يتكامل اكتساب العناصر الغذائية وتوزيعها بين بحث الحشرات عن الطعام وسمات دورة حياتها. وللتعويض عن النقص في العناصر الغذائية المحددة في مراحل مختلفة من الحياة، يمكن للحشرات الحصول على هذه العناصر الغذائية من خلال التغذية التكميلية، على سبيل المثال، عن طريق التغذية على إفرازات الفقاريات في عملية تعرف باسم البرك. ويبدو أن البعوض Anopheles arabiani يعاني من سوء التغذية، وبالتالي، فإنه يتطلب العناصر الغذائية لكل من التمثيل الغذائي والتكاثر. وكان الهدف من هذه الدراسة هو تقييم ما إذا كان تحريك البعوض Anopheles arabiensis على بول البقر للحصول على العناصر الغذائية يحسن خصائص دورة الحياة.
تأكد من أنها آمنة. انجذبت أرابينسيس إلى رائحة بول البقر الطازج لمدة 24 ساعة و 72 ساعة و 168 ساعة، وتم قياس الإناث الباحثة عن المضيف والمتغذية على الدم (بعد 48 ساعة من وجبة الدم) في مقياس الشم Y-tube، وتم تقييم الإناث الحوامل لاختبار التبويض. ثم تم استخدام التحليل الكيميائي والكهربائي الفسيولوجي المشترك لتحديد المركبات النشطة بيولوجيًا في بول البقر في جميع الفئات العمرية الأربع. تم تقييم الخلطات الاصطناعية للمركبات النشطة بيولوجيًا في التجارب Y-tube والحقل. للتحقيق في بول البقر ومركبه الرئيسي المحتوي على النيتروجين اليوريا كأغذية تكميلية محتملة لناقلات الملاريا، تم قياس معايير التغذية وخصائص تاريخ الحياة. تم تقييم نسبة البعوض الإناث وكمية بول البقر واليوريا الممتصة. بعد التغذية، تم تقييم الإناث من حيث البقاء على قيد الحياة والطيران المربوط والتكاثر.
البحث عن دم المضيف وغذائه. في الدراسات المعملية والميدانية، انجذب العرب إلى الرائحة الطبيعية والاصطناعية لبول البقر الطازج والمسن. كانت الإناث الحوامل غير مبالية باستجابات بول البقر في مواقع التفريخ. تمتص الإناث الباحثة عن المضيف والممتصة للدماء بول البقر واليوريا بنشاط وتخصص هذه الموارد وفقًا للمقايضات في تاريخ الحياة كدالة للحالة الفسيولوجية للطيران أو البقاء أو التكاثر.
إن اكتساب وتوزيع بول البقر من طفيليات الأنوفيلة العربية من أجل تحسين خصائص دورة الحياة، يؤثر التغذية التكميلية لبول البقر على قدرة الناقل بشكل مباشر من خلال زيادة البقاء اليومي وكثافة الناقل، وبشكل غير مباشر من خلال تغيير نشاط الطيران، وبالتالي يجب أخذه في الاعتبار في النماذج المستقبلية.
يتكامل اكتساب وتوزيع العناصر الغذائية مع خصائص البحث عن الطعام وتاريخ حياة الحشرات [1،2،3]. تستطيع الحشرات اختيار الطعام والحصول عليه وإجراء التغذية التعويضية بناءً على توفر الطعام ومتطلبات العناصر الغذائية [1،3]. يعتمد توزيع العناصر الغذائية على عملية دورة الحياة وقد يؤدي إلى متطلبات مختلفة لجودة وكمية النظام الغذائي في مراحل مختلفة من حياة الحشرات [1،2]. للتعويض عن النقص في العناصر الغذائية المحددة، يمكن للحشرات الحصول على هذه العناصر الغذائية من خلال التغذية التكميلية، مثل الطين والبراز المتنوع وإفرازات الفقاريات والجيف، وهي عملية تُعرف باسم البرك [2]. على الرغم من وصف مجموعة متنوعة من أنواع الفراشات والعث في المقام الأول، إلا أن ثقوب الري تحدث أيضًا في رتب أخرى من الحشرات، ويمكن أن يكون للانجذاب إلى هذه الأنواع من الموارد والتغذية عليها تأثيرات كبيرة على الصحة وسمات دورة الحياة الأخرى [2،4،5،6]،7]. تظهر بعوضة الملاريا Anopheles gambiae sensu lato (sl) كشخص بالغ "يعاني من سوء التغذية" [8]، لذلك قد يلعب الري دورًا مهمًا في خصائص دورة حياتها، ولكن هذا السلوك تم إهماله حتى الآن. إن استخدام التحريك كوسيلة لزيادة تناول العناصر الغذائية في هذه المركبة المهمة يستحق الاهتمام لأنه قد يكون له عواقب وبائية مهمة.
إن تناول النيتروجين لدى إناث البعوض الأنوفيليس البالغة محدود بسبب الاحتياطيات المنخفضة من السعرات الحرارية التي تحملها من مرحلة اليرقات والاستخدام غير الفعال لوجبة الدم [9]. تعوض أنثى البعوض الأنوفيليس الغامبي عن ذلك عادةً عن طريق التكميل بوجبات الدم التكميلية [10، 11]، مما يعرض المزيد من الأشخاص لخطر الإصابة بالمرض ويعرض البعوض لخطر أكبر من الافتراس. وبدلاً من ذلك، يمكن للبعوض استخدام التغذية التكميلية لفضلات الفقاريات للحصول على مركبات نيتروجينية تعزز التكيف والقدرة على المناورة أثناء الطيران، كما هو موضح من قبل الحشرات الأخرى [2]. وفي هذا الصدد، فإن الجاذبية القوية والمميزة لأحد الأنواع الشقيقة داخل البعوض الأنوفيليس. إن مجمع الأنواع الأنوفيليس الغامبي، الأنوفيليس أرابينيس، وبول البقر الطازج والمسن [12،13،14]، أمر مثير للاهتمام. الأنوفيليس أرابينيس انتهازي في تفضيلاته للمضيف ومن المعروف أنه يرتبط بالماشية ويتغذى عليها. بول البقر هو مورد غني بالمركبات النيتروجينية، حيث تمثل اليوريا 50-95% من إجمالي النيتروجين في البول الطازج [15، 16]. مع تقدم عمر بول البقر، تستخدم الكائنات الحية الدقيقة هذه الموارد لتقليل تعقيد المركبات النيتروجينية في غضون 24 ساعة [15]. مع الزيادة السريعة في الأمونيا، المرتبطة بانخفاض النيتروجين العضوي، تزدهر الكائنات الحية الدقيقة القلوية (التي ينتج العديد منها مركبات سامة للبعوض) [15]، والتي قد تكون أنثى. ينجذب Ann.arabiensis بشكل تفضيلي إلى البول الذي يبلغ عمره 24 ساعة أو أقل [13، 14].
في هذه الدراسة، تم البحث عن البعوض المضيف والناتج عن الدم. خلال دورة الغدد التناسلية الأولى للبعوض العربي، تم تقييم قدرة البعوض العربي على اكتساب المركبات النيتروجينية، بما في ذلك اليوريا، عن طريق خلط البول. بعد ذلك، أجريت سلسلة من التجارب لتقييم كيفية توزيع إناث البعوض لهذا المورد الغذائي المحتمل لتحسين البقاء والتكاثر والبحث عن الطعام. وأخيرًا، تم تقييم رائحة بول الأبقار الطازج والمعتق لتحديد ما إذا كانت توفر أدلة موثوقة عن البعوض المضيف والناتج عن الدم. في بحثهم عن هذا المورد الغذائي المحتمل، اكتشف البعوض العربي ارتباطات كيميائية وراء الجاذبية التفاضلية الملحوظة. تم تقييم مخاليط الروائح الاصطناعية للمركبات العضوية المتطايرة (VOCs) المحددة في بول معتق لمدة 24 ساعة بشكل أكبر في ظروف ميدانية، مما وسع نطاق النتائج التي تم الحصول عليها في الظروف المختبرية وأظهر تأثير رائحة بول الأبقار على حالات فسيولوجية مختلفة. انجذاب البعوض. تؤكد النتائج التي تم الحصول عليها أن البعوض العربي. يكتسب نبات العربي ويوزع المركبات النيتروجينية الموجودة في بول الفقاريات للتأثير على خصائص دورة الحياة. تتم مناقشة هذه النتائج في سياق العواقب الوبائية المحتملة وكيف يمكن استخدامها لمراقبة النواقل والسيطرة عليها.
تم الحفاظ على Anopheles arabians (سلالة Dongola) عند درجة حرارة 25 ± 2 درجة مئوية ورطوبة نسبية 65 ± 5% ودورة ضوء:ظلام 12:12 ساعة. تم تربية اليرقات في صواني بلاستيكية (20 سم × 18 سم × 7 سم) مملوءة بالماء المقطر وتم تغذيتها بغذاء أسماك Tetramin® (Tetra Werke، Melle، DE). تم جمع العذارى في أكواب سعة 30 مل (Nolato Hertila، Åstorp، SE) ثم نقلت إلى أقفاص Bugdorm (30 سم × 30 سم × 30 سم؛ MegaView Science، Taichung، Taiwan) للسماح بظهور البالغين. تم تزويد البالغين بمحلول سكروز بنسبة 10% حسب الرغبة حتى 4 أيام بعد الظهور (dpe)، وعند هذه النقطة تم تقديم النظام الغذائي للإناث الباحثة عن العائل مباشرة قبل التجربة، أو تم تجويعها طوال الليل بالماء المقطر قبل التجربة، كما هو موضح تم تجويع الإناث المستخدمة في تجارب أنبوب الطيران لمدة 4-6 ساعات فقط بالماء حسب الرغبة. لإعداد البعوض الماص للدماء للتجارب الحيوية اللاحقة، تم تزويد 4 إناث dpe بدم الأغنام المزيل للتليف (Håtunalab، Bro، SE) باستخدام نظام تغذية غشائي (Hemotek Discovery Workshops، Accrington، المملكة المتحدة). ثم تم نقل الإناث المزدحمة بالكامل إلى أقفاص فردية وتوفير النظام الغذائي مباشرة، كما هو موضح أدناه، أو 10٪ سكروز حسب الرغبة لمدة 3 أيام قبل التجارب الموضحة أدناه. تم استخدام الإناث الأخيرة للتجارب الحيوية لأنبوب الطيران ونقلها إلى المختبر، ثم تم تقطيرها حسب الرغبة لمدة 4-6 ساعات قبل التجربة.
تم استخدام اختبارات التغذية لتحديد كمية استهلاك البول واليوريا في أنثى أن.عربية بالغة. تم تزويد الإناث الباحثة عن العائل والمتغذية على الدم بنظام غذائي يحتوي على 1٪ من بول البقر الطازج والمخفف والمسن، وتركيزات مختلفة من اليوريا، واثنين من الضوابط (10٪ سكروز وماء) لمدة 48 ساعة. بالإضافة إلى ذلك، تمت إضافة ملون الطعام (1 ملغ مل-1 زيلين سيانيد FF؛ CAS 2650-17-1؛ سيجما ألدريتش، ستوكهولم، SE) إلى النظام الغذائي وتم توفيره في مصفوفة 4 × 4 في أنابيب طرد مركزي دقيقة سعة 250 ميكرولتر (أكسجين ساينتفك، يونيون سيتي، كاليفورنيا، الولايات المتحدة؛ الشكل 1أ) املأ حتى الحافة (~ 300 ميكرولتر). لتجنب المنافسة بين البعوض والآثار المحتملة لصبغة اللون، ضع 10 بعوض في طبق بتري كبير (قطره 12 سم وارتفاعه 6 سم؛ سيماديني، أوسترمونديجن، CH؛ الشكل 1أ) في ظلام دامس عند 25 ± 2 سم درجة مئوية ورطوبة نسبية 65 ± 5%. تكررت هذه التجارب من 5 إلى 10 مرات. بعد التعرض للنظام الغذائي، تم وضع البعوض عند درجة حرارة -20 درجة مئوية حتى إجراء تحليل إضافي.
ابحث عن بول البقر واليوريا الممتصة من قبل العائل وأنثى بعوضة الأنوفيلة العربية الماصة للدماء. في تجربة التغذية (أ)، تم تزويد البعوض الإناث بنظام غذائي يتكون من بول البقر الطازج والمسن، وتركيزات مختلفة من اليوريا والسكروز (10٪)، والماء المقطر (H2O). امتصت الإناث الباحثة عن العائل (ب) والمتغذية على الدم (ج) المزيد من السكروز من أي نظام غذائي آخر تم اختباره. لاحظ أن الإناث الباحثة عن العائل امتصت بول البقر لمدة 72 ساعة أقل من بول البقر لمدة 168 ساعة (ب). يتم تمثيل متوسط ​​محتوى النيتروجين الكلي (± الانحراف المعياري) في البول في الملحق. تمتص الإناث الباحثة عن العائل (د، و) والماصة للدم (هـ، ز) اليوريا بطريقة تعتمد على الجرعة. كانت متوسطات الأحجام المستنشقة (د، هـ) ذات الأسماء الحرفية المختلفة مختلفة بشكل كبير عن بعضها البعض (تحليل التباين أحادي الاتجاه باستخدام تحليل توكي اللاحق؛ ص < 0.05). تمثل أشرطة الخطأ الخطأ المعياري للمتوسط ​​(BE). يمثل الخط المتقطع المستقيم خط الانحدار الخطي اللوغاريتمي (F، G)
لإطلاق الطعام الممتص، تم وضع البعوض بشكل فردي في أنابيب طرد مركزي دقيقة سعة 1.5 مل تحتوي على 230 ميكرولتر من الماء المقطر وتم تفكيك الأنسجة باستخدام مدقة يمكن التخلص منها ومحرك لاسلكي (VWR International، Lund، SE)، متبوعًا بالطرد المركزي بسرعة 10 كيلو دورة في الدقيقة لمدة 10 دقائق. تم نقل السائل العلوي (200 ميكرولتر) إلى صفيحة دقيقة ذات 96 بئرًا (Sigma-Aldrich) وتم تحديد الامتصاصية (λ620) باستخدام قارئ صفيحة دقيقة قائم على مطياف ضوئي (SPECTROStar® Nano، BMG Labtech، Ortenberg، DE) nm). بدلاً من ذلك، تم طحن البعوض في 1 مل من الماء المقطر، تم نقل 900 ميكرولتر منها إلى كوفيت للتحليل الطيفي الضوئي (λ 620 نانومتر؛ الأشعة فوق البنفسجية 1800، Shimadzu، Kista، SE). لتحديد كمية المدخول الغذائي، تم إعداد منحنى قياسي تم إجراء التخفيف المتسلسل لإنتاج 0.2 ميكرولتر إلى 2.4 ميكرولتر من 1 ملغ مل-1 زيلين سيانيد. بعد ذلك، تم استخدام الكثافة البصرية لتركيزات الصبغة المعروفة لتحديد كمية الطعام التي تناولها كل بعوضة.
تم تحليل بيانات الحجم باستخدام تحليل التباين أحادي الاتجاه (ANOVA) متبوعًا بمقارنات Tukey اللاحقة للأزواج (JMP Pro، v14.0.0، SAS Institute Inc.، Cary، NC، US، 1989–2007). وصفت تحليلات الانحدار الخطي تناول اليوريا المعتمد على التركيز وقارنت الاستجابات بين البعوض الباحث عن المضيف والمصاص للدماء (GraphPad Prism v8.0.0 لنظام Mac، GraphPad Software، سان دييغو، كاليفورنيا، الولايات المتحدة).
تم ربط حوالي 20 ميكرولتر من عينات البول من كل فئة عمرية على Chromosorb® W/AW (10 ملغ 80/100 شبكة، Sigma Aldrich) وتغليفها في كبسولات من الصفيح (8 مم × 5 مم). تم إدخال الكبسولات في غرفة الاحتراق لجهاز تحليل CHNS/O (Flash 2000، Thermo Fisher Scientific، Waltham، MA، US) لتحديد محتوى النيتروجين في البول الطازج والمتقدم في السن وفقًا لبروتوكول الشركة المصنعة. تم تحديد كمية النيتروجين الكلي (جم نيوتن لتر-1) بناءً على تركيزات اليوريا المعروفة المستخدمة كمعيار.
لتقييم تأثير النظام الغذائي على بقاء الإناث الباحثة عن العائل والماصة للدم، تم وضع البعوض بشكل فردي في أطباق بتري كبيرة (12 سم في القطر و 6 سم في الارتفاع؛ Semadeni) مع ثقب مغطى بشبكة في الغطاء (3 سم في القطر) للتهوية وإمدادات الغذاء. تم تقديم الوجبات الغذائية مباشرة بعد 4 أيام من التلقيح وشملت 1٪ من بول البقر الطازج والمخفف والمسن، وأربعة تركيزات من اليوريا، واثنين من الضوابط، 10٪ من السكروز والماء. تم وضع كل نظام غذائي في سدادة قطنية للأسنان (DAB Dental AB، Upplands Väsby، SE) تم إدخالها في حقنة سعة 5 مل (Thermo Fisher Scientific، Gothenburg، SE)، وتم إزالة المكبس ووضعه فوق طبق بتري (الشكل 1).1أ). قم بتغيير نظامك الغذائي كل يوم. حافظ على المختبر كما هو موضح أعلاه. تم إحصاء البعوض الناجي مرتين في اليوم، بينما تم التخلص من البعوض الميت حتى ماتت آخر بعوضة (ن = تم تحليل بقاء البعوض الذي يتغذى على أنظمة غذائية مختلفة إحصائيًا باستخدام منحنيات بقاء كابلان ماير واختبارات الرتبة اللوغاريتمية لمقارنة توزيع البقاء بين الأنظمة الغذائية (IBM SPSS Statistics 24.0.0.0).
طاحونة طيران بعوض مخصصة تعتمد على Attisano et al. [17]، مصنوعة من ألواح أكريليك شفافة بسمك 5 مم (عرض 10 سم × طول 10 سم × ارتفاع 10 سم) بدون ألواح أمامية وخلفية (الشكل 3: أعلى). مجموعة محورية مع أنبوب رأسي مصنوع من عمود كروماتوغرافيا الغاز (قطر داخلي 0.25 مم؛ طول 7.5 سم) مع أطراف ملتصقة بإبرة حشرة معلقة بين زوج من مغناطيسات النيوديميوم على بعد 9 سم. أنبوب أفقي مصنوع من نفس المادة (طول 6.5 سم) يقسم الأنبوب الرأسي لتشكيل ذراع مربوطة وذراع يحمل قطعة صغيرة من رقائق الألومنيوم كإشارة مقاطعة للضوء.
تم إعطاء الإناث المحرومة من الطعام لمدة 24 ساعة النظام الغذائي المذكور أعلاه لمدة 30 دقيقة قبل التقييد. ثم تم تخدير البعوض الإناث التي تم تغذيتها بالكامل بشكل فردي على الجليد لمدة 2-3 دقائق وربطها بدبابيس الحشرات باستخدام شمع العسل (Joel Svenssons Vaxfabrik AB، Munka Ljungby، SE) ثم ربطها بأذرع الأنابيب الأفقية. طاحونة الطيران. تم تسجيل الدورات لكل رحلة بواسطة مسجل بيانات مخصص، ثم تخزينها وعرضها باستخدام برنامج PC-Lab 2000 ™ (v4.01؛ Velleman، Gavere، BE). تم وضع طاحونة الطيران في غرفة ذات تنظيم مناخي (12 ساعة: 12 ساعة، ضوء: ظلام، 25 ± 2 درجة مئوية، 65 ± 5٪ رطوبة نسبية).
لتصور نمط نشاط الطيران، تم حساب المسافة الإجمالية المقطوعة (م) والعدد الإجمالي لأنشطة الطيران المتتالية لكل ساعة على مدار فترة 24 ساعة. بالإضافة إلى ذلك، تمت مقارنة متوسط ​​المسافات التي قطعتها الإناث بشكل فردي عبر المعالجات وتحليلها باستخدام تحليل التباين أحادي الاتجاه وتحليل Tukey اللاحق (JMP Pro، v14.0.0، SAS Institute Inc.)، حيث تم اعتبار المسافة المتوسطة متغيرًا تابعًا، بينما العلاج هو عامل مستقل. بالإضافة إلى ذلك، يتم حساب متوسط ​​عدد الجولات بزيادات قدرها 10 دقائق.
لتقييم تأثير النظام الغذائي على الأداء التناسلي لـ An.arabiensis، تم نقل ست إناث (4 أيام بعد الوضع) مباشرة إلى أقفاص Bugdorm (30 سم × 30 سم × 30 سم) بعد جمع الدم ثم تم توفير النظام الغذائي التجريبي لمدة 48 ساعة كما هو موضح أعلاه. ثم تمت إزالة الأنظمة الغذائية وتم توفير أكواب التفريخ (30 مل؛ Nolato Hertila) المملوءة بـ 20 مل من الماء المقطر في اليوم الثالث لمدة 48 ساعة، مع تغييرها كل 24 ساعة. كرر كل نظام غذائي من 20 إلى 50 مرة. تم حساب البيض وتسجيله لكل قفص تجريبي. تم استخدام عينات فرعية من البيض لتقييم متوسط ​​الحجم واختلاف طول البيض الفردي (n ≥ 200 لكل نظام غذائي) باستخدام مجهر Dialux-20 (DM1000؛ Ernst Leitz Wetzlar، Wetzlar، DE) المزود بكاميرا Leica (DFC) 320 R2؛ تم حفظ البيض المتبقي في غرفة ذات تحكم في المناخ تحت ظروف تربية قياسية لمدة 24 ساعة، وتم قياس عينة فرعية من يرقات الطور الأول التي ظهرت مؤخرًا (n ≥ 200 لكل نظام غذائي)، كما هو موضح أعلاه. تمت مقارنة عدد البيض وحجم البيض واليرقات بين المعالجات باستخدام تحليل التباين أحادي الاتجاه وتحليل Tukey اللاحق (JMP Pro، v14.0.0، SAS Institute Inc.).
تم جمع المواد المتطايرة من مساحة الرأس من البول الطازج (بعد ساعة واحدة من أخذ العينات)، و24 ساعة، و72 ساعة، و168 ساعة من العينات التي تم جمعها من ماشية زيبو، وسلالات أرسي. وللتيسير، تم جمع عينات البول في الصباح الباكر بينما كانت الأبقار لا تزال في الحظيرة. تم جمع عينات البول من 10 أفراد وتم نقل 100-200 مل من كل عينة إلى أكياس خبز بولي أميد فردية (Toppits Cofresco، Frischhalteprodukte GmbH and Co.، Minden، DE) في 3 لتر من البولي أميد مع غطاء في براميل بلاستيكية من كلوريد الفينيل. تم جمع المواد المتطايرة من مساحة الرأس من كل عينة بول بقري إما مباشرة (طازج) أو بعد النضج في درجة حرارة الغرفة لمدة 24 ساعة، و72 ساعة، و168 ساعة، أي أن كل عينة بول كانت تمثل كل فئة عمرية.
لجمع المواد المتطايرة من الفراغ العلوي، تم استخدام نظام حلقة مغلقة لتدوير تيار غاز مفلتر بالكربون المنشط (100 مل دقيقة -1) من خلال كيس بولي أميد إلى عمود الامتزاز لمدة 2.5 ساعة باستخدام مضخة تفريغ الحجاب الحاجز (KNF Neuberger، Freiburg، DE). كعنصر تحكم، تم إجراء جمع الفراغ العلوي من كيس بولي أميد فارغ. تم صنع عمود الامتزاز من أنابيب تفلون (5.5 سم × 3 مم قطر داخلي) تحتوي على 35 ملغ من Porapak Q (شبكة 50/80؛ Waters Associates، Milford، MA، US) بين سدادات الصوف الزجاجي. قبل الاستخدام، تم شطف العمود بـ 1 مل من n-hexane المعاد تقطيره (Merck، Darmstadt، DE) و 1 مل من البنتان (درجة مذيب GC نقية بنسبة 99.0٪، Sigma Aldrich). تم غسل المواد المتطايرة الممتصة بـ 400 ميكرولتر تم تجميع مجموعات Headspace ثم تخزينها عند -20 درجة مئوية حتى يتم استخدامها لمزيد من التحليل.
استجابات سلوكية للأنثوسيانين الباحث عن العائل وآكل الدم. تم تحليل المستخلصات المتطايرة من مساحة الرأس التي تم جمعها من بول طازج، وبول عمره 24 ساعة، و72 ساعة، و168 ساعة، بحثًا عن مستخلصات متطايرة من بعوض نبات أرابيدوبسيس باستخدام مقياس شم أنبوب زجاجي مستقيم [18]. أجريت التجارب خلال الفترة من 13 إلى 15 من شهر ZT، وهي فترة الذروة لنشاط أنثوسيانين الباحث عن المنزل. [19] تم إضاءة مقياس شم أنبوب زجاجي (80 سم × 9.5 سم داخلي) بـ 3 ± 1 لوكس من الضوء الأحمر من الأعلى. اجتاز تدفق الهواء المفلتر والمرطب بالفحم (25 ± 2 درجة مئوية، 65 ± 2٪ رطوبة نسبية) الاختبار الحيوي عند 30 سم ثانية -1. يمر الهواء عبر سلسلة من شاشات شبكية من الفولاذ المقاوم للصدأ، مما يخلق تدفقًا رقائقيًا وبنية ريشة موحدة. موزع سدادة قطنية للأسنان (4 سم × 1 سم؛ L:D؛ DAB Dental AB)، معلق من ملف 5 سم على الطرف المواجه للريح من مقياس الشم، مع تغيير المحفز كل 5 دقائق. للتحليل، تم استخدام 10 ميكرولتر من كل مستخلص مساحة الرأس، مخفف بنسبة 1:10، كمحفز. تم استخدام كمية مساوية من البنتان كعنصر تحكم. تم وضع البعوض الباحث عن العائل أو الماص للدماء في أقفاص إطلاق فردية قبل 2-3 ساعات من بدء التجربة. تم وضع قفص الإطلاق على الجانب المواجه للريح من مقياس الشم، وسمح للبعوض بالتأقلم لمدة دقيقة واحدة، ثم تم فتح صمام الفراشة للقفص للإطلاق. تم تحليل الانجذاب للعلاج أو التحكم كنسبة البعوض التي لامس المصدر في غضون 5 دقائق من الإطلاق. تم تكرار كل مستخلص متطاير من مساحة الرأس والتحكم 30 مرة على الأقل، ولتجنب آثار أي يوم واحد، تم اختبار نفس العدد من المعالجات والضوابط في كل تجربة اليوم. ابحث عن الاستجابات من المضيف والمتغذى على الدم. تم تحليل المجموعات العربية مقابل مجموعات المساحة الرأسية باستخدام الانحدار اللوجستي الاسمي متبوعًا بمقارنات زوجية للنسب الفردية (JMP Pro، v14.0.0، SAS Institute Inc.).
استجابة آن للتبويض. تم تحليل مستخلصات فراغ الرأس من بول الأبقار الطازج والمسن في أقفاص Bugdorm (30 سم × 30 سم × 30 سم ؛ MegaView Science). وفرت أكواب بلاستيكية (30 مل ؛ Nolato Hertila) مملوءة بـ 20 مل من الماء المقطر ركيزة التبويض ووضعت في زوايا متقابلة من القفص ، على بعد 24 سم. تم ضبط أكواب المعالجة بـ 10 ميكرولتر من كل مستخلص فراغ الرأس بتخفيف 1:10. تم استخدام كمية متساوية من البنتان لضبط كوب التحكم. تم تبادل أكواب المعالجة والتحكم بين كل تجربة للتحكم في تأثيرات الموضع. تم إطلاق سراح عشر إناث تتغذى على الدم في أقفاص تجريبية في ZT 9-11 وتم حساب البيض في الأكواب بعد 24 ساعة. الصيغة لحساب مؤشر التبويض هي: (عدد البيض الموضوع في كوب المعالجة - عدد البيض الموضوع في كوب التحكم) / (إجمالي عدد البيض الموضوع). كل معاملة تم تكرارها 8 مرات.
تم إجراء تحليل الغاز الكروماتوغرافي ونمط هوائي الإلكترون (GC-EAD) لأنثى An.arabiensis كما هو موضح سابقًا [20]. باختصار، تم فصل المستخلصات الطازجة المتطايرة من الفراغ العلوي باستخدام جهاز Agilent Technologies 6890 GC (سانتا كلارا، كاليفورنيا، الولايات المتحدة) المزود بعمود HP-5 (30 م × 0.25 مم قطر داخلي، سمك الفيلم 0.25 ميكرومتر، Agilent Technologies). والبول المتقدم في السن. تم استخدام الهيدروجين كمرحلة متحركة بمعدل تدفق خطي متوسط ​​يبلغ 45 سم/ثانية. تم حقن كل عينة (2 ميكرولتر) لمدة 30 ثانية في وضع غير مقسم بدرجة حرارة مدخل تبلغ 225 درجة مئوية. تمت برمجة درجة حرارة فرن GC من 35 درجة مئوية (احتجاز لمدة 3 دقائق) إلى 300 درجة مئوية (احتجاز لمدة 10 دقائق) عند 10 درجات مئوية في الدقيقة. في مقسم نفايات GC، تمت إضافة 4 رطل لكل بوصة مربعة من النيتروجين وتقسيمها بنسبة 1:1 في تقاطع Gerstel 3D/2 منخفض الحجم الميت (Gerstel، Mülheim، DE) بين كاشف التأين باللهب وEAD. تم تمرير الشعيرات الناتجة عن نفايات GC لـ EAD من خلال خط نقل Gerstel ODP-2، الذي يتتبع درجة حرارة فرن GC بالإضافة إلى 5 درجات مئوية، في أنبوب زجاجي (10 سم × 8 مم)، حيث تم خلطها مع هواء مرطب مفلتر بالكربون (1.5 تم وضع الهوائي على بعد 0.5 سم من مخرج الأنبوب. كل بعوضة فردية مسؤولة عن تكرار واحد، وبالنسبة للبعوض الباحث عن المضيف، تم إجراء ثلاث تكرارات على الأقل على عينات البول من كل عمر.
تحديد المركبات النشطة بيولوجيًا في مجموعات الفراغ الرأسي من بول الأبقار الطازج والمعتق باستخدام جهاز GC ومطياف الكتلة (GC-MS؛ 6890 GC و5975 MS؛ Agilent Technologies) لاستنباط استجابات الهوائي في تحليل GC-EAD، الذي يعمل في وضع التأين بالتأثير الإلكتروني عند 70 إلكترون فولت. تم تجهيز جهاز GC بعمود شعري من السيليكا المندمجة المغلفة بـ HP-5MS UI (القطر الداخلي 60 م × 0.25 مم، سمك الفيلم 0.25 ميكرومتر) باستخدام الهيليوم كمرحلة متحركة بمعدل تدفق خطي متوسط ​​يبلغ 35 سم/ثانية. تم حقن عينة 2 ميكرولتر باستخدام نفس إعدادات الحاقن ودرجة حرارة الفرن المستخدمة في تحليل GC-EAD. تم تحديد المركبات بناءً على وقت الاحتفاظ بها (مؤشر Kovát) وأطياف الكتلة مقارنةً بالمكتبة المخصصة ومكتبة NIST14 (Agilent). تم تأكيد المركبات المحددة عن طريق حقن أصيلة المعايير (الملف الإضافي 1: الجدول S2). للقياس الكمي، تم حقن أسيتات الهيبتيل (10 نانوجرام، نقاء كيميائي 99.8%، ألدريتش) كمعيار خارجي.
تقييم فعالية خليط رائحة اصطناعية يتكون من مركبات نشطة بيولوجيًا تم تحديدها في البول الطازج والمعتق لجذب البعوض الباحث عن العائل ومصاص الدماء من نوع Ans.arabiensis، باستخدام نفس مقياس الشم والبروتوكول المذكور أعلاه. تحاكي الخلطات الاصطناعية تركيب ونسب المركبات في مستخلصات متطايرة مختلطة من مساحة الرأس من البول الطازج، وبول 24 ساعة، وبول 48 ساعة، وبول 72 ساعة، وبول 168 ساعة (الشكل 5D-G؛ الملف الإضافي 1: الجدول S2). للتحليل، استخدم 10 ميكرولتر من محلول مخفف بنسبة 1:100 من الخليط الاصطناعي بالكامل، بمعدل إطلاق إجمالي يتراوح من حوالي 140-2400 نانوغرام/ساعة، لتقييم الجاذبية للبعوض المضيف ومصاص الدماء. بعد ذلك، يتم إجراء الاختبار على الخلطات الكاملة، حيث تتم إزالة الخلطات الطرحية للمركبات الفردية من الخليط الكامل. البحث عن استجابات من البعوض المضيف والمتغذي على الدم من نوع Ans.Arab مقابل الخلطات الاصطناعية وتم تحليل الخلطات الطرحية باستخدام الانحدار اللوجستي الاسمي متبوعًا بمقارنات زوجية للنسب الفردية (JMP Pro، v14.0.0، SAS Institute Inc.).
لتقييم ما إذا كان بول البقر يمكن أن يكون بمثابة إشارة موطن مضيف لبعوض الملاريا، تم جمع بول البقر الطازج والقديم كما هو موضح أعلاه، وتم وضع الماء في دلاء شبكية سعة 3 لتر (100 مل) ووضعها في مصائد الطعم المضيف. (إصدار BG-HDT؛ BioGents، ريغنسبورغ، DE). تم وضع عشرة مصائد على مسافة 50 مترًا في المراعي، وعلى بعد 400 متر من مجتمع القرية (سيلاي، إثيوبيا، 5°53´24´´N، 37°29´24´´E) ولا يوجد ماشية، في مناطق تربية دائمة وقرى. ​​تم تسخين خمسة مصائد لمحاكاة وجود مضيف، بينما تُركت خمسة مصائد غير مدفأة. يتم تدوير كل موقع معالجة ليلاً لمدة إجمالية خمس ليالٍ. تمت مقارنة أعداد البعوض التي تم التقاطها في مصائد تم إغراؤها بالبول من أعمار مختلفة باستخدام الانحدار اللوجستي مع توزيع ثنائي بيتا (JMP Pro، v14.0.0، SAS Institute Inc.).
في قرية موبوءة بالملاريا بالقرب من بلدة ماكي، منطقة أوروميا، إثيوبيا (8° 11′ 08″ شمالاً، 38° 81′ 70″ شرقاً؛ الشكل 6أ). أجريت الدراسة بين منتصف أغسطس ومنتصف سبتمبر قبل الرش الداخلي السنوي المتبقي، إلى جانب موسم أمطار طويل. تم اختيار خمسة أزواج من المنازل (20-50 مترًا) تقع على مشارف القرية للدراسة (الشكل 6أ). كانت المعايير المستخدمة لاختيار المنازل هي: عدم السماح للحيوانات بدخول المنزل، وعدم السماح بالطهي في الداخل (باستخدام الحطب أو الفحم) (على الأقل خلال فترة التجربة)، والمنازل التي يبلغ عدد سكانها اثنين كحد أقصى، وينامون في أماكن غير ملوثة بالمبيدات الحشرية. تحت ناموسية معالجة. وقد تم منح الموافقة الأخلاقية من قبل مجلس مراجعة أخلاقيات البحث المؤسسي (IRB/022/2016) بكلية العلوم الطبيعية (CNS-IRB)، جامعة أديس أبابا، وفقًا للمبادئ التوجيهية التي وضعها إعلان هلسنكي للجمعية الطبية العالمية. وتم الحصول على موافقة كل رب أسرة بمساعدة موظفي الإرشاد الصحي. وقد أقرت الإدارات المحلية على مستوى المنطقة والجناح ('كيبيلي') العملية بأكملها. وتبع التصميم التجريبي تصميم مربع لاتيني 2 × 2، حيث تم تعيين الخلطات الاصطناعية وضوابط للمنازل المزدوجة في الليلة الأولى وتبادلها بين المنازل في الليلة التجريبية التالية. وتكررت هذه العملية عشر مرات. وبالإضافة إلى ذلك، لتقدير نشاط البعوض في المنازل المختارة، تم ضبط مصائد مراكز السيطرة على الأمراض والوقاية منها لتعمل لمدة خمس ليال متتالية في بداية ومنتصف ونهاية التجربة الميدانية في نفس الوقت من اليوم.
تم إذابة خليط صناعي يحتوي على ستة مركبات نشطة بيولوجيًا في الهبتان (97.0٪ من درجة مذيب GC، سيجما ألدريتش) وتم إطلاقه عند 140 نانوجرام ساعة -1 باستخدام موزع فتيل قطني [20]. سمح موزع الفتيل بإطلاق جميع المركبات بنسب ثابتة طوال التجربة التي استمرت 12 ساعة. تم استخدام الهبتان كعنصر تحكم. تم تعليق القارورة بجوار نقطة دخول مصيدة الضوء الخاصة بمراكز السيطرة على الأمراض والوقاية منها (CDC) (شركة جون دبليو هوك، جينزفيل، فلوريدا، الولايات المتحدة؛ الشكل 6أ). تم تعليق المصائد على ارتفاع 0.8 - 1 متر فوق سطح الأرض، بالقرب من أسفل السرير، ونام أحد المتطوعين تحت ناموسية غير معالجة وتم تشغيلها بين الساعة 18:00 و 06:30. تم فحص البعوض الذي تم التقاطه حسب الجنس والحالة الفسيولوجية (غير متغذية، متغذية، شبه حامل، وحامل [21] لاحقًا باستخدام تحليل تفاعل البوليميراز المتسلسل (PCR) لتحديد الأنواع المُعرّفة مورفولوجياً باسم A. gambiae sl. أعضاء المجمع [23]. في الدراسة الميدانية، تم تحليل اصطياد المنازل المزدوجة باستخدام نموذج التوافق اللوجستي الاسمي، حيث كان الانجذاب هو المتغير التابع، وكانت المعالجة (الخليط الاصطناعي مقابل المجموعة الضابطة) هي التأثير الثابت (JMP® 14.0.0. SAS Institute Inc.). هنا، نُبلغ عن قيم χ2 وقيم p من اختبار نسبة الاحتمالية.
تقييم ما إذا كان آمنًا. تمكنت أرابينسيس من الحصول على البول، وهو مصدر النيتروجين الرئيسي، اليوريا، عن طريق التغذية المباشرة، في غضون 48 ساعة من الإعطاء لمدة 4 أيام بعد (dpe) تجارب تغذية الإناث الباحثة عن العائل والمغذية بالدم (الشكل 1أ). امتصت كل من الإناث الباحثة عن العائل والماصة للدم كمية أكبر بكثير من السكروز مقارنة بأي نظام غذائي أو ماء آخر (F (5،426) = 20.15، p < 0.0001 و F (5،299) = 56.00، p < 0.0001، على التوالي؛ الشكل 1ب، ج). علاوة على ذلك، تناولت الإناث الباحثة عن العائل كمية أقل في البول عند 72 ساعة مقارنة بالبول عند 168 ساعة (الشكل 1ب). عند تقديم نظام غذائي يحتوي على اليوريا، امتصت الإناث الباحثة عن العائل كمية أكبر بكثير من اليوريا عند 2.69 ملي مولار مقارنة بجميع التركيزات الأخرى والماء، بينما لا يمكن تمييزها من 10% سكروز (F(10,813) = 15.72، p < 0.0001؛ الشكل 1D). وكان هذا على النقيض من استجابة الإناث التي تتغذى على الدم، والتي امتصت عادةً كميات أكبر بكثير من الأنظمة الغذائية المحتوية على اليوريا مقارنة بالماء، وإن كانت أقل بكثير من 10% سكروز (F(10,557) = 78.35، p < 0.0001؛ الشكل 1).1E). وعلاوة على ذلك، عند المقارنة بين الحالتين الفسيولوجية، امتصت الإناث التي تم سحب الدم منها المزيد من اليوريا مقارنة بالإناث الباحثات عن المضيف عند أدنى تركيزات، وامتصت هذه الإناث كميات مماثلة من اليوريا عند تركيزات أعلى (F(1,953) = 78.82، p < 0.0001؛ الشكل 1F، G). وفي حين بدا أن تناول الطعام من نظام غذائي يحتوي على اليوريا له قيم مثالية (الشكل 1D، E)، فإن الإناث في كان كلا الحالتين الفسيولوجية قادرين على تعديل كمية اليوريا الممتصة على كامل نطاق تركيزات اليوريا بطريقة خطية لوغاريتمية (الشكل 1F، G). وبالمثل، يبدو أن البعوض يتحكم في امتصاص النيتروجين من خلال تنظيم كمية البول الممتصة، حيث تنعكس كمية النيتروجين في البول في الكمية الممتصة (الشكل 1B، C وB المضمنة).
لتقييم آثار البول واليوريا على بقاء البعوض الباحث عن العائل والمصاص للدم، تم تغذية الإناث على بول من جميع الأعمار الأربعة (الطازج، و24 ساعة، و72 ساعة، و168 ساعة بعد الترسيب) ومجموعة من تركيزات اليوريا، بالإضافة إلى الماء المقطر و10٪ سكروز بمثابة عنصر تحكم (الشكل 2أ). أظهر تحليل البقاء هذا أن النظام الغذائي كان له تأثير كبير على البقاء على قيد الحياة بشكل عام في الإناث الباحثة عن العائل (البول: χ2 = 108.5، df = 5، p < 0.0001؛ اليوريا: χ2 = 122.8، df = 5، p < 0.0001؛ الشكل 2ب، ج) والإناث التي تتغذى على الدم (البول: χ2 = 93.0، df = 5، p < 0.0001؛ اليوريا: χ2 = 137.9، df = 5، p < 0.0001؛ الشكل 2D، E). في جميع التجارب، كان لدى الإناث التي تغذت على نظام غذائي من البول واليوريا والماء معدلات بقاء أقل بكثير مقارنة بالإناث التي تغذت على نظام غذائي من السكروز (الشكل 2B-E). أظهرت الإناث الباحثة عن العائل التي تغذت على البول الطازج والقديم معدلات بقاء مختلفة، حيث كان لدى الإناث التي تغذت على بول قديم لمدة 72 ساعة (p = 0.016) أقل احتمال للبقاء على قيد الحياة (الشكل 2B). علاوة على ذلك، عاشت الإناث الباحثة عن العائل التي تغذت على 135 ملي مولار من اليوريا لفترة أطول من ضوابط الماء (p < 0.04) (الشكل 2C). وبالمقارنة مع الماء، عاشت النساء اللائي تغذين على البول الطازج وبول 24 ساعة لفترة أطول (p = 0.001 وp = 0.012، على التوالي؛ الشكل 2D)، بينما عاشت النساء اللائي تغذين على بول 72 ساعة لفترة أطول من اللائي تغذين على بول إناث قصير طازج وبول 24 ساعة (p < 0.0001 و p = 0.013، على التوالي؛ الشكل 2D). عند إطعام 135 مليمول من اليوريا، بقيت الإناث التي تتغذى على الدم على قيد الحياة لفترة أطول من جميع التركيزات الأخرى من اليوريا والماء (p < 0.013؛ الشكل 2E).
بقاء العائل وأنثى بعوضة الأنوفيلة العربية الماصة للدماء التي تتغذى على بول البقر واليوريا. في الاختبار الحيوي (أ)، تم تزويد البعوض الإناث بنظام غذائي يتكون من بول البقر الطازج والقديم، وتركيزات مختلفة من اليوريا والسكروز (10٪) والماء المقطر (H2O). تم تسجيل بقاء البعوض الباحث عن العائل (ب، ج) ومصاص الدم (د، هـ) كل 12 ساعة حتى تموت جميع الإناث التي تتغذى على البول (ب، د) واليوريا (ج، هـ)، والضوابط، السكروز والماء.
اختلفت المسافة الإجمالية وعدد الجولات التي تم تحديدها في اختبار طاحونة الطيران على مدار فترة 24 ساعة بين البعوض الباحث عن العائل والمصاص للدماء، والذي أظهر نشاط طيران أقل بشكل عام (الشكل 3). أظهرت البعوض الباحث عن العائل الذي قدم بولًا طازجًا ومُعتقًا أو سكروز وماء أنماط طيران مميزة (الشكل 3)، حيث كانت الإناث التي تتغذى على البول الطازج أكثر نشاطًا عند الفجر، بينما تلك التي تتغذى على بول مُعتق لمدة 24 و168 ساعة أظهرت البعوض التي تتغذى على البول أنماط طيران مختلفة وكانت في المقام الأول نهارية. أظهرت البعوض الإناث التي قدمت السكروز أو بول 72 ساعة نشاطًا طوال فترة 24 ساعة، بينما كانت الإناث التي قدمت الماء أكثر نشاطًا خلال منتصف الفترة. أظهرت البعوض التي تتغذى على السكروز أعلى مستويات النشاط في وقت متأخر من الليل وفي الصباح الباكر، بينما شهدت تلك التي تناولت بولًا مُعتقًا لمدة 72 ساعة انخفاضًا ثابتًا في النشاط على مدار 24 ساعة (الشكل 3).
أداء طيران أنثى بعوضة أنوفيليس أرابينيس الباحثة عن صائدة وماصة للدماء، تتغذى على بول البقر واليوريا. في اختبار طاحونة الطيران، تم ربط البعوض الإناث التي تتغذى على بول البقر الطازج والمعتق، وتركيزات مختلفة من اليوريا والسكروز (10%) والماء المقطر (H2O) بأذرع أفقية تدور بحرية (أعلى). بالنسبة للإناث الباحثة عن العائل (يسار) والماصة للدماء (يمين)، تم تسجيل المسافة الإجمالية وعدد الرحلات في الساعة لكل نظام غذائي على مدار فترة 24 ساعة (الداكن: رمادي؛ الفاتح: أبيض). يظهر متوسط ​​المسافة ومتوسط ​​عدد النوبات على يمين الرسم البياني للنشاط اليومي. تمثل أشرطة الخطأ الخطأ المعياري للمتوسط. التحليل الإحصائي انظر النص
بشكل عام، اتبع النشاط العام للطيران للإناث الباحثة عن العائل نمطًا مشابهًا لنمط مسافة الطيران على مدار 24 ساعة. تأثر متوسط ​​مسافة الطيران بشكل كبير بالنظام الغذائي المتناول (F(5, 138) = 28.27، p < 0.0001)، كما طارت الإناث الباحثة عن العائل التي تناولت 72 ساعة من البول لمسافات أطول بكثير مقارنة بجميع الأنظمة الغذائية الأخرى (p < 0.0001)، وطارت البعوض التي تتغذى على السكروز لفترة أطول من البعوض الذي تتغذى على البول الطازج (p = 0.022) والبعوض الذي تتغذى على البول الذي يبلغ عمره 24 ساعة (p = 0.022). وعلى النقيض من نمط نشاط الطيران الموصوف في النظام الغذائي للبول، أظهرت الإناث الباحثة عن العائل التي تتغذى على اليوريا نشاط طيران مستمر على مدار 24 ساعة، وبلغت ذروتها خلال النصف الثاني من المرحلة المظلمة (الشكل 3). وعلى الرغم من أن أنماط النشاط كانت متشابهة، إلا أن الإناث الباحثة عن العائل التي تتغذى على اليوريا زادت بشكل كبير من متوسط ​​مسافة الطيران اعتمادًا على التركيز الممتص. (F(5, 138) = 1310.91، p < 0.0001). طارت الإناث الباحثة عن المضيف والتي تغذت على أي تركيز من اليوريا لفترة أطول من الإناث التي تغذت إما على الماء أو السكروز (p < 0.03).
كان النشاط الكلي للطيران لدى البعوض الماص للدماء مستقرًا ومستدامًا على مدار 24 ساعة عبر جميع الأنظمة الغذائية، مع زيادة نشاط البول خلال النصف الثاني من الفترة المظلمة للإناث التي تتغذى على الماء وكذلك لدى الإناث التي تتغذى على الماء الطازج وعمرها 24 ساعة (الصورة 3). في حين أن النظام الغذائي المعتمد على البول أثر بشكل كبير على متوسط ​​مسافة الطيران لدى الإناث التي تتغذى على الدم (F(5, 138) = 4.83، ص = 0.0004)، فإن النظام الغذائي المعتمد على اليوريا لم يؤثر (F(5, 138) = 1.36، ص = 0.24) مع البول الآخر والنظام الغذائي الضابط (الطازج، ص = 0.0091؛ 72 ساعة، ص = 0.0022؛ 168 ساعة، ص = 0.001؛ السكروز، ص = 0.0017؛ dH2O، ص = 0.036).
تم تقييم تأثيرات التغذية بالبول واليوريا على المعايير التناسلية في اختبارات وضع البيض (الشكل 4أ) وتم التحقيق فيها وفقًا لعدد البيض الذي وضعته كل أنثى وحجم البيض ويرقات الطور الأول حديثة الفقس. عدد البيض الموضوع. اختلفت الإناث العربية التي تتغذى على البول حسب النظام الغذائي (F(5,222) = 4.38، p = 0.0008؛ الشكل 4ب). وضعت الإناث التي تتغذى على وجبة بول ودم لمدة 24 ساعة عددًا أكبر بكثير من البيض مقارنة بالإناث التي تتغذى على أنظمة غذائية أخرى من البول وكانت مماثلة لتلك التي تتغذى على السكروز (الشكل 4ب). وبالمثل، اختلف حجم البيض الذي وضعته الإناث التي تتغذى على البول حسب النظام الغذائي (F(5, 209) = 12.85، p < 0.0001)، حيث وضعت الإناث التي تتغذى على بول 24 ساعة والسكروز بيضًا أكبر بكثير من الإناث التي تتغذى على الماء، بينما وضعت بيض الإناث التي تتغذى على 168 كانت أحجام اليرقات في الساعة من البول أصغر بشكل ملحوظ (الشكل 4 ج). بالإضافة إلى ذلك، أثر نظام البول الغذائي بشكل ملحوظ على حجم اليرقات (F(5، 187) = 7.86، ص < 0.0001)، مع ظهور يرقات أكبر بشكل ملحوظ من البيض الذي وضعته إناث تتغذى على البول لمدة 24 و72 ساعة مقارنة بالبيض الذي وضعته يرقات البيض. الإناث التي تتغذى على الماء والإناث التي تتغذى على البول لمدة 168 ساعة (الشكل 4 د).
الأداء التناسلي لأنثى بعوضة الأنوفيلة العربية التي تتغذى على بول البقر واليوريا. تم تغذية البعوض الإناث التي تتغذى على الدم على وجبات تتكون من بول البقر الطازج والقديم، وتركيزات مختلفة من اليوريا والسكروز (10٪)، والماء المقطر (H2O) لمدة 48 ساعة قبل وضعها في الاختبارات الحيوية والحصول على ركائز وضع البيض 48 ساعة (أ). تأثر عدد البيض (ب، هـ)، وحجم البيض (ج، و) وحجم اليرقات (د، ز) بشكل كبير بالنظام الغذائي المقدم (بول البقر: BD؛ اليوريا: EG). كانت متوسطات كل معلمة تم قياسها باستخدام أسماء أحرف مختلفة مختلفة بشكل كبير عن بعضها البعض (تحليل التباين أحادي الاتجاه باستخدام تحليل توكي اللاحق؛ p < 0.05). تمثل أشرطة الخطأ الخطأ المعياري للمتوسط
باعتبارها المكون النيتروجيني الرئيسي للبول، فإن اليوريا، عند تقديمها كغذاء للإناث التي تتغذى على الدم، أثرت بشكل كبير على المعايير التناسلية في جميع الدراسات. عدد البيض الذي وضعته الإناث التي تتغذى على اليوريا، بعد وجبة الدم، اعتمادًا على تركيز اليوريا (F(11, 360) = 4.69؛ p < 0.0001)، وضعت الإناث التي تتغذى على تركيزات اليوريا بين 134 ميكرومولار و1.34 مليمولار المزيد من البيض (الشكل 4E). وضعت الإناث التي تتغذى على تركيزات اليوريا البالغة 134 ميكرومولار أو أعلى بيضًا أكبر من الإناث التي تتغذى على الماء (F(10, 4245) = 36.7؛ p < 0.0001؛ الشكل 4F)، وكان حجم اليرقات، على الرغم من تأثره بتركيزات مماثلة من اليوريا في الأمهات (F(10, 3305) = 37.9؛ p < 0.0001) أكثر تنوعًا (الشكل 4G).
الجاذبية الكلية لمستخلصات بول الأبقار الباحثة عن العائل المتطايرة في الفراغ الرأسي. تأثر نبات العربي الذي تم تقييمه في مقياس الشم بأنبوب زجاجي (الشكل 5أ) بشكل كبير بعمر البول (χ2 = 15.9، df = 4، p = 0.0032؛ الشكل 5ب). أظهر التحليل اللاحق أن رائحة البول الفاسدة عند 24 ساعة تسببت في مستويات أعلى بكثير من الجاذبية مقارنة بجميع المعالجات الأخرى (72 ساعة: p = 0.0060، 168 ساعة: p = 0.012، بنتان: p = 0.00070)، باستثناء رائحة البول الطازج (p = 0.13؛ الشكل 5ب). على الرغم من أن الانجذاب الكلي للبعوض الماص للدماء لرائحة البول لم يكن مختلفًا بشكل كبير (χ2 = 8.78، df = 4، p = 0.067؛ الشكل 5ج)، فقد وجد أن هذه الإناث أكثر بكثير أظهرت المستخلصات المتطايرة جاذبية أكبر لمساحة الرأس مقارنة بالبول الذي يبلغ عمره 72 ساعة مقارنة بالضوابط (ص = 0.0066؛ الشكل 5ج).
الاستجابات السلوكية لروائح بول الأبقار الطبيعية والصناعية في البحث عن بعوض الأنوفيليس العربي الذي يتغذى على الدم. مخطط مقياس الشم بأنبوب زجاجي (أ). انجذاب مستخلصات الفراغ الرأسي المتطايرة من بول الأبقار الطازج والمعتق إلى البعوض المضيف (ب) والماص للدم (ج). ابحث عن تفاعل مجسات لورد أن. تظهر مستخلصات الفراغ الرأسي المعزولة من بول الأبقار الطازج (د)، وبول الأبقار الذي تنضج لمدة 24 ساعة (هـ)، وبول الأبقار الذي تنضج لمدة 72 ساعة (و)، وبول الأبقار الذي تنضج لمدة 168 ساعة (ز). تُظهر آثار كشف هوائي الإلكترون (EAD) تغيرات الجهد استجابةً للمركبات النشطة بيولوجيًا في الفراغ الرأسي المستخرجة من جهاز كروماتوغراف الغاز والمكتشفة بواسطة كاشف التأين اللهبي (FID). يمثل شريط المقياس سعة الاستجابة (مللي فولت) مقابل زمن الاحتفاظ (ثانية). تظهر خصائص ومعدلات الإطلاق (ميكروغرام/ساعة) للمركبات النشطة بيولوجيًا. تشير علامة النجمة المفردة (*) إلى سعة منخفضة ثابتة. الاستجابة. تشير العلامات النجمية المزدوجة (**) إلى استجابات غير قابلة للتكرار. ابحث عن المضيف (H) ومصاص الدم (I). يتمتع An.arabiensis بجاذبية مختلفة للمزائج الاصطناعية من روائح بول البقر الطازج والمعتق. كانت النسب المتوسطة للبعوض الذي ينجذب إلى أسماء الحروف المختلفة مختلفة بشكل كبير عن بعضها البعض (تحليل التباين أحادي الاتجاه باستخدام تحليل Tukey اللاحق؛ p < 0.05). تمثل أشرطة الخطأ الخطأ المعياري للمقياس
لم تظهر أي تفضيلات للمستخلصات المتطايرة في الفراغات الرأسية من بول الأبقار الطازج والمتقادم لدى أنثى Ann.arabiensis، بعد 72 ساعة و120 ساعة من تناول وجبة الدم، أثناء التبويض، مقارنة بضوابط البنتان (χ2 = 3.07، ص > 0.05؛ الملف الإضافي 1: الشكل S1).
بالنسبة لأنثى Ann.arabiensis، حددت تحليلات GC-EAD وGC-MS ثمانية وستة وثلاثة وثلاثة مركبات نشطة بيولوجيًا (الشكل 5D-G). وعلى الرغم من ملاحظة الاختلافات في عدد المركبات التي أثارت استجابات كهربائية فيزيولوجية، إلا أن معظم هذه المركبات كانت موجودة في كل مستخلص متطاير في مساحة الرأس تم جمعه من البول الطازج والمعتق. لذلك، بالنسبة لكل مستخلص، تم تضمين المركبات التي أنتجت استجابة فسيولوجية من هوائيات الأنثى فوق العتبة فقط في التحليلات الإضافية.
ارتفع معدل الإطلاق المتطاير الإجمالي للمركبات النشطة بيولوجيًا في مجموعة المساحة الرأسية من 29 ميكروجرام ساعة في البول الطازج إلى 242 ميكروجرام ساعة في البول الذي يبلغ عمره 168 ساعة، ويرجع ذلك أساسًا إلى زيادة الفينول بالإضافة إلى الفينول. وعلى النقيض من ذلك، انخفضت معدلات إطلاق المركبات الأخرى، مثل 2-سيكلوهكسين-1-ون والديكانال، مع زيادة عمر البول، وهو ما ارتبط بالانخفاض الملحوظ في شدة الإشارة (الوفرة) في الكروماتوغرام (الشكل 5D)-G اللوحة اليسرى) والاستجابات الفسيولوجية لهذه المركبات (الشكل 5D-G اللوحة اليمنى).
بشكل عام، كان للخليط الاصطناعي نسبة طبيعية مماثلة من المركبات النشطة بيولوجيًا التي تم تحديدها في المستخلصات المتطايرة من فراغات رأس البول الطازج والمعتق (الشكل 5D-G) ولم يبدو أنه يثير جاذبية كبيرة في البحث عن مضيف (χ2 = 8.15، df = 4، p = 0.083؛ الشكل 5H) أو البعوض الماص للدماء (χ2 = 4.91، df = 4، p = 0.30؛ الشكل 5I). ومع ذلك، أظهرت المقارنات الزوجية اللاحقة بين المعالجات أن البعوض الباحث عن المضيف كان جذابًا بشكل كبير للخليط الاصطناعي من البول الذي اعتق لمدة 24 ساعة مقارنةً بضوابط البنتان (p = 0.0086؛ الشكل 5H).
لتقييم دور المكونات الفردية في الخلطات الاصطناعية من البول الذي يبلغ عمره 24 ساعة، تم تقييم ستة خلطات طرحية مقابل الخلطات الكاملة في اختبار أنبوب Y، حيث تمت إزالة المركبات الفردية. بالنسبة للبعوض الباحث عن العائل، كان لطرح المركبات الفردية من الخليط الكامل تأثير كبير على الاستجابات السلوكية (χ2 = 19.63، df = 6، p = 0.0032؛ الملف الإضافي 1: الشكل S2A)، كانت جميع الخلطات الطرحية أكثر جاذبية من الخلطات الأصغر حجمًا من الخلط الكامل. في المقابل، لم يؤثر إزالة المركبات الفردية من الخليط الاصطناعي بالكامل على الاستجابات السلوكية للبعوض الماص للدم (χ2 = 11.38، df = 6، p = 0.077)، باستثناء decanal، والذي أدى إلى مستويات أقل مقارنة بجاذبية الخليط الكامل (p = 0.022؛ الملف الإضافي 1: الشكل S2B).
في قرية موبوءة بالملاريا في إثيوبيا، تم تقييم فعالية خليط صناعي من بول البقر لمدة 24 ساعة في جذب البعوض في ظل ظروف ميدانية لمدة عشر ليالٍ (الشكل 6أ). تم اصطياد وتحديد ما مجموعه 4861 بعوضة، منها 45.7٪ كانت من نوع Anthropus.gambiae sl، و18.9٪ كانت من نوع Anopheles pharoensis و35.4٪ كانت من نوع Culex spp. (ملف إضافي 1: الجدول S1). Anopheles arabinis هو العضو الوحيد في مجموعة الأنواع An.Gambian الذي تم تحديده من خلال تحليل تفاعل البوليميراز المتسلسل. في المتوسط، تم اصطياد 320 بعوضة في الليلة، وخلال هذا الوقت اصطادت المصائد ذات الطعوم الصناعية المخلوطة عددًا أكبر من البعوض مقارنة بالمصائد المزدوجة بدون خليط (χ2(0, 3196) = 170.0، p < 0.0001). تم وضع مصائد غير مزودة بطعوم في كل ليلة من ليالي التحكم الخمس في البداية، منتصف ونهاية التجربة. تم اصطياد أعداد مماثلة من البعوض في كل زوج من الفخاخ، مما يشير إلى عدم وجود تحيز بين المنازل (χ2(0, 1665) = 9 × 10-13، p > 0.05) وعدم وجود انخفاض في عدد السكان خلال فترة الدراسة. وبالمقارنة مع مصائد التحكم، زاد عدد البعوض الذي تم اصطيادها في المصائد التي تحتوي على الخليط الاصطناعي بشكل كبير: البحث عن العائل (χ2(0, 2107) = 138.7، p < 0.0001)، والتغذية الحديثة بالدم (χ2(0, 650) = 32.2، p < 0.0001) والحمل (χ2(0, 228) = 6.27، p = 0.0123؛ الملف الإضافي 1: الجدول S1). وينعكس هذا أيضًا في العدد الإجمالي للبعوض الذي تم اصطياده: البحث عن العائل > مصاص الدماء > الحامل > شبه الحامل > الذكر.
تم إجراء التجارب الميدانية في جنوب وسط إثيوبيا (الخريطة)، بالقرب من مدينة ماكي (المدخل)، باستخدام مصيدة ضوئية من مراكز السيطرة على الأمراض (على اليمين) في منازل مزدوجة، بتصميم مربع لاتيني (صورة جوية) (أ). تجذب مصائد الضوء الاصطناعية ذات الرائحة من مراكز السيطرة على الأمراض وتلتقط إناث بعوض الأنوفيلة العربية (ب)، ولكن ليس بعوض الأنوفيلة الفاروس (ج)، بطريقة مختلفة، وهو تأثير يعتمد على الحالة الفسيولوجية. بالإضافة إلى ذلك، استحوذت هذه المصائد على أعداد متزايدة بشكل كبير من بعوض الكوليكس المضيف. (د) بالمقارنة مع المجموعة الضابطة. تمثل الأشرطة الموجودة على اليسار متوسط ​​مؤشر الاختيار للبعوض الذي تم اصطياده في أزواج من مصائد الطعم ذات الرائحة (الأخضر) ومصائد التحكم (المفتوحة) (ن = 10)، بينما تمثل الأشرطة الموجودة على اليمين متوسط ​​مؤشر الاختيار في أزواج مصائد التحكم (المفتوحة؛ ن = 5). ). تشير العلامات النجمية إلى مستويات الدلالة الإحصائية (*p = 0.01 و ***p < 0.0001)
تم اصطياد الأنواع الثلاثة بشكل مختلف في مصائد تحتوي على مخاليط اصطناعية. البحث عن العائل (χ2 (1، 1345) = 71.7، ص < 0.0001)، والتغذية على الدم (χ2 (1، 517) = 16.7، ص < 0.0001) والحمل (χ2 (1، 180) = 6.11، ص = 0.0134) تم اصطياد .arabiensis في المصيدة التي تطلق الخليط الاصطناعي (الشكل 6 ب)، في حين لم تختلف كمية الأندومينيوم. تم العثور على Pharoensis في حالات فسيولوجية مختلفة (الشكل 6 ج). بالنسبة لبعوض Culex، تم العثور على زيادة كبيرة فقط في عدد البعوض الباحث عن مضيفين في المصائد التي تم إغراؤها بالخليط الاصطناعي (χ2 (1، 1319) = 12.6، ص = 0.0004؛ الشكل 6 د)، مقارنة بالمصائد الضابطة.
تم استخدام مصائد الطعم المضيفة الموجودة خارج العوائل المحتملة بين مواقع التكاثر والمجتمعات الريفية في إثيوبيا لتقييم ما إذا كانت بعوض الملاريا تستخدم رائحة بول البقر كإشارة لموطن المضيف. في غياب إشارات المضيف والحرارة، ومع أو بدون وجود رائحة بول البقر، لم يتم اصطياد أي بعوض (الملف الإضافي 1: الشكل S3). ومع ذلك، في وجود درجة حرارة عالية ورائحة بول البقر، تم جذب بعوض الملاريا الإناث واصطيادها، وإن كان بأعداد صغيرة، بغض النظر عن عمر البول (χ2 (5، 25) = 2.29، ص = 0.13؛ الملف الإضافي 1: الشكل S3). في المقابل، لم تلتقط ضوابط المياه بعوض الملاريا في درجات حرارة عالية (الملف الإضافي 1: الشكل S3).
يكتسب البعوض الملاريا المركبات المحتوية على النيتروجين ويوزعها من خلال التغذية التعويضية على بول الأبقار (أي البرك) لتعزيز سمات دورة الحياة، على غرار الحشرات الأخرى [2، 4، 24، 25، 26]. بول الأبقار هو مورد متجدد متاح بسهولة يرتبط ارتباطًا وثيقًا بأماكن الراحة لناقلات الملاريا، مثل حظائر الأبقار والنباتات الطويلة بالقرب من المنازل الريفية ومواقع التكاثر. تحدد البعوض الإناث هذا المورد عن طريق الرائحة وتكون قادرة على تنظيم امتصاص المركبات النيتروجينية في البول، بما في ذلك اليوريا، المكون النيتروجيني الرئيسي في البول [15، 16]. اعتمادًا على الحالة الفسيولوجية للبعوضة الأنثى، يتم تخصيص العناصر الغذائية في البول لتعزيز نشاط الطيران وبقاء البعوض الإناث الباحثة عن العائل، بالإضافة إلى خصائص البقاء والتكاثر للأفراد الذين يتغذون على الدم خلال الدورة التناسلية الأولى. لذلك، يلعب خلط البول دورًا غذائيًا مهمًا لنواقل الملاريا المغلقة مثل البالغين الذين يعانون من سوء التغذية [8]، حيث يوفر للإناث وقد أظهرت الدراسات أن البعوض لديه القدرة على اكتساب مركبات نيتروجينية مهمة من خلال الانخراط في تغذية منخفضة المخاطر. وهذا الاكتشاف له عواقب وبائية كبيرة، حيث تزيد الإناث من متوسط ​​عمرها المتوقع ونشاطها وإنتاجها التناسلي، وكل ذلك يؤثر على قدرة النواقل. وعلاوة على ذلك، قد يكون هذا السلوك هدفًا لبرامج إدارة النواقل في المستقبل.