Larval environmental stress alters Aedes aegypti competence for Sindbis virus

Authors


Corresponding Author Ephantus J. Muturi, 1816 S. Oak St., Champaign, IL 61820, USA. Tel.: +1 217 244 1186; Fax: +1 217 333 2359; E-mail: ephajumu@yahoo.com

Summary

Objective  To evaluate how stress at the larval stage alters adult mosquito performance and susceptibility to viral infection.

Methods  We used a model system consisting of Sindbis virus (SINV) and the yellow fever mosquito Aedes aegypti. Larvae were either reared under optimal conditions (control) or exposed to one of four types of stressors; suboptimal nutrients, starvation, elevated temperature, and a low dose of the insecticide malathion and adult females were fed SINV infectious blood meal. Differential expressions of stress, immune-specific and detoxification genes was measured in fourth instar larvae (HSP70, HSP83, cecropin, defensin, transferrin and CYP6Z6) and 3-day-old females (cecropin, defensin, transferrin) to identify plausible molecular mechanisms associated with mosquito response to stress.

Results  There were stress-specific variations in mosquito performance (survival, development time, female size), but all stressors had a consistent effect of significantly increasing susceptibility to viral infection and dissemination relative to the controls. Three genes were up-regulated in fourth instar larvae exposed to temperature stress (cecropin, defensin and CYP6Z6) compared to single genes in suboptimal nutrient (cecropin) and malathion (transferrin) stress treatments and down-regulation of all the six genes in starvation treatments. In adult samples, transferrin was up-regulated in all but starvation treatments while defensin was up-regulated in starvation and temperature stress treatments.

Conclusions  Stress during larval development may cause alterations in adult mosquito phenotype and immunity that can increase their susceptibility to pathogens.

Abstract

Objectif:  Investiguer comment le stress au stade larvaire altère-t-il la performance des moustiques adultes et leur sensibilitéà l’infection virale.

Méthodes:  Nous avons utilisé un système modèle constitué du virus Sindbis (SINV) et Aedes aegypti le moustique de la fièvre jaune. Les larves ont étéélevées, soit dans des conditions optimales (témoins) ou exposées à l’un des quatre types de facteurs de stress; nutriments sous-optimal, famine, température élevée et faible dose de l’insecticide malathion. Les femelles adultes ont été nourries d’un repas de sang infectieux au SINV. Des expressions différentielles des gènes de stress, immuno-spécifiques et de désintoxication ont été mesurées chez des larves de stade quatre (HSP70, HSP83, cécropine, défensine, transferrine et CYP6Z6) et des femelles de 3 jours (cécropine, défensine, transferrine) afin d’identifier des mécanismes moléculaires plausibles associés à la réponse des moustiques au stress.

Résultats:  Il y avait des variations spécifiques au stress, dans la performance des moustiques (survie, temps de développement, taille des femelles), mais tous les facteurs de stress avaient un effet consistant à augmenter de manière significative la sensibilitéà l’infection virale et la dissémination par rapport aux témoins. Trois gènes ont été up-régulés chez les larves de stade quatre exposées à un stress de température (cécropine, défensine et CYP6Z6) par rapport à un seul gène dans le stress de nutrition sous-optimale (cécropine) et l’exposition au malathion (transferrine) et à la down-régulation de l’ensemble des six gènes dans le stress de famine. Dans des échantillons d’adultes, la transferrine a été up-régulée dans tous les stresses sauf la famine, alors que la défensine a été up-régulée dans le stress de famine et de température.

Conclusions:  Le stress au cours du développement larvaire peut entraîner des altérations dans le phénotype des moustiques adultes et dans l’immunité, qui peuvent accroître leur sensibilité aux agents pathogènes.

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