"Лихорадка денге, потенциально смертельное заболевание, от которого не существует лечения, вызывается вирусом, который распространяется через укус комара Aedes aegypti. Этот комар также несет ответственность за передачу ряда болезнетворных вирусов, в том числе вируса Зика, чикунгуньи и желтой лихорадки ", – сказала Элизабет МакГроу, профессор и глава департамента биологии штата Пенсильвания. "Ожидается, что благодаря растущей урбанизации и изменению климата ареал этого комара совпадет с 50% мирового населения к 2050 году, что резко увеличит число людей, которые потенциально могут подвергнуться воздействию этих вирусов."
В последние годы исследовательские группы по всему миру пытались контролировать эти вирусы, заражая Ae. aegypti с бактерией Wolbachia pipientis, а затем выпустить комаров в окружающую среду, объяснил МакГроу.
«Доказано, что Wolbachia предотвращает размножение вирусов, в том числе денге, внутри комаров», – сказала она. "Важно отметить, что вольбахии передаются потомству комаров, что делает их самораспространяющимся и не требующим особого ухода подходом к борьбе с болезнями в полевых условиях."
Макгроу отметил, что и вирус денге, и вольбахия поражают различные ткани по всему телу комара, и, хотя они не токсичны, они вызывают иммунный стрессовый ответ.
«Поскольку комары, инфицированные вирусом денге и / или вольбахией, уже страдают от стрессовой реакции, мы подумали, что они будут хуже оснащены для борьбы с дополнительным фактором стресса, например с жарой», – сказала она.
Чтобы исследовать влияние тепла на комаров, инфицированных лихорадкой денге и вольбахией, команда поместила инфицированных комаров в запечатанные флаконы, а затем погрузила флаконы в водяную баню, нагретую до 42 ° C – реалистичный экстремальный температурный режим, с которым комар может столкнуться в дикой природе. Затем исследователи измерили, сколько времени потребовалось для обездвиживания комаров, и сравнили это время с неинфицированными контрольными комарами.
Их результаты опубликованы сегодня (22 июля) в журнале PLOS Neglected Tropical Diseases.
«После многих проб и ошибок мы смогли успешно адаптировать физиологический анализ на основе тепла, обычно используемый на дрозофиле [модельный вид плодовой мухи], к нашим видам комаров, чтобы изучить влияние вируса денге и инфекции Wolbachia на термочувствительность. ", – сказал Фаллон Уэр-Гилмор, аспирант кафедры энтомологии и Центра динамики инфекционных заболеваний в Пенсильванском университете, который руководил проектом.
Команда обнаружила, что москиты, инфицированные вирусом денге, проявляют большую чувствительность к жаре; они обездвиживались почти в три раза быстрее, чем неинфицированные комары, когда помещались в ванну с горячей водой. Точно так же москиты, инфицированные Wolbachia, обездвиживались в четыре раза быстрее, чем неинфицированные комары.
Интересно, что, по словам Уэр-Гилмор, два агента – вирус денге и бактерии Wolbachia – не оказали аддитивного эффекта на термостойкость комаров.
«Можно ожидать, что комары, инфицированные как вирусом денге, так и Wolbachia, могут обездвижиться даже быстрее, чем комары, инфицированные только одним или другим микробом, но мы не обнаружили дополнительного эффекта», – сказала она. «Однако мы первыми показали, что вирусная инфекция может влиять на термостойкость комаров, в частности, за счет снижения выживаемости комаров при воздействии высокой температуры. И хотя есть некоторые известные взаимодействия между теплом и вольбахией, особенно на незрелых стадиях, это также первое исследование, показывающее, что взрослые инфицированные комары снижают выживаемость во время теплового стресса."
Уэр-Гилмор отметила, что будущие климатические модели указывают на увеличение частоты экстремальных температурных явлений, что делает кратковременное воздействие высоких температур угрозой для выживания комаров, инфицированных лихорадкой денге и вольбахией.
«Мы знаем, что при более низких температурах вирус денге может не размножаться достаточно быстро, чтобы пройти через тело комара и передать его, тем самым снижая риск передачи», – сказала она. «При более высоких температурах, хотя вирус может размножаться быстрее, наша работа предполагает, что соответствующее снижение термостойкости комаров может действовать как противодействие выживанию комаров, что может помочь снизить передачу и потенциально заболеваемость людей в более жарких и более изменчивых климатических регионах.
Точно так же наша работа предполагает, что Wolbachia может не работать как средство биоконтроля в более жарких регионах, учитывая его влияние на выживаемость комаров."
Среди других авторов статьи из Пенсильванского университета – Хевертон Дутра, ученый-энтомолог, получивший докторскую степень; Мэтью Джонс, научный сотрудник Института естественных наук им. Гака; и Катриона Ши, профессор биологии и выпускник кафедры биологических наук.
Также в докладе представлены Карла Сгро, профессор биологических наук, и Мэтью Холл, старший преподаватель биологических наук, Университет Монаша; Чжиюн Си, профессор микробиологии и молекулярной генетики, Университет штата Мичиган; и Мэтью Томас, директор и профессор Йоркского института экологической устойчивости Йоркского университета.
International Networks of Excellence и Penn State поддержали это исследование.