A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Method Article
המאמר הנוכחי מפרט פרוטוקול שלב אחר שלב לאלקטרואנטנוגרמות מוצלחות ובעלות רעש נמוך במספר סוגים של יתושים, כולל נקבות וזכרים כאחד.
נקבות יתושים הן החיות הקטלניות ביותר על פני כדור הארץ, ותובעות את חייהם של יותר ממיליון בני אדם מדי שנה בשל פתוגנים שהם מעבירים בעת רכישת ארוחת דם. כדי לאתר פונדקאי להיזון ממנו, יתושים מסתמכים על מגוון רחב של רמזים חושיים, כולל חזותיים, מכניים, תרמיים וחוש ריח. המחקר מפרט טכניקה, אלקטרואנטנוגרפיה (EAG), המאפשרת לחוקרים להעריך אם היתושים יכולים לזהות כימיקלים בודדים ותערובות של כימיקלים באופן תלוי ריכוז. בשילוב עם כרומטוגרפיית גז (GC-EAG), טכניקה זו מאפשרת לחשוף את האנטנות לתערובת מלאה של מרחב ראש / מורכב וקובעת אילו כימיקלים נוכחים במדגם המעניין, היתוש יכול לזהות. זה חל על ריחות גוף מארחים, כמו גם זרי פרחים צמחיים או ריחות רלוונטיים אחרים מבחינה אקולוגית (למשל, ריחות אתרי oviposition). כאן, תיארנו פרוטוקול המאפשר משכי זמן ארוכים של היענות הכנה והוא ישים הן ליתושים נקבות והן ליתושים זכרים מסוגים שונים, כולל יתושי Aedes, Culex, Anopheles ו - Toxorhynchits . מכיוון שחוש הריח ממלא תפקיד מרכזי באינטראקציות יתושים-מארחים ובביולוגיה של יתושים באופן כללי, EAGs ו-GC-EAG יכולים לחשוף תרכובות מעניינות לפיתוח אסטרטגיות חדשות לשליטה בווקטורי מחלות (למשל, פיתיונות). יחד עם בדיקות התנהגותיות, ניתן לקבוע את הערכיות (למשל, מושכת, דוחה) של כל כימיקל.
יתושים הם האורגניזמים הקטלניים ביותר על פני כדור הארץ, גובים את חייהם של יותר ממיליון בני אדם בשנה ומעמידים יותר ממחצית אוכלוסיית העולם בסיכון לחשיפה לפתוגנים שהם מעבירים, תוך עקיצה1. חרקים אלה מסתמכים על מגוון רחב של רמזים (כלומר, תרמיים, חזותיים, מכניים, חוש ריח, שמיעתי) כדי לאתר פונדקאי להיזון ממנו (הן צמח והן בעל חיים), להזדווגות ולביציות, כמו גם כדי להימנע מטורפים הן בשלב הזחל והן בשלב הבוגר 2,3. בין חושים אלה, חוש הריח ממלא תפקיד קריטי בהתנהגויות שהוזכרו לעיל, במיוחד לזיהוי לטווח בינוני עד ארוך של מולקולות ריח 2,3. ריחות הנפלטים על ידי מארח או אתר oviposition מזוהים על ידי קולטני ריח ספציפיים שונים (למשל, GRs, ORs, IRs) הממוקמים על יתוש palps proboscis, tarsi, ואנטנות 2,3.
מכיוון שחוש הריח הוא מרכיב מרכזי בהתנהגויות החיפוש אחר פונדקאים (צמחים ובעלי חיים), הזדווגות וביציות, הוא מהווה מטרה אידיאלית למחקר לפיתוח כלים חדשים להדברת יתושים4. מחקר על חומרים דוחי יתושים (למשל, DEET, IR3535, picaridin) ופיתיונות (למשל, BG sentinel human lure) הוא פורה ביותר5, אבל בגלל האתגרים הנוכחיים בהדברת יתושים (למשל, עמידות לקוטלי חרקים, מינים פולשים), חיוני לפתח שיטות הדברה יעילות חדשות המבוססות על הביולוגיה של היתושים.
טכניקות רבות (למשל, אולפקטומטר, בדיקות נחיתה, אלקטרופיזיולוגיה) שימשו להערכת הפעילות הביולוגית של תרכובות או תערובות של תרכובות ביתושים. ביניהם, electroantennography (או electroantennograms (EAGs)) ניתן להשתמש כדי לקבוע אם ריחות מזוהים על ידי אנטנות יתושים. טכניקה זו פותחה לראשונה על ידי שניידר6 ושימשה בסוגים רבים ושונים של חרקים מאז, כולל עשים 7,8,9, דבורי בומבוס 10,11, דבורי דבש 12,13 וזבובי פירות 14,15 אם להזכיר כמה. אלקטרואנטנוגרפיה שימשה גם באמצעות פרוטוקולים שונים, כולל אנטנות בודדות או מרובות ביתושים 16,17,18,19,20,21,22,23,24,25.
יתושים הם חרקים קטנים ועדינים יחסית עם אנטנות דקות למדי. בעוד ביצוע EAGs על חרקים גדולים יותר כגון עש או דבורי בומבוס הוא קל יחסית בגלל גודלם הגדול יותר ואנטנות עבות יותר, ביצוע EAGs ביתושים יכול להיות מאתגר. בפרט, שמירה על יחס אות לרעש טוב והכנה תגובתית מתמשכת הן שתי דרישות עיקריות לשחזור נתונים ואמינות.
המדריך שלב אחר שלב ל-EAGs ברעש נמוך המוצע כאן מציע ישירות פתרונות למגבלות אלה והופך פרוטוקול זה לישים, עבור מספר מיני יתושים מסוגים שונים, כולל Aedes, Anopheles, Culex ו - Toxorhynchites, ומתאר את הטכניקה עבור נקבות וזכרים כאחד. אלקטרואנטנוגרפיה מציעה דרך מהירה אך אמינה לסנן ולקבוע תרכובות ביו-אקטיביות שניתן למנף לאחר מכן בפיתוח פיתיון לאחר קביעת ערכיות באמצעות בדיקות התנהגותיות.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
1. הכנת תמיסת מלח
2. הכנת ריחות ואחסונם
3. הפרדת יתושים
4. מחזיק אלקטרודות והכנת נימים
5. הכנת אסדת EAG (איור 1)
6. הכנה והרכבה של ראש יתושים (איור 2)
7. הקלטות
8. ניקוי
9. ניתוח נתונים
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
אלקטרואנטנוגרפיה היא כלי רב עוצמה כדי לקבוע אם כימיקל או תערובת של כימיקלים מזוהה על ידי אנטנת חרקים. הוא יכול לשמש גם כדי לקבוע את סף הזיהוי של כימיקל נתון באמצעות עלייה הדרגתית בריכוז (כלומר, תגובת עקומת המינון, איור 4B). יתר על כן, כדאי לבדוק את ההשפעות של דוחה על התגובה לרי...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
התנהגויות מתווכות ריח מושפעות מגורמים רבים, כולל פיזיולוגיים (למשל, גיל, שעה ביום) וסביבתיים (למשל, טמפרטורה, לחות יחסית)30. לכן, בעת ביצוע EAGs, חיוני להשתמש חרקים הנמצאים באותו מצב פיזיולוגי (כלומר, ניטור גיל, רעב, הזדווגות)31 וגם לשמור על סביבה חמה ולחה סביב התכשיר כדי...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
למחבר אין מה לחשוף.
אני אסיר תודה לד"ר קלמנט וינאוז'ה ולד"ר ג'פרי ריפל על הדיונים המועילים. הריאגנטים הבאים הושגו באמצעות BEI Resources, NIAID, NIH: Anopheles stephensi, Strain STE2, MRA-128, שנתרמו על ידי Mark Q. Benedict; Aedes aegypti, Strain ROCK, MRA-734, נתרם על ידי David W. Severson; Culex quinquefasciatus, זן JHB, ביצים, NR-43025. המחבר מודה לד"ר ג'ייק טו, ד"ר נישה דוגאל, ד"ר ג'יימס ווגר וג'פרי מראנו על אספקת ביצי יתושים מסוג Culex quinquefasciatus ו-Anopheles stephensi (זן: ליסטון). Aedes albopictus ו - Toxorhynchites rutilus septentrionalis מופקים מיתושי שדה שנאספו על ידי המחבר באזור עמק הנהר החדש (VA, ארה"ב). עבודה זו נתמכה על ידי המחלקה לביוכימיה ומכון פרלין למדעי החיים.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
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 |
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
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