Estudo dos mecanismos de tolerância do mosquito Aedes aegypti infectado com o Dengue vírus

Abstract

O mosquito Aedes aegypti consome grande quantidade de sangue como fonte de nutrientes para a produção de seus ovos e ao mesmo tempo se infecta com arbovírus de relevância médica. Essa dieta representa um desafio metabólico/oxidativo e imune para o mosquito. Como adaptação a esse desafio, os mosquitos desenvolveram mecanismos de resposta ao estresse que atuam protegendo o inseto de possíveis danos teciduais, garantindo sua homeostase. O Aedes aegypti é o principal vetor do vírus dengue (DENV) e sua capacidade de transmitir o vírus está diretamente relacionada à tolerância a esse vírus. A compreensão molecular da relação entre mosquito vetor e os arbovírus ? por ele transmitido ? é essencial para entender sua competência vetorial, e assim desenvolver estratégias para bloquear a transmissão de arboviroses. Nossa hipótese é que os mecanismos de proteção antioxidante disparados pela alimentação com sangue no mosquito Aedes aegypti promovem tolerância durante a infecção por dengue. Desafiamos os mosquitos com duas cepas de DENV4; a cepa TVP/360, derivada direta de uma cepa isolada na República Dominicana em 1981, e a cepa LRV 13/422, isolada no sul do Brasil em 2013 e avaliamos o fitness/adaptabilidade dos mosquitos a partir de curvas de sobrevivência. Nossos resultados demonstraram que as infecções DENV não impactaram negativamente o tempo de vida dos mosquitos. A intensidade da infecção para a cepa TVP/360 apresentou prevalência de 89,28% no 21 dia pós infecção (dpi). Para os mosquitos infectados com a cepa LRV 13/422 foi observada prevalência de infecção de 33,33% no 21 dpi. Em seguida, avaliamos o perfil de expressão de genes antioxidantes e de resposta ao estresse celular durante a alimentação sanguínea. Os mosquitos foram infectados com a cepa TVP/360 e a expressão dos genes foi avaliada 24hpi, 4 e 7dpi, no intestino e carcaça. O gene da Glutamina Sintetase 1 (GS1) (AAEL001887), essencial na detoxificação do excesso de grupamentos amino derivados da dieta rica em proteínas, apresentou expressivo aumento no RNAm no epitélio do intestino do mosquito 24 horas após a alimentação,independente da presença do vírus. O RNAm do gene Nrf2 apresentou aumento de 4x, no grupo infectado, 24 hpi. Os genes da GS1 e Nrf2 (AAEL019563) foram selecionados para o silenciamento através da técnica de RNA de interferência (RNAi) em mosquitos infectados com a cepa TVP/360. Não observamos alteração da carga viral no corpo todo do inseto 7 dias após desafio com DENV, sugerindo que o silenciamento desses genes não altera a resistência ao vírus em Aedes aegypti. Experimentos em andamento estão avaliando o impacto na fisiologia dos mosquitos após redução da expressão de GS1 e Nrf2, bem como a indução compensatória de outras vias associadas ao metabolismo de nitrogênio em Aedes aegypti durante a infecção pelo DENV.

Abstract: The Aedes aegypti mosquito consumes a large amount of blood as a nutrient source for egg production and simultaneously becomes infected with medically relevant arboviruses. This diet represents a metabolic/oxidative and immune challenge for the mosquito. As an adaptation to this challenge, mosquitoes have developed stress response mechanisms that protect the insect from potential tissue damage, ensuring its homeostasis. Aedes aegypti is the main vector of the dengue virus (DENV), and its ability to transmit the virus is directly related to its tolerance to the virus. Understanding the molecular relationship between the mosquito vector and the arboviruses it transmits is essential to comprehend its vector competence and thus develop strategies to block the transmission of arboviruses. Our hypothesis is that the antioxidant protection mechanisms triggered by blood feeding in the Aedes aegyptimosquito promote tolerance during dengue infection. We challenged the mosquitoes with two strains of DENV4: the TVP/360 strain, directly derived from a strain isolated in the Dominican Republic in 1981, and the LRV 13/422 strain, isolated in southern Brazil in 2013, and evaluated the fitness/adaptability of the mosquitoes through survival curves. Our results demonstrated that DENV infections did not negatively impact the lifespan of the mosquitoes. The infection intensity for the TVP/360 strain showed a prevalence of 89.28% on day 21 postinfection (dpi). For mosquitoes infected with the LRV 13/422 strain, an infection prevalence of 33.33% was observed on day 21 dpi. Next, we evaluated the expression profile of antioxidant and cellular stress response genes during blood feeding. Mosquitoes were infected with the TVP/360 strain, and gene expression was assessed at 24 hours postinfection (hpi), 4, and 7 dpi, in the gut and carcass. The Glutamine Synthetase 1 (GS1) gene (AAEL001887), essential in detoxifying excess amino groups derived from the proteinrich diet, showed a significant increase in mRNA in the mosquito gut epithelium 24 hours after feeding, regardless of the virus presence. The Nrf2 gene mRNA showed a 4fold increase in the infected group at 24 hpi. The GS1 and Nrf2 (AAEL019563) genes were selected for silencing using RNA interference (RNAi) technique in mosquitoes infected with the TVP/360 strain. We did not observe a change in viral load in the whole body of the insect 7 days after DENV challenge, suggesting that silencing these genes does not alter the resistance to the virus in Aedes aegypti. Ongoing experiments are evaluating the impact on mosquito physiology after reducing GS1 and Nrf2 expression, as well as the compensatory induction of other pathways associated with nitrogen metabolism in Aedes aegypti during DENV infection.