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* Estos autores han contribuido por igual
Esta metodología, que incluyó la alimentación oral y la infección por inyección intratorácica, podría evaluar eficazmente la influencia de las barreras del intestino medio y/o de las glándulas salivales en la infección por arbovirus.
Los virus transmitidos por mosquitos (MBV), que son patógenos infecciosos para los vertebrados, se propagan por muchas especies de mosquitos, lo que representa una grave amenaza para la salud pública. Una vez ingeridos, los virus deben superar la barrera del intestino medio del mosquito para llegar a la hemolinfa, desde donde podrían propagarse a las glándulas salivales. Cuando un mosquito pica, estos virus se propagan a nuevos huéspedes vertebrados. Del mismo modo, el mosquito puede recoger diferentes virus. En general, solo una pequeña porción de virus puede ingresar a las glándulas salivales a través del intestino. La eficiencia de transmisión de estos virus a las glándulas se ve afectada por las dos barreras físicas que se encuentran en diferentes especies de mosquitos: las barreras del intestino medio y las barreras de las glándulas salivales. Este protocolo presenta un método para la detección del virus en las glándulas salivales de Aedes aegypti después de la alimentación oral y la infección por inyección intratorácica. Además, determinar si los intestinos y / o las glándulas salivales dificultan la propagación viral puede ayudar en las evaluaciones de riesgo de MBV transmitidos por Aedes aegypti.
Los virus transmitidos por mosquitos (MBV), un grupo heterogéneo de virus de ARN, pueden persistir en los mosquitos vectores y posteriormente propagarse a los huéspedes vertebrados1. Los MBV clínicamente importantes se distribuyen principalmente en cuatro familias de virus, a saber, Flaviviridae, Togaviridae, Reoviridae y Peribunyavividae 2,3. En las últimas décadas, estos virus se han reportado en todo el mundo, causando problemas de salud pública. Como uno de los MBV más conocidos, el virus del dengue (DENV) se ha convertido en el arbovirus emergente o reemergente más prevalente en más de 100 países durante los últimos 20 años4. Desde el descubrimiento del virus del Zika (ZIKV) en el interior, casi todos los países y territorios tropicales y subtropicales del continente han notificado infecciones humanas por ZIKV5. Con el fin de evaluar el riesgo de transmisión del virus, numerosos estudios en los últimos años se han centrado en la competencia del vector mosquito para estos virus 6,7. Como resultado, es fundamental prevenir y controlar eficazmente las enfermedades transmitidas por vectores.
Aedes aegypti (Ae. aegypti), uno de los mosquitos más fáciles de criar en el laboratorio, es un vector importante de DENV, ZIKV, virus Chikungunya (CHIKV) y virus de la fiebre amarilla (YFV)8. Durante mucho tiempo, Ae. aegypti se encontró únicamente en el continente africano y en el sudeste asiático, pero en los últimos años ha colonizado casi todos los continentes9. Además, la abundancia global de Ae. aegypti ha estado creciendo continuamente, con un aumento estimado del 20% para fines del siglo10. De 2004 a 2009 en China, hubo un aumento evidente en la competencia vectorial Ae. aegypti para DENV debido a temperaturas diarias más altas11. El estado de Ae. aegypti como vector patógeno ha aumentado significativamente en China. En consecuencia, para abordar estos desafíos, es necesario investigar la competencia vectorial de Ae. aegypti para transmitir virus.
Como artrópodo hematófago, el mosquito hembra perfora la piel de un huésped vertebrado y se alimenta de la sangre. Los mosquitos ocasionalmente adquieren virus de huéspedes infectados por virus y luego transfieren los virus a un nuevo huésped. Como tal, para determinar la competencia del vector, los mosquitos son alimentados con una harina de sangre artificial que contiene arbovirus a través de un sistema de alimentación en el entorno de laboratorio12. Los mosquitos individuales se separan en cabezas, cuerpos y secreciones de saliva varios días después de la infección. Para medir las tasas de infección, diseminación y transmisión del virus, se han detectado títulos de virus mediante PCR cuantitativa con transcripción inversa (qRT-PCR) o ensayo de placa. Sin embargo, no todos los mosquitos desarrollan infecciones del intestino medio y la capacidad de transferir un virus al siguiente huésped después de la alimentación con sangre. Está relacionado con las barreras fisiológicas de los mosquitos, que evitan que los patógenos penetren en el cuerpo y juegan un papel vital en su inmunidad innata13. Las barreras del intestino medio, en particular la barrera de infección del intestino medio (MIB) y la barrera de escape del intestino medio (MEB), influyen en si el virus podría infectar el vector sistémicamente y la eficiencia con la que se propaga. Obstruye el análisis de la infección de otros tejidos, como las glándulas salivales, que también presentan infección de las glándulas salivales y barreras de escape13,14. Para caracterizar mejor la infección del intestino medio y las glándulas salivales en el vector, se presenta aquí un protocolo detallado para la alimentación oral y la inoculación intratorácica de arbovirus en Ae. aegypti. Este protocolo podría aplicarse a infecciones adicionales por arbovirus en una variedad de mosquitos vectores, como la infección por DENV y ZIKV en Aedes spp., y podría resultar un procedimiento practicable.
1. Preparación de virus y mosquitos
2. Preparación para la infección oral
3. Realizar la infección oral
NOTA: Todos los pasos se realizaron en un laboratorio de ACL-2. El proceso debe realizarse en la guantera para evitar que los mosquitos se escapen.
4. Preparación para la inoculación intratorácica
5. Realizar la inyección viral bajo un microscopio de disección
NOTA: Todos los pasos se realizaron en un laboratorio de ACL-2.
6. Procesamiento de los mosquitos hembra infectados
NOTA: Se diseccionaron tres tejidos/órganos diferentes de cada mosquito hembra: el intestino para calcular la tasa de infección por virus (VIR), la cabeza para calcular la tasa de diseminación del virus (VDR) y la saliva para calcular la tasa de transmisión del virus (VTR). VIR se definió como el número de mosquitos con intestinos positivos para el virus. VDR se definió como el número de mosquitos con cabezas positivas para el virus dividido por el número de mosquitos con intestinos positivos para el virus por 100. VTR se definió como el número de mosquitos con saliva positiva para el virus dividido por el número de mosquitos con intestinos positivos para el virus por 100.
7. Análisis de datos
Para examinar la distribución del EBIV en los mosquitos infectados a través de la alimentación con sangre artificial (el título final viral fue de 6,4 x 106 UFP/ml) y la inyección intratorácica (la dosis viral fue de 340 UFP), se determinaron los ARN virales en saliva, cabezas e intestinos de los mosquitos a los 10 días después de la infección (dpi).
Para Ae. aegypti, el título del virus EBIV en los intestinos, la cabeza y la saliva de los mosquitos hembra inoculados intratorácicamente fue mucho mayor que en los mosquitos hembra infectados oralmente (Figura 2A-C). La tasa de infección y la tasa de diseminación para los mosquitos hembra inoculados intratorácicamente fue del 100%, pero para los mosquitos hembra infectados oralmente fue del 70% y 38,1%, respectivamente (Figura 2D, E). La tasa de transmisión de los mosquitos hembra inoculados intratorácica alcanzó hasta el 90%, pero para los mosquitos hembra infectados oralmente fue solo del 4,8%. Indicó que el intestino de Ae. aegypti tenía un fuerte efecto inhibitorio para la transmisión del virus.
Figura 1: Esquema de la punta de micropipeta y la inyección intratorácica. (A) Tire de la punta de la micropipeta antes de romper la punta. (B) Punta de micropipeta adecuadamente preparada adecuada para la inoculación intratorácica. (C) Esquema de la inyección intratorácica para los mosquitos. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 2: Competencia vectorial de mosquitos adultos mediante alimentación oral e inoculación intratorácica. Los mosquitos hembra infectados se incubaron a 28 °C durante 10 días. El valor de p ≤ 0,05 fue considerado estadísticamente significativo. El análisis no paramétrico de Kruskal-Wallis se utilizó para comparaciones múltiples y la prueba exacta de Fisher cuando fue apropiado. Esta cifra ha sido modificada a partir del estudio de Xia et al.18. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
El objetivo de este método era proporcionar una evaluación integral del riesgo de un virus transmitido por mosquitos mediante la evaluación de la competencia del vector a través de la alimentación oral y la inoculación intratorácica.
En el experimento de alimentación oral, los mosquitos hinchados deben ser recogidos y transferidos a un nuevo contenedor, lo que representa un grave riesgo para los operadores. La razón de esto es porque cualquier mosquito, incluidos los mosquitos no infectados, podría ser una fuente de infección19. En consecuencia, los mosquitos deben ser anestesiados primero, como se especifica en el protocolo, y luego se deben realizar los pasos de seguimiento. Es importante tener en cuenta que la selección de mosquitos hinchados y su transferencia deben realizarse en una guantera sellada. Mantenga la guantera cerrada durante el proceso a menos que no haya mosquitos que se muevan libremente en la caja.
En el experimento de infección, es mejor que dos individuos trabajen juntos, y después de que las dos personas confirmen que no hay mosquitos que escapen al mismo tiempo, pueden abrir la guantera para evitar que los mosquitos infectados escapen. Si se produce un escape, esos mosquitos deben ser asesinados o recapturados. No se recomienda matar mosquitos infectados con las manos desnudas. El riesgo de infección de los operadores se puede reducir mediante el uso de aspiradores de vacío u otras herramientas apropiadas (por ejemplo, fórceps, pinceles, manos enguantadas). Después del experimento, desinfecte el interior de la guantera y la superficie del banco de trabajo con un desinfectante convencional.
La mayoría de las investigaciones sobre la competencia de los mosquitos vectores para los virus transmitidos por mosquitos se han centrado exclusivamente en la infección oral20,21. Para la infección oral, los virus deben superar varias barreras tisulares asociadas con el intestino medio y las glándulas salivales para ser liberados en la saliva14. El efecto de la glándula del intestino medio y la glándula salival sobre la capacidad vectorial del mosquito no se demostró en este experimento. Cuando se combinan la alimentación oral y la inyección intratorácica, las diferentes barreras tisulares pueden evaluarse minuciosamente. De acuerdo con los resultados de este procedimiento, el intestino de Ae. aegypti juega un papel dominante en la competencia vectorial para el virus y la barrera de las glándulas salivales puede no estar presente (Figura 2). Para ello, nuestro protocolo es beneficioso para confirmar la presencia de barreras del intestino medio o de las glándulas salivales a la infección por arbovirus.
De acuerdo con la metodología, solo se identificó ARN viral en las muestras. Otras investigaciones, como ver el virión con un microscopio electrónico de transmisión, confirmar la infección mediante ensayos de placa o detectar proteínas virales con un ensayo de inmunofluorescencia, son necesarias para confirmar los virus infecciosos en las diversas muestras. Esta metodología puede modificarse y utilizarse para inocular virus adicionales de interés en una amplia gama de mosquitos vectores.
Los autores no tienen nada que revelar.
Este trabajo fue apoyado por el Proyecto del Plan de Ciencia y Tecnología de Wuhan (2018201261638501).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Aedes aegypti | Rockefeller strain | ||
Automated nucleic acid extraction system | NanoMagBio | S-48 | |
BHK-21 cells | National Virus Resource Center, Wuhan Institute of Virology | ||
Buckets | |||
C6/36 cells | National Virus Resource Center, Wuhan Institute of Virology | ||
Carbon dioxide spray gun | wuhan Yihong | YHDFPCO2 | |
Centrifugal machine | Himac | CF16RN | |
CFX96 Touch Real-Time PCR Detection System | Bio-Rad | CFX96 Touch | |
Ebinur Lake virus | Cu20-XJ isolation | ||
Formaldehyde | Wuhan Baiqiandu | B0003 | |
Glove box | |||
Glucose | Hushi | 10010518 | |
Immersion oil | Cargille | 16908-1 | |
Insect incubator | Memmert | HPP750T7 | |
Low Temperature Tissue Homogenizer Grinding Machine | Servicebio | KZ-III-F | |
Magnetic Virus Genome Extraction Kit | NanoMagBio | NMG0966-16 | |
mesh cages (30 x 30 x 30 cm) | Huayu | HY-35 | |
methylcellulose | Calbiochem | 17851 | |
mice feedstuff powder | BESSN | BS018 | |
Microelectrode Puller | WPI | PUL-1000 | PUL-1000 is a microprocessor controlled horizontal puller for making glass micropipettes or microelectrodes used in intracellular recording, patch clamp studies, microperfusion or microinjection. |
Mosquito net meshes | |||
Nanoject III Programmable Nanoliter Injector | Drummond | 3-000-207 | |
One Step TB Green PrimeScript PLUS RT-PCR Kit | Takara | RR096A | |
PBS, pH 7.4 | Gibco | C10010500BT | |
Penicillin/streptomycin | Gibco | 151140-122 | |
Petri dishes | |||
Plastic cupes (7 oz) | Hubei Duoanduo | ||
Plastic cups (24 oz) | Anhui shangji | PET32-Tub-1 | |
Plastic disposable droppers | Biosharp | BS-XG-O3L-NS | |
Refrigerator (-80 °C) | sanyo | MDF-U54V | |
Replacement Glass Capillaries | Drummond | 3-000-203-G/X | |
RPMI medium 1640 | Gibco | C11875500BT | |
Screw cap storage tubes (2 mL ) | biofil | FCT010005 | |
Shallow dishes | |||
Sponge | |||
Sterile defibrillated horse blood | Wuhan Purity Biotechnology | CDHXB413 | |
T75 culture flask | Corning | 430829 | |
The artificial mosquito feeding system | Hemotek | Hemotek PS6 | |
The dissecting microscope | ZEISS | stemi508 | |
The ice plates | |||
The mosquito absorbing machine | Ningbo Bangning | ||
The pipette tips | Axygen | TF | |
Trypsin-EDTA (0.25%) | Gibco | 25200056 | |
Tweezers | Dumont | 0203-5-PO |
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