Ανίχνευση και χαρακτηρισμός του αναπαραγωγικού παράσιτου Wolbachia στο φορέα μετάδοσης του Ιού του Δυτικού Νείλου Culex pipiens (DIPTERA: CULICIDAE)
Creators: name: Κώτσιου, Νικόλαος Κωνσταντίνου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2024
Subjects: Ιός του Δυτικού Νείλου
Βακτήριο Wolbachia
Είδος Culex pipiens
West Nile Virus
Wolbachia bacterium
Culex pipiens species

description: Το κοινό κουνούπι του σπιτιού, Culex pipiens, αποτελεί ένα από τα πλέον διαδεδομένα είδη κουνουπιών, έχοντας εγκαθιδρύσει πληθυσμούς σε όλες τις ηπείρους. Συγκεντρώνει έντονο ερευνητικό και επιδημιολογικό ενδιαφέρον καθώς αποτελεί τον κύριο διαβιβαστή σημαντικών παθογόνων όπως ο Ιός του Δυτικού Νείλου και ο Ιός της Ιαπωνικής Εγκεφαλίτιδας. Μια υποσχόμενη μέθοδος για τον έλεγχο φυσικών πληθυσμών Cx. pipiens αποτελεί η απελευθέρωση ατόμων μολυσμένων με επιλεγμένα στελέχη του βακτηρίου Wolbachia. H Wolbachia είναι ένας Gram-, μητρικά κληρονομούμενος, ενδοκυτταρικός ενδοσυμβιώτης, που επιδρά στην αναπαραγωγική ικανότητα των ξενιστών του, κυρίως μέσω του φαινοτύπου της κυτταροπλασματικής ασυμβατότητας (CI). Επιπλέον, η παρουσία συγκεκριμένων στελεχών Wolbachia μπορεί να επιδράσει αρνητικά στην αφθονία άλλων παθογόνων στο σώμα του ξενιστή, περιορίζοντας έτσι την μετάδοσή τους στον άνθρωπο. Φυσική μόλυνση από το βακτήριο εντοπίζεται στο 40-60% των ειδών εντόμων. Στο Cx. pipiens το ποσοστό της μόλυνσης κυμαίνεται σε υψηλά επίπεδα, μέχρι και 100%, με μοναδικό αναγνωρισμένο στέλεχος το wPip. Το παραπάνω στέλεχος ανήκει στην υπερομάδα Β της Wolbachia και διαχωρίζεται σε 5 υποτύπους (wPip I-V). Μεταξύ των υποτύπων του Cx. pipiens παρατηρείται ένα ιδιαίτερα πολύπλοκο δίκτυο διασταυρώσεων που μπορούν να οδηγήσουν σε CI μονής και αμφίδρομης κατεύθυνσης, υπογραμμίζοντας έτσι την ανάγκη λεπτομερούς τυποποίησης των στελεχών Wolbachia με απώτερο στόχο την αποτελεσματική οργάνωση προγραμμάτων βιολογικού ελέγχου. Στην παρούσα μελέτη, διερευνήθηκε η παρουσία του βακτηρίου σε πληθυσμούς Cx. pipiens σε δέκα περιφερειακές ενότητες της ελληνικής επικράτειας. Ακόμη, ταυτοποιήθηκαν οι υπότυποι του στελέχους μέσω της μεθόδου PCR – RFLP, ενώ διερευνήθηκε και η ύπαρξη ποικιλομορφίας σε συντηρημένα γονίδια σύμφωνα με το MLST, ένα σύστημα χαρακτηρισμού βακτηριακών παθογόνων. Από τα 466 άτομα που συμπεριλήφθηκαν στην τελική ανάλυση, παρουσία του βακτηρίου εντοπίστηκε σε υψηλό ποσοστό (73.6%), σε συμφωνία με τα υπάρχοντα βιβλιογραφικά δεδομένα. Στο σύνολο των περιφερειακών ενοτήτων ανιχνεύθηκε η παρουσία τριών υποτύπων (wPip-I, II, IV), με την πλειοψηφία των στελεχών να χαρακτηρίζεται από τον υπότυπο II (62,3%). Σημαντικό εύρημα αποτελεί η συνύπαρξη όλων των επιμέρους συνδυασμών (I-II, I-IV, II-IV), με την περιοχή της Αχαΐας να συγκεντρώνει και τους 3 υποτύπους, φαινόμενο που έχει παρατηρηθεί ελάχιστες φορές στη βιβλιογραφία. Η διερεύνηση των 5 γονιδιακών τόπων ftsZ, coxA, hcpA, fbpA και gatB του συστήματος MLST επιβεβαίωσε την έλλειψη ποικιλομορφίας για το στέλεχος wPip. Η φυλογενετική ανάλυση του γονιδίου 16S rRNA (wspec) κατέταξε τα στελέχη στην υπερομάδα Β, ενώ η φυλογένεση τμήματος γονιδίου του συμπλέγματος αγκυρίνης του βακτηρίου (pk1) επιβεβαίωσε τα αποτελέσματα χαρακτηρισμού των υποτύπων από την μέθοδο PCR – RFLP. Η παρούσα μελέτη αποτελεί την εκτενέστερη προσπάθεια χαρτογράφησης και μοριακού χαρακτηρισμού της φυσικής μόλυνσης Wolbachia σε πληθυσμούς Cx. pipiens στον ελλαδικό χώρο.
description: Common house mosquito, Culex pipiens, represents one of the most ubiquitous species of mosquitoes, having established populations across all continents. It attracts significant research and epidemiological interest due to its role as the primary vector of important pathogens such as the West Nile Virus and the Japanese Encephalitis Virus. A promising method for controlling natural populations of Cx. pipiens involves the release of individuals infected with selected strains of the bacterium Wolbachia. Wolbachia, a maternally inherited Gram-negative endosymbiont, influences the reproductive capacity of its hosts primarily through cytoplasmic incompatibility (CI). Additionally, the presence of specific Wolbachia strains may negatively impact the abundance of other pathogens within the host, thereby limiting their transmission to humans. It is estimated that about 40-60% of insect species are Wolbachia infected. Cx. pipiens displays a high prevalence of bacterium Wolbachia infection, reaching up to 100% in certain populations, with wPip being the only recognized strain. wPip belongs to Wolbachia supergroup B and has been classified into five distinct phylogenetic subtypes (wPip I-V). Cx. pipiens exhibits the most complex CI crossing patterns among insects, highlighting the necessity for thorough characterization of strains to enhance the efficacy of control programs. This study investigated the presence of the bacterium in Cx. pipiens populations across 10 regional units of the Greek territory. Subtypes of the strain were identified using the PCR-RFLP method, while diversity in conserved genes was explored according to MLST, a bacterial pathogen characterization system. Bacterial presence was detected in a high percentage (73.6%) of the 466 individuals included in the final analysis, consistent with existing literature’s findings. The presence of 3 subtypes (wPip-I, II, IV) was observed across the regional units, with subtype II predominating (62.3%). Notably, all possible subtype combinations (I-II, I-IV, II-IV) were found, with the Achaia region harboring all three subtypes, a phenomenon rarely observed in the literature. Analysis of five gene loci (ftsZ, coxA, hcpA, fbpA, and gatB) using the MLST system confirmed minimal diversity among wPip strain. Phylogenetic analysis of the 16S rRNA gene (wspec) classified the strain into supergroup B, while evolutionary analysis of a gene segment of the bacterial ankyrin complex (pk1) confirmed subtype characterization results obtained via PCR-RFLP. The present study constitutes the most extensive effort to date in mapping and molecularly characterizing Wolbachia's natural infection within Cx. pipiens populations in the Greek territory.