Population structure and ancestry prediction of Aedes aegypti (Diptera: Culicidae) supports a single African origin of Colombian populations

BACKGROUND A previous phylogeographic study revealed two Aedes aegypti African-related mitochondrial lineages distributed in Colombian's cities with different eco-epidemiologic characteristics with regard to dengue virus (DENV). It has been proposed these lineages might indicate independent invasion sources. OBJECTIVES Assessing to Colombian population structure and to support evidence of its probable source origin. METHODS We analysed a total of 267 individuals from cities of Bello, Riohacha and Villavicencio, which 241 were related to the West and East African mitochondrial lineages (termed here as WAL and EAL, respectively). Eight polymorphic microsatellite loci were analysed aiming population structure. FINDINGS Results indicate substantial gene flow among distant and low-connected cities composing a panmictic population with incipient local differentiation of Ae. aegypti is placed in Colombia. Likewise, genetic evidence indicates no significant differences among individuals related to WAL and EAL is placed. MAIN CONCLUSIONS Minimal genetic differentiation in low-connected Ae. aegypti populations of Colombia, and lack concordance between mitochondrial and nuclear genealogies suggest that Colombian Ae. aegypti shared a common demographic history. Under this scenario, we suggest current Ae. aegypti population structure reflects a single origin instead of contemporary migration, which founding populations have a single source from a mitochondrial polymorphic African ancient.

Spatiotemporal multiple insecticide resistance in Aedes aegypti populations in French Guiana: need for alternative vector control

BACKGROUND Aedes aegypti is the sole vector of urban arboviruses in French Guiana. Overtime, the species has been responsible for the transmission of viruses during yellow fever, dengue, chikungunya and Zika outbreaks. Decades of vector control have produced resistant populations to deltamethrin, the sole molecule available to control adult mosquitoes in this French Territory. OBJECTIVES Our surveillance aimed to provide public health authorities with data on insecticide resistance in Ae. aegypti populations and other species of interest in French Guiana. Monitoring resistance to the insecticide used for vector control and to other molecule is a key component to develop an insecticide resistance management plan. METHODS In 2009, we started to monitor resistance phenotypes to deltamethrin and target-site mechanisms in Ae. aegypti populations across the territory using the WHO impregnated paper test and allelic discrimination assay. FINDINGS Eight years surveillance revealed well-installed resistance and the dramatic increase of alleles on the sodium voltage-gated gene, known to confer resistance to pyrethroids (PY). In addition, we observed that populations were resistant to malathion (organophosphorous, OP) and alpha-cypermethrin (PY). Some resistance was also detected to molecules from the carbamate family. Finally, those populations somehow recovered susceptibility against fenitrothion (OP). In addition, other species distributed in urban areas revealed to be also resistant to pyrethroids. CONCLUSION The resistance level can jeopardize the efficiency of chemical adult control in absence of other alternatives and conducts to strongly rely on larval control measures to reduce mosquito burden. Vector control strategies need to evolve to maintain or regain efficacy during epidemics.

Liaisons dangereuses: cross-border gene flow and dispersal of insecticide resistance-associated genes in the mosquito Aedes aegypti from Brazil and French Guiana

BACKGROUND In recent years, South America has suffered the burden of continuous high impact outbreaks of dengue, chikungunya and Zika. Aedes aegypti is the main mosquito vector of these arboviruses and its control is the only solution to reduce transmission. OBJECTIVES In order to improve vector control it is essential to study mosquito population genetics in order to better estimate the population structures and the geneflow among them. METHODS We have analysed microsatellites and knockdown resistance (kdr) mutations from a trans-border region in Amazonia between the state of Amapá (Brazil) and French Guiana (overseas territory of France), to provide further knowledge on these issues. These two countries have followed distinct vector control policies since last century. For population genetic analyses we evaluated variability in 13 well-established microsatellites loci in Ae. aegypti from French Guiana (Saint Georges and Cayenne) and Brazil (Oiapoque and Macapá). The occurrence and frequency of kdr mutations in these same populations were accessed by TaqMan genotype assays for the sites 1016 (Val/Ile) and 1534 (Phe/Cys). FINDINGS We have detected high levels of gene flow between the closest cross-border samples of Saint-Georges and Oiapoque. These results suggest one common origin of re-colonisation for the populations of French Guiana and Oiapoque in Brazil, and a different source for Macapá, more similar to the other northern Brazilian populations. Genotyping of the kdr mutations revealed distinct patterns for Cayenne and Macapá associated with their different insecticide use history, and an admixture zone between these two patterns in Saint Georges and Oiapoque, in accordance with population genetic results. MAIN CONCLUSIONS The present study highlights the need for regional-local vector surveillance and transnational collaboration between neighboring countries to assess the impact of implemented vector control strategies, promote timely actions and develop preparedness plans.

Variabilidad genética de Aedes aegypti en el departamento de Sucre, Colombia, mediante el análisis de la secuencia de nucleótidos del gen mitocondrial ND4 / Genetic variability of Aedes aegypti in the department of Sucre, Colombia, by analysis of the nucleotide sequence of the mitochondrial ND4 gene

Resumen Introducción. Aedes aegypti es la especie de mosquito de mayor relevancia en América por transmitir los virus del dengue, del Zika, del chikungunya y de la fiebre amarilla. Tanto factores ecológicos como el control químico, pueden influir en la composición genética de las poblaciones de Ae. aegypti, por lo cual es necesaria su caracterización. Objetivo. Determinar la variabilidad genética de las poblaciones de Ae. aegypti en cuatro municipios del departamento de Sucre, Colombia. Materiales y métodos. Larvas de Ae. aegypti, recolectadas en los municipios de Sincelejo, Sampués, Corozal y Guaranda del departamento de Sucre, fueron criadas en laboratorio hasta el estado adulto. Como marcador genético, se utilizó un segmento del gen mitocondrial ND4, que codifica para la subunidad 4 de la enzima NADH-deshidrogenasa. El análisis genético incluyó la estimación de parámetros de diversidad de nucleótidos, haplotipos, de estructura genética y de flujo de genes. Resultados. Se obtuvieron 108 secuencias parciales de 357 nucleótidos y cuatro haplotipos de nucleótidos del gen ND4 de Ae. aegypti. Se encontró una diferenciación genética significativamente alta entre las poblaciones de Sampués y Guaranda mediante el índice de fijación (F ST =0,59467), las de Sincelejo y Sampués (F ST = 0,25637), y las de Corozal y Guaranda (F ST = 0,22237). Se evidenció un gran flujo de genes (Nm=infinito) entre las poblaciones de Sincelejo y Corozal. Conclusión. Existen diferencias genéticas entre las poblaciones del mosquito Ae. aegypti de los municipios del departamento de Sucre. Se registra la presencia de un nuevo haplotipo del gen mitocondrial ND4 de Ae. aegypti en Colombia, el cual fue detectado en el municipio de Sincelejo.

Abstract Introduction. Aedes aegypti is the most important mosquito species in America for the transmission of viruses of dengue, Zika, Chikungunya and yellow fever. Ecological factors as well as chemical controls can affect the genetic composition of Ae. aegypti populations, which is why its genetic characterization is necessary. Objective. To determine the genetic variability of Ae. aegypti populations in four municipalities of Sucre department, Colombia. Materials and methods. Larvae of Ae. aegypti, collected in the municipalities of Sincelejo, Sampués, Corozal and Guaranda, Sucre department, were reared under laboratory conditions to adult stage. A segment of the mitochondrial ND4 gene which codes for the subunit 4 of the enzyme NADH-dehydrogenase was used as genetic marker. The genetic analysis included the estimation of parameters of nucleotide and haplotype diversity, genetic structure and gene flow. Results. One hundred and eight partial sequences of 357 nucleotides and four nucleotide haplotypes of the ND4 gene of Ae. aegypti were obtained. A significantly high genetic differentiation was found between the Sampués and Guaranda populations (F ST =0.59467),Sincelejo and Sampués (F ST =0.25637), and Corozal and Guaranda (F ST =0.22237). A high gene flow (Nm=infinite) was observed among the populations of Sincelejo and Corozal. Conclusion. There are genetic differences between the Ae. aegypti populations from the municipalities of Sucre department. The presence of a new haplotype of the mitochondrial ND4 gene of Ae. aegypti in Colombia was recorded, detected in the municipality of Sincelejo.

Dengue virus infection induces chromatin remodeling at locus AAEL006536 in the midgut of Aedes aegypti / La infección por virus dengue induce remodelación de la cromatina en el locus AAEL006536 en el intestino medio de Aedes aegypti

Abstract: Objective: To identify and characterize Aedes aegypti's AAEL006536 gene proximal upstream cis-regulatory sequences activated by dengue virus infection. Materials and methods: A. aegypti Rockefeller strain mosquitoes were blood fed or infected with dengue virus 2. Open chromatin profiling was then carried out in pools of midguts from each group of mosquitoes. Results: The proximal upstream region does not contain open chromatin sites in the midguts of blood-fed mosquitoes as detected by FAIRE-qPCR. In contrast, two cis-regulatory sites were identified in the same upstream region of dengue virus-infected mosquito midguts. The distal sequence contains STAT-, REL- and C/EBP-type transcription factor binding sites. Conclusion: The activation of two proximal cis-regulatory sequences, induced by dengue virus infection, is mediated by chromatin remodeling mechanisms. Binding sites suggest a dengue virus infection-induced participation of immunity transcription factors in the up-regulation of this gene. This suggests the participation of the AAEL006536 gene in the mosquito's antiviral innate immune response.

Resumen: Objetivo: Identificar y caracterizar las secuencias reguladoras activadas por la infección por virus dengue en la región proximal del gen AAEL006536 de Aedes aegypti. Material y métodos: Mosquitos de la cepa Rockefeller de A. aegypti se infectaron con virus dengue o se alimentaron con sangre. Se obtuvieron los perfiles de cromatina abierta del locus en los intestinos de cada uno de los grupos. Resultados: Se identificaron dos sitios reguladores solo en los intestinos de mosquitos infectados por virus dengue. El sitio distal contiene sitios de unión a factores de transcripción tipo REL, STAT y C/EBP. Conclusiones: La activación de dos sitios reguladores proximales está mediada por la remodelación de la cromatina. Los sitios de unión a factores de transcripción en el sitio regulador distal sugieren la participación de las vías de inmunidad en la regulación del gen. Esto sugiere la participación de este gen en la respuesta inmune del mosquito frente a la infección viral.

Pathogen-insect interaction candidate molecules for transmission-blocking control strategies of vector borne diseases / Moléculas candidatas para el control de enfermedades transmitidas por vector mediante el bloqueo de interacciones patógeno-insecto

Abstract: Objective: To analyze the current knowledge of pathogen-insect interactions amenable for the design of molecular-based control strategies of vector-borne diseases. Materials and methods: We examined malaria, dengue, and Chagas disease pathogens and insect molecules that participate in interactions during their vectors infection. Results: Pathogen molecules that participate in the insect intestine invasion and induced vector immune molecules are presented, and their inclusion in transmission blocking vaccines (TBV) and in genetically modify insect (GMI) vectors or symbiotic bacteria are discussed. Conclusion: Disruption of processes by blocking vector-pathogen interactions provides several candidates for molecular control strategies, but TBV and GMI efficacies are still limited and other secondary effects of GMI (improving transmission of other pathogens, affectation of other organisms) should be discarded.

Resumen: Objetivo: Analizar el conocimiento actual de las interacciones patógeno-insecto susceptibles a incluirse en el diseño de estrategias moleculares para el control de enfermedades transmitidas por vectores. Material y métodos: Se examinaron los agentes causales de la malaria, el dengue y la enfermedad de Chagas, y las moléculas de insectos que participan en interacciones durante la infección de sus vectores. Resultados: Se presentan moléculas de patógenos que participan en la invasión del intestino del insecto y moléculas inmunes inducidas en los vectores. Se discute su inclusión en vacunas bloqueadoras de transmisión (VBT) y en la modificación genética de vectores (MGI) o de sus bacterias simbióticas. Conclusión: La interrupción de procesos mediante el bloqueo de las interacciones patógeno-vector proporciona varios candidatos para las estrategias de control molecular, pero la eficacia de VBT y MGI es aún limitada y los efectos secundarios de MGI (aumento de la transmisión de otros patógenos y afectación de otros organismos) deben descartase.

Infección de Aedes albopictus (Skuse, 1894) con el genotipo asiático-americano del virus del dengue serotipo 2 en Medellín y su posible papel como vector del dengue en Colombia / Aedes albopictus (Skuse, 1894) infected with the American-Asian genotype of dengue type 2 virus in Medellín suggests its possible role as vector of dengue fever in Colombia

Resumen Introducción. Aedes aegypti y Ae. albopictus son reconocidos vectores de arbovirus como los del dengue, la fiebre amarilla, el chikungunya y el Zika, en regiones tropicales y subtropicales del mundo. En Colombia, la distribución geográfica de Ae. albopictus ha sufrido un incremento y hoy incluye ciudades como Cali y Medellín. Hasta ahora, sin embargo, no se ha recabado información concluyente sobre su infección viral y su capacidad de transmisión a los humanos. Objetivo. Determinar la infección natural por dengue en ejemplares de Ae. albopictus recolectados en un área urbana de Medellín. Materiales y métodos. Se recolectaron individuos de Ae. albopictus en el campus de la Universidad Nacional de Colombia, sede Medellín. Se confirmó su clasificación taxonómica mediante el análisis del gen citocromo oxidasa I (COI), y se extrajo el ARN total para la identificación del virus del dengue y de los respectivos serotipos. La presencia del genotipo DENV se infirió mediante el análisis del gen NS3. Resultados. El análisis del COI corroboró el estatus taxonómico de Ae. albopictus. Uno de los mosquitos procesados fue positivo para DENV-2 y el análisis del NS3 mostró una gran similitud con el genotipo asiático-americano. Conclusión. Se reporta la infección con DENV-2 en Ae. albopictus en Medellín, Colombia. La presencia del genotipo asiático-americano en una zona urbana sugiere su posible circulación entre humanos y en Ae. albopictus, lo cual alerta sobre su eventual papel en la transmisión del DENV-2, y sobre la necesidad de incluir esta especie en la vigilancia entomológica en Colombia.

Abstract Introduction: Aedes aegypti and Ae. albopictus are recognized vectors of dengue, yellow fever, chikungunya and Zika arboviruses in several countries worldwide. In Colombia, Ae. albopictus geographical distribution has increased to include highly populated cities such as Cali and Medellín. Although this species has been frequently found in urban and semi-urban zones in the country, its role as vector of the dengue fever is poorly known. Objective: To identify the presence of Ae. albopictus specimens naturally infected with dengue virus collected in Medellín. Materials and methods: Insects were collected in the Universidad Nacional de Colombia campus in Medellín. Individuals were classified as Ae. albopictus and confirmed by DNA barcode region analysis. Mosquitoes were processed for dengue virus identification, and a fragment of the NS3 gen was sequenced and compared with DENV-2 genotypes reported in the literature. Results: Sequence analysis of COI indicated Ae. albopictus individuals were similar to those recently reported in Colombia, and genetically close to those from other regions worldwide. Among the pools tested one was positive for DENV-2, and the NS3 analysis indicated it belonged to the Asian-American clade. Conclusion: We report the presence Ae. albopictus naturally infected with the Asian-American genotype of DENV-2 in Colombia. The presence of Ae. albopictus specimens carrying the most common genotype infecting humans in a highly populated city such as Medellín indicates its potential role as dengue vector in Colombia and highlights the relevance of including it in current vector surveillance strategies.

Análise da estrutura populacional de mosquitos Aedes aegypti (Diptera: Culicidae) em diferentes estratos urbanos na cidade de São Paulo, utilizando morfometria geométrica alar e marcadores microssatélites / Analysis of the population structure of Aedes aegypti (Diptera: Culicidae) mosquitoes in different urban strata in the city of São Paulo, using wing geometric morphometry and microsatellite markers

O mosquito Aedes aegypti é reconhecido como o principal vetor do vírus da Dengue, além de transmitir outros arbovírus de importância médica, como os causadores da Febre Amarela urbana, Chikungunya e Zika. A ecologia deste vetor está intimamente associada ao homem, sendo provavelmente, a única espécie de culicídeo a conseguir completar todo seu ciclo de vida dentro das habitações humanas, com sua dinâmica populacional fortemente relacionada aos processos decorrente da urbanização. Assim como outras metrópoles, a cidade de São Paulo apresenta estresse ambiental, em função da elevada densidade populacional e urbanização não planejada, o que contribui para a proliferação do Ae. aegypti e, consequentemente, o aumento no número de casos de Dengue. Embora, vacinas como a da Febre Amarela e Dengue já tenham sido desenvolvidas, esta última mais recentemente e, ainda não empregada em larga escala, o controle do vetor ainda permanece como a principal estratégia para a disruptura dos padrões epidemiológicos das arboviroses causadas por seus patógenos. Estruturação populacional, geralmente é um resultado de combinações decorrentes de processos históricos e contemporâneos envolvendo determinada espécie, como a sua capacidade de dispersão, padrões de cópula, barreiras físicas e ambientais, além de padrões demográficos. Desse modo, determinar os diferentes papéis destes processos na estruturação de populações torna-se útil no controle de vetores de importância médica. Um bom exemplo é a propagação da resistência a inseticidas, em decorrência do fluxo gênico entre as populações. Portanto, um melhor conhecimento da estruturação populacional do Ae. aegypti é crucial para auxílio e desenvolvimento de novas estratégias de controle. Dessa forma, visando elucidar seu padrão de estruturação, o presente estudo utilizou-se da morfometria geométrica alar e de marcadores microssatélites, para investigação de 11 populações de mosquitos Ae. aegypti coletados em áreas com diferentes graus de urbanização, localizadas no município de São Paulo. Os resultados encontrados sugerem um padrão de estruturação de acordo com o gradiente de urbanização no qual os espécimes foram coletados. As distâncias de Mahalanobis, obtidas pela morfometria geométrica alar, apresentaram significância estatística em 54 dos 55 testes conduzidos, com as populações exibindo um claro padrão de segregação nas Análises de Variáveis Canônicas e Neighbor-Joining, tanto para as populações agrupadas na forma de seus estratos urbanos, como por seus respectivos locais de coleta, enquanto que o teste de reclassificação dos espécimes alcançou relativo grau de precisão de reconhecimento. Os microssatélites indicaram uma baixa estruturação genética (Fst = 0,057), com 93 por cento de seus valores apresentando significância estatística. Contudo, em conformidade com o gradiente de urbanização dos estratos, com moderado fluxo gênico, déficit de heterozigosidade e indícios de expansão populacional, principalmente nas áreas com maior grau de urbanização. A intensificação dos processos decorrentes da urbanização tem como causa a diminuição dos espaços verdes encontrados nas cidades, de modo a contribuir para a elevação da temperatura e, consequentemente, favorecer a proliferação do Ae. aegypti. Adicionalmente, a perda destes espaços implica no processo de homogeneização biótica, fenômeno que atua como adjuvante a plasticidade ecológica do vetor, de maneira a beneficia-lo. Hipótese, corroborada pela sua expansão populacional, exibida principalmente nos ambientes mais antropizados. A estruturação observada nas populações de Ae. aegypti no presente estudo indica que os processos de urbanização desempenham um importante papel na sua conformação, e fatores como o moderado fluxo gênico e déficit de heterozigosidade podem estar refletindo nos seus padrões epidemiológicos

Aedes aegypti is recognized as the main vector of Dengue, in addition to transmit other arboviruses of medical importance, as the agents of Yellow Fever, Chikungunya and Zika. The ecology of this vector is closely associated with the human, being probably the only kind of mosquito to be able to complete all their life cycle inside the human habitations, with their population dynamics strongly related to processes arising from urbanization. Like other cities, the city of São Paulo suffers from environmental stress due to the high population density and unplanned urbanization, which contributes to the proliferation of Ae. aegypti mosquitoes and consequently the increase in the number of cases of dengue fever. Although vaccines such as Yellow Fever and Dengue have already been developed, the latter, more recently, and not yet used on a large scale, vector control remains the main strategy for the disruption of epidemiological patterns of arboviral diseases caused by their pathogens. Structure of the population, is generally the result of combinations resulting from historical and contemporary processes involving certain species, such as their ability to disperse, copulation pattern, physical and environmental barriers and demographic trends, and to determine the different roles of these processes in structuring the population becomes very useful for the medical importance of vector control. A good example is the spread of insecticide resistance, due to gene flow between populations. Therefore, a better understanding of the population structure of Ae. Aegypti is crucial to support and develop new strategies for control programs. Thus, in order to elucidate its pattern of structuring this study utilized wing geometric morphometric and microsatellite markers, for investigation of 11 Ae. aegypti populations collected in areas with different degrees of urbanization, located in the municipality of São Paulo. The results suggest a pattern of structuring according to the urbanization gradient in which the specimens were collected. The distances of Mahalanobis obtained by wing geometric morphometry, statistically significant in 54 of the 55 tests performed, with populations showing a clear trend of segregation in the Canonical Variables analysis and Neighbor-Joining, both for the populations grouped in the form of their urban strata as per their respective collection locations, while the reclassification of test specimens reached relative degree of recognition accuracy. Microsatellites indicated a low genetic structure (Fst = 0.057), with 93 per cent of their statistically significant values. However, in accordance with the gradient of urbanization of the strata, with moderate gene flow, heterozygosity and evidence of population expansion, especially in the areas with the highest degree of urbanization. The intensification of the processes resulting from urbanization Implies in the reduction of the green spaces found in the cities, in order to contribute to the increase of the temperature and thus the proliferation of the Ae. Aegypti. In addition, the loss of these spaces involves biotic homogenization process, a phenomenon that acts as an adjuvant ecological plasticity of the vector, in order to benefit it. Hypothesis, corroborated by its population expansion, displayed mainly in anthropic environments. The structure observed in populations of Ae. aegypti in this study indicates that the urbanization processes play an important role in their conformation, and factors such as moderate gene flow and deficit of heterozygosity can be reflected in their epidemiological patterns

Cambios genéticos temporales y microgeográficos de Aedes aegypti en Medellín, Colombia / Microgeographic and temporal genetic changes of Aedes aegypti from Medellín, Colombia

Introducción. Las poblaciones de Aedes aegypti pueden experimentar cambios en cuanto a su abundancia y diversidad genética y, con ello, su potencial evolutivo para responder al control vectorial. El conocimiento de los cambios en la variación genética a escala espacio-temporal, permite entender mejor la epidemiología del dengue y contribuye al diseño adecuado y oportuno de estrategias antivectoriales. Objetivo. Evaluar los cambios genéticos, la diversidad y el flujo génico en seis poblaciones microgeográficas de Ae. aegypti en Medellín en diferentes períodos epidemiológicos del dengue. Materiales y métodos. En 255 especímenes provenientes de seis barrios de Medellín, se evaluó la variación en la composición de los haplotipos mtDNA CO1 , así como la diversidad y la diferenciación genética en un período epidémico (2010) y en otro endémico (2012). Resultados. Se detectaron dos grupos de haplotipos muy diferenciados entre sí en ambos períodos, al igual que un haplotipo de alta frecuencia presente en todos los barrios. La mayor diversidad de haplotipos se registró en el 2012, pero la mayor diversidad de nucleótidos se presentó en el 2010. No se observó correlación significativa entre las distancias genéticas y geográficas. Conclusión. La composición genética de Ae. aegypti varía temporalmente sin un patrón predecible. La presencia de un haplotipo de gran frecuencia en ambos períodos podría ser indicio de una variación persistente adaptada al control vectorial. Sin embargo, la circulación simultánea de haplotipos CO1 muy diferenciados y compatibles con múltiples introducciones, sugiere que diversos acervos genéticos serían aptos para la transmisión. Estos resultados son compatibles con la dispersión del mosquito por efecto de actividades antrópicas, lo cual posibilitaría la diseminación rápida del virus durante epidemias en Medellín.

Introduction: Aedes aegypti populations may experience changes in abundance and genetic diversity in addition to changes in their evolutionary capability to respond to vector control. The knowledge on the changes in genetic variation on a spatio-temporal scale improves the epidemiological understanding of dengue and supports the appropriate and timely design of vector control strategies. Objective: To assess the genetic changes, diversity and gene flow in six microgeographical populations of Ae. aegypti in Medellín for different epidemiological periods of dengue. Materials and methods: A total of 255 specimens from six different neighborhoods in Medellín were used to assess variations in the CO1 mtDNA haplotype composition, diversity and genetic differentiation for an epidemic period (2010) and an endemic period (2012). Results: Two groups of highly differentiated haplotypes were present in both periods, and a high-frequency haplotype was assessed for all neighborhoods. The highest haplotype diversity was recorded in 2012, but the maximum nucleotide diversity was recorded in 2010. No significant correlation between genetic and geographic distances was observed. Conclusions: The genetic composition of Ae. aegypti varies over time without a predictable pattern. In addition, the presence of a high-frequency haplotype in both periods could indicate a persistent variation adapted to vector control. However, the simultaneous movement of highly differentiated CO1 haplotypes compatible with multiple introductions suggests that different gene pools would be suitable for transmission. These results are consistent with mosquito dispersion due to human activities, which would enable the rapid spread of the virus during epidemics in Medellin.

Diferencias genéticas entre poblaciones de Aedes aegypti de municipios del norte de Colombia, con baja y alta incidencia de dengue / Genetic differences between populations of Aedes aegypti from municipalities in northern Colombia, with high and low dengue incidence

Introducción. Aedes aegypti es el principal vector del dengue en zonas urbanas. A pesar de su importancia epidemiológica, se desconoce la variabilidad genética de las poblaciones del vector en Colombia. Objetivo. Determinar la variabilidad genética del gen mitocondrial ND4 , que codifica para la subunidad 4 de la enzima NADH-deshidrogenasa, entre poblaciones de Ae. aegypti de los municipios de Sincelejo y Guaranda, donde se registra alta y baja incidencia de dengue, respectivamente. Materiales y métodos. A partir del material genético extraído de 36 hembras de Ae. aegypti , se determinó la secuencia parcial del gen mitocondrial ND4 y se estimaron los parámetros de diversidad de nucleótidos, diversidad haplotípica, estructura genética y flujo de genes entre las poblaciones de Sincelejo y Guaranda. También, se analizó la varianza molecular y se construyó una red haplotípica. Resultados. Se obtuvieron 36 secuencias de nucleótidos de 282 pb; éstas presentaron doce sitios polimórficos y se agruparon en diez haplotipos, dos presentes en ambas poblaciones, tres exclusivos de la población de Sincelejo y cinco de la población de Guaranda. Los estimadores de estructura genética ( F ST =0,15) y de flujo de genes ( Nm =1,40) evidencian diferenciación genética y un limitado intercambio de genes entre las poblaciones. Conclusión. Las poblaciones de Ae. aegypti de Sincelejo y Guaranda son genéticamente divergentes.

Introduction: Aedes aegypti is the principal vector of dengue in urban areas. Despite its epidemiological importance, the genetic variability of Colombian populations of this species is unknown. Objetive: To determine the genetic variability of mitocondrial gene ND4, which codes for subunit 4 of the enzyme NADH deshydrogenase, between populations of Ae. aegypti from municipalities of Sincelejo and Guaranda. The incidences of dengue reported from these two localities are high and low, respectively. Materials and methods: Genetic material extracted from 36 females of Ae. aegypti was used to determine the partial sequence of the mitocondrial gene ND4 as well as to estimate the parameters of nucleotidic and haplotypic diversities, genetic structure and gene flow between the Sincelejo and Guaranda populations. The molecular variance was also analysed and a haplotypic network constructed. Results: In all 36 nucleotide sequences of 282pb were obtained. These presented 12 polymorphic sites and could grouped into 10 haplotypes, two of them present in both populations, three exclusive to the Sincelejo population and five to that of Guaranda. The estimators of genetic structure ( F ST = 0.15) and gene flow ( Nm = 1.40) are both indicative of genetic differentiation and a limited exchange of genes between the populations. Conclusions: The Sincelejo and Guaranda populations of Ae. aegypti are genetically divergent.

Variabilidad genética del Aedes aegypti determinada mediante el análisis del gen mitocondrial Nd4 en once áreas endémicas para dengue en el Perú / Genetic variability of Aedes Aegypti determined by mitochondrial gene ND4 analysis in eleven endemic areas for dengue in Peru

Con el objetivo de establecer la variabilidad genética de Aedes aegypti determinada por el análisis del gen mitocondrial ND4, se analizaron 51 especímenes de Ae. aegypti en once regiones endémicas para dengue en el Perú. La variabilidad genética se determinó mediante la amplificación y secuenciación de un fragmento de 336 pares de bases del gen mitocondrial ND4. El análisis de filogenia intraespecífica se realizó con el programa Network Ver. 4.6.10; y el análisis filogenético, con el método de distancia Neighbor Joining. Se identificó la presencia de cinco haplotipos de Ae. aegypti agrupados en dos linajes: el primero agrupa a los haplotipos 1, 3 y 5 y el segundo agrupa los haplotipos 2 y 4, se muestra además la distribución geográfica de cada uno de los haplotipos encontrados. Se concluye que esta variabilidad se debe tanto a la migración activa de este vector como a la migración pasiva mediada por la actividad humana.

In order to establish the genetic variability of Aedes aegypti determined by the analysis of the MT-ND4 gene, in eleven endemic regions for dengue in Peru, 51 samples of Ae. Aegypti were tested. The genetic variability was determined through the amplification and sequencing of a fragment of 336 base-pairs of MT ND4, the analysis of intra-specific phylogeny was conducted with the Network Ver. 4.6.10 program; and the phylogenetic analysis, with the Neighbor Joining distance method. The presence of five haplotypes of Ae. Aegypti grouped in two lineages was identified: the first one includes haplotypes 1, 3 and 5, and the second one comprises haplotypes 2 and 4. The geographic distribution of each of the haplotypes found is also shown. It is concluded that this variability is caused by the active migration of this vector and the human activity-mediated passive migration.

Circadian clock of Aedes aegypti: effects of blood-feeding, insemination and RNA interference

Mosquitoes are the culprits of some of the most important vector borne diseases. A species’ potential as a vector is directly dependent on their pattern of behaviour, which is known to change according to the female’s physiological status such as whether the female is virgin/mated and unfed/blood-fed. However, the molecular mechanism triggered by and/or responsible for such modulations in behaviour is poorly understood. Clock genes are known to be responsible for the control of circadian behaviour in several species. Here we investigate the impact mating and blood-feeding have upon the expression of these genes in the mosquito Aedes aegypti . We show that blood intake, but not insemination, is responsible for the down-regulation of clock genes. Using RNA interference, we observe a slight reduction in the evening activity peak in the fourth day after dstim injection. These data suggest that, as in Drosophila , clock gene expression, circadian behaviour and environmental light regimens are interconnected in Ae. aegypti .

History of domestication and spread of Aedes aegypti - A Review

The adaptation of insect vectors of human diseases to breed in human habitats (domestication) is one of the most important phenomena in medical entomology. Considerable data are available on the vector mosquito Aedes aegypti in this regard and here we integrate the available information including genetics, behaviour, morphology, ecology and biogeography of the mosquito, with human history. We emphasise the tremendous amount of variation possessed by Ae. aegypti for virtually all traits considered. Typological thinking needs to be abandoned to reach a realistic and comprehensive understanding of this important vector of yellow fever, dengue and Chikungunya.

Aedes aegypti on Madeira Island (Portugal): genetic variation of a recently introduced dengue vector

The increasing population of Aedes aegypti mosquitoes on Madeira Island (Portugal) resulted in the first autochthonous dengue outbreak, which occurred in October 2012. Our study establishes the first genetic evaluation based on the mitochondrial DNA (mtDNA) genes [cytochrome oxidase subunit I (COI) and NADH dehydrogenase subunit 4 (ND4)] and knockdown resistance ( kdr ) mutations exploring the colonisation history and the genetic diversity of this insular vector population. We included mosquito populations from Brazil and Venezuela in the analysis as putative geographic sources. The Ae. aegypti population from Madeira showed extremely low mtDNA genetic variability, with a single haplotype for COI and ND4. We also detected the presence of two important kdr mutations and the quasi-fixation of one of these mutations (F1534C). These results are consistent with a unique recent founder event that occurred on the island of Ae. aegypti mosquitoes that carry kdr mutations associated with insecticide resistance. Finally, we also report the presence of the F1534C kdr mutation in the Brazil and Venezuela populations. To our knowledge, this is the first time this mutation has been found in South American Ae. aegypti mosquitoes. Given the present risk of Ae. aegypti re-invading continental Europe from Madeira and the recent dengue outbreaks on the island, this information is important to plan surveillance and control measures.

Caracterização molecular da resistência a inseticidas químicos em populações de Aedes aegypti / Molecular characterization of chemical insecticide resistance in Aedes aegypti

A resistência a inseticidas químicos representa uma das maiores limitações em programas de controle de insetos. Dentre os diferentes mecanismos que levam o inseto à resistência, os principais são as alterações do sítio-alvo e a via metabólica. Essa última é representada por enzimas de detoxificação, como esterases, glutationas S-tranferases e oxidases. Mais de 200 genes de detoxificação foram identificados em Ae. aegypti, o que torna complexa a identificação mutações pontuais envolvidas neste mecanismo. Sendo assim, o presente estudo teve como objetivo identificar e caracterizar genes envolvidos na resistência a inseticidas em Ae. aegypti. Para o mapeamento de loci de herança quantitativa (QTL), microssatélites foram utilizados para genotipar indivíduos das gerações F0 e F2, provenientes dos cruzamentos entre a linhagem resistente ao temephos RecR, e as susceptíveis Red e MoyoD. Um QTL foi mapeada no cromossomo II, respondendo a aproximadamente 97 por cento da variação da resistência ao temephos. Diferentes genes de esterase foram identificados na região de QTL, demonstrando o envolvimento de outros genes de resistência na RecR, além daqueles identificados em trabalho prévio, com um chip de microarranjos. O presente trabalho estudou a região 5' UTR do gene da oxidase CYP6N12, identificado previamente como superexpresso na linhagem RecR. A análise da região revelou na RecR a presença de um alelo (R), com 14 pb a mais, que encontrava-se associado com a resistência ao temephos (fR= 0,625). Enquanto que, o mesmo alelo foi encontrado em menor frequência na RecRev (fR = 0,12). A presença desse alelo induziu a uma expressão do gene em 10 vezes na RecR e 4 vezes na RecRev. O sequenciamento de parte do gene da acetilcolinesterase de mosquitos da RecR e da linhagem susceptível Rockefeller, demonstrou a ausência de mutações nas duas colônia. Por fim, mutações no gene do canal de sódio foram avaliadas em populações de Ae. aegypti do Ceará, resistentes à cipermetrina. A mutação Ile1011Met foi encontrada em associação com a resistência em indivíduos do Crato, enquanto que o alelo mutante 1016Ile foi detectado pela primeira vez no Crato e Juazeiro do Norte. A identificação e mapeamento dos genes de resistência a inseticidas químicos em Ae. aegypti poderão contribuir para o desenvolvimento de novos métodos de diagnóstico e manejo da resistência.

Filogeografia da febre amarela na América do Sul / Phylogeography of the Yellow Fever in South America

Os Flavivírus são vírus de 40 50 nm de diâmetro, com formas esféricas e RNA de fita simples, com sentido positivo e aproximadamente 11 kb de comprimento. O Vírus da Febre Amarela, protótipo do grupo, é o agente causador da Febre Amarela, uma antiga doença que causou epidemias generalizadas na África, Américas do Norte e do Sul e Europa do século XVII ao início do século XX, e depois ressurgiu nas últimas décadas na África sub- saariana e América do Sul tropical. O presente trabalho busca a reconstrução da transmissão da Febre Amarela na América do Sul, no tempo e espaço, em especial, considerando a provável influência das populações humanas, primatas não humanos e mosquitos, na evolução e distribuição das linhagens genéticas de Febre Amarela, aplicando modelos de inferência Bayesiana para análises filogenéticas e filogeográficas e testando hipóteses de distribuição geográfica com modelagem de nicho ecológico. Os dados dão poucas evidências de que as estratégias de vacinação vigentes tenham efetivamente colaborado para a diminuição da ocorrência de Febre Amarela, indicando possíveis erros na estratégia de vacinação. A partir da análise Coalescente da população viral de Febre Amarela, a população viral apresentou um decréscimo importante iniciado em meados dos anos 90. A análise filogeográfica sugere um padrão geral de transmissibilidade Source-Sink destacando a região amazônica como fonte de diversidade para as outras áreas estudadas, com uma estrutura filogeográfica secundária em ondas. Assim, as introduções do vírus em áreas fora da amazônia tem ocorrência aleatória e podem ser ligadas temporalmente e geograficamente ao norte da America do Sul. Os modelos de distribuição geográfica corroboram esse padrão e indicam uma área possível para circulação da Febre Amarela ampla, englobando diversos ecótonos. Os resultados indicam um possível efeito em longo prazo da vacinação atuando diretamente sobre a evolução e dinâmica filogenética da Febre Amarela e sugere que monitorar a evolução do vírus da Febre Amarela é uma estratégia válida para compreender sua distribuição geográfica e evidenciar mecanismos complexos de transmissão e introdução. Por sua vez, os modelos de Nicho Ecológico mostraram ser ferramentas adequadas para calcular o risco da doença em determinadas áreas, sem sua ocorrência prévia, contribuindo como um modelo preditivos para orgãos de Vigilância prepararem suas estratégias de prevenção e controle no caso de possível introdução de patógenos.

Genetic structure of Aedes aegypti in the city of Córdoba (Argentina), a recently reinfested area

To understand the transmission of a vector-borne disease, knowledge of the magnitude of dispersal among vector populations is essential because of its influence on pathogen transfer. The principal vector of dengue, the most common arboviral disease in the world, is the mosquito Aedes aegypti (L.). This tropical and subtropical species is native to Africa but has dispersed worldwide since the XV century. In Argentina, the species was declared eradicated in 1963, but has reinfested the country in recent years. In the present work, we used RAPD-PCR markers to assess the levels of genetic variability and differentiation among populations of Ae. aegypti (the vector of dengue and yellow fever) in Córdoba, the second largest city in Argentina. We detected similar levels of genetic variability (He between 0.351-0.404) across samples and significant genetic differentiation between most population pairs within the city (F ST between 0.0013-0.0253). Genetic distances indicate that there are three distinct groups, formed predominantly by populations that are connected by, or near, main roads. This suggests that, in addition to other factors such as availability of oviposition sites or step-by-step migration, passive transport plays an important role in gene flow within the city.

Estudos sobre a imunidade inata no mosquito Aedes aegypti

Artrópodes são importantes vetores de parasitas e vírus responsáveis por doenças de grande relevância para a saúde humana; como a malária; a Dengue e a febre amarela. No entanto; muito pouco é conhecido sobre como o sistema imune inato de insetos responde a infecções por vírus. No mosquito A. aegypti; infecções por fungos predominantemente ativam a via Toll; através do fator de transcrição aaREL 1; enquanto a via IMD é ativada por bactérias; pela regulação do fator de transcrição AaREL 2. A via JAK/STAT também parece estar relacionada com o controle de patógenos nesses organismos; regulando a expressão de proteínas semelhantes as do sistema complemento; como; por exemplo; TEP 1; em D. melanogaster. Neste trabalho nos analisamos o perfil de expressão de nove genes ligados ao sistema imune; em diferentes estágios do ciclo de vida do mosquito; e diferentes tecidos da fêmea adulta; 24 horas após a alimentação com sangue.

Alem disso; observamos que os três fatores de transcrição das principais vias relacionadas ao sistema imune inato em invertebrados (aaREL 1;aaREL2 e STAT) estão super-expressos 24 horas após a alimentação com sangue; mas não após a alimentação com albumina bovina (BSA) ou esferas de látex. Após a infecção com o vírus Sindbis foi observado um aumento na expressão desses mesmos genes em células C6/36 e em mosquitos adultos. Utilizando um sistema in vitro; mostramos que células C6/36 são capazes de captar heme e a expressão de aaREL 1 e aaREL 2 se encontra aumentada após 24 horas de incubação com esta molécula. Mosquitos tratados com antibióticos; por quatro dias antes da alimentação; apresentaram uma expressão reduzida de aaREL 2; mas não de aaREL 1 e STAT. Quando analisamos a carga viral nos mosquitos infectados após o tratamento com antibióticos ou utilizando a solução de látex como veiculo no lugar do sangue; encontramos uma quantidade muito elevada em comparação com mosquitos infectados com sangue sem nenhum tipo de tratamento. Esses resultados sugerem que a alimentação com sangue; por si só; é capaz de ativar as vias do sistema imune inato e que a super-expressão de aaREL 2 parece ser devido ao aumento da microbiota intestinal do mosquito; afetando profundamente na carga viral após a infecção por Sindbis.

Estudos sobre a imunidade inata no mosquito Aedes aegypti / Studies of innate immunity in the mosquito Aedes aegypti

Artrópodes são importantes vetores de parasitas e vírus responsáveis por doenças de grande relevância para a saúde humana; como a malária; a Dengue e a febre amarela. No entanto; muito pouco é conhecido sobre como o sistema imune inato de insetos responde a infecções por vírus. No mosquito A. aegypti; infecções por fungos predominantemente ativam a via Toll; através do fator de transcrição aaREL 1; enquanto a via IMD é ativada por bactérias; pela regulação do fator de transcrição AaREL 2. A via JAK/STAT também parece estar relacionada com o controle de patógenos nesses organismos; regulando a expressão de proteínas semelhantes as do sistema complemento; como; por exemplo; TEP 1; em D. melanogaster. Neste trabalho nos analisamos o perfil de expressão de nove genes ligados ao sistema imune; em diferentes estágios do ciclo de vida do mosquito; e diferentes tecidos da fêmea adulta; 24 horas após a alimentação com sangue.

Alem disso; observamos que os três fatores de transcrição das principais vias relacionadas ao sistema imune inato em invertebrados (aaREL 1;aaREL2 e STAT) estão super-expressos 24 horas após a alimentação com sangue; mas não após a alimentação com albumina bovina (BSA) ou esferas de látex. Após a infecção com o vírus Sindbis foi observado um aumento na expressão desses mesmos genes em células C6/36 e em mosquitos adultos. Utilizando um sistema in vitro; mostramos que células C6/36 são capazes de captar heme e a expressão de aaREL 1 e aaREL 2 se encontra aumentada após 24 horas de incubação com esta molécula. Mosquitos tratados com antibióticos; por quatro dias antes da alimentação; apresentaram uma expressão reduzida de aaREL 2; mas não de aaREL 1 e STAT. Quando analisamos a carga viral nos mosquitos infectados após o tratamento com antibióticos ou utilizando a solução de látex como veiculo no lugar do sangue; encontramos uma quantidade muito elevada em comparação com mosquitos infectados com sangue sem nenhum tipo de tratamento. Esses resultados sugerem que a alimentação com sangue; por si só; é capaz de ativar as vias do sistema imune inato e que a super-expressão de aaREL 2 parece ser devido ao aumento da microbiota intestinal do mosquito; afetando profundamente na carga viral após a infecção por Sindbis.

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.