Composition and diversity of mosquitoes (Diptera: Culicidae) in urban parks in the South region of the city of São Paulo, Brazil / Composição e diversidade de mosquitos (Diptera: Culicidae) em parques urbanos localizados na região Sul do município de São Paulo, Brasil

Abstract Many parks in the city of São Paulo contain remnants of Atlantic Forest. Of the 30 municipal parks in the South of the city, we investigated two in this study (Santo Dias Park and Shangrilá Park) in order to survey their mosquito fauna and investigate the presence of potential bioindicators of environmental conditions and vectors of human pathogens. Mosquitoes were collected monthly between March 2011 and February 2012 using aspirators, Shannon and CDC traps for adult mosquitoes and larval dippers and suction samplers for immature forms. Sampling effort was evaluated by plotting a species accumulation curve, and total richness was estimated using the first-order jackknife. To compare the diversity between the two parks Shannon and Simpson diversity indexes were calculated. Species similarity was compared by the Sorensen similarity index. In all, 8,850 specimens were sampled in both parks. Collections in Santo Dias Park yielded 1,577 adult mosquitoes and 658 immature individuals distributed in seven genera (Aedes, Anopheles, Culex, Limatus, Mansonia, Toxorhynchites and Wyeomyia) and 27 taxonomic units. Among the adult mosquitoes collected, Culex nigripalpus .and Aedes fluviatilis were the most abundant, while the most abundant immature forms were Cx. imitator, Wy. davisi, Wy. galvaoi and Ae. albopictus. Collections in Shangrilá Park yielded 4,952 adult specimens and 1,663 immature forms distributed in eight genera (Aedes, Anopheles, Culex, Limatus, Mansonia, Toxorhynchites, Uranotaenia and Wyeomyia) and 36 taxonomic units. Species accumulation curves in both parks were close to the asymptote, and the total richness estimate was close to the observed richness. Although the observed species richness was higher in the Shangrilá Park, there was no statistically significant difference between the diversity indexes measured. Regarding species composition, the two sites shared 16 species, including those of epidemiological importance such as Culex nigripalpus, Cx. quinquefasciatus, Aedes albopictus and Ae. aegypti. As some of the mosquito taxa found are bioindicators of environmental conditions and have epidemiological potential to carry pathogens, we recommend that urban parks should be included in official mosquito surveillance programs, and regular surveys carried out to detect circulating arboviruses.

Resumo Parques urbanos do município de São Paulo contêm remanescentes de Mata Atlântica. No sul da cidade há 30 parques municipais, sendo os parques Santo Dias e Shangrila alvos deste estudo. Este estudo teve a proposta de levantamento da fauna de culicídeos desses dois parques no sul da cidade de São Paulo e avaliar a presença de potenciais bioindicadores e espécies vetoras de patógenos aos seres humanos. Os mosquitos foram coletados mensalmente entre março de 2011 e fevereiro de 2012, com aspiradores, armadilhas de Shannon e CDCs para mosquitos adultos e conchas entomológicas e bombas manuais de sucção para os imaturos. O esforço amostral foi avaliado por traçar uma curva de acumulação de espécies, e a riqueza total foi estimada pelo método jackknife de primeira ordem. Para comparar a diversidade entre os dois parques, foram calculados os índices de diversidade de Shannon e de Simpson. A similaridade na composição de espécies foi comparada pelo índice de similaridade de Sorensen. Foram coletados um total de 8.850 espécimes de culicídeos em ambos os parques. Coletas no parque Santo Dias renderam 1.577 mosquitos adultos e 658 imaturos, distribuídos em sete gêneros (Aedes, Anopheles, Culex, Limatus, Mansonia, Toxorhynchites e Wyeomyia) e 27 unidades taxonômicas: Culex nigripalpus, e Aedes fluviatilis foram as mais abundantes unidades taxonômicas coletadas como adultos, enquanto em formas imaturas, as espécies mais abundantes coletadas foram Cx. imitator, Wy. davisi, Wy. galvaoi e Ae. albopictus. Coletas no parque Shangrilá renderam 4.952 espécimes como adultos e 1.663 formas imaturas, distribuídas em oito gêneros (Aedes, Anopheles, Culex, Limatus, Mansonia, Toxorhynchites, Uranotaenia e Wyeomyia) e 36 unidades taxonômicas.. As curvas de acúmulo de espécies em ambos os parques ficaram perto da assíntota, e as estimativas de riqueza total foram próximas às riquezas observadas. Apesar da riqueza observada ter sido maior no parque Shangrilá, não houve diferença estatisticamente significante entre os índices de diversidade mensurados. Em relação à composição de espécies os dois locais compartilharam 16 espécies, incluindo as de maior importância epidemiológica como Culex nigripalpus, Cx. quinquefasciatus, Aedes albopictus e Ae. aegypti. Alguns táxons de culicídeos são bioindicadores de condições ambientais nas áreas ou possuem potencial para veicular patógenos. Atenção deve ser dada a parques urbanos, com inclusão destes locais nos programas oficiais de vigilância entomológica e investigações periódicas na circulação de arbovírus.

DsRed2 transient expression in Culex quinquefasciatus mosquitoes

Culex quinquefasciatus mosquitoes have been successfully genetically modified only once, despite the efforts of several laboratories to transform and establish a stable strain. We have developed a transient gene expression method, in Culex, that delivers plasmid DNA directly to the mosquito haemolymph and additional tissues. We were able to express DsRed2 fluorescent protein in adult Cx. quinquefasciatus mosquitoes by injecting plasmids directly into their thorax. The expression of DsRed2 in adult Cx. quinquefasciatus mosquitoes is an important stepping stone to genetic transformation and the potential use of new control strategies and genetic interactions.

Culex quinquefasciatus (Diptera: Culicidae): aspectos da manipulação genética e estudos populacionais utilizando marcadores microssatélites / Culex quinquefasciatus (Diptera: Culicidae) aspects of genetic manipulation and population Characterization using microsatellites

O avanço na distribuição geográfica de mosquitos vetores é seguido pela emergência de vírus e doenças em novas áreas para as quais não há disponibilidade de vacinas efetivas e drogas terapêuticas específicas são insuficientes. Métodos de controle de mosquitos tradicionais perderam efetividade, devido principalmente a grande capacidade reprodutiva e flexibilidade genômica dos mosquitos. Controle químico cada vez mais tornase restrito, acarretando na urgente necessidade de novas formas de controle. A liberação de machos carregando um gene letal dominante (RIDL) oferece novas abordagens aplicáveis ao controle de mosquitos e ainda assim ecológicas e espécie específica. Mosquitos Culex quinquefasciatus foram transformados com sucesso apenas uma vez, apesar do esforço de diversos laboratórios em obter uma linhagem transgênica estável. Foi desenvolvido um método de expressão transiente em mosquitos Culex, que insere plasmídeos contendo genes efetores na hemolinfa e tecidos subjacentes do mosquito. Foi observada a expressão da proteína fluorescente DsRed2, em mosquitos Culex quinquefasciatus adultos mediada por plasmídeos. Esta expressão pode ser considerada um importante passo na transformação de mosquitos Culex, além de potencial uso em estratégias de controle genético e interações gênicas. Para que novas formas de controle sejam realmente efetivas é vital que se conheça a estrutura genética da população alvo. Marcadores moleculares têm sido extensivamente utilizados em estudos filogenéticos e taxonômicos de diversas espécies de insetos. Microssatélites são de grande utilidade para observar estruturas populacionais, tanto em âmbito geográfico, quanto na escala evolucionária. Foi possível observar a formação de clusters e de padrões genéticos distintos entre as populações analisadas, criando um panorama genético dos mosquitos Culex quinquefasciatus coletados no Brasil.

Genetic Control of Mosquitoes: population suppression strategies / Controle genético de mosquitos: estratégias de supressão de populações

Over the last two decades, morbidity and mortality from malaria and dengue fever among other pathogens are an increasing Public Health problem. The increase in the geographic distribution of vectors is accompanied by the emergence of viruses and diseases in new areas. There are insufficient specific therapeutic drugs available and there are no reliable vaccines for malaria or dengue, although some progress has been achieved, there is still a long way between its development and actual field use. Most mosquito control measures have failed to achieve their goals, mostly because of the mosquito's great reproductive capacity and genomic flexibility. Chemical control is increasingly restricted due to potential human toxicity, mortality in no target organisms, insecticide resistance, and other environmental impacts. Other strategies for mosquito control are desperately needed. The Sterile Insect Technique (SIT) is a species-specific and environmentally benign method for insect population suppression, it is based on mass rearing, radiation mediated sterilization, and release of a large number of male insects. Releasing of Insects carrying a dominant lethal gene (RIDL) offers a solution to many of the drawbacks of traditional SIT that have limited its application in mosquitoes while maintaining its environmentally friendly and species-specific utility. The self-limiting nature of sterile mosquitoes tends to make the issues related to field use of these somewhat less challenging than for self-spreading systems characteristic of population replacement strategies. They also are closer to field use, so might be appropriate to consider first. The prospect of genetic control methods against mosquito vectored human diseases is rapidly becoming a reality, many decisions will need to be made on a national, regional and international level regarding the biosafety, social, cultural and ethical aspects of the use and deployment of these vector control methods.

Ao longo das duas últimas décadas, morbidade e mortalidade da malária e dengue e outros patógenos tem se tornado cada vez mais um problema de Saúde Pública. O aumento na distribuição geográfica de seus respectivos vetores é acompanhada pela emergência de doenças em novas áreas. Não estão disponíveis drogas específicas suficientes e não há vacinas específicas para imunizar as populações alvo. As medidas de controle de mosquitos atuais falharam em atingir os objetivos propostos, principalmente devido à grande capacidade reprodutiva dos mosquitos e alta flexibilidade genômica. O controle químico se torna cada vez mais restrito devido a sua potencial toxicidade aos seres humanos, mortalidade de organismos não alvos, resistência a inseticida além de outros impactos ambientais. Novas estratégias de controle são necessárias. A técnica do inseto estéril (SIT) é um método de supressão populacional espécie específico e ambientalmente amigável, baseia-se na criação em massa, esterilização mediante irradiação e liberação de um grande número de insetos machos. Liberar insetos carregando um gene letal dominante (RIDL) oferece uma solução a muitas limitações impostas pela técnica do inseto estéril (SIT) que limitaram sua aplicação em mosquitos e ainda assim mantém suas características de ambientalmente amigável e espécie específica. A natureza auto-limitante de mosquitos estéreis tende a deixar alguns empecilhos para uso no campo, de certa forma, menos desafiadores quando comparados a sistemas auto-propagação, característicos de estratégias de substituição de população. Sistemas auto-limitantes estão mais próximos para uso no campo, portanto pode ser apropriado considerá-lo primeiro. A perspectiva de métodos de controle genéticos contra mosquitos vetores de doenças que acometem humanos está rapidamente se tornando uma realidade, muitas decisões terão de ser tomadas em âmbito nacional, regional e internacional com relação a aspectos étnicos, sociais, culturais e de biossegurança para o uso e liberação destes métodos de controle de vetores.