영양소 획득 및 분배는 곤충의 먹이 찾기와 생활사 특성을 통합합니다. 곤충은 다양한 생활 단계에서 특정 영양소의 결핍을 보충하기 위해 보충 먹이를 통해 이러한 영양소를 얻을 수 있습니다. 예를 들어, 웅덩이로 알려진 과정에서 척추동물 분비물을 먹는 것입니다. 모기(Anopheles arabiani)는 영양실조에 걸린 것으로 보이며, 따라서 신진대사와 생식에 영양소가 필요합니다. 이 연구의 목적은 영양소 획득을 위해 소변을 이용한 모기(Anopheles arabiansis)의 교반이 생활사 특성을 개선하는지 평가하는 것이었습니다.
안전한지 확인하세요.arabiensis는 신선한, 24시간, 72시간 및 168시간 된 소 소변 냄새에 끌렸고, 숙주를 찾아 혈액을 섭취한(혈액 식사 후 48시간) 암컷을 Y-튜브 후각계로 측정했으며, 임신한 암컷은 산란 시험을 위해 평가했습니다.그런 다음 화학 및 전기 생리학적 분석을 결합하여 4가지 연령대 모두에서 소 소변의 생리 활성 화합물을 확인했습니다.생리 활성 화합물의 합성 혼합물은 Y-튜브 및 현장 시험에서 평가했습니다.말라리아 매개체를 위한 잠재적인 보충 식단으로서 소 소변과 주요 질소 함유 화합물인 요소를 조사하기 위해 먹이 매개변수와 생활사 특성을 측정했습니다.암컷 모기의 비율과 흡수된 소 소변과 요소의 양을 평가했습니다.먹이를 먹은 후 암컷의 생존, 묶인 비행 및 번식을 평가했습니다.
숙주의 피와 영양분을 찾아다닙니다. 실험실과 현장 연구에서 아랍인들은 신선하고 오래된 소 소변의 자연적이고 합성적인 냄새에 끌렸습니다. 임신한 암컷은 산란 장소에서 소 소변에 대한 반응에 무관심했습니다. 숙주를 찾아 피를 빨아먹는 암컷은 소 소변과 요소를 적극적으로 흡수하고 이러한 자원을 비행, 생존 또는 번식을 위한 생리적 상태의 함수인 생활사적 균형에 따라 분배합니다.
아노펠레스 아라비니스는 생활사 특성을 개선하기 위해 소변을 획득하고 분배합니다. 소변을 보충적으로 공급하면 일일 생존율과 매개체 밀도가 증가하여 매개체 용량에 직접적인 영향을 미치고, 비행 활동을 변경하여 간접적으로 영향을 미치므로 향후 모델에서 이를 고려해야 합니다.
영양소 획득 및 분배는 곤충의 먹이 찾기와 생활사 특성을 통합합니다[1,2,3].곤충은 음식을 선택하고 획득하며 음식 가용성과 영양소 요구 사항에 따라 보상 섭식을 수행할 수 있습니다[1, 3].영양소 분배는 생활사 과정에 따라 달라지며 곤충의 다른 생활 단계에서 식단의 질과 양에 대한 요구 사항이 달라질 수 있습니다[1, 2].특정 영양소의 결핍을 보상하기 위해 곤충은 진흙, 척추동물의 다양한 배설물과 분비물, 웅덩이로 알려진 과정인 사체와 같은 보충 섭식을 통해 이러한 영양소를 얻을 수 있습니다[2].다양한 나비와 나방 종이 주로 설명되지만 물웅덩이는 다른 곤충 목에도 나타나며 이러한 유형의 자원에 대한 유인과 섭취는 건강 및 기타 생활사 특성에 상당한 영향을 미칠 수 있습니다[2, 4, 5, 6],7].말라리아 모기 Anopheles gambiae sensu lato(sl)는 '영양실조'로 나타납니다. 성인[8]이므로 물주기가 생활사 특성에서 중요한 역할을 할 수 있지만 이러한 행동은 지금까지 무시되어 왔습니다. 이 중요한 수단에서 영양분 섭취를 늘리는 수단으로 교반을 사용하는 것은 중요한 역학적 결과를 초래할 수 있으므로 주의가 필요합니다.
성충 암컷 Anopheles 모기의 질소 섭취는 유충 단계에서 운반되는 낮은 칼로리 비축량과 비효율적인 혈액 식사 활용으로 인해 제한됩니다[9].암컷 Ann.gambiae sl은 일반적으로 보충 혈액 식사를 보충하여[10, 11] 이를 보상하여 더 많은 사람들이 질병에 걸릴 위험이 있고 모기가 포식될 위험이 더 커집니다.또는 모기는 척추동물 배설물의 보충 먹이를 사용하여 적응과 비행 기동성을 향상시키는 질소 화합물을 얻을 수 있습니다[2].이와 관련하여 An.Gambian sl 종 복합체인 Anopheles arabinis의 강렬하고 독특한 매력, 신선하고 오래된 소 소변[12,13,14]이 흥미롭습니다.Anopheles arabinis는 숙주 선호도에서 기회주의적이며 소와 연합하고 소를 먹는 것으로 알려져 있습니다.소 소변은 요소와 함께 질소 화합물이 풍부한 자원입니다. 신선한 소변의 총 질소의 50-95%를 차지합니다[15, 16].소 소변이 오래되면 미생물은 이러한 자원을 활용하여 24시간 이내에 질소 화합물의 복잡성을 줄입니다[15].유기 질소의 감소와 관련된 암모니아의 급격한 증가로 인해 알칼리성 미생물(대부분 모기에 독성이 있는 화합물을 생성함)이 번성합니다[15].이는 암컷 Ann.arabiensis가 24시간 이하로 숙성된 소변에 우선적으로 끌리는 이유일 수 있습니다[13, 14].
이 연구에서는 숙주와 혈액을 섭취한 Ans를 찾았습니다. 첫 번째 생식선 자극 호르몬 주기 동안, 아라비엔시스(arabiensis)는 소변 혼합을 통해 요소를 포함한 질소 화합물을 획득하는 것으로 평가되었습니다. 다음으로, 암컷 모기가 생존, 번식 및 추가 먹이 섭취를 위해 이러한 잠재적 영양 자원을 어떻게 분배하는지 평가하기 위한 일련의 실험이 수행되었습니다. 마지막으로, 신선하고 숙성된 소 소변의 냄새를 평가하여 숙주와 혈액을 섭취한 Ans에 대한 신뢰할 수 있는 단서를 제공하는지 확인했습니다. 이 잠재적 영양 자원을 찾는 과정에서 아라비엔시스는 관찰된 차별적인 유인력 뒤에 있는 화학적 상관관계를 발견했습니다. 24시간 숙성된 소변에서 확인된 휘발성 유기 화합물(VOC)의 합성 냄새 혼합물을 현장 조건에서 추가로 평가하여 실험실 조건에서 얻은 결과를 확장하고 소 소변 냄새가 다양한 생리적 상태에 미치는 영향을 보여주었습니다. 모기 유인. 얻어진 결과는 An. 아라비엔시스는 척추동물 소변에서 발견되는 질소화합물을 흡수하고 분배하여 생활사적 특성에 영향을 미칩니다. 이러한 결과는 잠재적인 역학적 결과와 이를 매개체 감시 및 통제에 어떻게 활용할 수 있는지의 맥락에서 논의됩니다.
Anopheles arabicans(Dongola 균주)는 25 ± 2 °C, 65 ± 5% RH 및 12:12 시간 빛:어둠 주기로 유지되었습니다.유충은 증류수가 채워진 플라스틱 트레이(20cm x 18cm x 7cm)에서 키웠고 Tetramin® 어류 사료(Tetra Werke, Melle, DE)를 먹였습니다.번데기는 30ml 컵(Nolato Hertila, Åstorp, SE)에 모은 다음 성충이 부화할 수 있도록 Bugdorm 케이지(30cm x 30cm x 30cm; MegaView Science, Taichung, Taiwan)로 옮겼습니다.성충은 부화 후 4일(dpe)까지 10% 수크로스 용액을 자유롭게 섭취시켰고, 이때 숙주를 찾는 암컷은 실험 직전에 먹이를 제공받거나 아래에 설명된 대로 실험 전에 증류수를 밤새도록 굶겼습니다.비행에 사용된 암컷 시험관 실험은 4~6시간 동안 물을 마음껏 먹이고 금식시켰습니다. 이후의 생물 검정을 위해 흡혈 모기를 준비하기 위해, 4마리의 암컷 일혈(dpe)에게 섬유화가 없는 양의 혈액(Håtunalab, Bro, SE)을 막 공급 시스템(Hemotek Discovery Workshops, Accrington, UK)을 사용하여 공급했습니다. 완전히 충혈된 암컷은 개별 케이지로 옮겨진 후, 아래에 설명된 대로 직접 먹이를 공급하거나, 아래에 설명된 실험에 앞서 3일 동안 10% 수크로스를 마음껏 공급했습니다. 이후 암컷은 비행관 생물 검정에 사용되었고 실험실로 옮겨진 후, 실험 전 4~6시간 동안 증류수를 마음껏 먹었습니다.
성인 아랍 암컷의 소변과 요소 소비량을 정량화하기 위해 섭식 검정법을 사용했습니다.숙주를 찾고 혈액을 공급받은 암컷에게 1% 희석된 신선하고 오래된 소 소변, 다양한 농도의 요소, 두 가지 대조군(10% 수크로오스 및 물)이 포함된 식단을 48시간 동안 제공했습니다.또한 식용 색소(1 mg ml-1 자일렌 시안화물 FF; CAS 2650-17-1; Sigma-Aldrich, Stockholm, SE)를 식단에 첨가하고 250 µl 마이크로 원심분리 튜브(Axygen Scientific, Union City, CA, US; 그림 1A)에 4 × 4 매트릭스로 공급했습니다.가장자리까지 채웠습니다(~300 µl).모기 간의 경쟁과 염료 색상의 잠재적 영향을 피하기 위해 큰 페트리 접시(직경 12cm, 높이 6cm; Semadeni, Ostermundigen, CH; 그림 1A) 25 ± 2 cm °C의 완전한 어둠과 65 ± 5%의 상대 습도에서 실험했습니다. 이 실험은 5~10회 반복했습니다. 식단에 노출된 후 모기는 추가 분석이 있을 때까지 -20 °C에 두었습니다.
숙주와 흡혈하는 암컷 Anopheles arabianus가 흡수한 소 소변과 요소를 살펴보세요.섭취 시험(A)에서 암컷 모기는 신선하고 숙성된 소 소변, 다양한 농도의 요소, 자당(10%), 증류수(H2O)로 구성된 식단을 제공받았습니다.숙주 탐색(B)과 흡혈(C) 암컷은 테스트한 다른 식단보다 더 많은 자당을 흡수했습니다.숙주 탐색 암컷은 168시간 소 소변(B)보다 72시간 소 소변을 적게 흡수했습니다.소변의 평균 총 질소 함량(±표준편차)은 삽입 그림에 표시되어 있습니다.숙주 탐색(D, F)과 흡혈(E, G) 암컷은 용량 의존적으로 요소를 흡수합니다.다른 문자 이름을 가진 평균 흡입량(D, E)은 서로 유의미하게 달랐습니다(Tukey 사후 분석을 사용한 일원 분산 분석; p < 0.05).오차 막대는 다음을 나타냅니다. 평균의 표준 오차(BE). 직선 점선은 로그 선형 회귀선(F, G)을 나타냅니다.
흡수된 음식을 방출하기 위해 모기를 230 µl의 증류수가 담긴 1.5 ml 마이크로 원심분리관에 개별적으로 넣고 일회용 유봉과 무선 모터(VWR International, Lund, SE)를 사용하여 조직을 파쇄한 다음 10 krpm에서 10분 동안 원심분리했습니다.상층액(200 µl)을 96웰 마이크로플레이트(Sigma-Aldrich)로 옮기고 흡광도(λ620)를 분광광도계 기반 마이크로플레이트 리더(SPECTROStar® Nano, BMG Labtech, Ortenberg, DE)를 사용하여 결정했습니다(nm).또는 모기를 1 ml의 증류수에 갈아서 그 중 900 µl를 분광광도 분석(λ 620 nm; UV 1800, Shimadzu, Kista, SE)을 위한 큐벳으로 옮겼습니다.식이 섭취량을 정량화하기 위해 표준 곡선을 연속 희석하여 준비했습니다. 1 mg ml-1의 자일렌 시안화물을 0.2 µl에서 2.4 µl까지 생산합니다. 그런 다음, 알려진 염료 농도의 광학 밀도를 사용하여 각 모기가 섭취한 음식의 양을 결정했습니다.
체적 데이터는 일원 분산 분석(ANOVA)을 사용한 후 Tukey 사후 쌍대 비교(JMP Pro, v14.0.0, SAS Institute Inc., Cary, NC, US, 1989–2007)를 통해 분석했습니다. 선형 회귀 분석은 농도 의존적 ​​요소 섭취를 설명하고 숙주를 찾는 모기와 흡혈 모기 사이의 반응을 비교했습니다(GraphPad Prism v8.0.0 for Mac, GraphPad Software, San Diego, CA, US).
각 연령대에서 채취한 소변 샘플 약 20µl를 Chromosorb® W/AW(10mg 80/100메시, Sigma Aldrich)에 결합시키고 주석 캡슐(8mm × 5mm)에 캡슐화했습니다. 캡슐을 CHNS/O 분석기(Flash 2000, Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA, US)의 연소실에 삽입하여 제조업체의 프로토콜에 따라 신선한 소변과 숙성된 소변의 질소 함량을 측정했습니다. 총 질소(g N l-1)는 표준으로 사용되는 알려진 요소 농도를 기준으로 정량화했습니다.
숙주 탐색과 흡혈 암컷 생존에 대한 식단의 효과를 평가하기 위해 모기를 뚜껑에 메쉬로 덮인 구멍(직경 3cm)이 있는 큰 페트리 접시(직경 12cm, 높이 6cm, Semadeni)에 개별적으로 넣었습니다.환기와 먹이 공급을 위해.4일 후 바로 식단을 제공했으며 1% 희석된 신선하고 오래된 소 소변, 4가지 농도의 요소, 2가지 대조군, 10%의 자당과 물이 포함되었습니다.각 식단을 치과용 탐폰(DAB Dental AB, Upplands Väsby, SE)에 피펫으로 옮겨 5ml 주사기(Thermo Fisher Scientific, Gothenburg, SE)에 넣고 플런저를 제거한 다음 페트리 접시 위에 놓았습니다(그림 1).1A).매일 식단을 바꾸세요.위에서 설명한 대로 실험실을 유지하세요.살아남은 모기는 하루에 두 번 세었고, 죽은 모기는 마지막 모기가 죽을 때까지 버렸습니다(n = (치료당 40마리). 다양한 식단을 섭취한 모기의 생존율은 Kaplan-Meyer 생존 곡선과 로그 순위 검정을 사용하여 통계적으로 분석하여 식단 간 생존 분포를 비교했습니다(IBM SPSS Statistics 24.0.0.0).
영어: Attisano et al.[17]에 따른 맞춤형 모기 날아다니는 기계는 전면 및 후면 패널이 없는 5mm 두께의 투명 아크릴 패널(폭 10cm x 길이 10cm x 높이 10cm)로 만들어졌습니다(그림 3: 상단).가스 크로마토그래피 컬럼(내경 0.25mm, 길이 7.5cm)으로 만든 수직 튜브가 있는 피벗 어셈블리의 끝은 네오디뮴 자석 한 쌍 사이에 9cm 간격으로 매달린 곤충 바늘에 붙어 있습니다.같은 재질(길이 6.5cm)로 만든 수평 튜브가 수직 튜브를 반으로 나누어 고정된 팔과 빛을 차단하는 신호로 작은 알루미늄 호일 조각을 전달하는 팔을 형성했습니다.
24시간 굶긴 암컷 모기에게 제지하기 30분 전에 위의 식단을 제공했습니다. 완전히 먹은 암컷 모기는 얼음 위에서 2~3분 동안 개별적으로 마취를 시킨 다음 밀랍으로 곤충 핀(Joel Svenssons Vaxfabrik AB, Munka Ljungby, SE)에 부착한 다음 수평 튜브의 팔에 묶었습니다. 비행 밀. 비행당 회전 수는 맞춤형 데이터 로거로 기록한 다음 PC-Lab 2000™ 소프트웨어(v4.01; Velleman, Gavere, BE)를 사용하여 저장하고 표시했습니다. 비행 밀은 기후가 조절되는 방(12시간:12시간, 밝음:어둠, 25 ± 2 °C, 65 ± 5% RH)에 두었습니다.
비행 활동 패턴을 시각화하기 위해 24시간 동안 총 비행 거리(m)와 연속 비행 활동의 총 횟수를 시간당 계산했습니다. 또한 개별 여성이 비행한 평균 거리를 처리군 전체에서 비교하고 일원 분산 분석과 Tukey 사후 분석(JMP Pro, v14.0.0, SAS Institute Inc.)을 사용하여 분석했습니다. 여기서 평균 거리는 종속 변수로 간주하고 처리군은 독립 요인으로 간주했습니다. 또한 라운드의 평균 횟수는 10분 단위로 계산했습니다.
An.arabiensis의 생식 성능에 대한 식단의 효과를 평가하기 위해, 혈액을 채취한 후 암컷 6마리(dpe 4마리)를 Bugdorm 케이지(30cm × 30cm × 30cm)로 바로 옮긴 다음 위에서 설명한 대로 48시간 동안 실험 식단을 제공했습니다.그런 다음 식단을 제거하고 증류수 20ml로 채워진 산란 컵(30ml; Nolato Hertila)을 3일째에 48시간 동안 제공했으며 24시간마다 교체했습니다.각 식단 요법을 20~50회 반복했습니다.각 실험 케이지의 알을 세어 기록했습니다.알의 하위 샘플을 사용하여 Leica Camera(DFC) 320 R2가 장착된 Dialux-20 현미경(DM1000; Ernst Leitz Wetzlar, Wetzlar, DE)을 사용하여 개별 알의 평균 크기와 길이 변화(다이어트당 n ≥ 200)를 평가했습니다. Leica Microsystems Ltd., DE). 남은 알은 표준 사육 조건 하에 온도 조절이 가능한 방에 24시간 동안 보관하였고, 위에서 설명한 대로 최근에 나온 1령 유충(사료당 n ≥ 200)의 하위 표본을 측정했습니다. 알의 수, 알과 유충의 크기는 처리구간과 일원 분산 분석(one-way ANOVA) 및 Tukey 사후 분석(JMP Pro, v14.0.0, SAS Institute Inc.)을 사용하여 비교했습니다.
신선한 소변(샘플링 후 1시간), 24시간, 72시간 및 168시간 숙성된 소변의 헤드스페이스 휘발성 물질은 Zebu 소와 Arsi 종에서 수집한 샘플에서 수집되었습니다. 편의상, 소변 샘플은 소가 아직 헛간에 있는 이른 아침에 수집되었습니다. 소변 샘플은 10개 개체에서 수집되었으며 각 샘플의 100-200ml는 뚜껑이 있는 3L 폴리아미드 용기에 개별 폴리아미드 베이킹 백(Toppits Cofresco, Frischhalteprodukte GmbH and Co., Minden, DE)으로 옮겼습니다. 각 소 소변 샘플의 헤드스페이스 휘발성 물질은 직접(신선한) 또는 24시간, 72시간 및 168시간 동안 실온에서 숙성한 후 수집되었습니다. 즉, 각 소변 샘플은 각 연령대를 대표했습니다.
헤드스페이스 휘발성 물질 수집을 위해 폐쇄 루프 시스템을 사용하여 활성탄으로 여과된 가스 스트림(100ml min-1)을 다이어프램 진공 펌프(KNF Neuberger, Freiburg, DE)를 사용하여 2.5시간 동안 폴리아미드 백을 통해 흡착 컬럼으로 순환시켰습니다.대조군으로, 헤드스페이스 수집은 빈 폴리아미드 백에서 수행되었습니다.흡착 컬럼은 유리 울 플러그 사이에 35mg의 Porapak Q(50/80 메시; Waters Associates, Milford, MA, US)가 들어 있는 테프론 튜빙(5.5cm x 3mm id)으로 만들어졌습니다.사용 전에 컬럼을 1ml의 재증류 n-헥산(Merck, Darmstadt, DE)과 1ml의 펜탄(99.0% 순수 용매 GC 등급, Sigma Aldrich)으로 플러싱했습니다.흡착된 휘발성 물질은 400μl의 펜탄으로 용출했습니다.헤드스페이스 수집물을 모았습니다. 그런 다음 추가 분석에 사용할 때까지 -20°C에 보관합니다.
숙주 탐색 및 흡혈 An의 행동 반응.신선한 소변, 24시간, 72시간 및 168시간 숙성된 소변에서 수집한 헤드스페이스 휘발성 추출물은 직선 유리관 후각계를 사용하여 Arabidopsis 모기의 휘발성 추출물을 분석했습니다[18].실험은 An의 집 찾기 활동의 최고 기간인 ZT 13-15 동안 수행되었습니다.Arab[19].유리관 후각계(80cm x 9.5cm id)에 위에서 3±1lx의 붉은색 빛을 비췄습니다.숯으로 여과하고 가습한 공기 흐름(25±2°C, 상대 습도 65±2%)은 30cm s-1에서 생물 검정을 통과했습니다.공기는 일련의 스테인리스 스틸 메시 스크린을 통과하여 층류와 균일한 플룸 구조를 만듭니다.치과용 탐폰 디스펜서(4cm x 1cm; L:D; DAB Dental AB), 후각계의 바람이 부는 쪽 끝에 있는 5cm 코일에 매달아 5분마다 자극기를 바꿉니다.분석을 위해 각 헤드스페이스 추출물 10μl를 1:10으로 희석하여 자극제로 사용했습니다.동일한 양의 펜탄을 대조군으로 사용했습니다.개별 숙주 탐색 모기 또는 흡혈 모기는 실험 시작 2~3시간 전에 개별 방출 케이지에 넣었습니다.방출 케이지는 후각계의 하풍 쪽에 놓고 모기가 1분 동안 적응하도록 한 다음 케이지의 나비 밸브를 열어 방출했습니다.처리 또는 대조군에 대한 유인은 방출 후 5분 이내에 소스와 접촉한 모기의 비율로 분석했습니다.각 헤드스페이스 휘발성 추출물과 대조군은 최소 30회 복제했으며, 어느 한 날의 효과를 피하기 위해 각 실험일에 동일한 수의 처리 및 대조군을 테스트했습니다.숙주와 혈액을 공급한 답변.아랍어 대 헤드스페이스 세트는 명목 로지스틱 회귀 분석을 통해 분석한 후 홀수 비율에 대한 쌍별 비교를 실시했습니다(JMP Pro, v14.0.0, SAS Institute Inc.).
An의 산란 반응.신선하고 숙성된 소 소변의 헤드스페이스 추출물을 Bugdorm 케이지(30cm × 30cm × 30cm; MegaView Science)에서 분석했습니다.증류수 20mL가 채워진 플라스틱 컵(30mL; Nolato Hertila)을 산란 기질로 제공하고 케이지의 반대쪽 모서리에 24cm 간격으로 놓았습니다.처리 컵은 1:10 희석으로 각 헤드스페이스 추출물 10μl로 조정했습니다.대조 컵을 조정하기 위해 동일한 양의 펜탄을 사용했습니다.위치 효과를 제어하기 위해 각 실험 사이에 처리 컵과 대조 컵을 교환했습니다.혈액을 공급받은 암컷 10마리를 ZT 9-11에서 실험 케이지에 풀어주고 24시간 후에 컵에 있는 알을 세었습니다.산란 지수를 계산하는 공식은 다음과 같습니다.(처리 컵에 낳은 알 수 - 대조 컵에 낳은 알 수)/(낳은 총 알 수).각 처리를 반복했습니다. 8번.
암컷 An.arabiensis의 가스크로마토그래피 및 전자 안테나 패턴 검출(GC-EAD) 분석은 이전에 설명된 바와 같이 수행되었습니다[20]. 간략히 말해서, 신선한 헤드스페이스 휘발성 추출물은 HP-5 컬럼(30m × 0.25mm id, 0.25μm 필름 두께, Agilent Technologies)이 장착된 Agilent Technologies 6890 GC(Santa Clara, CA, US)를 사용하여 분리되었습니다. 및 노화 소변.수소는 평균 선형 유속이 45cm s-1인 이동상으로 사용되었습니다.각 샘플(2μl)은 225°C의 입구 온도에서 30초 동안 분할 없는 모드로 주입되었습니다.GC 오븐 온도는 10°C min-1로 35°C(3분 유지)에서 300°C(10분 유지)로 프로그래밍되었습니다.GC 유출물 분할기에서 4psi의 질소가 추가되었고 화염 이온화 검출기와 EAD 사이의 Gerstel 3D/2 저불감부피 교차점(Gerstel, Mülheim, DE)에서 1:1로 분할되었습니다.EAD용 GC 유출물 모세관은 GC 오븐 온도 + 5°C를 추적하는 Gerstel ODP-2 전송 라인을 통해 유리 튜브(10cm x 8mm)로 통과되었고, 여기서 탄소 여과된 가습 공기(1.5l min−1).안테나는 튜브의 출구로부터 0.5cm 떨어진 곳에 위치했습니다.각 모기 개체는 한 번의 반복 실험을 수행했으며, 숙주를 찾는 모기의 경우 각 연령대의 소변 샘플에 대해 최소 3번의 반복 실험을 수행했습니다.
GC와 질량 분석기(GC-MS; 6890 GC 및 5975 MS; Agilent Technologies)를 결합하여 신선하고 오래된 소 소변의 헤드스페이스 컬렉션에서 생물학적 활성 화합물을 식별하고 70 eV에서 전자 충격 이온화 모드로 작동하는 GC-EAD 분석에서 안테나 반응을 이끌어냈습니다.GC에는 이동상으로 헬륨을 사용하고 평균 선형 유속이 35 cm s-1인 HP-5MS UI 코팅 융합 실리카 모세관 컬럼(내경 60 m × 0.25 mm, 필름 두께 0.25 μm)이 장착되었습니다.2 μl 샘플은 GC-EAD 분석과 동일한 주입기 설정 및 오븐 온도를 사용하여 주입했습니다.화합물은 보유 시간(Kovát 지수)과 사용자 정의 라이브러리 및 NIST14 라이브러리(Agilent)와 비교한 질량 스펙트럼을 기반으로 식별했습니다.식별된 화합물은 실제 표준을 주입하여 확인했습니다(추가 파일 1: 표 S2). 정량화를 위해 헵틸 아세테이트(10ng, 화학적 순도 99.8%, Aldrich)를 외부 표준으로 주입했습니다.
위와 동일한 후각계와 프로토콜을 사용하여 신선한 소변과 숙성된 소변에서 확인된 생리활성 화합물로 구성된 합성 냄새 혼합물이 숙주를 찾고 흡혈하는 Ans.arabiensis를 유인하는 효능을 평가합니다. 합성 혼합물은 신선한 소변, 24시간 소변, 48시간 소변, 72시간 소변 및 168시간 숙성된 소변의 혼합 헤드스페이스 휘발성 추출물에 있는 화합물의 구성 및 비율을 모방했습니다(그림 5D-G; 추가 파일 1: 표 S2). 분석을 위해 전체 방출 속도가 약 140-2400 ng h-1인 완전 합성 혼합물의 1:100 희석액 10 μl를 사용하여 숙주와 흡혈 모기에 대한 유인성을 평가합니다. 그런 다음 완전한 혼합물에서 단일 화합물의 감산 혼합물을 제거한 완전한 혼합물에 대해 테스트를 수행합니다. 숙주와 흡혈하는 Ans.Arab 대 합성 및 뺄셈 혼합물은 명목 로지스틱 회귀 분석을 통해 분석한 후 홀수 비율에 대한 쌍별 비교를 실시했습니다(JMP Pro, v14.0.0, SAS Institute Inc.).
말라리아 모기의 숙주 서식지 신호로 소 소변이 사용될 수 있는지 평가하기 위해, 위에서 설명한 대로 수집한 신선하고 오래된 소 소변과 물을 3L짜리 양동이(100ml)에 담아 숙주 미끼 함정에 설치했습니다(BG-HDT 버전; BioGents, Regensburg, DE). 10개의 함정은 목초지에 50m 간격으로, 마을 공동체(Silay, Ethiopia, 5°53´24´´N, 37°29´24´´E)에서 400m 떨어져 있으며 소는 없고, 영구 번식지와 마을에 설치했습니다. 5개의 함정은 숙주의 존재를 시뮬레이션하기 위해 가열했고, 5개의 함정은 가열하지 않았습니다. 각 처리 장소는 총 5일 동안 매일 밤 교체했습니다. 다양한 연령대의 소변으로 미끼를 댄 함정에서 잡은 모기 수는 베타 이항 분포를 사용한 로지스틱 회귀 분석(JMP Pro, v14.0.0, SAS Institute Inc.)을 사용하여 비교했습니다.
에티오피아 오로미아 지역, 마키 마을 근처의 말라리아가 만연한 마을(북위 8° 11′ 08″, 동경 38° 81′ 70″, 그림 6A)에서, 이 연구는 연례 실내 잔류 살포와 긴 우기가 시작되기 전인 8월 중순에서 9월 중순 사이에 실시되었습니다. 마을 외곽에 위치한 5쌍의 주택(20~50m 간격)이 연구를 위해 선정되었습니다(그림 6A). 주택을 선정하는 데 사용한 기준은 다음과 같습니다. 주택에 동물을 들이지 않고, 실내 조리(장작이나 숯을 피우는 것)를 하지 않으며(적어도 시험 기간 동안은), 살충제가 없는 곳에서 잠을 자고, 최대 2명의 주민이 있는 주택입니다. 처리된 모기장 아래에.윤리적 승인은 헬싱키 세계 의학 협회 선언에서 정한 지침에 따라 아디스아바바 대학 자연과학부(CNS-IRB)의 기관 연구 윤리 검토 위원회(IRB/022/2016)에서 부여되었습니다.각 가구주의 동의는 건강 연장 직원의 도움을 받아 얻었습니다.전체 프로세스는 지구 및 병동('kebele') 수준의 지방 행정부에서 승인합니다.실험 설계는 2 x 2 라틴 방진 설계를 따랐으며, 합성 혼합물과 대조군을 첫날 밤에 짝을 이룬 집에 할당하고 다음 실험 밤에 집을 바꿨습니다.이 프로세스를 10번 반복했습니다.또한 선택된 집에서 모기 활동을 추정하기 위해 CDC 트랩을 현장 시험의 시작, 중간 및 끝에 하루 중 같은 시간에 5일 연속으로 작동하도록 설정했습니다.
6가지의 생물학적 활성 화합물을 함유한 합성 혼합물을 헵탄(97.0% 용매 GC 등급, Sigma Aldrich)에 용해시키고 면 심지 분배기를 사용하여 140 ng h-1로 방출시켰다[20]. 심지 분배기를 사용하면 12시간 실험 내내 모든 화합물이 일정한 비율로 방출되었다. 헵탄은 대조군으로 사용되었다. 바이알은 질병통제예방센터(CDC) 광 트랩(John W. Hock Company, Gainesville, FL, US; 그림 6A)의 입구 지점 옆에 매달았다. 트랩은 침대 발치 근처 지상 0.8~1m 위에 매달았고, 자원봉사자는 처리되지 않은 모기장 아래에서 잠을 자고 오후 6시에서 오전 6시 30분 사이에 작동시켰다. 성별과 생리적 상태(먹지 않음, 먹음, 반임신, 임신[21])에 따라 포획한 모기는 이후 중합효소 연쇄 반응(PCR) 분석을 사용하여 형태학적으로 식별된 종을 식별하기 위해 선별되었다. A. gambiae sl. 복합체의 구성원 [23]. 현장 연구에서, 짝지어진 집의 함정 포획은 명목 로지스틱 적합 모형을 사용하여 분석되었으며, 여기서 유인은 종속변수이고 처리(합성 혼합물 대 대조군)는 고정효과였습니다(JMP® 14.0. 0. SAS Institute Inc.). 본 연구에서는 우도비 검정에서 얻은 χ² 및 p-값을 보고합니다.
안전성을 평가합니다.arabiensis는 숙주 탐색 및 혈액 공급 암컷 먹이 시험 후 4일 동안 투여 후 48시간 이내에 직접 먹이를 통해 주요 질소원인 요소를 소변에서 얻을 수 있었습니다(그림 1A).숙주 탐색 및 혈액 빨기 암컷 모두 다른 식단이나 물보다 유의하게 더 많은 자당을 흡수했습니다(F(5,426) = 20.15, p < 0.0001 및 F(5,299) = 56.00, p < 0.0001, 각각; 그림 1B, C).또한 숙주 탐색 암컷은 168시간의 소변보다 72시간의 소변에서 더 적게 먹었습니다(그림 1B).요소가 포함된 식단을 제공했을 때 숙주 탐색 암컷은 다른 모든 농도 및 물에 비해 2.69mM에서 유의하게 더 많은 양의 요소를 흡수했지만 구별할 수 없었습니다. 10% 수크로스(F(10,813) = 15.72, p < 0.0001; 그림 1D). 이것은 혈액을 공급받은 암컷의 반응과 대조적이었습니다. 이들은 일반적으로 물보다 유의하게 더 많은 요소를 함유한 사료를 흡수했지만 10% 수크로스보다 유의하게 적었습니다(F(10,557) = 78.35, p < 0.0001; 그림 1).1E). 또한 두 생리학적 상태를 비교할 때, 채혈된 암컷은 가장 낮은 농도에서 숙주를 찾는 암컷보다 더 많은 요소를 흡수했으며 이 암컷들은 더 높은 농도에서 비슷한 양의 요소를 흡수했습니다(F(1,953) = 78.82, p < 0.0001; 그림 1F, G). 요소가 함유된 사료에서 섭취하는 것이 최적의 값을 갖는 것으로 나타났지만(그림 1D, E), 두 생리학적 상태의 암컷은 조절할 수 있었습니다. 요소 농도의 전체 범위에 걸쳐 흡수된 요소의 양은 대수 선형 방식으로 나타납니다(그림 1F, G). 마찬가지로 모기는 소변의 질소량이 흡수량에 반영되기 때문에 소변의 흡수량을 조절하여 질소 흡수를 조절하는 것으로 보입니다(그림 1B, C 및 B 삽입 그림).
숙주를 찾는 모기와 흡혈 모기의 생존에 대한 소변과 요소의 영향을 평가하기 위해 암컷에게 모든 4가지 연령대(신선한 소변, 24시간, 72시간 및 168시간 후 침착)의 소변과 다양한 요소 농도를 먹였고, 증류수와 10%의 자당을 대조군으로 사용했습니다(그림 2A).이 생존 분석은 식단이 숙주를 찾는 암컷(소변: χ2 = 108.5, df = 5, p < 0.0001; 요소: χ2 = 122.8, df = 5, p < 0.0001; 그림 2B, C)과 혈액을 먹는 암컷(소변: χ2 = 93.0, df = 5, p < 0.0001; 요소: χ2 = 137.9)의 전반적인 생존에 상당한 영향을 미쳤음을 보여주었습니다. df = 5, p < 0.0001; 그림 2D, E). 모든 실험에서 소변, 요소, 물을 섭취한 암컷은 자당 식단을 섭취한 암컷에 비해 생존율이 유의하게 낮았습니다(그림 2B-E). 신선한 소변과 오래된 소변을 섭취한 숙주 탐색 암컷은 다른 생존율을 보였으며, 72시간 오래된 소변을 섭취한 암컷(p = 0.016)이 가장 낮은 생존 확률을 보였습니다(그림 2B). 또한 135mM 요소를 섭취한 숙주 탐색 암컷은 물 대조군보다 더 오래 생존했습니다(p < 0.04)(그림 2C). 물과 비교했을 때 신선한 소변과 24시간 소변을 섭취한 여성이 더 오래 생존했습니다(각각 p = 0.001 및 p = 0.012; 그림 2D). 반면 72시간 소변을 섭취한 여성은 짧은 신선한 소변과 24시간 숙성 소변을 섭취한 여성보다 더 오래 생존했습니다(p < 0.0001 및 p = 0.013, 각각 그림 2D). 135 mM 요소를 섭취했을 때, 혈액을 섭취한 암컷은 다른 모든 농도의 요소와 물을 섭취한 암컷보다 더 오래 생존했습니다(p < 0.013, 그림 2E).
소의 소변과 요소를 섭취하는 숙주와 흡혈성 암컷 Anopheles arabinis의 생존.생물학적 검정(A)에서 암컷 모기는 신선하고 오래된 소의 소변, 다양한 농도의 요소, 자당(10%) 및 증류수(H2O)로 구성된 식단을 제공받았습니다.숙주를 찾는 모기(B, C)와 흡혈성 모기(D, E)의 생존은 소변(B, D)과 요소(C, E)를 섭취한 모든 암컷과 자당 및 물을 섭취한 대조군이 죽을 때까지 12시간마다 기록되었습니다.
24시간 동안 비행 밀 시험에서 결정된 총 거리와 라운드 수는 숙주를 찾는 모기와 흡혈 모기 사이에서 달랐으며, 전체적으로 비행 활동이 적었습니다(그림 3).신선한 소변과 숙주를 찾는 소변 또는 자당과 물을 제공한 모기는 뚜렷한 비행 패턴을 보였습니다(그림 3).신선한 소변을 먹는 암컷은 새벽에 더 활동적이었지만, 24시간과 168시간 숙성된 소변을 먹은 모기는 다른 비행 패턴을 보였습니다.소변을 먹는 모기는 다른 비행 패턴을 보였으며 주로 주행성이었습니다.자당이나 72시간 소변을 먹은 암컷 모기는 24시간 내내 활동성을 보였지만, 물을 먹은 암컷은 중간 기간에 더 활동적이었습니다.자당을 먹은 모기는 밤늦게와 이른 아침에 가장 높은 수준의 활동성을 보였지만, 72시간 숙성된 소변을 섭취한 모기는 24시간 동안 활동성이 꾸준히 감소했습니다(그림 3).
사냥꾼을 찾아 흡혈하는 암컷 모기 Anopheles arabinis가 소의 소변과 요소를 섭취하여 비행 성능을 측정했습니다. 비행 밀 테스트에서 암컷 모기는 신선하고 오래된 소의 소변, 다양한 농도의 요소, 자당(10%), 증류수(H2O)를 섭취하여 수평으로 자유롭게 회전하는 팔에 고정되었습니다(위). 숙주를 찾아 흡혈하는 암컷(왼쪽)과 흡혈하는 암컷(오른쪽)의 경우, 24시간 동안 각 식단에 대한 총 비행 거리와 시간당 비행 횟수를 기록했습니다(어두운 부분: 회색, 밝은 부분: 흰색). 평균 거리와 평균 비행 횟수는 일주기 활동 그래프 오른쪽에 표시되어 있습니다. 오차 막대는 평균의 표준 오차를 나타냅니다. 통계 분석은 본문을 참조하세요.
일반적으로 숙주를 찾는 암컷의 전반적인 비행 활동은 24시간 동안 비행 거리와 유사한 패턴을 따랐습니다.평균 비행 거리는 섭취한 식단(F(5, 138) = 28.27, p < 0.0001)에 의해 상당한 영향을 받았고, 72시간 분의 소변을 섭취한 숙주를 찾는 암컷은 다른 모든 식단에 비해 상당히 더 먼 거리를 날았습니다(p < 0.0001).자당을 먹은 모기는 신선한(p = 0.022) 및 24시간 숙성된 소변(p = 0.022)을 먹은 모기보다 더 오래 날았습니다.소변 식단에서 설명한 비행 활동 패턴과 대조적으로, 요소를 먹은 숙주를 찾는 암컷은 24시간 동안 지속적인 비행 활동을 보였으며 어둠 단계의 후반부에 정점을 찍었습니다(그림 3).활동 패턴은 유사했지만, 요소를 먹은 숙주를 찾는 암컷은 다음에 따라 평균 비행 거리가 상당히 증가했습니다. 흡수된 농도(F(5, 138) = 1310.91, p < 0.0001). 숙주를 찾는 암컷은 모든 농도의 요소를 섭취했을 때 물이나 자당을 섭취한 암컷보다 더 오래 날았습니다(p < 0.03).
혈액을 빨아먹는 모기의 전반적인 비행 활동은 모든 식단에서 안정적이고 24시간 동안 지속되었으며, 물을 먹은 암컷과 신선한 물을 먹은 암컷, 그리고 24시간 된 암컷 모두 어둠 기간의 후반부에 소변 활동이 증가했습니다(그림 3). 소변 식단은 혈액을 먹은 암컷의 평균 비행 거리에 상당한 영향을 미쳤지만(F(5, 138) = 4.83, p = 0.0004), 요소 식단은 영향을 미치지 않았습니다(F(5, 138) = 1.36, p = 0.24). 다른 소변 및 대조 식단(신선한, p = 0.0091; 72시간, p = 0.0022; 168시간, p = 0.001; 자당, p = 0.0017; dH2O, p = 0.036).
소변과 요소 섭취가 생식 매개변수에 미치는 영향은 산란 생물 검정(그림 4A)에서 평가되었으며 각 암컷이 낳은 알의 수, 알의 크기, 새로 부화한 1령 유충에 따라 조사되었습니다.낳은 알의 수.소변을 먹인 아랍 암컷은 식단에 따라 달랐습니다(F(5,222) = 4.38, p = 0.0008; 그림 4B).24시간 소변과 혈액 식사를 먹은 암컷은 다른 소변 식단을 먹은 암컷보다 훨씬 더 많은 알을 낳았고 자당을 먹은 암컷과 유사했습니다(그림 4B).마찬가지로 소변을 먹은 암컷이 낳은 알의 크기는 식단에 따라 달랐습니다(F(5,209) = 12.85, p < 0.0001).24시간 소변과 자당을 먹은 암컷은 물을 먹은 암컷보다 훨씬 더 큰 알을 낳은 반면, 168시간 소변을 먹은 암컷의 알은 유의하게 작았습니다(그림 4C).또한 소변 식단은 유충 크기에 유의한 영향을 미쳤습니다(F(5, 187) = 7.86, p < 0.0001).24시간 및 72시간 소변을 먹은 암컷이 낳은 알에서 나온 유충은 알에서 나온 유충보다 유의하게 컸습니다.물을 먹인 암컷과 168시간 소변을 먹은 암컷(그림 4D).
소 소변과 요소를 섭취하는 암컷 Anopheles arabinis의 생식 성능. 혈액을 섭취한 암컷 모기에게 생물 검정에 사용하기 전 48시간 동안 신선하고 오래된 소 소변, 다양한 농도의 요소, 자당(10%) 및 증류수(H2O)로 구성된 식단을 섭취시키고 48시간 후에 산란 기질을 얻었습니다(A). 알 수(B, E), 알 크기(C, F) 및 유충 크기(D, G)는 제공된 식단(소 소변: BD; 요소: EG)에 의해 상당한 영향을 받았습니다. 다른 문자 이름을 사용하여 측정한 각 매개변수의 평균은 서로 상당히 달랐습니다(Tukey 사후 분석을 사용한 일원 분산 분석; p < 0.05). 오차 막대는 평균의 표준 오차를 나타냅니다.
소변의 주요 질소 성분인 요소는 혈액을 섭취한 암컷에게 식단으로 제공되었을 때 모든 연구에서 생식 매개변수에 상당한 영향을 미쳤습니다. 혈액 식사 후 요소를 섭취한 암컷이 낳은 알의 수는 요소 농도에 따라 달랐습니다(F(11, 360) = 4.69; p < 0.0001). 134 µM~1.34 mM의 요소 농도를 섭취한 암컷은 더 많은 알을 낳습니다(그림 4E). 134 µM 이상의 요소 농도를 섭취한 암컷은 물을 섭취한 암컷보다 더 큰 알을 낳았습니다(F(10, 4245) = 36.7; p < 0.0001; 그림 4F). 어미의 요소 농도가 비슷하더라도(F(10, 3305) = 37.9; p < 0.0001) 유충의 크기는 더 가변적이었습니다(그림 4G).
숙주를 찾는 소 소변 헤드스페이스 휘발성 추출물에 대한 전반적인 매력. 유리관 후각계(그림 5A)에서 평가한 아라비엔시스는 소변 연령에 의해 유의하게 영향을 받았습니다(χ2 = 15.9, df = 4, p = 0.0032; 그림 5B). 사후 분석에 따르면 24시간째의 오래된 소변 냄새는 다른 모든 처리와 비교하여 유의하게 높은 수준의 매력을 유발했습니다(72시간: p = 0.0060, 168시간: p = 0.012, 펜탄: p = 0.00070). 신선한 소변 냄새를 제외하고(p = 0.13; 그림 5B). 혈액을 빨아먹는 모기의 소변 냄새에 대한 전반적인 매력은 유의하게 다르지 않았지만(χ2 = 8.78, df = 4, p = 0.067; 그림 5C), 이 암컷들은 헤드스페이스 휘발성 추출물에 유의하게 더 매력적인 것으로 나타났습니다. 72시간 숙성된 소변과 대조군을 비교한 추출물(p = 0.0066, 그림 5C).
숙주 및 혈액을 빨아먹는 Anopheles arabianus를 찾기 위한 천연 및 합성 소 소변 냄새에 대한 행동 반응. 유리관 후각계(A)의 개략도. 신선 및 숙성 소 소변의 헤드스페이스 휘발성 추출물이 숙주(B)와 흡혈 모기(C)에게 유인되는 모습. Lord An의 촉수 반응을 구하시오. 신선(D), 24시간(E), 72시간(F), 168시간(G) 숙성 소 소변에서 분리한 헤드스페이스 추출물이 표시되어 있습니다. 전자 안테나 검출(EAD) 흔적은 가스 크로마토그래피에서 용출된 헤드스페이스의 생리활성 화합물에 대한 전압 변화를 보여주고 화염 이온화 검출기(FID)로 검출합니다. 스케일 바는 반응 진폭(mV) 대 체류 시간(초)을 나타냅니다. 생물학적 활성 화합물의 특성 및 방출 속도(µg h-1)가 표시되어 있습니다. 단일 별표(*)는 일관된 저진폭 반응을 나타냅니다. 이중 별표(**)는 재현 불가능한 반응을 나타냅니다. 숙주(H)와 흡혈 모기(I)를 찾으십시오. An.arabiensis는 신선한 소 소변 냄새와 오래된 소 소변 냄새의 합성 혼합물에 대해 다른 매력을 가지고 있습니다. 다른 문자 이름에 끌리는 모기의 평균 비율은 서로 유의하게 달랐습니다(Tukey 사후 분석을 사용한 일원 분산 분석; p < 0.05). 오차 막대는 척도의 표준 오차를 나타냅니다.
암컷 Ann.arabiensis, 산란 중 혈액 식사 후 72시간 및 120시간 동안 신선한 소 소변과 숙성된 소 소변의 헤드스페이스 휘발성 추출물은 펜탄 대조군과 비교하여 선호도가 나타나지 않았습니다(χ2 = 3.07, p > 0.05; 추가 파일 1: 그림 S1).
암컷 Ann.arabiensis의 경우, GC-EAD와 GC-MS 분석을 통해 각각 8개, 6개, 3개, 3개의 생리활성 화합물이 확인되었습니다(그림 5D-G). 전기 생리학적 반응을 유발하는 화합물의 수에는 차이가 관찰되었지만, 이러한 화합물의 대부분은 신선한 소변과 숙성된 소변에서 수집한 각 헤드스페이스 휘발성 추출물에 존재했습니다. 따라서 각 추출물에 대해 임계값 이상의 암컷 더듬이에서 생리학적 반응을 나타낸 화합물만 추가 분석에 포함했습니다.
헤드스페이스 수집물에서 생물학적 활성 화합물의 총 휘발성 방출 속도는 신선한 소변에서 29µg h-1에서 168시간 숙성 소변에서 242µg h-1로 증가했습니다. 이는 주로 p-크레졸과 m-포름알데히드 때문입니다. 페놀뿐만 아니라 페놀도 증가합니다. 이와 대조적으로 2-사이클로헥센-1-온 및 데카날과 같은 다른 화합물의 방출 속도는 소변 연령이 증가함에 따라 감소했는데, 이는 크로마토그램에서 관찰된 신호 강도(풍부도) 감소(그림 5D)-G 왼쪽 패널) 및 이러한 화합물에 대한 생리적 반응(그림 5D-G 오른쪽 패널)과 상관 관계가 있습니다.
전반적으로 합성 혼합물은 신선하고 숙성된 소변 헤드스페이스의 휘발성 추출물에서 확인된 생물학적 활성 화합물의 유사한 천연 비율을 가지고 있었고(그림 5D–G) 숙주 탐색(χ2 = 8.15, df = 4, p = 0.083; 그림 5H)이나 피를 빨아먹는 모기(χ2 = 4.91, df = 4, p = 0.30; 그림 5I)에 대한 유의한 매력을 이끌어내지 못하는 것으로 나타났습니다. 그러나 처리 간 사후 쌍별 비교는 숙주 탐색 모기가 펜탄 대조군에 비해 24시간 숙성된 소변의 합성 혼합물에 유의하게 매력적이라는 것을 보여주었습니다(p = 0.0086; 그림 5H).
24시간 숙성된 소변의 합성 혼합물에서 개별 성분의 역할을 평가하기 위해 Y-튜브 분석에서 개별 화합물을 제거한 완전한 혼합물에 대해 6가지 감산 혼합물을 평가했습니다.숙주를 찾는 모기의 경우 완전한 혼합물에서 개별 화합물을 제거하면 행동 반응에 상당한 영향을 미쳤습니다(χ2 = 19.63, df = 6, p = 0.0032; 추가 파일 1: 그림 S2A).모든 감산 혼합물은 완전히 혼합된 것보다 더 매력적이었습니다.반대로 완전히 합성된 혼합물에서 개별 화합물을 제거해도 흡혈 모기의 행동 반응에는 영향을 미치지 않았습니다(χ2 = 11.38, df = 6, p = 0.077).단지 데카날만 예외였는데, 데카날은 완전한 혼합물의 유인보다 수치가 낮았습니다(p = 0.022; 추가 파일 1: 그림 S2B).
에티오피아의 말라리아가 만연한 마을에서, 야외 조건에서 모기를 유인하는 24시간 소 소변의 합성 혼합물의 효능을 10일 밤 동안 평가했습니다(그림 6A). 총 4,861마리의 모기가 포획되어 식별되었으며, 그 중 45.7%는 Anthropus.gambiae sl, 18.9%는 Anopheles pharoensis, 35.4%는 Culex spp였습니다.(추가 파일 1: 표 S1). Anopheles arabinis는 PCR 분석으로 식별된 An.Gambian 종 복합체의 유일한 구성원입니다. 평균적으로 하룻밤에 320마리의 모기가 포획되었으며, 이 기간 동안 합성 혼합물 미끼가 있는 함정은 혼합물이 없는 쌍으로 된 함정보다 더 많은 모기를 잡았습니다(χ2(0, 3196) = 170.0, p < 0.0001). 미끼가 없는 함정이 설정되었습니다. 시험의 시작, 중간 및 끝에 5개의 대조 밤에 각각.각 쌍의 함정에서 유사한 수의 모기가 포획되었으며, 이는 주택 간에 편향이 없음을 나타냅니다(χ2(0, 1665) = 9 × 10-13, p > 0.05) 및 연구 기간 동안 개체수 감소가 없었습니다.대조 함정과 비교하여 합성 혼합물이 포함된 함정에서 잡힌 모기 수가 상당히 증가했습니다.숙주 탐색(χ2(0, 2107) = 138.7, p < 0.0001), 최근 혈액 공급(χ2(0, 650) = 32.2, p < 0.0001) 및 임신(χ2(0, 228) = 6.27, p = 0.0123; 추가 파일 1: 표 S1).이는 또한 포획된 모기의 총 수에 반영됩니다.숙주 탐색 > 흡혈 > 임신 > 반임신 > 남성.
24시간 합성 소변 냄새 혼합물의 효능에 대한 현장 평가.현장 시험은 질병통제예방센터(CDC) 광 트랩(오른쪽)을 라틴 방형 디자인(항공 사진)(A)의 쌍으로 된 하우스에서 사용하여 에티오피아 중남부(지도)에서 수행되었습니다.합성 냄새 미끼 CDC 광 트랩은 암컷 아노펠레스 아라베스크(B)를 유인하여 포획하지만, 아노펠레스 파로(C)는 그렇지 않습니다.이는 생리학적 상태에 따라 다른 효과입니다.또한 이러한 트랩은 숙주인 Culex 모기의 수를 상당히 증가시켰습니다.(D) 대조군과 비교.왼쪽의 막대는 냄새 미끼(녹색)와 대조군(열린) 트랩(N = 10) 쌍에서 잡힌 모기의 평균 선택 지수를 나타내고, 오른쪽의 막대는 대조군 트랩 쌍(열린 상태, N = 5)에서 잡힌 평균 선택 지수를 나타냅니다. ).별표는 통계적 유의수준을 나타냅니다(*p = 0.01 및 ***p < 0.0001)
3가지 종은 합성 혼합물이 들어 있는 함정에서 다르게 포획되었습니다.숙주를 찾는(χ2(1, 1345) = 71.7, p < 0.0001), 혈액 섭취(χ2(1, 517) = 16.7, p < 0.0001) 및 임신(χ2(1, 180) = 6.11, p = 0.0134)을 통해 합성 혼합물을 방출하는 함정에 .arabiensis가 포획되었지만(그림 6B), An의 양에는 차이가 없었습니다.다른 생리학적 상태의 Pharoensis가 발견되었습니다(그림 6C).Culex의 경우, 합성 혼합물로 미끼를 넣은 함정에서 숙주를 찾는 모기 수가 유의미하게 증가한 것으로 나타났습니다(χ2(1,1319) = 12.6, p = 0.0004; 그림 6D).대조군 함정과 비교했을 때입니다.
에티오피아의 번식지와 농촌 지역 사이의 잠재적 숙주 외부에 위치한 숙주 미끼 함정은 말라리아 모기가 소 소변 냄새를 숙주 서식지 신호로 사용하는지 여부를 평가하는 데 사용되었습니다.숙주 신호가 없고, 열이 있고, 소 소변 냄새가 있거나 없을 때 모기는 잡히지 않았습니다(추가 파일 1: 그림 S3).그러나 고온과 소 소변 냄새가 있는 경우 암컷 말라리아 모기가 유인되어 잡혔지만, 소변 연령에 관계없이 수가 적었습니다(χ2(5, 25) = 2.29, p = 0.13; 추가 파일 1: 그림 S3).반대로 물 대조군은 고온에서 말라리아 모기를 잡히지 않았습니다(추가 파일 1: 그림 S3).
말라리아 모기는 다른 곤충과 마찬가지로 생활사적 특성을 향상시키기 위해 소 소변(예: 웅덩이)에 대한 보상적 섭취를 통해 질소 함유 화합물을 획득하고 분배합니다[2, 4, 24, 25, 26].소 소변은 말라리아 매개체의 휴식처, 예를 들어 시골집과 산란지 근처의 소 헛간과 키 큰 초목과 밀접하게 관련된 쉽게 구할 수 있는 재생 가능 자원입니다.암컷 모기는 이 자원을 냄새로 찾고 소변의 주요 질소 성분인 요소를 포함하여 소변의 질소 화합물 흡수를 조절할 수 있습니다[15, 16].암컷 모기의 생리적 상태에 따라 소변의 영양소는 숙주를 찾는 암컷 모기의 비행 활동과 생존을 향상시키고 첫 번째 생식선 자극 주기 동안 혈액을 공급받는 개체의 생존과 생식 특성을 향상시키는 데 할당됩니다.따라서 소변 혼합은 영양실조에 걸린 성인과 ​​같이 닫혀 있는 말라리아 매개체에 중요한 영양적 역할을 합니다. [8] 암컷 모기가 저위험 먹이 섭취를 통해 중요한 질소 화합물을 획득할 수 있는 능력을 제공하기 때문입니다. 이 발견은 암컷이 수명, 활동성 및 생식 생산량을 증가시키고 이 모든 것이 매개체 용량에 영향을 미치기 때문에 중요한 역학적 결과를 초래합니다. 또한 이러한 행동은 미래 매개체 관리 프로그램의 표적이 될 수 있습니다.