A influência do metabolismo de nitrogênio na biologia e competência vetorial do Aedes aegypti

Abstract

O mosquito Aedes aegypti é um animal muito bem adaptado ao ambiente urbano e, atualmente, com as mudanças climáticas, sua proliferação vem aumentando. Por ser um inseto vetor que transmite arboviroses, como Zika e Dengue, consequentemente, a prevalência dessas doenças também está em crescimento. As fêmeas da espécie apresentam hábitos hematófogos, ou seja, se alimentam de sangue para o aproveitamento de energia e postura de ovos. Por ser um alimento rico em proteínas, ao realizar a digestão, há possibilidade de acúmulo de amônia, que se não for metabolizada e excretada, pode se tornar tóxica. O mosquito apresenta estratégias adaptativas para processar moléculas de amônia e restaurar o equilíbrio fisiológico, e já foi registrado em diversos trabalhos que o silenciamento de enzimas, como a xantina desidrogenase (XDH), associadas ao metabolismo de nitrogênio afeta processos centrais na biologia do inseto como digestão e reprodução. Pouco se sabe se vias do metabolismo de nitrogênio possuem alguma influência na competência vetorial do Aedes aegypti durante sua infecção pelo arbovírus Zika (ZIKV). Por isso, pensando em novas estratégias de controle e manejo desse mosquito vetor, o presente trabalho pretende explorar a influência de enzimas do metabolismo de nitrogênio em mosquitos infectados com Zika virus (ZIKV). O gene da xantina desidrogenase (XDH1), enzima responsável pela formação de ácido úrico, e importante para manter a homeostase de nitrogênio no organismo de A. aegypti, não apresentou alteração em sua expressão diante uma infecção de ZIKV. Ao analisar a carga viral em mosquitos dsXDH1 infectados com ZIKV, não foi observado mudança na carga viral sugerindo que a XDH1 não influencia na replicação do vírus no intestino médio do inseto ou na disseminação das partículas virais para a carcaça do animal. Porém, durante os experimentos foi observado que o grupo silenciado para XDH1 e infectado com ZIKV apresentou mortalidade estatisticamente maior que os mosquitos silenciados mas não infectados. Esse resultado sugere que o somatório do estresse metabólico, causado pela redução da XDH1, somado ao estresse infeccioso, causado pela replicação do ZIKV, é capaz de reduzir à tolerância do Aedes aegypti ao vírus Zika.

Abstract: The Aedes aegypti mosquito is a highly adapted animal to urban environments and, currently, due to climate change, its proliferation has been increasing. As a vector insect that transmits arboviruses such as Zika and Dengue, the prevalence of these diseases is consequently also on the rise. The females of this species exhibit hematophagous behavior, meaning they feed on blood to exploit energy and lay eggs. Since blood is rich in proteins, its digestion may lead to the accumulation of ammonia, which, if not metabolized and excreted, can become toxic. The mosquito has adaptive strategies to process ammonia molecules and restore physiological balance. Several studies have shown that silencing certain enzymes, such as xanthine dehydrogenase (XDH), related to nitrogen metabolism affects central processes in the insect?s biology, such as digestion and reproduction. However, little is known about whether nitrogen metabolism pathways influence the vector competence of Aedes aegypti during Zika virus (ZIKV) infection. Therefore, aiming at new strategies for controlling and managing this mosquito vector, the present study intends to explore the influence of nitrogen metabolism enzymes in mosquitoes infected with Zika virus (ZIKV). The xanthine dehydrogenase gene (XDH1), an enzyme responsible for uric acid production and essential for maintaining nitrogen homeostasis in A. aegypti, did not show any change in expression following ZIKV infection. When assessing viral load in dsXDH1 mosquitoes infected with ZIKV, no differences were observed, suggesting that XDH1 does not influence viral replication in the mosquito midgut nor the dissemination of viral particles to the carcass of the insect. However, during the experiments it was observed that the group silenced for XDH1 and infected with ZIKV showed significantly higher mortality compared to silenced but non-infected mosquitoes. This result suggests that the combined metabolic stress caused by XDH1 reduction, together with the infectious stress induced by ZIKV replication, is sufficient to decrease the tolerance of Aedes aegypti to Zika virus.