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L'impatto della temperatura sulla diffusione dei virus trasmessi dalle zanzare

Esplorare come la temperatura ambientale influisce sulla trasmissione dei virus da parte delle zanzare.

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La Temperatura gioca un ruolo fondamentale nel modo in cui i virus diffusi dalle zanzare, come il Virus Zika, vengono trasmessi. Comprendere questa relazione aiuta gli scienziati a capire come si diffondono le malattie e a prevedere futuri focolai, soprattutto mentre i cambiamenti climatici influenzano i modelli meteorologici.

Sfide nella comprensione della diffusione dei virus

Studiare come la temperatura influisce sulla capacità delle zanzare di diffondere virus è complicato. Diversi fattori ambientali possono influenzare sia i virus che le zanzare che li trasportano. Anche se molti studi hanno esaminato come la temperatura influisce su cose come la longevità delle zanzare o la velocità di sviluppo, la nostra conoscenza su come i cambiamenti di temperatura in natura influenzano la trasmissione dei virus è ancora in crescita.

La ricerca mostra che le temperature che le zanzare vivono prima di entrare in contatto con un virus possono cambiare quanto bene possono trasmettere quel virus. Per esempio, temperature più fredde possono rendere più difficile per le zanzare gestire le infezioni virali. Curiosamente, le zanzare che si sviluppano a temperature più basse tendono a essere meno resistenti alle infezioni da adulte.

Effetti della temperatura durante lo sviluppo

Un'importante scoperta ha rivelato che le zanzare in aree ombreggiate possono essere significativamente più fresche rispetto a quelle in posti soleggiati. Per esempio, durante un focolaio di Virus Dengue a Buenos Aires, le zone ombreggiate erano circa 10 gradi più fresche di quelle illuminate dal sole. Allo stesso modo, a La Réunion, si è scoperto che le zanzare Aedes albopictus preferivano riprodursi in luoghi freschi e ombreggiati.

Poiché le zanzare sono a sangue freddo, la loro temperatura corporea può cambiare in base a quella del loro ambiente. I loro stadi di sviluppo devono essere considerati, poiché queste temperature possono influenzare notevolmente il loro calore corporeo, che a sua volta influisce su come diffondono i virus. Anche se molti studi utilizzano temperature costanti per gli esperimenti, ciò non riflette accuratamente le condizioni reali in cui le temperature variano ogni giorno.

Uno studio ha esaminato le zanzare Aedes albopictus cresciute all'aperto in diverse stagioni. Ha scoperto che quelle cresciute nei mesi autunnali più freschi erano migliori nel diffondere il virus dengue rispetto a quelle cresciute nei mesi estivi più caldi. Tuttavia, questo studio non ha identificato quale stadio di vita della zanzara fosse più influenzato dalla temperatura.

Nuove ricerche su Aedes Aegypti e il virus Zika

Ricerche recenti si sono concentrate sulle zanzare Aedes aegypti, mostrando che quelle tenute a temperature inferiori ai 25 gradi Celsius durante il loro stadio di pupa erano più suscettibili al virus Zika. Mantenere le giovani zanzare a temperature più fresche ha ritardato il loro sviluppo e aumentato i tassi di mortalità. Anche se ci si potrebbe aspettare che questi fattori diminuiscano la loro capacità di diffondere il virus, i modelli hanno mostrato che se le zanzare venivano tenute in condizioni più fresche solo durante i primi 1-3 giorni della loro fase pupale, il potenziale di diffusione del virus aumentava effettivamente.

Nella contea di Harris, il monitoraggio della temperatura nei siti di controllo delle zanzare ha mostrato temperature naturalmente scendere al di sotto di 25 gradi Celsius. Questo suggerisce che le variazioni negli ambienti di riproduzione delle zanzare possono giocare un ruolo chiave nel modo in cui le malattie vengono trasmesse.

Effetto delle temperature costanti e variabili

Per capire come le diverse temperature di allevamento influenzano la trasmissione del virus Zika, i ricercatori hanno allevato zanzare a varie temperature costanti e confrontato i loro tassi di infezione. Hanno scoperto che le Aedes aegypti allevate a temperature di 25 gradi Celsius o inferiori avevano maggiori probabilità di infettarsi rispetto a quelle mantenute alla temperatura di controllo più alta di 28 gradi Celsius.

Quando hanno testato le teste delle zanzare infette per evidenze del virus, i risultati hanno mostrato che le temperature più basse aiutavano a diffondere il virus Zika in modo più efficace. Un'analisi che quantificava i livelli virali ha confermato che le zanzare cresciute in ambienti più freschi avevano livelli più alti del virus nei loro corpi.

Indagare le fasi di sviluppo

Per determinare le specifiche fasi di vita che la temperatura influenza, i ricercatori hanno sottoposto solo la fase pupale di Aedes aegypti a temperature più fresche. Hanno scoperto che mantenere le pupe a 25 gradi Celsius o inferiori aumentava la probabilità di infezione e diffusione del virus Zika, mentre non si sono verificate variazioni significative quando temperature più basse influenzavano solo gli stadi larvali.

Quando le zanzare sono state esposte a temperature variabili che riflettono ambienti naturali, le Aedes aegypti allevate in queste condizioni hanno mostrato tendenze simili. Utilizzando sensori di temperatura in diversi habitat per un anno, sono riusciti a far corrispondere i dati sulle temperature ai periodi di alta trasmissione virale.

Modellare la trasmissione del virus

Per esplorare l'impatto della temperatura sulla diffusione del virus, gli scienziati hanno costruito un modello per calcolare come la temperatura influenza il numero base di riproduzione (R0), che stima quante persone un individuo infetto trasmetterebbe il virus in una popolazione. La maggior parte dei modelli utilizza una temperatura costante, che non rappresenta accuratamente le condizioni variabili che le zanzare sperimentano.

Considerando sia le fasi di vita giovanili che adulte delle zanzare, la ricerca ha scoperto che se solo la fase pupale era esposta a temperature più fresche, questo poteva aumentare significativamente il valore R0. Questo probabilmente perché queste zanzare potevano comunque svilupparsi rapidamente, portando a maggiori possibilità di trasmissione anche a temperature più basse.

Uno sguardo più profondo al ruolo della temperatura

La ricerca ha suggerito che l'esposizione a temperature più fresche durante lo sviluppo potrebbe contribuire a facilitare le barriere che impediscono ai virus di infettare efficacemente le zanzare. Sfortunatamente, molti studi hanno trascurato le gamme di temperatura naturali che le zanzare sperimentano. Queste variazioni non considerate potrebbero alterare la nostra comprensione di come la temperatura influisca sulla diffusione delle malattie.

Sebbene temperature più alte possano rendere le zanzare più suscettibili all'infezione, potrebbero anche causare tassi di mortalità più elevati, complicando il potenziale di trasmissione virale. Le temperature più basse sembrano ridurre il numero complessivo di zanzare infettive, influenzando il comportamento e la fisiologia delle zanzare in modo diverso.

Conclusione

In sintesi, la temperatura gioca un ruolo significativo nel rischio di trasmissione di malattie da parte delle zanzare. Man mano che le condizioni climatiche continuano a cambiare, è fondamentale comprendere meglio come questi fattori ambientali interagiscono con le fasi di sviluppo delle zanzare. I risultati indicano che, in particolare, la fase pupale potrebbe influenzare significativamente la diffusione del virus Zika.

Studi e esperimenti più completi, considerando le variazioni giornaliere della temperatura naturale, potrebbero portare a previsioni migliori su come si diffondono le malattie trasmesse dalle zanzare. Inoltre, ulteriori ricerche sulle risposte immunitarie delle zanzare a queste variazioni di temperatura forniranno preziose informazioni per ridurre la trasmissione delle malattie virali. Comprendendo meglio queste dinamiche, possiamo sviluppare strategie di controllo più efficaci contro le malattie trasmesse dalle zanzare.

Fonte originale

Titolo: Exposure to cooler temperatures during pupal development increases Aedes aegypti vector competence and the R0 for Zika virus

Estratto: Temperature profoundly affects various aspects of ectotherm biology. Notably, in mosquito species that spread viral diseases, temperature influences not only vector biology, but also the dynamics of pathogen-vector interactions. However, research attempting to address the role of the thermal environment in disease transmission often employs constant temperatures, which do not reflect the natural diurnal fluctuations these organisms experience. Additionally, most studies focus on adult mosquitoes in the period following virus infection. Much less attention has been paid to evidence indicating that temperatures experienced during earlier developmental stages may also affect the ability of disease vectors to be infected with and transmit viruses. Here, we show that Aedes aegypti exposed to temperatures below 25{degrees}C, specifically during the pupal stage of development, exhibit heightened susceptibility to Zika virus (ZIKV), which increases transmission efficiency. Modeling suggests that exposing mosquitoes to cooler fluctuating diurnal temperature ranges only during the relatively short pupal stage increases the R0 or reproductive number of ZIKV. Data loggers placed near Harris County Mosquito Control trap sites consistently recorded temperatures below 25{degrees}C, indicating natural exposure to such conditions. These results highlight the significance of thermal heterogeneity in the microhabitats where container-breeding mosquitoes undergo development. Such heterogeneity may play a more important role in the transmission of mosquito-borne diseases than previously recognized. Author SummaryA paucity of information regarding how natural heterogeneity in thermal environments influences the spread of viral pathogens by mosquito species hinders our ability to decipher current and future patterns of disease transmission under changing climatic conditions. Here, we show that Ae. aegypti pupae exposed to cooler fluctuating diurnal temperature ranges, mimicking realistic field conditions, increases vector competence for ZIKV. Modeling cooler temperatures during immature life stages predicts slower development and increased mortality, counterbalancing increases in disease transmission. However, exposing mosquitoes to lower temperatures only during the relatively short pupal stage was predicted to increase the R0 value of ZIKV. These results suggest that environmental temperatures specifically experienced during the pupal stage may have an important role in disease transmission.

Autori: Kevin M Myles, T. D. Pohlenz, J. Vela, M. Reyna, C. Fredregill, B. Hur, M. Erraguntla, M. Lawley, M. Debboun, Z. N. Adelman, M. L. Ndeffo-Mbah

Ultimo aggiornamento: 2024-02-16 00:00:00

Lingua: English

URL di origine: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.02.16.580619

Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.02.16.580619.full.pdf

Licenza: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Modifiche: Questa sintesi è stata creata con l'assistenza di AI e potrebbe presentare delle imprecisioni. Per informazioni accurate, consultare i documenti originali collegati qui.

Si ringrazia biorxiv per l'utilizzo della sua interoperabilità ad accesso aperto.

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