Lutzomyia umbratilis from an area south of the Negro River is refractory to in vitro interaction with Leishmania guyanensis

BACKGROUND Lutzomyia umbratilis, the vector for Leishmania guyanensis in northern South America, has been found naturally infected with L. guyanensis only in areas north of the Negro and Amazon rivers. While populations of this sand fly species are also found in areas south of these rivers, these populations have never been reported to be infected and/or transmitting L. guyanensis. However, no studies on the corresponding host-parasite interactions are available. OBJECTIVES This study evaluated the interaction between Lu. guyanensis promastigotes and field-collected Lu. umbratilis sand flies from Rio Preto da Eva and Manacapuru, which are located to the north and south, respectively, of the Negro River. METHODS Procyclic and metacyclic attachment was quantified using an in vitro system. FINDINGS Low attachment of parasites to the midguts of insects collected from Manacapuru was detected. Conversely, greater binding of metacyclic parasites was observed in the midguts of insects collected from Rio Preto da Eva, and this attachment was more pronounced than that observed for procyclics (p < 0.03). MAIN CONCLUSIONS The Lu. umbratilis population from an area south of the Negro River has lower in vitro interaction with L. guyanensis. The higher attachment of L. guyanensis to midguts of insects from Rio Preto da Eva may suggest better vector competence. These findings are in accordance with previously reported epidemiological information of American cutaneous leishmaniasis (ACL) transmission in the Amazon.

Analysis of the genetic structure of allopatric populations of Lutzomyia umbratilis using the period clock gene.

In South America, Lutzomyia umbratilis is the main vector of Leishmania guyanensis, one of the species involved in the transmission of American tegumentary leishmaniasis. In Brazil, L. umbratilis has been recorded in the Amazon region, and an isolated population has been identified in the state of Pernambuco, Northeastern region. This study assessed the phylogeographic structure of three allopatric Brazilian populations of L. umbratilis. Samples of L. umbratilis were collected from Rio Preto da Eva (north of the Amazon River, Amazonas), from Manacapuru (south of the Amazon River), and from the isolated population in Recife, Pernambuco state. These samples were processed to obtain sequences of the period gene. Phylogenetic analysis revealed the presence of two distinct monophyletic clades: one clade comprised of the Recife and Rio Preto da Eva samples, and one clade comprised of the Manacapuru samples. Comparing the Manacapuru population with the Recife and Rio Preto da Eva populations revealed high indices of interpopulational divergence. Phylogenetic analysis indicated that geographical distance and environmental differences have not modified the ancestral relationship shared by the Recife and Rio Preto da Eva populations. Genetic similarities suggest that, in evolutionary terms, these populations are more closely related to each other than to the Manacapuru population. These results confirm the existence of an L. umbratilis species complex composed of at least two incipient species.

Fauna de flebotomíneos (Diptera: Psychodidae: Phlebotominae) em terra firme e planície fluvial na área de influência do gasoduto Coari-Manaus, Amazonas, Brasil / Fauna of Sandflies (Diptera: Psychodidae: Phlebotominae) on terra firme and fluvial lowland in areas under the influence of the Coari-Manaus gas pipeline, Amazonas, Brazil

Este trabalho teve como objetivo realizar um levantamento preliminar da entomofauna de flebotomíneos nas áreas de influência do gasoduto Coari-Manaus (AM). As coletas foram realizadas no período de 4 a 8 de agosto (2003), em cinco dos sete municípios da área de influência do gasoduto, utilizando-se de armadilhas de luz do tipo CDC. Foram capturados 205 indivíduos, distribuídos em 25 espécies, pertencentes a oito subgêneros (151 – 73,7%) e quatro grupos (54 – 26,3%). A espécie Lutzomyia umbratilis foi a mais numerosa encontrando-se 21,0% (43) do total coletado. Nestas coletas foi registrada pela primeira vez no Amazonas e segunda no Brasil a espécie Lutzomyia preclara, coletada nos municípios de Caapiranga e Manacapuru.

The object of this work was to make a preliminary survey of the entomofauna sandflies in the areas under the influence of the Coari-Manaus (AM) gas pipeline. The collections were made from 4 to 8 August 2003, in five of the seven municipal districts under the influence of the gas pipeline, using light traps of the type CDC. We captured 205 individuals, distributed in 25 species, belonging to eight subgenera (151 – 73.7%) and four groups (54 – 26.3%). The Lutzomyia umbratilis was the most numerous species found (43 – 21.0%). The species Lutzomyia preclara, collected in the municipal districts of Caapiranga and Manacupuru, was registered for the first time in the state of Amazonas, and the second time in Brasil.

Fauna de flebotomíneos (Diptera: Psychodidae: Phlebotominae) em terra firme e planície fluvial na área de influência do gasoduto Coari-Manaus, Amazonas, Brasil

The object of this work was to make a preliminary survey of the entomofauna sandflies in the areas under the influence of the Coari-Manaus (AM) gas pipeline. The collections were made from 4 to 8 August 2003, in five of the seven municipal districts under the influence of the gas pipeline, using light traps of the type CDC. We captured 205 individuals, distributed in 25 species, belonging to eight subgenera (151 - 73.7%) and four groups (54 - 26.3%). The Lutzomyia umbratilis was the most numerous species found (43 - 21.0%). The species Lutzomyia preclara, collected in the municipal districts of Caapiranga and Manacupuru, was registered for the first time in the state of Amazonas, and the second time in Brasil.

Este trabalho teve como objetivo realizar um levantamento preliminar da entomofauna de flebotomíneos nas áreas de influência do gasoduto Coari-Manaus (AM). As coletas foram realizadas no período de 4 a 8 de agosto (2003), em cinco dos sete municípios da área de influência do gasoduto, utilizando-se de armadilhas de luz do tipo CDC. Foram capturados 205 indivíduos, distribuídos em 25 espécies, pertencentes a oito subgêneros (151 - 73,7%) e quatro grupos (54 - 26,3%). A espécie Lutzomyia umbratilis foi a mais numerosa encontrando-se 21,0% (43) do total coletado. Nestas coletas foi registrada pela primeira vez no Amazonas e segunda no Brasil a espécie Lutzomyia preclara, coletada nos municípios de Caapiranga e Manacapuru.

Infecção natural por tripanosomatídeos (Kinetoplastida: Trypanosomatidae) em Lutzomyia umbratilis (Diptera: Psychodidae) em áreas de leishmaniose tegumentar americana no Amazonas, Brasil

During the period of 2002 to 2003, there were collected sand flies in two areas of Amazon State (Forest Combat Training Base - BI1 and Tarumã-Mirim). Were collected the 1440 L. (Nyssomyia) umbratilis female. Lu. umbratilis is the main responsible for the transmission of American Tegumentary Leishmaniasis (ATL) in the northern of Amazon River. Only 15 specimens (or 1,04%) presented natural infection with trypanosomatids, being 12 at Bl1 and 3 at Tarumã-Mirim. The infection rate was 1,66% (12 of the 720 collected at BI1) and 0,42% (3 of the 720 at Tarumã-Mirim). These results confirm the previous informations described by other authors that insects have low rates of natural infection by trypanosomatids even in high endemic areas for Leishmaniasis.

Durante o período de 2002 a 2003 foram realizadas coletas de flebotomíneos em duas áreas do estado do Amazonas (Base de treinamento militar - BI1 e Tarumã Mirim). Nessas coletas foram capturadas um total de 1.440 fêmeas de Lutzomyia (Nyssomyia) umbratilis. Lu.umbratilis é a principal responsável pela transmissão da Leishmaniose Tegumentar Americana (LTA) ao norte do Rio Amazonas. Do total coletado apenas 15 espécimens (ou 1,04%) apresentaram infecção natural por tripanosomatídeos, sendo 12 na BI1 e 3 em Tarumã-Mirim. Isso representou uma taxa de infecção de 1,66% (12 dos 720 capturados em BI1) e 0,42% (3 dos 720 em Tarumã-Mirim). Estes resultados confirmam as informações prévias por outros autores de reduzidos valores de infecção natural por tripanosomatídeos em flebotomíneos, mesmo em áreas altamente endêmicas para leishmaniose.

Infecção natural por tripanosomatídeos (Kinetoplastida: Trypanosomatidae) em Lutzomyia umbratilis (Diptera: Psychodidae) em áreas de leishmaniose tegumentar americana no Amazonas, Brasil / Natural infection rate of Lutzomyia umbratilis (Diptera: Psychodidae) by trypanosomatids (Kinetoplastida: Trypanosomatidae) in endemic areas of American Tegumentary Leishmaniasis in the Amazonas State, Brazil

Durante o período de 2002 a 2003 foram realizadas coletas de flebotomíneos em duas áreas do estado do Amazonas (Base de treinamento militar - BI1 e Tarumã Mirim). Nessas coletas foram capturadas um total de 1.440 fêmeas de Lutzomyia (Nyssomyia) umbratilis. Lu.umbratilis é a principal responsável pela transmissão da Leishmaniose Tegumentar Americana (LTA) ao norte do Rio Amazonas. Do total coletado apenas 15 espécimens (ou 1,04 por cento) apresentaram infecção natural por tripanosomatídeos, sendo 12 na BI1 e 3 em Tarumã-Mirim. Isso representou uma taxa de infecção de 1,66 por cento (12 dos 720 capturados em BI1) e 0,42 por cento (3 dos 720 em Tarumã-Mirim). Estes resultados confirmam as informações prévias por outros autores de reduzidos valores de infecção natural por tripanosomatídeos em flebotomíneos, mesmo em áreas altamente endêmicas para leishmaniose.

During the period of 2002 to 2003, there were collected sand flies in two areas of Amazon State (Forest Combat Training Base - BI1 and Tarumã-Mirim). Were collected the 1440 L. (Nyssomyia) umbratilis female. Lu. umbratilis is the main responsible for the transmission of American Tegumentary Leishmaniasis (ATL) in the northern of Amazon River. Only 15 specimens (or 1,04 percent) presented natural infection with trypanosomatids, being 12 at Bl1 and 3 at Tarumã-Mirim. The infection rate was 1,66 percent (12 of the 720 collected at BI1) and 0,42 percent (3 of the 720 at Tarumã-Mirim). These results confirm the previous informations described by other authors that insects have low rates of natural infection by trypanosomatids even in high endemic areas for Leishmaniasis.

Comparative biology of two populations of Lutzomyia umbratilis (Diptera: Psychodidae) of Central Amazonia, Brazil, under laboratory conditions

Lutzomyia umbratilis is the main vector of cutaneous leishmaniasis due to Leishmania guyanensis in northern South America. It has been found naturally infected with this species of Leishmania only east of the Rio Negro and north of the Rio Amazonas. However, populations of this sand fly species are also present in areas south of the Amazon river system, which may act as a geographical barrier to the Leishmania guyanensis cycle. With the aim of looking for possible biological differences between populations of L. umbratilis from each side of this river system, their biology in the laboratory was investigated. Progenitors collected on tree bases in Manaus and Manacapuru (east and west, respectively, of the Rio Negro) were reared in the laboratory. Results from observations of the life cycle, fecundity, fertility, and adult longevity at 27ºC and 92% RH were analyzed by descriptive statistics and z, t, U, and chi2 tests. Although the Manaus and Manacapuru colonies showed a longer developmental time than most Lutzomyia species reared at similar temperatures, length of time of egg and 4th instar larva of the two populations differed significantly (p 0.01). Females of the latter retained significantly (p 0.001) less mature oocytes, and the general productivity (% adults from a known number of eggs) of the colony was significantly (p 0.01) higher than that of the former. These results show that the L. umbratilis population of Manaus is more productive, and thus a better candidate for future mass-rearing attempts. The two populations differ in their life cycle, fecundity, fertility, adult longevity, and emergence. These differences may reflect some divergence of intrinsic biological features evolved as a result of their geographical isolation by the Rio Negro. It is expected that further investigations on morphometry, cuticular hydrocarbon, isoenzyme, molecular and chromossomal analyses, infection, and cross-mating experiments with these and other allopatric populations of both margins of the Amazon river system will help reveal whether or not L. umbratilis has genetically diverged into two or more reproductively isolated populations of vectors or non-vectors of Leishmania guyanensis.

Lutzomyia umbratilis é o principal vetor de leishmaniose tegumentar causada por Leishmania guyanensis no norte da América do Sul. Essa espécie tem sido encontrada naturalmente infectada com Leishmania somente ao leste do Rio Negro e norte do Rio Amazonas. Porém, populações dessa espécie de flebotomíneo também estão presentes em áreas do sul do sistema fluvial do Rio Amazonas, o qual pode atuar como uma barreira geográfica no ciclo da Leishmania guyanensis. Com o objetivo de procurar possíveis diferenças biológicas entre populações de L. umbratilis de margens opostas desse sistema fluvial, a biologia de duas populações diferentes foi estudada em laboratório. Progenitores coletados em Manaus e Manacapuru (leste e oeste, respectivamente, do Rio Negro) foram criados separadamente. Resultados de observações do ciclo de vida, fecundidade, fertilidade e longevidade de adultos a 27ºC e 92% UR (umidade relativa) foram analisados por estatística descritiva, e testes z, t, U e chi2. Embora as colônias de Manaus e Manacapuru tenham apresentado desenvolvimento mais demorado que a maioria das espécies de Lutzomyia, a duração das fases de ovo e de larva de 4º estágio nas duas populações foi significativamente (p 0,01) diferente. Fêmeas de Manaus retiveram significativamente (p 0.001) menos óvulos maduros, e a produtividade geral (% de adultos a partir de um número conhecido de ovos) da colônia foi significativamente (p 0,01) mais alta do que a de Manacapuru. Estes resultados apontam a população de L. umbratilis de Manaus como a melhor candidata a futuras tentativas de criação em massa em laboratório. As diferenças observadas nas duas populações quanto ao ciclo de vida, fecundidade, fertilidade, longevidade e emergência de adultos podem ser resultantes do isolamento geográfico ocasionado pelos grandes rios.