DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0329341
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41818260
تاريخ النشر: 2026-03-12
المؤلف: Ranjitha Sambanthan وآخرون
الموضوع الرئيسي: التعايش بين الحشرات وتأثيرات البكتيريا
نظرة عامة
تدرس الدراسة تأثير أنواع مختلفة من الطعوم السكرية على الميكروبيوم في الأمعاء الوسطى لبعوض Aedes، مع التركيز بشكل خاص على Aedes aegypti و Aedes albopictus. باستخدام تقنيات إدارة المتجهات المتكاملة الجديدة، مثل كرات هيدروجيل الألجينات المملوءة بأنواع مختلفة من السكر (الأقحوان، المانجو، الحلول المختلطة، والتحكم بالسكروز)، تقيم الأبحاث كيف تؤثر هذه الأنظمة الغذائية على المجتمعات البكتيرية داخل الأمعاء الوسطى للبعوض. أظهرت التحليلات من خلال تسلسل جين 16S rRNA هيمنة عائلة Enterobacteriaceae، خاصة في علاجات المانجو والسكر المختلط، مع تحديد 24 نوعًا بكتيريًا. تشير النتائج إلى أن التباينات الغذائية تؤثر بشكل كبير على تنوع البكتيريا في الأمعاء الوسطى، وهو أمر بالغ الأهمية لفهم الاستجابات المناعية وإبلاغ استراتيجيات التحكم في المتجهات المستقبلية.
كما قامت الفحوصات النسيجية بتوصيف هياكل الأمعاء الوسطى والمبيض لبعوض Aedes aegypti المعرضة للطعوم المختلفة. أظهرت النتائج هيمنة Proteobacteria عبر جميع العلاجات، مع وجود عائلات محددة مثل Enterobacteriaceae و Lactobacillaceae التي أظهرت تباينات ملحوظة اعتمادًا على نوع السكر. لوحظت تغييرات نسيجية، بما في ذلك كسر كبير في الخلايا في علاجات السكر المختلط مقارنة بالاضطرابات الطفيفة في علاجات المانجو والأقحوان. ومع ذلك، تعترف الدراسة بالقيود مثل مشاكل التلوث المحتملة والحاجة إلى تقنيات تسلسل أكثر تقدمًا لتعزيز دقة المجتمع. بشكل عام، تبرز الأبحاث إمكانية استخدام الطعوم السكرية الهيدروجيل لإحداث تغييرات في الميكروبيوتا وتغييرات نسيجية، مما يتطلب مزيدًا من التحقيق لتوضيح آثارها البيولوجية في مكافحة البعوض.
مقدمة
تسلط المقدمة الضوء على أهمية مكافحة المتجهات في منع تفشي الفيروسات المنقولة بواسطة البعوض، خاصة في غياب مضادات الفيروسات الفعالة أو اللقاحات للأمراض المنقولة بواسطة Aedes. تُقدم الطعوم السكرية السامة الجذابة (ATSBs) كأداة واعدة في هذا السياق، من خلال الاستفادة من سلوك التغذية الطبيعي للبعوض على السكر من خلال دمج الجاذبات المستمدة من النباتات مع المبيدات الحشرية لإحداث ابتلاع قاتل. أظهرت التجارب الميدانية أن ATSBs يمكن أن تقلل بشكل كبير من أعداد بعوض Aedes، مما يشير إلى دورها المحتمل في إدارة المتجهات المتكاملة.
علاوة على ذلك، تناقش المقدمة تأثير ATSBs على الميكروبيوم المعوي للبعوض، الذي يُعترف به بشكل متزايد كعامل حاسم يؤثر على فسيولوجيا البعوض وكفاءته كناقل. يلعب الميكروبيوم، المكون من مجموعة متنوعة من الكائنات الدقيقة التي تعيش في أجسام البعوض، دورًا كبيرًا في التوسط في الاستجابات للتغيرات البيئية وتفاعلات مسببات الأمراض. الأمعاء، كونها الموقع الرئيسي للتعرض لمسببات الأمراض، تسكنها بشكل أساسي بكتيريا سالبة الجرام من عائلات مثل Oxalobacteraceae و Enterobacteriaceae. يُقترح إدخال سلالات بكتيرية محددة ذات خصائص مضادة لمسببات الأمراض إلى أمعاء البعوض كاستراتيجية جديدة لمكافحة الأمراض. غالبًا ما يتم تحديد هذه المجتمعات الميكروبية من خلال تسلسل RNA الريبوسومي 16S (rRNA)، الذي يوفر رؤى حول علاقاتها التطورية وأدوارها المحتملة في انتقال الأمراض.
الطرق
توضح قسم “المواد والطرق” تصميم التجربة والإجراءات المستخدمة في الدراسة. يتفصيل المواد المحددة المستخدمة، بما في ذلك مصادرها وأي مواصفات ذات صلة. يتم وصف المنهجية بطريقة منهجية، مع تسليط الضوء على التقنيات والبروتوكولات المتبعة لضمان إمكانية تكرار النتائج وموثوقيتها.
كما يتم تقديم الإعدادات التجريبية الرئيسية، بما في ذلك أي تدابير تحكم وتحليلات إحصائية. يخدم هذا القسم لتوفير فهم شامل لكيفية إجراء البحث، مما يسمح بالتقييم النقدي وإمكانية التكرار من قبل باحثين آخرين في هذا المجال.
النتائج
تكشف نتائج هذه الدراسة عن اختلافات كبيرة في الميكروبيوتا المعوية لبعوض Aedes من السلالة البرية (Ae. aegypti و Ae. albopictus) تحت علاجات مختلفة مع الطعوم السكرية السامة الجذابة (ATSBs). في Ae. aegypti التحكم، كانت الأنواع البكتيرية السائدة تشمل *Bacillus cereus* (PQ661268)، *Bacillus albus* (PQ661254)، و *Bacillus altitudinis* (PQ661256)، بينما أظهرت Ae. albopictus مجتمعًا ميكروبيًا متميزًا يتميز بـ *Microbacterium maritypicum* (PQ669681)، *Acinetobacter nosocomialis* (PQ669684)، و *Clostridium sporogenes* (PQ669689)، مما يشير إلى تركيبة أكثر لاهوائية وقد تكون مسببة للأمراض. أدى التعرض للطعوم السكرية المستندة إلى المانجو إلى إثراء مسببات الأمراض الانتهازية مثل *Klebsiella pneumoniae* (PQ661365) و *Klebsiella aerogenes* (PQ661262) في Ae. aegypti، بينما كانت *Stenotrophomonas maltophilia* (PQ670061) و *Micrococcus aloeverae* (PQ669216) شائعة في Ae. albopictus.
أشارت التحليلات الإضافية إلى أن كلا النوعين من البعوض شاركا *Pseudomonas aeruginosa*، مما يبرز الإثراء الانتقائي لبعض الأنواع البكتيرية بسبب علاجات ATSB. من الجدير بالذكر أن الميكروبيوتا في Ae. aegypti تأثرت بالطعم السكرية، مع ملاحظات تغييرات كبيرة في وجود أنواع *Bacillus* وغيرها من البكتيريا سالبة الجرام. تشير النتائج إلى أن ATSBs لا تجذب البعوض فحسب، بل تسهل أيضًا استعمار مجتمعات بكتيرية محددة، مما قد يكون له آثار على استراتيجيات مكافحة المتجهات والديناميات البيئية للميكروبيومات المرتبطة بالبعوض.
المناقشة
تسلط المناقشة الضوء على الدور المهم للميكروبيوتا المعوية في بعوض Aedes، خاصة فيما يتعلق بتناولهم الغذائي لمصادر السكر المختلفة. تكشف الدراسة أن تركيبة الميكروبيوم في الأمعاء الوسطى ديناميكية للغاية وتتأثر بتغذية السكر، مما يغير تنوع الميكروبات ويمكن أن يؤثر على بقاء البعوض، والتمثيل الغذائي، والاستجابات المناعية، وكفاءة الناقل. من الجدير بالذكر أن وجود أنواع بكتيرية محددة، مثل *Bacillus cereus* و *Enterobacter cloacae*، يشير إلى آثار محتملة على انتقال الأمراض المنقولة بواسطة المتجهات، حيث يمكن أن تعدل هذه البكتيريا فسيولوجيا البعوض وتفاعلات مسببات الأمراض.
تشير النتائج إلى أن الجاذبات السكرية المختلفة، خاصة تلك المستخدمة في الطعوم السكرية السامة الجذابة (ATSBs)، يمكن أن تؤدي إلى تغييرات قابلة للقياس في الميكروبيوتا المعوية. على سبيل المثال، حددت الدراسة مجموعة متنوعة من الأنواع البكتيرية عبر علاجات السكر المختلفة، مع كون أجناس *Enterobacter* و *Klebsiella* هي السائدة. هذه البكتيريا ليست فقط من المتعايشات الشائعة في الأمعاء، ولكنها أيضًا مرتبطة بتعديل المناعة ومنع مسببات الأمراض في أنواع أخرى من البعوض. تؤكد الأبحاث على إمكانية الاستفادة من هذه التفاعلات الميكروبية في تطوير استراتيجيات مبتكرة لمكافحة المتجهات، مثل الترانسجينية المساعدة، والتي يمكن أن تعزز فعالية ATSBs من خلال استهداف وظائف ميكروبية محددة لتقليل انتقال الأمراض.
DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0329341
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41818260
Publication Date: 2026-03-12
Author(s): Ranjitha Sambanthan et al.
Primary Topic: Insect symbiosis and bacterial influences
Overview
The study investigates the impact of various sugar-based baits on the midgut microbiome of Aedes mosquitoes, specifically focusing on Aedes aegypti and Aedes albopictus. Utilizing novel integrated vector management techniques, such as alginate hydrogel beads infused with different sugars (Chrysanthemum, mango, mixed solutions, and sucrose control), the research assesses how these diets influence the bacterial communities within the mosquito midgut. Analysis through 16S rRNA gene sequencing revealed a predominance of Enterobacteriaceae, particularly in mango and mixed sugar treatments, with a total of 24 bacterial species identified. The findings indicate that dietary variations significantly affect midgut bacterial diversity, which is crucial for understanding immune responses and informing future vector control strategies.
Histological examinations further characterized the midgut and ovary structures of Aedes aegypti exposed to the different baits. Results showed that Proteobacteria dominated across all treatments, with specific families like Enterobacteriaceae and Lactobacillaceae exhibiting notable variations depending on the sugar type. Histological changes were observed, including significant cell breakage in mixed sugar treatments compared to minor disruptions in mango and chrysanthemum treatments. However, the study acknowledges limitations such as potential contamination issues and the need for more advanced sequencing techniques to enhance community resolution. Overall, the research highlights the potential of hydrogel sugar baits to induce microbiota shifts and histopathological changes, warranting further investigation to clarify their biological implications in mosquito control.
Introduction
The introduction highlights the importance of vector control in preventing arbovirus outbreaks, particularly in the absence of effective antivirals or vaccines for Aedes-borne diseases. Attractive toxic sugar baits (ATSBs) are presented as a promising tool in this context, leveraging the natural sugar-feeding behavior of mosquitoes by combining plant-derived attractants with insecticides to induce lethal ingestion. Field trials have demonstrated that ATSBs can significantly reduce Aedes mosquito populations, suggesting their potential role in integrated vector management.
Furthermore, the introduction discusses the impact of ATSBs on the mosquito gut microbiome, which is increasingly recognized as a crucial factor influencing mosquito physiology and vector competence. The microbiome, composed of various microorganisms residing in mosquito bodies, plays a significant role in mediating responses to environmental changes and pathogen interactions. The gut, being the primary site for pathogen exposure, is predominantly inhabited by Gram-negative bacteria from families such as Oxalobacteraceae and Enterobacteriaceae. The introduction of specific bacterial strains with anti-pathogen properties into the mosquito gut is proposed as a novel disease control strategy. The identification of these microbial communities is often achieved through 16S ribosomal RNA (rRNA) sequencing, which provides insights into their phylogenetic relationships and potential roles in disease transmission.
Methods
The “Materials and Methods” section outlines the experimental design and procedures employed in the study. It details the specific materials used, including their sources and any relevant specifications. The methodology is described in a systematic manner, highlighting the techniques and protocols followed to ensure reproducibility and reliability of the results.
Key experimental setups, including any control measures and statistical analyses, are also presented. This section serves to provide a comprehensive understanding of how the research was conducted, allowing for critical evaluation and potential replication by other researchers in the field.
Results
The results of this study reveal significant differences in the gut microbiota of female wild-strain Aedes mosquitoes (Ae. aegypti and Ae. albopictus) under various treatments with attractive toxic sugar baits (ATSBs). In control Ae. aegypti, the dominant bacterial species included *Bacillus cereus* (PQ661268), *Bacillus albus* (PQ661254), and *Bacillus altitudinis* (PQ661256), while Ae. albopictus exhibited a distinct microbial community characterized by *Microbacterium maritypicum* (PQ669681), *Acinetobacter nosocomialis* (PQ669684), and *Clostridium sporogenes* (PQ669689), suggesting a more anaerobic and potentially pathogenic composition. Exposure to mango-based ATSBs led to the enrichment of opportunistic pathogens such as *Klebsiella pneumoniae* (PQ661365) and *Klebsiella aerogenes* (PQ661262) in Ae. aegypti, while *Stenotrophomonas maltophilia* (PQ670061) and *Micrococcus aloeverae* (PQ669216) were prevalent in Ae. albopictus.
Further analysis indicated that both mosquito species shared *Pseudomonas aeruginosa*, highlighting the selective enrichment of certain bacterial taxa due to the ATSB treatments. Notably, the microbiota of Ae. aegypti was influenced by the sugar baits, with significant changes observed in the presence of *Bacillus* species and other gram-negative bacteria. The findings suggest that ATSBs not only attract mosquitoes but also facilitate the colonization of specific bacterial communities, which may have implications for vector control strategies and the ecological dynamics of mosquito-associated microbiomes.
Discussion
The discussion highlights the significant role of the gut microbiota in Aedes mosquitoes, particularly in relation to their dietary intake of various sugar sources. The study reveals that the composition of the midgut microbiome is highly dynamic and influenced by sugar feeding, which alters microbial diversity and can impact mosquito survival, metabolism, immune responses, and vector competence. Notably, the presence of specific bacterial taxa, such as *Bacillus cereus* and *Enterobacter cloacae*, suggests potential implications for vector-borne disease transmission, as these bacteria may modulate mosquito physiology and pathogen interactions.
The findings indicate that different sugar-based attractants, particularly those used in Attractive Toxic Sugar Baits (ATSBs), can lead to measurable changes in the midgut microbiota. For instance, the study identified a diverse array of bacterial species across various sugar treatments, with *Enterobacter* and *Klebsiella* genera being predominant. These bacteria are not only common gut symbionts but also have been associated with immune modulation and pathogen inhibition in other mosquito species. The research underscores the potential for leveraging these microbial interactions in developing innovative vector control strategies, such as paratransgenesis, which could enhance the efficacy of ATSBs by targeting specific microbial functions to reduce disease transmission.