שימוש יחיד Sensillum הקלטה לזיהוי תגובות חוש הריח Neuron של באגס במיטה לSemiochemicals
Summary
Bed bugs rely on olfactory receptor neurons housed in their antennal olfactory sensilla to detect semiochemicals in the environment. Utilizing single sensillum recording, we demonstrate a method to evaluate bed bug response to semiochemicals and explore the coding process involved.
Abstract
מערכת חוש הריח החרקים ממלאת תפקיד חשוב באיתור semiochemicals בסביבה. בפרט, sensilla המחושים שבית נוירונים בודדים או מרובים בפנים, נחשב על מנת להפוך את התרומה הגדולה בתגובה לגירויים הכימיים. ישירות על ידי הקלטת פוטנציאל פעולה בSensillum חוש הריח לאחר חשיפה לגירויים, הקלטת Sensillum יחידה טכניקה (SSR) מספקת גישה רבת עוצמה לחקירת התגובות העצביות של חרקים לגירויים כימיים. לבאג המיטה, שהוא טפיל אדם ידוע לשמצה, סוגים שונים של Sensillum חוש הריח כבר מאופיינים. במחקר זה, שהראינו תגובות עצביות של sensilla חוש הריח באג המיטה לשני גירויים כימיים והתגובות תלויות-מינון לאחד מהם בשיטת SSR. גישה זו מאפשרת לחוקרים לערוך הקרנה מוקדמת לגירויים כימיים בודדים בsensilla חוש הריח באג המיטה, אשר יספק מידע רב ערך עבור development של משיכה באג המיטה חדשה או דוחי והטבות מאמצי שליטת באגים המיטה.
Introduction
באג המיטה הנפוץ Cimex lectularius L (פשפשאים: Cimicidae), כectoparasite זמני, הוא חרקים מוצצי דם מחויבים, מה שאומר שההישרדות, הפיתוח, והרבייה שלהם דורשים מקורות דם ממארחים, כוללים שני בני אדם ובעלי חיים 1,2. למרות העברת נגיף דווחה לעתים רחוקות בגלל ג lectularius, המטרד העוקצני שנוצר על ידי התפשטות משפיע ברצינות מארחים פיזי ופסיכולוגי 3. ההקדמה והשימוש נרחב בחומרי הדברה כימיות, במיוחד DDT, הורידו את הסיכון של מכת ועד סוף 1950 היו מכת ברמה כה נמוכה שהם כבר לא היו דאגה ציבורית רצינית. עם זאת, מספר גורמים אפשריים שהביאו להתעוררות מחודשת באוכלוסיות באג מיטה ברחבי העולם, כגון צמצום השימוש בחומרי הדברה, ירידה של מודעות ציבוריות, עלתה נוסעת פעילות, והפיתוח של התנגדות להדברה 4-9. </ P>
אותות כימיים בסביבה מזוהות ומוכרים על ידי חרקים דרך איברי חוש הריח כגון אנטנות ומשושי לסת. Sensilla חוש הריח על אנטנות החרקים לשחק תפקיד מכריע באיתור אותות הכימיים אלה. המולקולות הכימיות להיכנס לציפורן המחושים הדרך נקבוביות על פני השטח הציפורן. Odorant מחייב חלבונים בלאגד הלימפה המחושים למולקולות הכימיות אלה ולהעביר אותם על קולטנים odorant 10. קולטנים odorant ושיתוף קולטן מהערוץ הלא סלקטיבי יון קטיון על הקרום העצבי, אשר depolarized פעם המולקולות הכימיות אלה מוכרים על ידי קולטנים odorant 11.
הקלטת Sensillum יחידה (SSR) פותחה כדי לזהות את השינוי תאי בפוטנציאל הפעולה נגרמים על ידי היישום של שני גירויים כימיים או שאינו כימיים. על ידי החדרת אלקטרודה הקלטה לימפה Sensillum ואלקטרודה התייחסותלחלק אחר של גוף החרק (בדרך כלל גם עיניים המורכבות או הבטן), קצב הירי של הנוירונים בתגובה לגירויים יכול להיות מוקלט 12. שינויים במספר הקוצים מייצגים את הרגישות של החרקים לגירויים ספציפיים. גירויים כימיים של זהויות וריכוז שונים יעוררו תגובות עצביות שונות, עם שיעורי ירי שונים ומבנים זמניים, ולכן יכולים לשמש כדי לחקור את תהליך הקידוד של החרקים לכימיקלים ספציפיים.
לבאג המיטה המשותף, שתי צורות מיניות חולקות את אותו דפוס של sensilla חוש הריח על האנטנות: תשע sensilla מחורץ C היתד, 29 E כמו שיער (E1 ו- E2) sensilla, וזוג אחד כל אחד מDα, Dβ, יתד חלקה Dγ sensilla 13,14. כנוירונים מרובים זוהו בכל סוג של Sensillum, זה לא קל להבחין פוטנציאל הפעולה מתא העצב שונה שוכנו באותו Sensillum, כך לניסוי זה טוטהמספרי l של פוטנציאל פעולה נספרו off-line לתקופה msec 500 לפני ואחרי הגירוי. מספר פוטנציאלי פעולה לאחר הגירוי היה חסר ממספר פוטנציאלי פעולה לפני הגירוי ומוכפל בשניים כדי לכמת את השינויים בקצב הירי בכל Sensillum פרט בקוצים לשניים 15.
Protocol
Representative Results
Discussion
הטכניקה יחידה Sensillum ההקלטה נעשתה שימוש נרחב בבדיקת התגובות העצביות של חרקים כגון זבובי פירות, יתושים וחרקים במיטה לגירויים כימיים שונים בסביבה. גירויים כימיים אלה לעתים קרובות הם מומסים ובדילול מלא בממס נפוץ כדי להכין מנות שונות של טיפולים. עם זאת, ממסים שונים יכולי?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
The project was supported by Award AAES 461Hatch/Multistate Grants ALA08-045 and ALA015-1-10026 to N.L.
Materials
| Tungsten wire | A-M SYSTEMS | #716500 | Used for preparing the electrode |
| KNO2 | Sigma | #310484 | Used for sharpening the tungsten wire |
| AC Power Supply | BK Precision | 1653A | Providing the voltage in sharpening the tungsten wire |
| Leica Z6 APO Microscope | Leica | 10447424 | Used for observing the sensilla on antennae |
| Simulus controller | Syntech | CS-55 | Used for controlling the stimulus application |
| 4-Channel USB Acquisition Controller | Syntech | IDAC-4 | Real-time on screen display of all signals before and during recording |
| Light Source | SCHOTT | A20500 | Providing light sources for observation |
| Micromanupulator | Leica | 115378 | Used for minor movement of electrode |
| Speaker | Juster | 95a | Connected with Acquisition Controller IDAC-4 and providing sound for the signal |
| Magnetic stand | Narishige | GJ-1 | Used to hold the reference electrode, stablized bed bug and stimulus delivery tube |
| TMC Vibration Isolation Table | TMC | 63-500 | Used for isolating the vibration from the equipments |
| Coverslip | Tedpella | 2225-1 | Used for holding the bed bug |
| Double-sided Tape | 3M | XT6110 | Used for stablizing the bed bug on the coverclip |
| Dental Wax | Dentakit | DK-R012 | Used for supporting the coverclip where bed bug is stablized |
References
- Bartonicka, T., Gaisler, J. Seasonal dynamics in the numbers of parasitic bugs (Heteroptera, Cimicidae): a possible cause of roost switching in bats (Chiroptera, Vespertilionidae). Parasitol Res. 100 (6), 1323-1330 (2007).
- Thomas, I., Kihiczak, G. G., Schwartz, R. A. Bed bug bites: a review. Int J Dermatol. 43 (6), 430-433 (2004).
- Anderson, A. L., Leffler, K. Bed bug infestations in the news: a picture of an emerging public health problem in the United States. J Environ Health. 70 (9), 24-27 (2008).
- Boase, C., Robinnson, W., Bajomi, D. Bed bugs (Hemiptera: Cimicidae): an evidence-based analysis of the current situation. Sixth international conference on urban pests. OOK-Press Kft. , (2008).
- Doggett, S. L., Geary, M. J., Russell, R. C. The Resurgence of bed bugs in Australia: with notes on their ecology and control. Environ Health. 4 (2), 30-38 (2004).
- Ter Poorten, M. C., Prose, N. S. The return of the common bedbug. Pediatr Dermatol. 22 (3), 183-187 (2005).
- Yoon, K. S., Kwon, D. H., Strycharz, J. P., Craig, S., Lee, S. H., Clark, J. M. Biochemical and molecular analysis of deltamethrin resistance in the common bed bug (Hemiptera: Cimicidae). J Med Entomol. 45 (6), 1092-1101 (2008).
- Wang, L., Xu, Y., Zeng, L. Resurgence of bed bugs (Hemiptera: Cimicidae) in mainland China. Fla Entomol. 96 (1), 131-136 (2013).
- Haynes, K. F., Potter, M. F., Ishaaya, I., Palli, S. R., Horowitz, A. R. Recent progress in bed bug management. Advanced technologies for managing insect pests. , 269-278 (2013).
- Carey, A. F., Carlson, J. R. Insect olfaction from model systems to disease control. Proc Natl Acad Sci. 108 (32), 12987-12995 (2011).
- Leal, W. S. Odorant reception in insects: roles of receptors, binding proteins, and degrading enzymes. Annu Rev Entomol. 58, 373-391 (2013).
- Den Otter, C. J., Behan, M., Maes, F. W. Single cell response in female Pieris brassicae. (Lepidoptera: Pieridae) to plant volatiles and conspecific egg odours. J Insect Physiol. 26 (7), 465-472 (1980).
- Levinson, H. Z., Levinson, A. R., Muller, B., Steinbrecht, R. A. Structural of sensilla, olfactory perception, and behavior of the bed bug, Cimex lectularius., in response to its alarm pheromone. J Insect Physiol. 20 (7), 1231-1248 (1974).
- Harraca, V., Ignell, R., Löfstedt, C., Ryne, C. Characterization of the antennal olfactory system of the bed bug (Cimex lectularius). Chem Senses. 35 (3), 195-204 (2010).
- Liu, F., Haynes, K. F., Appel, A. G., Liu, N. Antennal olfactory sensilla responses to insect chemical repellents in the common bed bug, Cimex lectularius. J Chem Ecol. 40 (6), 522-533 (2014).
- Olson, J. F., Moon, R. D., Kells, S. A., Mesce, K. A. Morphology, ultrastructure and functional role of antennal sensilla in off-host aggregation by the bed bug, Cimex lectularius. Arthropod Struct Dev. 43 (2), 117-122 (2014).
- Bruyne, M., Foster, K., Carlson, J. R. Odor coding in the Drosophila antenna. Neuron. 30 (2), 537-552 (2001).
- Qiu, Y. T., Loon, J. J. A., Takken, W., Meijerink, J., Smid, H. M. Olfactory coding in antennal neurons of the malaria mosquito, Anopheles gambiae. Chem Senses. 31 (9), 845-863 (2006).
- Ghaninia, M., Ignell, R., Hansson, B. S. Functional classification and central nervous projections of olfactory receptor neurons housed in antennal trichoid sensilla of female yellow fever mosquito, Aedes aegypti. Eur J Neurosci. 26 (6), 1611-1623 (2007).
- Hill, S. R., Hanson, B. S., Ignell, R. Characterization of antennal trichoid sensilla from female southern house mosquito, Culex quinquefasciatus Say. Chem Senses. 34 (3), 231-252 (2009).
