Genetic variability of Aedes aegypti in the Americas using a mitochondrial gene: evidence of multiple introductions

To analyze the genetic relatedness and phylogeographic structure of Aedes aegypti, we collected samples from 36 localities throughout the Americas (Brazil, Peru, Venezuela, Guatemala, US), three from Africa (Guinea, Senegal, Uganda), and three from Asia (Singapore, Cambodia, Tahiti). Amplification and sequencing of a fragment of the mitochondrial NADH dehydrogenase subunit 4 gene identified 20 distinct haplotypes, of which 14 are exclusive to the Americas, four to African/Asian countries, one is common to the Americas and Africa, and one to the Americas and Asia. Nested clade analysis (NCA), pairwise distribution, statistical parsimony, and maximum parsimony analyses were used to infer evolutionary and historic processes, and to estimate phylogenetic relationships among haplotypes. Two clusters were found in all the analyses. Haplotypes clustered in the two clades were separated by eight mutational steps. Phylogeographic structure detected by the NCA was consistent with distant colonization within one clade and fragmentation followed by range expansion via long distance dispersal in the other. Three percent of nucleotide divergence between these two clades is suggestive of a gene pool division that may support the hypothesis of occurrence of two subspecies of Ae. aegypti in the Americas.

Genetic lineages in the yellow fever mosquito Aedes (Stegomyia) aegypti (Diptera: Culicidae) from Peru

The yellow fever mosquito Aedes aegypti was introduced in Peru in 1852 and was considered to be eradicated in 1958. In 2001, Ae. aegypti had been recorded in 15 out of 24 Peruvian Departments. Peru has great ecological differences between the east and west sides of Andes. Because of this, we consider that Ae. aegypti populations of both east and west sides can have a genetically distinct population structure. In this study we examined genetic variability and genealogical relationships among three Ae. aegypti Peruvian populations: Lima, Piura (west Andes), and Iquitos (east Andes) using a fragment of the ND4 gene of the mitochondrial genome. Three haplotypes were detected among 55 samples. Lima and Iquitos showed the same haplotype (Haplotype I), whereas Piura has two haplotypes (Haplotype II and III). Haplotype II is four mutational steps apart from Haplotype I, while Haplotype III is 13 mutational steps apart from Haplotype I in the network. The analysis of molecular variation showed that mostly of the detected genetic variation occurs at interpopulational level. The significant value phist suggests that Piura population is structured in relation to Lima and Iquitos populations and the gene flow of the ND4 is restricted in Piura when compared to Lima and Iquitos. Genetic relationship between haplotype I and haplotype II suggests introduction of the same mtDNA lineage into those localities. However the existence of a genetically distant haplotype III also suggests introduction of at least two Ae. aegypti lineages in Peru.

Genealogia, distribuição e história de haplótipos do gene mitocondrial NADH4 em populações do Aedes (Stegomyia) aegypti (Diptera: Culicidae) no Brasil / Genealogy, distribution and history of haplotypes of the mitochondrial gene NADH4 among Aedes (Stegomyia) aegypti (Diptera: Culicidae) populations from Brazil

Informações sobre variabilidade intrapopulacional de vetores biológicos são críticas para o entendimento da transmissão de agentes infecciosos veiculados por esses organismos. Neste sentido, o presente trabalho caracterizou a variabilidade de fragmento que codifica a subunidade 4 do gene mitocondrial da Nicotinamina Adenina Dinucleotídeo Desidrogenase - NADH4 em populações de Aedes aegypti do Brasil e de outros países. Polimorfismo de nucleotídeos únicos foram detectados através da técnica de seqüenciamento genômico. As análises realizadas compreenderam a e variância molecular (AMOVA), clados agrupados (NCA), distribuição de diferenças pareadas. Paralelamente foram examinadas relações de parcimônia máxima e verossimilhança máxima. Os resultados mostram que há polimorfismo do fragmento nas populações analisadas, levando à proposição de dois clados geneticamente independentes (monofiléticos). Interferências de caráter histórico suportam a hipótese de que um dos clados inclui seqüências de indivíduos de populações que chegaram às Américas durante os séculos XVII e XVIII pelo tráfico negreiro, e outro, formado por populações introduzidas mais recentemente, se originou de populações asiáticas. Possíveis implicações epidemiológicas da variabilidade genética apresentada pelas populações do Ae. aegypti são também discutidas.

Genealogia, distribuição e história de haplótipos do gene mitocondrial NADH 4 em populações do Aedes (Stegomyia) aegypti (Diptera: Culicidae) no Brasil / Genealogy, distribution and history of NADH4 haplotypes in Aedes (Stegomyia) aegypti (Diptera: Culicidae) populations from Brazil

Informações sobre variabilidade intrapopulacional de vetores biológicos são críticas para o entendimento da transmissão de agentes infecciosos veiculados por esses organismos. Nesse sentido, o presente trabalho caracterizou a variabilidade de fragmento que codifica a subunidade 4 do gene mitocondrial da Nicotinamina Adenina Dinucleotideo Desidrogenase - NADH4 em populações de Aedes aegypti do Brasil e de outros países. Polimorfismos de nucleotídeos únicos foram detectados através da técnica de seqüenciamento genômico. As análises realizadas compreenderam a de variância molecular (AMOVA), clados agrupados (NCA), distribuição de diferenças pareadas. Paralelamente foram examinadas relações evolutivas entre os haplótipos com o emprego dos critérios de parcimônia máxima e verossimilhança máxima. Os resultados mostram que há polimorfismo do fragmento nas populações analisadas, levando à proposição de dois clados geneticamente independentes (monofiléticos). Inferências de caráter histórico suportam a hipótese de que um dos clados inclui seqüências de indivíduos de populações que chegaram às Américas durante os séculos XVII e XVIII pelo tráfico negreiro, e outro, formado por populações introduzidas mais recentemente, se originou de populações asiáticas. Possíveis implicações epidemiológicas da variabilidade genética apresentada pelas populações do Ae. aegypti são também discutidas.

Knowledge about intrapopulacional variation of biological vectors is critical for understanding the dynamics of the transmission of an infectious agent. The major objective of the present study is to characterize the variability of a gene fragment, which codes for the subunit 4 of the mitochondrial gene of the Nicotinamide Adenine Dinucleotide Dehydrogenase - NADH4 among Aedes aegypti populations from Brazil comparing with that of several other countries. Single nucleotide polymorphism was detected employing genomic sequencing techniques. Nucleotide sequences were analyzed using molecular variance (AMOVA), nested clade (NCA) and mismatch distribution methods. Additionally, evolutionary relationships among haplotypes were estimated employing maximum parsimony and maximum likelihood criterions. The results show that the fragment of the mitochondrial gene (NADH4) is polymorphic, and that the populations of Ae. aegypti from Brazil are grouped into two genetically distinct, monophyletic clades Historical inferences support the hypothesis that one clade includes sequences from individuals that may be introduced in the Americas in the 17th and 18th centuries during the slave trade from Africa to America. The second clade consists of sequences of individuals that may be introduced in Brazil more recent, probably from Asian populations. Epidemiological consequences because of the genetic variability among populations of Ae. aegypti in Brazil are discussed.

Resistance of Aedes aegypti from the state of Säo Paulo, Brazil, to organophosphates insecticides

Since the reintroduction of Aedes aegypti in the state of Säo Paulo, in the middle of the 1980-decade, organophosphate insecticides are being used to control the dengue vector. In 1996, an annual program for monitoring the susceptibility of Ae. aegypti to the insecticides was implemented. Some of the results of this monitoring program are presented. Ae. aegypti populations from ten localities have been submitted to bioassays with the diagnostic dose of temephos and fenitrothion. Only two (Marília and Presidente Prudente) remain susceptible to both insecticides and one (Santos) exhibits true resistance. Ae. aegypti from the remaining localities showed an incipient altered susceptibility. Resistance ratios varied from 1.2 to 2.9 for temephos and from 1.5 to 3.2 to fenitrothion, indicating moderate levels of resistance. Biochemical assays did not detect alterations in the enzyme acetilcholinesterase, but indicated that resistance is associated with esterases

Evaluation of insectide resistence and biochemical mechanisms in a population of Culex quinquefasciatus (Diptera: Culicidae) from Säo Paulo, Brazil

To establish an insectidical resistance surveillance program, Culex quinquefasciatus mosquitoes from Säo Paulo, Brazil, were colonized (PIN95 strain) and analyzed for levels of resistance. The PIN95 strain showed low levels of resistance to organophosphates [malathion (3.3-fold), fenitrothion (11.2-fold)] and a carbamate [propoxur (3.0-fold)]. We also observed an increase of 7.4 and 9.9 in alpha and ß esterase activities, respectively, when compared with the reference IAL strain. An alteration in the sensitivity of acetycholinesterase to insectide inhibition was also found in the PIN95 mosquitoes. The resistant allele (Ace.1r), however, was found at low frequencies (0.12) and does not play an important role in the described insecticide resistance. One year later, Cx quinquefasciatus mosquitoes were collected (PIN96 strain) at the same site and compared to the PIN95 strain. The esterase activity patterns observed for the PIN96 strain were similar to those of the PIN95 mosquitoes. However, the occurence of the Ace.1r allele was statistically higher in the PIN96 strain. The results show that esterase-based insecticide resistance was established in the PIN95 Cx. quinquefasciatus population and that an acethylcholinesterase based resistant mechanism has been selected for. A continuous monitoring of this phenomenon is fundamental for rational mosquito control and insecticide application programs.

Avaliaçäo da resistência a inseticidas em populaçäo de Culex quinquefasciatus (Diptera: Culicidae) do Rio Pinheiros (Säo Paulo, Brasil) / Evaluation of the insecticide resistence in population of Culex quinquefasciatus (Diptera: Culicidae) of Pinheiros river, Säo Paulo, Brazil

Mostra o surgimento de resistência na populaçäo de Culex quinquefasciatus do rio Pinheiros (linhagem PIN) aos organofosforados malation (3,2 vezes), fenitrotion (11,2 vezes) e ao carbamato propoxur (3,0 vezes) quando comparados à linhagem suscetível IAL. O principal mecanismo bioquímico da resistência é a elevaçäo dos níveis de atividade de esterases. Há também uma mudança no padräo eletroforético destas esterases na linhagem PIN, mostrando duas bandas intensamente coradas. Além das esterases, o alelo resistente da acetilcolinesterase (Ace.1r) está presente, ainda que em baixa freqüência (0,12. Essa baixa freqüência indica a existência de outro mecanismo bioquímico que colabore para a resistência apresentada ao propoxur, provavelmente o de oxidases de múltipla funçäo. Após um ano, outra amostra da mesma populaçäo foi coletada (PIN2). A atividade de esterases foi medida e a freqüência dos alelos Ace.1 determinadas. Os resultados mostraram um aumento da atividade de a-esterases e uma diminuiçäo na de B-esterases, ambos estatisticamente significantes a=0,05). A freqüência do alelo Ace1r aumentou de 0,12 para 0,17, diferença também estatisticamente significante, o que demostra uma seleçäo favorável para as a-esterases e a forma insensível da acetilcolinesterase. A suscetibilidade desta populaçäo a permetrina indica a classe dos piretróides como alternativa na eventual necessidade de mudança dos compostos empregados no controle

Resistência a inseticidas organofosforados e carbamatos em populaçäo de Culex quinquefasciatus / Organophosphorous and carbamate resistence in a population of Culex quinquefasciatus

Relata-se a ocorrência, na populaçäo de Culex quinquefasciatus, de resistência a pelo menos dois organofosforados e a um carbamato (malathion, fenitrothion e propoxur, respectivamente), mostrando a necessidade de haver programa de manejo de inseticidas. A suscetibilidade dessa populaçäo ao piretróide permetrina indica essa classe como de escolha numa eventual necessidade de substituiçäo dos organofosforados.

Amostragem por larva-única na vigilância de Aedes aegypti / Single-larva sampling for Aedes aegypti surveillance

Com a finalidade de testar a metodologia de amostragem por larva-única na vigilância entomológica do Aedes aegypti, foram pesquisados domicílios do Município de Araraquara, SP (Brasil). Nos criadouros que continham larvas de Aedes uma delas foi coletada. Como controle, após a coleta da larva-única, todas as larvas foram coletadas para identificaçäo posterior. Esse processo foi repetido no laboratório. Dos 447 domicílios visitados, apenas 12 foram considerados positivos e 20 criadouros foram identificados; destes, 13 continham larvas de Aedes; 5, larvas de Aedes e Culex e 2, larvas de Culex. Os resultados mostram o reconhecimento correto, no campo, de todos os criadouros, evidenciando que o método poderia ser utilizado na vigilância entomológica de municípios sem infestaçäo domiciliar ou infestados apenas com uma única espécie de Aedes