O presente artigo detalha um protocolo passo-a-passo para eletroantennogramas bem sucedidos e de baixo ruído em vários gêneros de mosquitos, incluindo fêmeas e machos.
Research Article
O presente artigo detalha um protocolo passo-a-passo para eletroantennogramas bem sucedidos e de baixo ruído em vários gêneros de mosquitos, incluindo fêmeas e machos.
As fêmeas de mosquitos são os animais mais mortais do planeta, ceifando a vida de mais de 1 milhão de pessoas todos os anos devido aos patógenos que transmitem ao adquirir uma refeição de sangue. Para localizar um hospedeiro para se alimentar, os mosquitos dependem de uma ampla gama de pistas sensoriais, incluindo visuais, mecânicas, térmicas e olfativas. O estudo detalha uma técnica, a eletroantennografia (EAG), que permite aos pesquisadores avaliar se os mosquitos podem detectar produtos químicos individuais e misturas de produtos químicos de maneira dependente da concentração. Quando acoplada à cromatografia gasosa (GC-EAG), esta técnica permite expor as antenas a uma mistura completa de headspace/complexo e determina quais produtos químicos presentes na amostra de interesse, o mosquito pode detectar. Isso é aplicável a odores corporais do hospedeiro, bem como buquês florais de plantas ou outros odores ecologicamente relevantes (por exemplo, locais de oviposição, odorantes). Aqui, descrevemos um protocolo que permite longas durações de tempo de resposta ao preparo e é aplicável a mosquitos fêmeas e machos de vários gêneros, incluindo mosquitos Aedes, Culex, Anopheles e Toxorhynchites . Como o olfato desempenha um papel importante nas interações mosquito-hospedeiro e na biologia do mosquito em geral, EAGs e GC-EAG podem revelar compostos de interesse para o desenvolvimento de novas estratégias de controle de vetores de doenças (por exemplo, iscas). Complementado com ensaios comportamentais, a valência (por exemplo, atrativo, repelente) de cada produto químico pode ser determinada.
Os mosquitos são os organismos mais mortais do planeta, ceifando a vida de mais de um milhão de pessoas por ano e colocando mais da metade da população mundial em risco de exposição aos patógenos que transmitem, ao picar1. Esses insetos dependem de uma ampla gama de pistas (térmicas, visuais, mecânicas, olfativas, auditivas) para localizar um hospedeiro para se alimentar (tanto vegetal quanto animal), para acasalamento e oviposição, bem como para evitar predadores nas fases larval e adulta 2,3. Dentre esses sentidos, o olfato desempenha um papel crítico nos comportamentos acima mencionados, em particular para a detecção de moléculas odorantes de médio a longo alcance 2,3. Odores emitidos por um hospedeiro ou um sítio de oviposição são detectados por vários receptores olfatórios específicos (por exemplo, RGs, ORs, IRs) localizados nos palpos do mosquito, probóscide, tarsos e antenas 2,3.
Como o olfato é um componente-chave de seus comportamentos de busca de hospedeiros (vegetais e animais), acasalamento e oviposição, constitui-se, portanto, um alvo ideal a ser estudado para o desenvolvimento de novas ferramentas para o controle de mosquitos4. A pesquisa de repelentes (por exemplo, DEET, IR3535, picaridina) e iscas (por exemplo, isca humana sentinela BG) é extremamente prolífica5, mas devido aos desafios atuais no controle de mosquitos (por exemplo, resistência a inseticidas, espécies invasoras), é essencial desenvolver novos métodos de controle eficientes informados pela biologia do mosquito.
Muitas técnicas (por exemplo, olfatômetro, ensaios de aterrissagem, eletrofisiologia) têm sido usadas para avaliar a bioatividade de compostos ou misturas de compostos em mosquitos. Entre eles, a eletroantenografia (ou eletroantennogramas (EAGs)) pode ser usada para determinar se os odorantes são detectados pelas antenas do mosquito. Esta técnica foi inicialmente desenvolvida por Schneider6 e tem sido utilizada em diversos gêneros de insetos desde então, incluindo mariposas 7,8,9, mamangavas 10,11, abelhas 12,13 e moscas-das-frutas 14,15, entre outras. A eletroantenografia também tem sido empregada por meio de vários protocolos, incluindo antenas únicas ou múltiplas em mosquitos16,17,18,19,20,21,22,23,24,25.
Os mosquitos são insetos relativamente pequenos e delicados com antenas bastante finas. Embora a realização de EAGs em insetos maiores, como mariposas ou abelhas, seja relativamente fácil por causa de seu tamanho maior e antenas mais espessas, conduzir EAGs em mosquitos pode ser um desafio. Em particular, manter uma boa relação sinal-ruído e uma preparação responsiva duradoura são dois requisitos principais para a reprodutibilidade e confiabilidade dos dados.
O guia passo-a-passo para EAGs de baixo ruído proposto aqui oferece diretamente soluções para essas limitações e torna este protocolo aplicável a várias espécies de mosquitos de vários gêneros, incluindo Aedes, Anopheles, Culex e Toxorhynchites, e descreve a técnica para fêmeas e machos. A eletroantennografia oferece uma maneira rápida e confiável de selecionar e determinar compostos bioativos que podem ser aproveitados no desenvolvimento de iscas após a valência ter sido determinada com ensaios comportamentais.
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1. Preparação da solução salina
2. Preparação e armazenamento de odores
3. Separação de mosquitos
4. Suporte de eletrodos e preparação capilar
5. Preparação da plataforma EAG (Figura 1)
6. Preparo e montagem da cabeça do mosquito (Figura 2)
7. Gravações
8. Limpeza
9. Análise dos dados
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A eletroantennografia é uma ferramenta poderosa para determinar se um produto químico ou mistura de produtos químicos é detectado por uma antena de inseto. Ele também pode ser usado para determinar o limiar de detecção para um determinado produto químico usando um aumento gradual da concentração (ou seja, resposta da curva de dose, Figura 4B). Além disso, é útil testar os efeitos do repelente na resposta a odores relacionados ao hospedeiro29.
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Os comportamentos mediados pelo olfato são afetados por muitos fatores, incluindo fisiológicos (por exemplo, idade, hora do dia) e ambientais (por exemplo, temperatura, umidade relativa)30. Assim, ao realizar EAGs, é essencial utilizar insetos que estejam no mesmo estado fisiológico (i.e., monitoramento da idade, fome, acasalamento)31 e também manter um ambiente quente e úmido ao redor da preparação para evitar a dessecação. Uma temperatura em torno de 25 °C é i...
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O autor não tem nada a revelar.
Sou grato ao Dr. Clément Vinauger e ao Dr. Jeffrey Riffell pelas discussões úteis. Os seguintes reagentes foram obtidos através da BEI Resources, NIAID, NIH: Anopheles stephensi, Strain STE2, MRA-128, contribuição de Mark Q. Benedict; Aedes aegypti, Strain ROCK, MRA-734, contribuição de David W. Severson; Culex quinquefasciatus, Cepa JHB, Ovos, NR-43025. O autor agradece ao Dr. Jake Tu, Dr. Nisha Duggal, Dr. James Weger e Jeffrey Marano pelo fornecimento de ovos de mosquito Culex quinquefasciatus e Anopheles stephensi (cepa: Liston). Aedes albopictus e Toxorhynchites rutilus septentrionalis são derivados de mosquitos de campo coletados pelo autor na área de New River Valley (VA, EUA). Este trabalho foi apoiado pelo Departamento de Bioquímica e pelo Fralin Life Science Institute.
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| Name | Company | Catalog Number | Comments |
|---|---|---|---|
| Mesa de ar Bancada limpa | TMC | https://www.techmfg.com/products/labtables/cleanbench63series/accessoriess | Redutor de ruído |
| Placa analógica-digital | National Instruments | BNC-2090A | |
| Benchtop Flowbuddy Complete | Genesee Scientific | 59-122BC | Para anestesiar mosquitos |
| Instrumento Sutter capilar de vidro borosilicado | B100-78-10 | Para fazer o registro e referências capilares | |
| Produtos | Químicos Sigma Aldrich | Benzaldeído: 418099-100 mL; Ácido butírico: B103500-100mL; 1-hexanol: 471402-100mL; Óleo mineral: M8410-1L | Produtos químicos usados para os experimentos aqui apresentados CO2 |
| Airgas ou Praxair | N/A | Para anestesiar mosquitos | |
| Fonte de Luz Fria | Volpi | NCL-150 | |
| Seringas descartáveis | BD | 1 mL (309628) / 3 mL (309657) | |
| Cabos de eletrodo | World Precision Instruments | 5371 | |
| Gel de eletrodo sem sal | Parkerlabs | 12-08-Spectra-360 | |
| Gaiola de Faraday | TMC | https://www.techmfg.com/products/electric-and-magnetic-field-cancellation/faradaycages | Redutor de ruído Medidores |
| vazão | Bel-art | 65 mm (H40406-0010) / 150 mm (H40407-0075) | Um de cada |
| frascos e tampas GCMS | Thermo-fisher scientific | 2-SVWKA8-CPK | Para preparar diluições de odor |
| Seringas de vidro (Fortuna) | Sigma Aldrich | Z314307 | Para entrega de odor para a preparação EAG |
| Humbug | Quest Scientific | http://www.quest-sci.com/ | Redutor |
| Jack de 2 mm, Estreito, 90 graus, Com Fio | A-M Systems | 675748 | Suporte de eletrodo |
| Bases magnéticas | Kanetec | MB-FX | x 2 |
| MATLAB + Caixas | de ferramentasMathworks | https://www.mathworks.com/products/matlab.html | Para fornecer os pulsos |
| Ar médico | Airgas ou Praxair | N/A | Para a companhia aérea principal |
| Microscópio | Nikkon | SMZ-800N | |
| Micromanipuladores Micromanipulador Compacto Grosso/Fino de Três Eixos | Narishige | MHW-3 | x 2 |
| Amplificador de microeletrodo com headstage | A-M Systems | Modelo 1800 | |
| Suprimentos de criação de mosquitos | Bioquip | https://www.bioquip.com/Search/WebCatalog.asp | |
| Agulhas | BD | 25G (305127) / 21G (305165) | |
| Pipetas Pasteur | Fisher Scientific | 13-678-6A | Para entrega de odor à preparação EAG |
| Tubulação de PTFE de diferentes diâmetros | Mc Master Carr | N/A | Para conectar a válvula solenóide, medidor de vazão, ect da linha aérea. |
| 30V/5A DC Fonte de Alimentação | Dr. Medidor | PS-305DM | |
| R versão 3.5.1 | R projeto | https://www.r-project.org/ | Para análises de dados |
| Relé para válvula solenóide | N/A | Fio de prata feito sob medida | |
| 0,01" | A-M Systems | 782500 | |
| Válvula solenóide (3 vias) | A Lee Company | LHDA0533115H | |
| WinEDR software | Strathclyde Electrophysiology Software | WinEDR V3.9.1 | Para gravação EAG |
| Whatman papel | Cole Parmer | UX-06648-03 | Para carregar produtos químicos em seringa de vidro / pipeta Pasteur |
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