A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Method Article
تفصل هذه المقالة بروتوكولا خطوة بخطوة للمخططات الكهربائية الناجحة ومنخفضة الضوضاء في العديد من أجناس البعوض ، بما في ذلك الإناث والذكور.
أنثى البعوض هي أكثر الحيوانات فتكا على وجه الأرض ، حيث تودي بحياة أكثر من 1 مليون شخص كل عام بسبب مسببات الأمراض التي تنقلها عند الحصول على وجبة دم. لتحديد موقع مضيف يتغذى عليه ، يعتمد البعوض على مجموعة واسعة من الإشارات الحسية ، بما في ذلك البصرية والميكانيكية والحرارية والشمية. تفصل الدراسة تقنية ، تخطيط كهربية (EAG) ، تسمح للباحثين بتقييم ما إذا كان البعوض يمكنه اكتشاف المواد الكيميائية الفردية ومزيج المواد الكيميائية بطريقة تعتمد على التركيز. عندما تقترن هذه التقنية بكروماتوغرافيا الغاز (GC-EAG) ، فإنها تسمح بتعريض الهوائيات لخليط كامل من فراغ الرأس / معقد وتحدد المواد الكيميائية الموجودة في العينة ذات الاهتمام ، والتي يمكن للبعوض اكتشافها. ينطبق هذا على روائح جسم المضيف وكذلك باقات الأزهار النباتية أو الروائح الأخرى ذات الصلة بيئيا (على سبيل المثال ، روائح مواقع وضع البيض). هنا ، وصفنا بروتوكولا يسمح بفترات طويلة من وقت استجابة التحضير وينطبق على كل من إناث وذكور البعوض من أجناس متعددة ، بما في ذلك بعوض الزاعجة و Culex و Anopheles و Toxorhynchite . نظرا لأن حاسة الشم تلعب دورا رئيسيا في التفاعلات بين البعوض والمضيف وبيولوجيا البعوض بشكل عام ، يمكن ل EAGs و GC-EAG الكشف عن مركبات ذات أهمية لتطوير استراتيجيات جديدة لمكافحة ناقلات الأمراض (مثل الطعوم). مع استكمال المقايسات السلوكية ، يمكن تحديد التكافؤ (على سبيل المثال ، جاذب ، طارد) لكل مادة كيميائية.
البعوض هو أكثر الكائنات فتكا على وجه الأرض ، حيث يودي بحياة أكثر من مليون شخص سنويا ويعرض أكثر من نصف سكان العالم لخطر التعرض لمسببات الأمراض التي ينقلونها ، بينما يلدغ1. تعتمد هذه الحشرات على مجموعة واسعة من الإشارات (أي الحرارية والبصرية والميكانيكية والشمية والسمعية) لتحديد موقع مضيف يتغذى عليه (نباتيا وحيوانيا) ، للتزاوج ووضع البيض ، وكذلك لتجنب الحيوانات المفترسة في كل من مراحل اليرقات والبالغين 2,3. من بين هذه الحواس ، يلعب حاسة الشم دورا مهما في السلوكيات المذكورة أعلاه ، لا سيما للكشف المتوسط إلى بعيد المدى عن جزيئات الرائحة 2,3. يتم الكشف عن الروائح المنبعثة من مضيف أو موقع وضع البيض بواسطة مستقبلات شمية محددة مختلفة (على سبيل المثال ، GRs ، ORs ، IRs) الموجودة على خرطوم ملامسة البعوض ، الترسي ، والهوائيات2،3.
نظرا لأن حاسة الشم هي عنصر أساسي في سلوكيات البحث عن المضيف (النبات والحيوان) والتزاوج ووضع البيض ، فإنها تشكل بالتالي هدفا مثاليا للدراسة لتطوير أدوات جديدة لمكافحة البعوض4. البحث عن المواد الطاردة (على سبيل المثال ، DEET ، IR3535 ، picaridin) والطعوم (على سبيل المثال ، إغراء الإنسان BG الحارس) غزير الإنتاج5 ، ولكن بسبب التحديات الحالية في مكافحة البعوض (على سبيل المثال ، مقاومة المبيدات الحشرية ، الأنواع الغازية) ، من الضروري تطوير طرق مكافحة فعالة جديدة مستنيرة ببيولوجيا البعوض.
تم استخدام العديد من التقنيات (مثل مقياس الشم ، ومقايسات الهبوط ، والفيزيولوجيا الكهربية) لتقييم النشاط الحيوي للمركبات أو مخاليط المركبات في البعوض. من بينها ، يمكن استخدام electroantennography (أو electroantennograms (EAGs)) لتحديد ما إذا كان يتم الكشف عن الروائح بواسطة هوائيات البعوض. تم تطوير هذه التقنية في البداية بواسطة Schneider6 وتم استخدامها في العديد من أجناس الحشرات المختلفة منذ ذلك الحين ، بما في ذلك العث7،8،9 ، النحل الطنان10،11 ، نحل العسل12،13 ، وذباب الفاكهة14،15 على سبيل المثال لا الحصر. كما تم استخدام تخطيط كهربية الأنتنانت باستخدام بروتوكولات مختلفة ، بما في ذلك هوائيات مفردة أو متعددة في البعوض16،17،18،19،20،21،22،23،24،25.
البعوض حشرات صغيرة وحساسة نسبيا مع هوائيات رقيقة إلى حد ما. في حين أن إجراء EAGs على الحشرات الكبيرة مثل العث أو النحل الطنان أمر سهل نسبيا بسبب حجمها الأكبر وهوائياتها الأكثر سمكا ، فإن إجراء EAGs في البعوض قد يكون أمرا صعبا. على وجه الخصوص ، يعد الحفاظ على نسبة إشارة إلى ضوضاء جيدة وإعداد سريع الاستجابة متطلبين رئيسيين لاستنساخ البيانات وموثوقيتها.
يقدم الدليل التفصيلي لمجموعات EAG منخفضة الضوضاء المقترحة هنا حلولا مباشرة لهذه القيود ويجعل هذا البروتوكول قابلا للتطبيق على العديد من أنواع البعوض من أجناس مختلفة ، بما في ذلك الزاعجة والأنوفيليس وكوليكس وتوكسورينكيتس ، ويصف التقنية لكل من الإناث والذكور. يوفر تخطيط كهربية الأنتل طريقة سريعة وموثوقة لفحص وتحديد المركبات النشطة بيولوجيا التي يمكن بعد ذلك الاستفادة منها في تطوير الطعم بعد تحديد التكافؤ باستخدام المقايسات السلوكية.
1. إعداد محلول ملحي
2. تحضير الرائحة وتخزينها
3. فصل البعوض
4. حامل القطب وإعداد الشعيرات الدموية
5. إعداد منصة EAG (الشكل 1)
6. إعداد رأس البعوض وتركيبه (الشكل 2)
7. التسجيلات
8. التنظيف
9. تحليل البيانات
يعد التصوير الكهربائي أداة قوية لتحديد ما إذا كان يتم اكتشاف مادة كيميائية أو مزيج من المواد الكيميائية بواسطة هوائي الحشرات. يمكن استخدامه أيضا لتحديد عتبة الكشف عن مادة كيميائية معينة باستخدام زيادة تدريجية في التركيز (أي استجابة منحنى الجرعة ، الشكل 4B). علاوة على ذلك ، ?...
تتأثر السلوكيات بوساطة حاسة الشم بالعديد من العوامل ، بما في ذلك الفسيولوجية (على سبيل المثال ، العمر ، الوقت من اليوم) والبيئية (مثل درجة الحرارة والرطوبة النسبية)30. وبالتالي ، عند إجراء EAGs ، من الضروري استخدام الحشرات التي هي في نفس الحالة الفسيولوجية (أي مراقبة العمر ، والجو...
ليس لدى المؤلف ما يكشف عنه.
أنا ممتن للدكتور كليمان فينوجر والدكتور جيفري ريفيل على المناقشات المفيدة. تم الحصول على الكواشف التالية من خلال موارد BEI ، NIAID ، المعاهد الوطنية للصحة: Anopheles stephensi ، Strain STE2 ، MRA-128 ، بمساهمة مارك ك. بنديكت. Aedes aegypti ، Strain ROCK ، MRA-734 ، ساهم بها ديفيد دبليو سيفرسون ؛ كوليكس كوينكويفاسياتوس ، سلالة JHB ، بيض ، NR-43025. يشكر المؤلف الدكتور جيك تو والدكتورة نيشا دوجال والدكتور جيمس ويجر وجيفري مارانو على توفير بيض البعوض Culex quinquefasciatus و Anopheles stephensi (سلالة: ليستون). الزاعجة المرقطة و Toxorhynchites rutilus septentrionalis مشتقة من البعوض الحقلي الذي جمعه المؤلف في منطقة وادي النهر الجديد (فيرجينيا ، الولايات المتحدة الأمريكية). تم دعم هذا العمل من قبل قسم الكيمياء الحيوية ومعهد فرالين لعلوم الحياة.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Air table Clean Bench | TMC | https://www.techmfg.com/products/labtables/cleanbench63series/accessoriess | Noise reducer |
Analog-to-digital board | National Instruments | BNC-2090A | |
Benchtop Flowbuddy Complete | Genesee Scientific | 59-122BC | To anesthesize mosquitoes |
Borosillicate glass capillary | Sutter Instrument | B100-78-10 | To make the recording and references capillaries |
Chemicals | Sigma Aldrich | Benzaldehyde: 418099-100 mL; Butyric acid: B103500-100mL; 1-Hexanol: 471402-100mL; Mineral oil: M8410-1L | Chemicals used for the experiments presented here |
CO2 | Airgas or Praxair | N/A | To anesthesize mosquitoes |
Cold Light Source | Volpi | NCL-150 | |
Disposable syringes | BD | 1 mL (309628) / 3 mL (309657) | |
Electrode cables | World Precision Instruments | 5371 | |
Electrode gel salt free | Parkerlabs | 12-08-Spectra-360 | |
Faraday cage | TMC | https://www.techmfg.com/products/electric-and-magnetic-field-cancellation/faradaycages | Noise reducer |
Flowmeters | Bel-art | 65 mm (H40406-0010) / 150 mm (H40407-0075) | One of each |
GCMS vials and caps | Thermo-fisher scientific | 2-SVWKA8-CPK | To prepare odorant dilutions |
Glass syringes (Fortuna) | Sigma Aldrich | Z314307 | For odor delivery to the EAG prep |
Humbug | Quest Scientific | http://www.quest-sci.com/ | Noise reducer |
2 mm Jack Holder, Narrow, 90 deg., With Wire | A-M Systems | 675748 | Electrode holder |
Magnetic bases | Kanetec | MB-FX | x 2 |
MATLAB + Toolboxes | Mathworks | https://www.mathworks.com/products/matlab.html | For delivering the pulses |
Medical air | Airgas or Praxair | N/A | For main airline |
Microscope | Nikkon | SMZ-800N | |
Micromanipulators Three-Axis Coarse/Fine Compact Micromanipulator | Narishige | MHW-3 | x 2 |
Microelectrode amplifier with headstage | A-M Systems | Model 1800 | |
Mosquito rearing supplies | Bioquip | https://www.bioquip.com/Search/WebCatalog.asp | |
Needles | BD | 25G (305127) / 21G (305165) | |
Pasteur pipettes | Fisher Scientific | 13-678-6A | For odor delivery to the EAG prep |
PTFE Tubing of different diameters | Mc Master Carr | N/A | To connect solenoid valve, flowmeter, airline ect. |
30V/5A DC Power Supply | Dr. Meter | PS-305DM | |
R version 3.5.1 | R project | https://www.r-project.org/ | For data analyses |
Relay for solenoid valve | N/A | Custom made | |
Silver wire 0.01” | A-M Systems | 782500 | |
Solenoid valve (3-way) | The Lee Company | LHDA0533115H | |
WinEDR software | Strathclyde Electrophysiology Software | WinEDR V3.9.1 | For EAG recording |
Whatman paper | Cole Parmer | UX-06648-03 | To load chemical in glass syringe / Pasteur pipette |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved