną, Chryseobacterium meningosepticum, na rozwój jajników komarów i składanie jaj.