Die Aufnahme und Verteilung von Nährstoffen integriert die Nahrungssuche und Lebensgeschichte von Insekten. Um einen Mangel an bestimmten Nährstoffen in verschiedenen Lebensstadien auszugleichen, können Insekten diese Nährstoffe durch zusätzliche Fütterung erhalten, beispielsweise indem sie sich in einem als Pfützen bekannten Prozess von Wirbeltiersekreten ernähren. Die Mücke Anopheles arabiani scheint unterernährt zu sein und benötigt daher Nährstoffe sowohl für den Stoffwechsel als auch für die Fortpflanzung. Ziel dieser Studie war es zu beurteilen, ob An.Die Bewegung von Arabiensis auf Kuhurin zur Nährstoffaufnahme verbessert die Merkmale der Lebensgeschichte.
Stellen Sie sicher, dass es sicher ist.arabiensis wurde vom Geruch von frischem, 24 Stunden, 72 Stunden und 168 Stunden altem Kuhurin angezogen, und wirtsuchende und mit Blut gefütterte Weibchen (48 Stunden nach der Blutmahlzeit) wurden in einem Y-Röhren-Olfaktometer gemessen, und trächtige Weibchen wurden auf einen Laichtest untersucht. Eine kombinierte chemische und elektrophysiologische Analyse wurde dann verwendet, um bioaktive Verbindungen im Kuhurin aller vier Altersklassen zu identifizieren. Synthetische Mischungen von Bio Wirkstoffe wurden in Y-Röhren- und Feldversuchen bewertet. Um Kuhurin und seine wichtigste stickstoffhaltige Verbindung Harnstoff als mögliche Nahrungsergänzung für Malariaüberträger zu untersuchen, wurden Fütterungsparameter und Lebensverlaufsmerkmale gemessen. Der Anteil weiblicher Mücken und die Menge an absorbiertem Kuhurin und Harnstoff wurden bewertet. Nach der Fütterung wurden die Weibchen auf Überleben, Anbindeflug und Fortpflanzung untersucht.
Suchen Sie nach dem Blut und der Nahrung des Wirts. In Labor- und Feldstudien fühlten sich Araber vom natürlichen und synthetischen Duft von frischem und gealtertem Kuhurin angezogen. Schwangere Weibchen reagierten an den Laichplätzen gleichgültig auf Kuhurin. Wirtssuchende und blutsaugende Weibchen absorbieren aktiv Kuhurin und -harnstoff und verteilen diese Ressourcen entsprechend lebensgeschichtlicher Kompromisse als Funktion des physiologischen Zustands für Flucht, Überleben oder Fortpflanzung.
Erfassung und Verteilung von Kuhurin durch Anopheles arabinis zur Verbesserung der Lebensverlaufsmerkmale. Die zusätzliche Fütterung von Kuhurin wirkt sich direkt auf die Vektorkapazität aus, indem sie die tägliche Überlebensrate und die Vektordichte erhöht, und indirekt durch eine Veränderung der Flugaktivität und sollte daher in zukünftigen Modellen berücksichtigt werden.
Die Aufnahme und Verteilung von Nährstoffen integriert die Nahrungssuche und Lebensgeschichte von Insekten [1,2,3]. Insekten sind in der Lage, Nahrung auszuwählen und zu erwerben und eine kompensatorische Fütterung auf der Grundlage der Nahrungsverfügbarkeit und des Nährstoffbedarfs durchzuführen [1, 3]. Die Verteilung von Nährstoffen hängt vom lebensgeschichtlichen Prozess ab und kann in verschiedenen Lebensstadien von Insekten zu unterschiedlichen Anforderungen an die Qualität und Quantität der Ernährung führen [1, 2]. Sekrete von Wirbeltieren und Aas, ein Prozess, der als Pfützen bekannt ist [2].Obwohl in erster Linie eine Vielzahl von Schmetterlings- und Mottenarten beschrieben werden, kommen Wasserstellen auch bei anderen Insektenordnungen vor, und die Anziehungskraft auf und die Nahrungsaufnahme dieser Art von Ressourcen kann erhebliche Auswirkungen auf die Gesundheit und andere lebensgeschichtliche Merkmale haben [2, 4, 5, 6], 7).Die Malariamücke Anopheles gambiae sensu lato (sl) entpuppt sich als „unterernährter“ Erwachsener [8]. Bewässerung spielt möglicherweise eine wichtige Rolle in seinen lebensgeschichtlichen Merkmalen, aber dieses Verhalten wurde bisher vernachlässigt. Der Einsatz von Bewegung als Mittel zur Steigerung der Nährstoffaufnahme in diesem wichtigen Vehikel verdient Aufmerksamkeit, da dies wichtige epidemiologische Konsequenzen haben kann.
Die Stickstoffaufnahme erwachsener weiblicher Anopheles-Mücken ist aufgrund der geringen Kalorienreserven aus dem Larvenstadium und der ineffizienten Nutzung von Blutmehl begrenzt [9]. Weibliche Ann.gambiae sl kompensieren dies typischerweise durch die Ergänzung mit zusätzlichen Blutmahlzeiten [10, 11], wodurch mehr Menschen dem Risiko ausgesetzt werden, sich mit der Krankheit zu infizieren, und Mücken einem höheren Risiko für Raubtiere ausgesetzt werden. Alternativ können Mücken die zusätzliche Fütterung von Wirbeltierausscheidungen nutzen, um stickstoffhaltige Verbindungen zu erwerben, die die Anpassung und das Flugmanöver verbessern Fähigkeit, wie von anderen Insekten gezeigt [2]. In diesem Zusammenhang ist die starke und deutliche Anziehungskraft einer der Geschwisterarten innerhalb von An. Der gambische SL-Artenkomplex, Anopheles arabinis, frischer und gealterter Kuhurin [12, 13, 14], ist interessant. Anopheles arabinis ist in seinen Wirtspräferenzen opportunistisch und bekannt dafür, sich mit Rindern zu assoziieren und sich von ihnen zu ernähren. Kuhurin ist eine Ressource, die reich an stickstoffhaltigen Verbindungen ist, wobei Harnstoff 50–95 % ausmacht. des Gesamtstickstoffs im frischen Urin [15, 16]. Mit zunehmendem Alter des Kuhurins nutzen Mikroorganismen diese Ressourcen, um die Komplexität stickstoffhaltiger Verbindungen innerhalb von 24 Stunden zu reduzieren [15]. Mit dem schnellen Anstieg des Ammoniaks, verbunden mit einem Rückgang des organischen Stickstoffs, gedeihen alkalophile Mikroorganismen (von denen viele für Mücken giftige Verbindungen produzieren) [15], bei denen es sich möglicherweise um weibliche Ann. arabiensis handelt, die bevorzugt von Urin angezogen werden, der 24 Stunden oder weniger alt ist [13, 14].
In dieser Studie wurde nach Wirts- und blutgefütterten Ans gesucht. Während ihres ersten Gonadotropinzyklus wurde Arabiensis auf die Aufnahme stickstoffhaltiger Verbindungen, einschließlich Harnstoff, durch Mischen des Urins untersucht. Als Nächstes wurde eine Reihe von Experimenten durchgeführt, um festzustellen, wie weibliche Mücken diese potenzielle Nährstoffressource für ein verbessertes Überleben, eine verbesserte Fortpflanzung und weitere Nahrungssuche nutzen. Schließlich wurde der Geruch von frischem und gealtertem Kuhurin beurteilt, um festzustellen, ob dieser zuverlässige Hinweise auf Wirts- und blutgefütterte Ans lieferte. Bei ihrer Suche Für diese potenzielle Nahrungsressource entdeckte Arabiensis chemische Zusammenhänge hinter der beobachteten unterschiedlichen Attraktivität. Synthetische Geruchsmischungen aus flüchtigen organischen Verbindungen (VOCs), die in 24 Stunden gealtertem Urin identifiziert wurden, wurden unter Feldbedingungen weiter ausgewertet, wodurch die unter Laborbedingungen erzielten Ergebnisse erweitert und die Wirkung des Rinderuringeruchs auf verschiedene physiologische Zustände demonstriert wurden.Mückenanziehung. Die erhaltenen Ergebnisse bestätigen, dass An.arabiensis erwirbt und verteilt stickstoffhaltige Verbindungen, die im Urin von Wirbeltieren vorkommen, um die Merkmale der Lebensgeschichte zu beeinflussen. Diese Ergebnisse werden im Kontext möglicher epidemiologischer Konsequenzen und wie sie zur Vektorüberwachung und -kontrolle genutzt werden können, diskutiert.
Anopheles arabicans (Dongola-Stamm) wurden bei 25 ± 2 °C, 65 ± 5 % relativer Luftfeuchtigkeit und einem Licht-Dunkel-Zyklus von 12:12 Stunden gehalten. Die Larven wurden in mit destilliertem Wasser gefüllten Plastikschalen (20 cm × 18 cm × 7 cm) aufgezogen und mit Tetramin®-Fischfutter (Tetra Werke, Melle, DE) gefüttert. Puppen wurden in 30-ml-Bechern (Nolato Hertila, Ås) gesammelt torp, SE) und dann in Bugdorm-Käfige (30 cm × 30 cm × 30 cm; MegaView Science, Taichung, Taiwan) überführt, um das Auftauchen von Erwachsenen zu ermöglichen. Erwachsene wurden bis 4 Tage nach dem Auflaufen (dpe) ad libitum mit einer 10 %igen Saccharoselösung versorgt. Zu diesem Zeitpunkt wurde den wirtssuchenden Weibchen unmittelbar vor dem Experiment eine Diät angeboten oder sie wurden vor dem Experiment über Nacht mit destilliertem Wasser ausgehungert, wie unten beschrieben. Weibchen wurden für das Flugröhrenexperiment verwendet s wurden nur 4-6 Stunden lang mit Wasser ad libitum ausgehungert. Um blutsaugende Mücken auf nachfolgende Bioassays vorzubereiten, wurden 4 dpe-Weibchen mit defibrotischem Schafsblut (Håtunalab, Bro, SE) unter Verwendung eines Membranfütterungssystems (Hemotek Discovery Workshops, Accrington, UK) versorgt. Vollständig verstopfte Weibchen wurden dann in einzelne Käfige überführt und erhielten direkt, wie unten beschrieben, Futter oder 3 Tage vor dem Experiment 10 % Saccharose ad libitum Die letztgenannten Weibchen wurden für Flugröhrchen-Bioassays verwendet und ins Labor gebracht, wo sie vor dem Experiment 4–6 Stunden lang nach Belieben destilliertes Wasser erhielten.
Fütterungstests wurden verwendet, um den Urin- und Harnstoffverbrauch bei erwachsenen An.Arab-Weibchen zu quantifizieren. Wirtsuchende und mit Blut gefütterte Weibchen erhielten 48 Stunden lang eine Diät mit 1 % verdünntem frischem und gealtertem Kuhurin, verschiedenen Harnstoffkonzentrationen und zwei Kontrollen (10 % Saccharose und Wasser). SE) wurde der Nahrung zugesetzt und in einer 4 × 4-Matrix in 250-µl-Mikrozentrifugenröhrchen (Axygen Scientific, Union City, CA, USA; Abbildung 1A) bis zum Rand gefüllt (~300 µl). Um Konkurrenz zwischen Mücken und möglichen Auswirkungen der Farbstofffarbe zu vermeiden, platzieren Sie 10 Mücken in einer großen Petrischale (12 cm Durchmesser und 6 cm Höhe; Semadeni, Ostermundigen, CH; Abbildung 1A) in völliger Dunkelheit bei 25 ± 2 cm °C und 65 ± 5 % relative Luftfeuchtigkeit. Diese Experimente wurden 5 bis 10 Mal wiederholt. Nach der Exposition gegenüber der Nahrung wurden die Mücken bis zur weiteren Analyse bei -20 °C gehalten.
Suchen Sie nach Rinderurin und Harnstoff, die vom Wirt und dem blutsaugenden Weibchen Anopheles arabianus aufgenommen werden. Im Fütterungsversuch (A) wurde den weiblichen Mücken eine Diät verabreicht, die aus frischem und gealtertem Kuhurin, verschiedenen Harnstoffkonzentrationen, Saccharose (10 %) und destilliertem Wasser (H2O) bestand -Stunden-Kuhurin weniger als 168-Stunden-Kuhurin (B). Der mittlere Gesamtstickstoffgehalt (± Standardabweichung) des Urins ist im Einschub dargestellt. Wirtsuchende (D, F) und blutsaugende (E, G) Weibchen nehmen Harnstoff in dosisabhängiger Weise auf. Die mittleren inhalierten Volumina (D, E) mit unterschiedlichen Buchstabennamen unterschieden sich signifikant voneinander (einfaktorielle ANOVA unter Verwendung der Post-hoc-Analyse von Tukey; p < 0,05). Fehlerbalken stellen den Standardfehler dar des Mittelwerts (BE). Die gerade gestrichelte Linie stellt die logarithmisch-lineare Regressionslinie (F, G) dar.
Um absorbierte Nahrung freizusetzen, wurden die Mücken einzeln in 1,5-ml-Mikrozentrifugenröhrchen mit 230 µl destilliertem Wasser gegeben und das Gewebe mit einem Einwegstößel und einem kabellosen Motor (VWR International, Lund, SE) aufgeschlossen, gefolgt von einer 10-minütigen Zentrifugation bei 10 krpm. Der Überstand (200 µl) wurde auf eine 96-Well-Mikroplatte (Sigma-Aldrich) übertragen und die Absorption (λ620) wurde mit einem bestimmt Mikroplatten-Lesegerät auf Spektrophotometer-Basis (SPECTROStar® Nano, BMG Labtech, Ortenberg, DE) nm). 4 µl 1 mg ml-1 Xylolcyanid. Anschließend wurde die optische Dichte bekannter Farbstoffkonzentrationen verwendet, um die Nahrungsmenge zu bestimmen, die jede Mücke aufgenommen hatte.
Volumendaten wurden mithilfe einer Einweg-Varianzanalyse (ANOVA) analysiert, gefolgt von Tukeys paarweisen Post-hoc-Vergleichen (JMP Pro, v14.0.0, SAS Institute Inc., Cary, NC, USA, 1989–2007). Lineare Regressionsanalysen beschrieben die konzentrationsabhängige Harnstoffaufnahme und verglichen die Reaktionen zwischen wirtssuchenden und blutsaugenden Mücken (GraphPad Prism v8.0.0 für Mac, GraphPad Software, San Diego, CA). , USA).
Ungefähr 20 µl Urinproben aus jeder Altersgruppe wurden auf Chromosorb® W/AW (10 mg 80/100 Mesh, Sigma Aldrich) gebunden und in Zinnkapseln (8 mm × 5 mm) eingekapselt. Kapseln wurden in die Brennkammer eines CHNS/O-Analysators (Flash 2000, Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA, USA) eingeführt, um den Stickstoffgehalt in frischem und gealtertem Urin gemäß dem Protokoll des Herstellers zu bestimmen. Der Gesamtstickstoff (g N l-1) wurde anhand bekannter Harnstoffkonzentrationen quantifiziert, die als Standard verwendet wurden.
Um die Wirkung der Ernährung auf das Überleben von wirtsuchenden und blutsaugenden Weibchen zu beurteilen, wurden Mücken einzeln in große Petrischalen (12 cm Durchmesser und 6 cm Höhe; Semadeni) mit einem mit einem Netz bedeckten Loch im Deckel (3 cm Durchmesser) zur Belüftung und Nahrungsversorgung gegeben. Die Diäten wurden direkt nach 4 dpe bereitgestellt und umfassten 1 % verdünnten frischen und gealterten Kuhurin, vier Harnstoffkonzentrationen und zwei Kontrollen, 10 % Saccharose und Wasser. Jede Diät wurde auf einen Zahntampon (DAB Dental AB, Upplands Väsby, SE) pipettiert, in eine 5-ml-Spritze (Thermo Fisher Scientific, Göteborg, SE) eingeführt, der Kolben entfernt und auf eine Petrischale gelegt (Abbildung 1).1A). Die mit verschiedenen Diäten gefütterten Tiere wurden mithilfe von Kaplan-Meyer-Überlebenskurven und Log-Rank-Tests statistisch analysiert, um die Überlebensverteilung zwischen den Diäten zu vergleichen (IBM SPSS Statistics 24.0.0.0).
Eine maßgeschneiderte Mücken-Flugmühle nach Attisano et al.[17], hergestellt aus 5 mm dicken, durchsichtigen Acrylplatten (10 cm breit x 10 cm lang x 10 cm hoch) ohne Vorder- und Rückwände (Abb. 3: oben). Eine Drehanordnung mit einem vertikalen Rohr aus einer Gaschromatographiesäule (0,25 mm Innendurchmesser; 7,5 cm L), deren Enden an eine Insektennadel geklebt sind, die zwischen einem Paar Neodym-Magneten im Abstand von 9 cm aufgehängt ist. Ein horizontales Rohr aus dem gleichen Material (6 ,5 cm L) teilte das vertikale Rohr, um einen angebundenen Arm und einen Arm zu bilden, der ein kleines Stück Aluminiumfolie als lichtunterbrechendes Signal trug.
24 Stunden lang ausgehungerte Weibchen erhielten vor der Fixierung 30 Minuten lang die obige Diät. Vollständig gefütterte weibliche Mücken wurden dann einzeln 2–3 Minuten lang auf Eis betäubt und mit Bienenwachs an Insektenstiften befestigt (Joel Svenssons Vaxfabrik AB, Munka Ljungby, SE) und dann an die Arme der horizontalen Röhren gebunden. Fliegende Mühle. Die Umdrehungen pro Flug wurden von einem speziell angefertigten Datenlogger aufgezeichnet, dann mit PC-Lab 20 gespeichert und angezeigt 00™-Software (v4.01; Velleman, Gavere, BE). Die Flugmühle wurde in einen klimatisierten Raum gestellt (12 h:12 h, hell: dunkel, 25 ± 2 °C, 65 ± 5 % relative Luftfeuchtigkeit).
Um das Muster der Flugaktivität zu visualisieren, wurden die gesamte geflogene Distanz (m) und die Gesamtzahl der aufeinanderfolgenden Flugaktivitäten pro Stunde über einen Zeitraum von 24 Stunden berechnet. Darüber hinaus wurden die durchschnittlichen geflogenen Distanzen einzelner Frauen über Behandlungen hinweg verglichen und mithilfe der einfaktoriellen ANOVA und Tukeys Post-hoc-Analyse (JMP Pro, v14.0.0, SAS Institute Inc.) analysiert, wobei die durchschnittliche Distanz als abhängige Variable betrachtet wurde, während die Behandlung ein unabhängiger Faktor ist. Zusätzlich wird die durchschnittliche Anzahl der Runden berechnet 10-Minuten-Schritte.
Um die Auswirkung der Ernährung auf die Fortpflanzungsleistung von An.arabiensis zu beurteilen, wurden sechs Weibchen (4 dpe) nach der Blutentnahme direkt in Bugdorm-Käfige (30 cm × 30 cm × 30 cm) überführt und erhielten dann wie oben beschrieben 48 Stunden lang die experimentelle Nahrung. Anschließend wurden die Nahrungen entfernt und am dritten Tag wurden 48 Stunden lang Laichbecher (30 ml; Nolato Hertila), gefüllt mit 20 ml destilliertem Wasser, bereitgestellt, die alle 24 Stunden gewechselt wurden .Wiederholen Sie jede Diät 20–50 Mal. Die Eier wurden gezählt und für jeden Versuchskäfig aufgezeichnet. Unterproben von Eiern wurden verwendet, um die mittlere Größen- und Längenvariation einzelner Eier (n ≥ 200 pro Diät) mithilfe eines Dialux-20-Mikroskops (DM1000; Ernst Leitz Wetzlar, Wetzlar, DE) zu bewerten, das mit einer Leica Camera (DFC) 320 R2 ausgestattet war;Leica Microsystems Ltd., DE). Die verbleibenden Eier wurden 24 Stunden lang in einem klimatisierten Raum unter Standardaufzuchtbedingungen gehalten und eine Teilprobe kürzlich geschlüpfter Larven im 1. Larvenstadium (n ≥ 200 pro Diät) wurde wie oben beschrieben gemessen. Die Anzahl der Eier und die Größe von Eiern und Larven wurden zwischen den Behandlungen und unter Verwendung von Einweg-ANOVA und Tukeys Post-hoc-Analyse (JMP Pro, v14.0.0, SAS Institute Inc.) verglichen.
Flüchtige Stoffe im Kopfraum von frischem (1 Stunde nach der Probenahme), 24 Stunden, 72 Stunden und 168 Stunden gealtertem Urin wurden aus Proben von Zebu-Rindern der Arsi-Rassen gesammelt. Der Einfachheit halber wurden Urinproben früh am Morgen gesammelt, während die Kühe noch im Stall waren. Urinproben wurden von 10 Personen gesammelt und 100–200 ml jeder Probe wurden in einzelne Polyamid-Backbeutel überführt (Toppits Cofresco, Frischhalteprodukte GmbH und Co., Mind en, DE) in 3 l Polyamid mit Deckel in Kunststofffässern aus Vinylchlorid. Die flüchtigen Headspace-Bestandteile aus jeder Rinderurinprobe wurden entweder direkt (frisch) oder nach Reifung bei Raumtemperatur für 24 h, 72 h und 168 h gesammelt, d. h. jede Urinprobe war für jede Altersgruppe repräsentativ.
Für die volatile Kollektion der Kopfspace wurde ein System mit geschlossenem Schleife verwendet, um einen aktivierten kohlenstofffilterten Gasstrom (100 ml min-1) durch einen Polyamidbeutel in die Adsorptionssäule für 2,5 Stunden zu zirkulieren, indem eine Zwerchfell-Vakuumpumpe verwendet wurde (KNF-Neuberger, Freiburg, DE). A. A. A. A. A. A. A. A. ASEL-WOOK-KAWE wurde aus einer täglichen Tobhäk-Kollektion durchgeführt. ID) mit 35 mg Porapak Q (50/80 Mesh; Waters Associates, Milford, MA, US) zwischen Glaswolle-Steckern. Die Säule wurde vor dem Gebrauch mit 1 ml redestilliertem N-Hexan (Merck, Darmstadt, Darmstadt, DE) und 1 ml Pentan (99,0% Solvent GROVEL, DARMSTADT, DARRABEL). Die Weltraumsammlungen wurden gepoolt und dann bei -20 ° C gelagert, bis sie zur weiteren Analyse verwendet wurden.
Verhaltensreaktionen von wirtsuchenden und blutfressenden An. Headspace-Flüchtige Extrakte, die aus frischem, 24 Stunden, 72 Stunden und 168 Stunden gealtertem Urin gesammelt wurden, wurden mit einem Olfaktometer mit gerader Glasröhre auf flüchtige Extrakte von Arabidopsis-Mücken analysiert [18]. 9,5 cm Innendurchmesser) wurde mit 3 ± 1 lx rotem Licht von oben beleuchtet. Ein mit Aktivkohle gefilterter und befeuchteter Luftstrom (25 ± 2 °C, 65 ± 2 % relative Luftfeuchtigkeit) passierte den Bioassay mit 30 cm s-1. Luft wird durch eine Reihe von Edelstahlmaschensieben geleitet, wodurch eine laminare Strömung und eine gleichmäßige Fahnenstruktur erzeugt wird. Zahntamponspender (4 cm × 1 cm; L:D; DAB Dental AB), an einem 5 cm langen Tisch aufgehängt Spule am windzugewandten Ende des Olfaktometers, wobei der Stimulator alle 5 Minuten gewechselt wird. Zur Analyse wurden 10 μl jedes Headspace-Extrakts, 1:10 verdünnt, als Stimulus verwendet Man ließ sie sich 1 Minute lang akklimatisieren, und dann wurde die Absperrklappe des Käfigs zum Freilassen geöffnet. Die Anziehungskraft auf Behandlung oder Kontrolle wurde als der Anteil der Mücken analysiert, die innerhalb von 5 Minuten nach der Freisetzung mit der Quelle in Kontakt kamen. Jeder flüchtige Headspace-Extrakt und jede Kontrolle wurden mindestens 30 Mal repliziert, und um die Auswirkungen eines Tages zu vermeiden, wurde an jedem Versuchstag die gleiche Anzahl von Behandlungen und Kontrollen getestet. Suchen Sie nach Antworten von Wirts- und Blut-gefütterten Ans. Arabische versus Headspace-Sets wurden unter Verwendung nominaler Logistik analysiert Regression gefolgt von paarweisen Vergleichen für ungerade Verhältnisse (JMP Pro, v14.0.0, SAS Institute Inc.).
Die Laichreaktion von An. Headspace-Extrakte aus frischem und gealtertem Kuhurin wurden in Bugdorm-Käfigen (30 cm × 30 cm × 30 cm; MegaView Science) analysiert. Mit 20 ml destilliertem Wasser gefüllte Plastikbecher (30 ml; Nolato Hertila) lieferten das Laichsubstrat und wurden in gegenüberliegenden Ecken des Käfigs im Abstand von 24 cm platziert. Die Behandlungsbecher wurden mit 10 μl jedes Headspace-Extrakts bei 1 eingestellt: 10 Verdünnung. Eine gleiche Menge Pentan wurde verwendet, um den Kontrollbecher anzupassen. Behandlungs- und Kontrollbecher wurden zwischen jedem Experiment ausgetauscht, um Positionseffekte zu kontrollieren. Zehn mit Blut gefütterte Weibchen wurden bei ZT 9–11 in Versuchskäfige entlassen und die Eier in den Bechern wurden 24 Stunden später gezählt. Die Formel zur Berechnung des Laichindex lautet: (die Anzahl der im Behandlungsbecher gelegten Eier – die Anzahl der im Kontrollbecher gelegten Eier)/(die Gesamtzahl der gelegten Eier). Jede Behandlung wurde wiederholt 8 Mal.
Die gaschromatographische und Elektronenantennenmuster-Detektionsanalyse (GC-EAD) von weiblichen An.arabiensis wurde wie zuvor beschrieben durchgeführt [20]. Frische flüchtige Extrakte im Kopfraum wurden kurzzeitig mit einem Agilent Technologies 6890 GC (Santa Clara, CA, USA) getrennt, der mit einer HP-5-Säule (30 m × 0,25 mm ID, 0,25 μm Filmdicke, Agilent Technologies) ausgestattet war.und alternder Urin. Wasserstoff wurde als mobile Phase mit einer durchschnittlichen linearen Flussrate von 45 cm s-1 verwendet. Jede Probe (2 μl) wurde 30 Sekunden lang im Splitless-Modus mit einer Einlasstemperatur von 225 °C injiziert. Die GC-Ofentemperatur wurde von 35 °C (3 Minuten Halten) bis 300 °C (10 Minuten Halten) bei 10 °C min-1 programmiert. Im GC-Abflusssplitter wurden 4 psi Stickstoff hinzugefügt und 1:1-Aufteilung in einem Gerstel 3D/2-Kreuz mit geringem Totvolumen (Gerstel, Mülheim, DE) zwischen dem Flammenionisationsdetektor und dem EAD. Die GC-Abflusskapillare für EAD wurde durch eine Gerstel ODP-2-Transferleitung, die die GC-Ofentemperatur plus 5 °C verfolgt, in ein Glasrohr (10 cm × 8 mm) geleitet, wo sie mit kohlenstoffgefilterter, befeuchteter Luft (1,5 l min−1) gemischt wurde. Die Antenne wurde 0 platziert. 5 cm vom Auslass des Röhrchens entfernt. Jede einzelne Mücke stellte eine Wiederholung dar, und bei wirtsuchenden Mücken wurden mindestens drei Wiederholungen mit Urinproben jedes Alters durchgeführt.
Identifizierung bioaktiver Verbindungen in Headspace-Sammlungen von frischem und gealtertem Rinderurin unter Verwendung eines kombinierten GC- und Massenspektrometers (GC-MS; 6890 GC und 5975 MS; Agilent Technologies) zur Auslösung von Antennenreaktionen in der GC-EAD-Analyse im Elektronenstoßionisationsmodus bei 70 eV. Der GC war mit einer HP-5MS UI-beschichteten Quarzglas-Kapillarsäule (60 m × 0,25) ausgestattet mm Innendurchmesser, 0,25 μm Filmdicke) unter Verwendung von Helium als mobiler Phase mit einer durchschnittlichen linearen Flussrate von 35 cm s-1. Eine 2 μl-Probe wurde mit denselben Injektoreinstellungen und Ofentemperatur wie für die GC-EAD-Analyse injiziert. Verbindungen wurden anhand ihrer Retentionszeit (Kovát-Index) und Massenspektren im Vergleich zur benutzerdefinierten Bibliothek und der NIST14-Bibliothek (Agilent) identifiziert. Identifizierte Verbindungen wurden durch Injektion authentischer Standards bestätigt (Zusatzdatei 1: Tabelle S 2).Zur Quantifizierung wurde Heptylacetat (10 ng, 99,8 % chemische Reinheit, Aldrich) als externer Standard injiziert.
Bewertung der Wirksamkeit einer synthetischen Geruchsmischung bestehend aus bioaktiven Verbindungen, die in frischem und gealtertem Urin identifiziert wurden, um wirtssuchende und blutsaugende Ans.arabiensis anzulocken, unter Verwendung des gleichen Olfaktometers und Protokolls wie oben. Synthetische Mischungen ahmten die Zusammensetzung und Anteile von Verbindungen in gemischten flüchtigen Headspace-Extrakten von frischem, 24 Stunden, 48 Stunden, 72 Stunden und 168 Stunden gealtertem Urin nach (Abbildung 5D-G; Zusatzdatei 1: Tabelle S2).Verwenden Sie zur Analyse 10 μl einer 1:100-Verdünnung der vollsynthetischen Mischung mit einer Gesamtfreisetzungsrate im Bereich von etwa 140–2400 ng h-1, um die Attraktivität für Wirts- und blutsaugende Mücken zu beurteilen nominale logistische Regression, gefolgt von paarweisen Vergleichen für ungerade Verhältnisse (JMP Pro, v14.0.0, SAS Institute Inc.).
Um zu beurteilen, ob Kuhurin als Wirtshabitat-Hinweis für Malariamücken dienen könnte, wurden frischer und gealterter Kuhurin, der wie oben beschrieben gesammelt wurde, und Wasser in mit einem Sieb versehene 3-l-Eimer (100 ml) gegeben und in Wirtsköderfallen aufgestellt.(BG-HDT-Version; BioGents, Regensburg, DE). Zehn Fallen im Abstand von 50 m auf der Weide, 400 m von der Dorfgemeinschaft entfernt (Silay, Äthiopien, 5°53´24´´N, 37°29´24´´E) und ohne Vieh, auf permanenten Brutplätzen und Dörfern. Fünf Fallen wurden erhitzt, um die Anwesenheit eines Wirts zu simulieren, während fünf Fallen unbeheizt blieben. Jeder Behandlungsort wird jede Nacht für insgesamt fünf gedreht Die Anzahl der Mücken, die in mit Urin unterschiedlichen Alters beköderten Fallen gefangen wurden, wurde mithilfe einer logistischen Regression mit einer Beta-Binomialverteilung (JMP Pro, v14.0.0, SAS Institute Inc.) verglichen.
In einem von Malaria endemischen Dorf in der Nähe der Stadt Maki, Region Oromia, Äthiopien (8° 11′ 08″ N, 38° 81′ 70″ E; Abbildung 6A). Die Studie wurde zwischen Mitte August und Mitte September vor der jährlichen Restsprühung in Innenräumen und einer langen Regenzeit durchgeführt. Für die Studie wurden fünf Häuserpaare (20–50 m voneinander entfernt) am Rande des Dorfes ausgewählt (Abb . 6A).Die für die Auswahl der Häuser verwendeten Kriterien waren: Keine Tiere im Haus erlaubt, kein Kochen in Innenräumen (Ziehen von Brennholz oder Holzkohle) erlaubt (zumindest während des Versuchszeitraums) und Häuser mit maximal zwei Bewohnern, die in nichtinsektiziden Mitteln schlafen.unter dem behandelten Moskitonetz. Die ethische Genehmigung wurde vom Institutional Research Ethics Review Board (IRB/022/2016) der Fakultät für Naturwissenschaften (CNS-IRB) der Universität Addis Abeba gemäß den Richtlinien erteilt, die in der Erklärung der Weltärztekammer von Helsinki festgelegt wurden 2 × 2-Latin-Square-Design, bei dem synthetische Mischungen und Kontrollen in der ersten Nacht gepaarten Häusern zugewiesen und in der nächsten Versuchsnacht zwischen den Häusern ausgetauscht wurden. Dieser Vorgang wurde zehnmal wiederholt. Um die Mückenaktivität in ausgewählten Häusern abzuschätzen, wurden die CDC-Fallen außerdem so eingestellt, dass sie fünf aufeinanderfolgende Nächte zu Beginn, in der Mitte und am Ende des Feldversuchs zur gleichen Tageszeit laufen.
Eine synthetische Mischung mit sechs bioaktiven Verbindungen wurde in Heptan (97,0 % Lösungsmittel GC-Qualität, Sigma Aldrich) gelöst und mit einem Dochtspender aus Baumwolle bei 140 ng h-1 freigesetzt [20]. Der Dochtspender ermöglichte die Freisetzung aller Verbindungen in konstanten Anteilen während des 12-stündigen Experiments , USA; Abbildung 6A). Die Fallen wurden 0,8 – 1 m über dem Boden nahe dem Fußende des Bettes aufgehängt, und ein Freiwilliger schlief unter einem unbehandelten Moskitonetz und operierte zwischen 18:00 und 06:30 Uhr. Die gefangenen Mücken wurden nach Geschlecht und physiologischem Status (ungefüttert, gefüttert, halbschwanger und schwanger [21]) erfasst und anschließend mithilfe einer Polymerasekettenreaktionsanalyse (PCR) untersucht, um die morphologisch als A. gambiae identifizierten Arten zu identifizieren sl. Mitglieder des Komplexes [23]. In der Feldstudie wurde das Fangen gepaarter Häuser mithilfe eines nominellen logistischen Anpassungsmodells analysiert, bei dem die Anziehung die abhängige Variable und die Behandlung (synthetische Mischung vs. Kontrolle) der feste Effekt war (JMP® 14.0).0. SAS Institute Inc.).Hier berichten wir über die χ2- und p-Werte aus dem Likelihood-Ratio-Test.
Bewerten Sie, ob es sicher ist. Arabiensis war in der Lage, Urin, seine wichtigste Stickstoffquelle, Harnstoff, durch direkte Fütterung innerhalb von 48 Stunden nach der Verabreichung für 4 Tage nach (dpe) Wirt suchenden und bluternährten weiblichen Fütterungsversuchen zu erhalten (Abb. 1A). Sowohl wirtsuchende als auch blutsaugende Weibchen absorbierten signifikant mehr Saccharose als jede andere Diät oder jedes andere Wasser (F(5.426) = 20,15, p < 0,0001 und F (5.299) = 56,00, p < 0,0001 bzw.; Abb. 1B,C). Darüber hinaus fraßen wirtsuchende Weibchen nach 72 Stunden weniger im Urin als nach 168 Stunden (Abb. 1B). Als ihnen eine harnstoffhaltige Nahrung angeboten wurde, nahmen wirtsuchende Weibchen im Vergleich zu allen anderen Konzentrationen und Wasser eine deutlich größere Menge Harnstoff mit 2,69 mM auf, obwohl sie nicht davon zu unterscheiden waren 10 % Saccharose (F(10.813) = 15,72, p < 0,0001; Abbildung 1D). Dies stand im Gegensatz zur Reaktion von mit Blut gefütterten Frauen, die typischerweise deutlich mehr harnstoffhaltige Nahrung als Wasser aufnahmen, wenn auch deutlich weniger als 10 % Saccharose (F(10.557) = 78,35, p < 0,0001; Abbildung 1).1E). Mehr noch: Beim Vergleich der beiden physiologischen Zustände absorbierten phlebotomierte Weibchen bei den niedrigsten Konzentrationen mehr Harnstoff als wirtsuchende Weibchen, und diese Weibchen absorbierten ähnliche Mengen an Harnstoff bei höheren Konzentrationen (F(1,953)= 78,82, p < 0,0001;Abb. 1F, G).Während die Aufnahme aus einer harnstoffhaltigen Diät optimale Werte zu haben schien (Abb. 1D,E), waren Frauen in beiden physiologischen Zuständen in der Lage, die aufgenommene Harnstoffmenge über den gesamten Bereich der Harnstoffkonzentrationen logarithmisch linear zu modulieren (Abb. 1F,G).).In ähnlicher Weise scheinen Mücken ihre Stickstoffaufnahme zu kontrollieren, indem sie die Menge des absorbierten Urins regulieren, da sich die Menge an Stickstoff im Urin in der absorbierten Menge widerspiegelt (Abbildung 1B, Einschübe C und B).
Um die Auswirkungen von Urin und Harnstoff auf das Überleben wirtsuchender und blutsaugender Mücken zu beurteilen, wurden Weibchen mit Urin aller vier Altersstufen (frisch, 24 h, 72 h und 168 h nach der Abscheidung) und einer Reihe von Harnstoffkonzentrationen gefüttert, außerdem dienten destilliertes Wasser und 10 % Saccharose als Kontrolle (Abbildung 2A). Diese Überlebensanalyse zeigte, dass die Ernährung einen signifikanten Einfluss auf das Gesamtüberleben bei wirtsuchenden Weibchen hatte (Urin: χ2 = 108,5, df = 5, p < 0,0001; Harnstoff: χ2 = 122,8, df = 5, p < 0,0001; Abb. 2B, C) und bluternährten Weibchen (Urin: χ2 = 93,0, df = 5, p < 0,0001; Harnstoff: χ2 = 137,9, df = 5 , p < 0,0001; Abbildung 2D,E.In allen Experimenten hatten Weibchen, denen eine Diät aus Urin, Harnstoff und Wasser verabreicht wurde, signifikant geringere Überlebensraten als Weibchen, denen eine Saccharose-Diät verabreicht wurde (Abbildung 2B-E). Wirtssuchende Weibchen, die mit frischem und abgestandenem Urin gefüttert wurden, zeigten unterschiedliche Überlebensraten, wobei diejenigen, die mit 72-Stunden-Abstandsurin gefüttert wurden (p = 0,016), die geringste Überlebenswahrscheinlichkeit hatten (Abb. 2B). suchende Weibchen, die mit 135 mM Harnstoff gefüttert wurden, überlebten länger als die Wasserkontrollen (p < 0,04) (Abb.2C). Im Vergleich zu Wasser überlebten Frauen, die mit frischem Urin und 24-Stunden-Urin gefüttert wurden, länger (p = 0,001 bzw. p = 0,012; Abbildung 2D), während Frauen, die mit 72-Stunden-Urin gefüttert wurden, länger überlebten als Frauen, die mit kurzem frischem Urin und 24-Stunden-Urin gefüttert wurden (p < 0,0001 bzw. p = 0,013; Abbildung 2D). Bei Fütterung mit 135 mM Harnstoff, Blut-f Geimpfte Weibchen überlebten länger als alle anderen Harnstoff- und Wasserkonzentrationen (p < 0,013; Abbildung 2E).
Überleben von Wirts- und blutsaugenden weiblichen Anopheles arabinis, die sich von Kuhurin und Harnstoff ernährten. Im Bioassay (A) wurde weiblichen Mücken eine Diät bestehend aus frischem und gealtertem Kuhurin, verschiedenen Konzentrationen an Harnstoff, Saccharose (10 %) und destilliertem Wasser (H2O) verabreicht Harnstoff (C, E) und die Kontrollen, Saccharose und Wasser, sind tot
Die im Flugmühlentest über einen Zeitraum von 24 Stunden ermittelte Gesamtentfernung und Anzahl der Runden unterschieden sich zwischen wirtssuchenden und blutsaugenden Mücken, die insgesamt eine geringere Flugaktivität zeigten (Abb. 3). Wirtssuchende Mücken, die frischen und gealterten Urin oder Saccharose und Wasser zur Verfügung stellten, zeigten unterschiedliche Flugmuster (Abb. 3), wobei die Weibchen, die sich von frischem Urin ernährten, im Morgengrauen aktiver waren, während die 24 und 168 Stunden alten Mücken, die sich von Urin ernährten, unterschiedliche Flugmuster zeigten hauptsächlich tagaktiv.Weibliche Mücken, die Saccharose oder 72-Stunden-Urin ernährten, zeigten während des gesamten 24-Stunden-Zeitraums Aktivität, während Weibchen, die Wasser lieferten, in der Mitte des Zeitraums aktiver waren. Mit Saccharose gefütterte Mücken zeigten die höchsten Aktivitätswerte spät in der Nacht und am frühen Morgen, während diejenigen, die 72-Stunden-Urin zu sich nahmen, über 24 Stunden hinweg einen stetigen Rückgang der Aktivität verzeichneten (Abbildung 3).
Flugleistung von weiblichen Anopheles arabinis, die auf der Jagd nach Blut saugen und sich von Kuhurin und Harnstoff ernähren. Im Flugmühlentest wurden weibliche Mücken, die sich von frischem und gealtertem Kuhurin, verschiedenen Konzentrationen von Harnstoff, Saccharose (10 %) und destilliertem Wasser (H2O) ernährten, an horizontalen, frei rotierenden Armen angebunden (oben). Es wurden t über einen Zeitraum von 24 Stunden aufgezeichnet (dunkel: grau; hell: weiß). Die durchschnittliche Distanz und die durchschnittliche Anzahl der Kämpfe werden rechts neben dem zirkadianen Aktivitätsdiagramm angezeigt. Fehlerbalken stellen den Standardfehler des Mittelwerts dar. Statistische Analyse siehe Text
Im Allgemeinen folgte die gesamte Flugaktivität wirtsuchender Weibchen einem ähnlichen Muster wie die Flugdistanz über einen Zeitraum von 24 Stunden. Die mittlere Flugdistanz wurde signifikant durch die aufgenommene Nahrung beeinflusst (F(5, 138) = 28,27, p < 0,0001), und wirtsuchende Weibchen, die 72 Stunden Urin aufgenommen hatten, flogen deutlich längere Strecken im Vergleich zu allen anderen Diäten (p < 0,0001) und mit Saccharose gefütterten Mücken flogen länger als frische (p = 0,022) und 24 Stunden alte, mit Urin (p = 0,022) gefütterte Mücken. Im Gegensatz zu dem durch die Urindiät beschriebenen Flugaktivitätsmuster zeigten mit Harnstoff gefütterte wirtsuchende Weibchen über einen Zeitraum von 24 Stunden eine anhaltende Flugaktivität, die in der zweiten Hälfte der Dunkelphase ihren Höhepunkt erreichte (Abb. 3). Obwohl die Aktivitätsmuster ähnlich waren, erhöhten wirtsuchende Weibchen, die mit Harnstoff gefüttert wurden, die mittlere Flugdistanz signifikant, abhängig von der absorbierten Konzentration (F(5, 138) = 1310,91, p < 0,0001). Wirtssuchende Weibchen, denen Harnstoff in beliebiger Konzentration verabreicht wurde, flogen länger als Weibchen, denen entweder Wasser oder Saccharose verabreicht wurde (p < 0,03).
Die gesamte Flugaktivität blutsaugender Mücken war bei allen Diäten über 24 Stunden hinweg stabil und hielt an, wobei die Urinaktivität in der zweiten Hälfte der Dunkelperiode sowohl bei mit Wasser gefütterten Weibchen als auch bei frisch gefütterten und 24 Stunden alten Weibchen zunahm (Bild 3). Während die Urindiät die mittlere Flugdistanz bei blutgenährten Weibchen signifikant beeinflusste (F(5, 138) = 4,83, p = 0,0004), hatte die Harnstoffdiät keinen Einfluss (F(5, 1). 38) = 1,36, p = 0,24) .mit anderem Urin und Kontrolldiät (frisch, p = 0,0091; 72 Stunden, p = 0,0022; 168 Stunden, p = 0,001; Saccharose, p = 0,0017; dH2O, p = 0,036).
Die Auswirkungen der Urin- und Harnstofffütterung auf die Fortpflanzungsparameter wurden in Biotests zur Eiablage bewertet (Abbildung 4A) und anhand der Anzahl der von jedem Weibchen gelegten Eier, der Eigröße und der frisch geschlüpften Larven im ersten Stadium untersucht Urin und Blutmehl legten deutlich mehr Eier als Weibchen, die andere Urindiäten erhielten, und ähnelten denen, die mit Saccharose gefüttert wurden (Abb. 4B). Ebenso variierte die Größe der von mit Urin gefütterten Weibchen gelegten Eier je nach Diät (F(5, 209) = 12,85, p < 0,0001), wobei mit 24-Stunden-Urin und Saccharose gefütterte Weibchen deutlich größere Eier legten als mit Wasser gefütterte Weibchen, während die Eier von mit Urin gefütterten Weibchen 16 Eier legten 8 Stunden Urin waren signifikant kleiner (Abb. 4C). Darüber hinaus wirkte sich die Urinernährung signifikant auf die Larvengröße aus (F(5, 187) = 7,86, p < 0,0001), wobei deutlich größere Larven aus Eiern schlüpften, die von 24 und 72 Stunden alten, mit Urin gefütterten Weibchen gelegt wurden, als aus Eiern, die von Eierlarven gelegt wurden. Wassergefütterte und 168 Stunden alte, mit Urin gefütterte Weibchen (Abbildung 4D).
Fortpflanzungsleistung weiblicher Anopheles arabinis, die sich von Kuhurin und Harnstoff ernähren. Mit Blut gefütterte weibliche Mücken wurden 48 Stunden lang mit einer Nahrung bestehend aus frischem und gealtertem Kuhurin, verschiedenen Konzentrationen von Harnstoff, Saccharose (10 %) und destilliertem Wasser (H2O) gefüttert, bevor sie in Bioassays eingesetzt wurden und 48 Stunden lang Eiablagesubstrate gewonnen wurden (A).Eizahl (B, E), Eigröße (C, F) und Larvengröße (D , G) wurden durch die bereitgestellte Ernährung erheblich beeinflusst (Kuhurin: BD; Harnstoff: EG). Die Mittelwerte für jeden Parameter, die mit unterschiedlichen Buchstabennamen gemessen wurden, unterschieden sich signifikant voneinander (einfaktorielle ANOVA unter Verwendung der Post-Hoc-Analyse von Tukey; p < 0,05). Fehlerbalken stellen den Standardfehler des Mittelwerts dar
Als Hauptstickstoffbestandteil des Urins wirkte sich Harnstoff, wenn er bluternährten Weibchen als Nahrung verabreicht wurde, in allen Studien erheblich auf die Fortpflanzungsparameter aus Männchen, die mit Harnstoffkonzentrationen von 134 µM oder mehr gefüttert wurden, legten größere Eier als Weibchen, die mit Wasser gefüttert wurden (F(10, 4245) = 36,7; p < 0,0001; Abbildung 4F), und die Larvengröße war variabler, obwohl sie von ähnlichen Harnstoffkonzentrationen bei den Müttern beeinflusst wurde (F(10, 3305) = 37,9; p < 0,0001) (Abb. 4G).
Allgemeine Anziehungskraft auf flüchtige Extrakte aus dem Kopfraum von Wirt suchendem Rinderurin. Die im Glasröhrchen-Olfaktometer (Abb. 5A) ermittelte Arabiensis wurde signifikant durch das Alter des Urins beeinflusst (χ2 = 15,9, df = 4, p = 0,0032; Abb. 5B). Eine Post-hoc-Analyse zeigte, dass abgestandener Uringeruch nach 24 Stunden im Vergleich zu allen anderen Behandlungen zu deutlich höheren Attraktivitätsniveaus führte (72 Stunden: p = 0,0060). , 168 Stunden: p = 0,012, Pentan: p = 0,00070), mit Ausnahme des Geruchs von frischem Urin (p = 0,13; Abbildung 5B). Obwohl die allgemeine Anziehungskraft blutsaugender Mücken auf Uringeruch nicht signifikant unterschiedlich war (χ2 = 8,78, df = 4, p = 0,067; Abb. 5C), erwiesen sich diese Weibchen im Vergleich zu flüchtigen Headspace-Extrakten als deutlich attraktiver mit 72 Stunden gealtertem Urin im Vergleich zu Kontrollen (p = 0,0066; Abbildung 5C).
Verhaltensreaktionen auf natürliche und synthetische Kuhuringerüche bei der Suche nach Anopheles arabianus vom Wirt und von blutgefütterten Tieren. Schematische Darstellung des Glasröhrchen-Olfaktometers (A). Anziehung flüchtiger Headspace-Extrakte aus frischem und gealtertem Kuhurin auf Wirtsmücken (B) und blutsaugende Mücken (C). Finden Sie die Tentakelreaktion des Lord An. Headspace-Extrakte, isoliert aus frischen (D), 24-Stunden- (E), 72-Stunden- (F) und 1 Gezeigt wird 68 Stunden (G) gealterter Kuhurin. Die Spuren der Elektronenantennendetektion (EAD) zeigen Spannungsänderungen als Reaktion auf bioaktive Verbindungen im Kopfraum, die vom Gaschromatographen eluiert und von einem Flammenionisationsdetektor (FID) erfasst werden. Der Maßstabsbalken stellt die Reaktionsamplitude (mV) im Vergleich zur Retentionszeit (s) dar. Die Eigenschaften und Freisetzungsraten (µg h-1) der biologisch aktiven Verbindungen werden angezeigt. Ein einzelnes Sternchen (*) zeigt eine konsistente Reaktion mit niedriger Amplitude an. Doppelte Sternchen (**) weisen auf nicht reproduzierbare Reaktionen hin. Finden Sie den Wirt (H) und den Blutsauger (I). An.arabiensis spricht synthetische Mischungen aus Gerüchen von frischem und altem Kuhurin unterschiedlich an. Die mittleren Anteile der Mücken, die von verschiedenen Buchstabennamen angezogen wurden, unterschieden sich deutlich voneinander (einfaktorielle ANOVA unter Verwendung der Post-hoc-Analyse von Tukey;p < 0,05). Fehlerbalken stellen den Standardfehler der Skala dar
Weibliche Ann.arabiensis, 72 h und 120 h nach der Blutmahlzeit, während des Laichens, zeigten keine Präferenz für flüchtige Headspace-Extrakte aus frischem und gealtertem Kuhurin im Vergleich zu Pentankontrollen (χ2 = 3,07, p > 0,05; Zusatzdatei 1: Abb. S1).
Für weibliche Ann.arabiensis identifizierten GC-EAD- und GC-MS-Analysen acht, sechs, drei und drei bioaktive Verbindungen (Abbildung 5D-G). Obwohl Unterschiede in der Anzahl der Verbindungen beobachtet wurden, die elektrophysiologische Reaktionen hervorriefen, waren die meisten dieser Verbindungen in jedem flüchtigen Headspace-Extrakt vorhanden, der aus frischem und gealtertem Urin gesammelt wurde. Daher wurden für jeden Extrakt nur Verbindungen in die weiteren Analysen einbezogen, die eine physiologische Reaktion der weiblichen Antennen über dem Schwellenwert hervorriefen.
Die gesamte flüchtige Freisetzungsrate bioaktiver Verbindungen in der Headspace-Sammlung stieg von 29 µg h-1 in frischem Urin auf 242 µg h-1 in 168 Stunden gealtertem Urin, was hauptsächlich auf p-Kresol- und m-Formaldehyd-Phenol-Anstiege sowie Phenol zurückzuführen ist. Im Gegensatz dazu nahmen die Freisetzungsraten anderer Verbindungen, wie 2-Cyclohexen-1-on und Decanal, mit zunehmendem Urinalter ab, was mit der beobachteten Abnahme der Signalintensität (Häufigkeit) im Urin korrelierte Chromatogramm (Abb. 5D)-G linkes Feld) und physiologische Reaktionen auf diese Verbindungen (Abb. 5D-G rechtes Feld).
Insgesamt wies die synthetische Mischung ein ähnliches natürliches Verhältnis bioaktiver Verbindungen auf, die in flüchtigen Extrakten frischer und gealterter Urinkopfräume identifiziert wurden (Abb. 5D–G) und schien bei der Suche nach einem Wirt (χ2 = 8,15, df = 4, p = 0,083; Abb. 5H) oder blutsaugenden Mücken (χ2 = 4,91, df = 4, p = 0,30; Abb. 5) keine nennenswerte Anziehungskraft auszulösen I). Post-hoc-paarweise Vergleiche zwischen den Behandlungen zeigten jedoch, dass wirtssuchende Mücken im Vergleich zu Pentan-Kontrollen für die synthetische Mischung aus 24 Stunden gealtertem Urin signifikant attraktiv waren (p = 0,0086; Abbildung 5H).
Um die Rolle einzelner Komponenten in synthetischen Mischungen aus 24 Stunden gealtertem Urin zu bewerten, wurden sechs subtraktive Mischungen im Vergleich zu vollständigen Mischungen im Y-Röhrchen-Assay bewertet, bei dem einzelne Verbindungen entfernt wurden. Bei wirtssuchenden Mücken hatte das Subtrahieren einzelner Verbindungen aus der vollständigen Mischung einen signifikanten Einfluss auf die Verhaltensreaktionen (χ2 = 19,63, df = 6, p = 0,0032; Zusatzdatei 1: Abbildung S2A), alle subtraktiven Mischungen waren attraktiver als Kleiner als vollständig gemischt. Im Gegensatz dazu hatte die Entfernung einzelner Verbindungen aus der vollsynthetischen Mischung keinen Einfluss auf die Verhaltensreaktionen blutsaugender Mücken (χ2 = 11,38, df = 6, p = 0,077), mit Ausnahme von Decanal, das im Vergleich zur vollständigen Mischung zu geringeren Anziehungswerten führte (p = 0,022; Zusatzdatei 1: Abbildung S2B).
In einem von Malaria endemischen Dorf in Äthiopien wurde die Wirksamkeit einer synthetischen Mischung aus 24-Stunden-Kuhurin beim Anlocken von Mücken unter Feldbedingungen zehn Nächte lang bewertet (Abb. 6A). Insgesamt wurden 4.861 Mücken gefangen und identifiziert, davon 45,7 % Anthropus.gambiae sl, 18,9 % Anopheles pharoensis und 35,4 % Culex spp. (Zusatzdatei 1: Tabelle S1).Anopheles arabinis ist das einzige Mitglied des An.Gambian-Artenkomplexes, der durch PCR-Analyse identifiziert wurde. Im Durchschnitt wurden 320 Mücken pro Nacht gefangen, wobei Fallen mit synthetischen Ködermischungen mehr Mücken fingen als gepaarte Fallen ohne Mischung (χ2(0, 3196) = 170,0, p < 0,0001). In jeder der fünf Kontrollnächte wurden zu Beginn, in der Mitte und am Ende Fallen ohne Köder aufgestellt des Versuchs. In jedem Fallenpaar wurde eine ähnliche Anzahl von Mücken gefangen, was auf keinen Bias zwischen den Häusern (χ2(0, 1665) = 9 × 10-13, p > 0,05) und keinen Bevölkerungsrückgang während des Untersuchungszeitraums hinweist. Im Vergleich zu Kontrollfallen war die Anzahl der in den Fallen mit der synthetischen Mischung gefangenen Mücken signifikant erhöht: Wirtssuchend (χ2(0, 2107) = 138,7, p < 0,000 1), kürzliche Bluternährung (χ2(0, 650) = 32,2, p < 0,0001) und Schwangerschaft (χ2(0, 228) = 6,27, p = 0,0123;Zusätzliche Datei 1: Tabelle S1). Dies spiegelt sich auch in der Gesamtzahl der gefangenen Mücken wider: Wirt suchend > blutsaugend > schwanger > halbschwanger > männlich.
Feldversuche zur Wirksamkeit einer 24-Stunden-synthetischen Kuhurin-Geruchsmischung. Feldversuche wurden in Süd-Zentral-Äthiopien (Karte) in der Nähe der Stadt Maki (Einfügung) durchgeführt, wobei eine Lichtfalle des Centers for Disease Control (CDC) (rechts) in Paarhäusern mit lateinischem Quadratdesign (Luftbild) (A) verwendet wurde eine andere Art und Weise, ein vom physiologischen Zustand abhängiger Effekt. Darüber hinaus fingen diese Fallen deutlich mehr der Wirts-Culex-Mücken ein. (D) Im Vergleich zur Kontrolle. Die Balken auf der linken Seite stellen den durchschnittlichen Selektionsindex von Mücken dar, die in Paaren von Geruchsköderfallen (grün) und Kontrollfallen (offen) gefangen wurden (N = 10), während die Balken auf der rechten Seite den durchschnittlichen Selektionsindex in Paaren von Kontrollfallen (offen; N = 5) darstellen.).Sternchen geben statistische Signifikanzniveaus an (*p = 0,01 und ***p < 0,0001)
Die drei Arten wurden in Fallen mit synthetischen Mischungen unterschiedlich gefangen. Auf der Suche nach einem Wirt (χ2(1, 1345) = 71,7, p < 0,0001), Bluternährung (χ2(1, 517) = 16,7, p < 0,0001) und Schwangerschaft (χ2(1, 180) = 6,11, p = 0,0134) wurde ein .arabiensis in der Falle gefangen Dabei wurde die synthetische Mischung freigesetzt (Abb. 6B), während sich die Menge an An nicht unterschied. Es wurden Pharoensis in verschiedenen physiologischen Zuständen gefunden (Abb. 6C). Für Culex wurde im Vergleich zu Kontrollfallen nur ein signifikanter Anstieg der Anzahl von Mücken auf der Suche nach Wirten in Fallen festgestellt, die mit der synthetischen Mischung beködert wurden (χ2(1,1319) = 12,6, p = 0,0004; Abb. 6D).
Wirtsköderfallen, die sich außerhalb potenzieller Wirte zwischen Brutstätten und ländlichen Gemeinden in Äthiopien befinden, wurden verwendet, um zu beurteilen, ob Malariamücken den Kuhuringeruch als Hinweis auf ihren Wirtslebensraum nutzen. In Abwesenheit von Wirtsreizen, Hitze und mit oder ohne Vorhandensein von Kuhuringeruch wurden keine Mücken gefangen (Zusatzdatei 1: Abbildung S3). Bei hoher Temperatur und Kuhuringeruch wurden jedoch weibliche Malariamücken angelockt und gefangen, wenn auch in geringer Zahl, unabhängig vom Alter des Urins (χ2(5, 25) = 2,29, p = 0,13; Zusatzdatei 1: Abbildung S3). Im Gegensatz dazu wurden bei Wasserkontrollen keine Malariamücken bei hohen Temperaturen gefangen (Zusatzdatei 1: Abbildung S3).
Malariamücken erwerben und verteilen stickstoffhaltige Verbindungen durch kompensatorische Nahrungsaufnahme von Kuhurin (z. B. Pfützen), um lebensgeschichtliche Merkmale zu verbessern, ähnlich wie bei anderen Insekten [2, 4, 24, 25, 26]. Kuhurin ist eine leicht verfügbare erneuerbare Ressource, die eng mit Rastplätzen für Malariaüberträger verbunden ist, wie Kuhställen und hoher Vegetation in der Nähe von Landhäusern und Laichplätzen. Weibliche Mücken lokalisieren diese Ressource anhand des Geruchs und können die Aufnahme stickstoffhaltiger Verbindungen regulieren Urin, einschließlich Harnstoff, dem wichtigsten stickstoffhaltigen Bestandteil im Urin [15, 16]. Abhängig vom physiologischen Zustand der weiblichen Mücke werden Nährstoffe im Urin zugewiesen, um die Flugaktivität und das Überleben wirtsuchender weiblicher Mücken sowie die Überlebens- und Fortpflanzungseigenschaften von bluternährten Individuen während des ersten gonadotropen Zyklus zu verbessern. Daher spielt die Urinmischung eine wichtige Ernährungsrolle für Malariaüberträger, die wie unterernährte Erwachsene verschlossen sind [8], da sie weiblichen Mücken die Möglichkeit gibt, wichtigen Stickstoff aufzunehmen Diese Erkenntnis hat erhebliche epidemiologische Konsequenzen, da Weibchen ihre Lebenserwartung, Aktivität und Fortpflanzungsleistung erhöhen, was sich allesamt auf die Vektorkapazität auswirkt. Darüber hinaus könnte dieses Verhalten das Ziel zukünftiger Vektormanagementprogramme sein.