Developmental heat stress disrupts male-induced female post-mating responses in the dengue vector mosquito, Aedes aegypti

Resumo Técnico: Estresse Térmico de Desenvolvimento e Respostas Femininas Induzidas por Machos Pós-Acasalamento em Aedes aegypti

Definição do Problema
O vetor da dengue Aedes aegypti está expandindo sua distribuição global devido à urbanização e ao aumento das temperaturas globais. Embora o aumento das temperaturas durante o desenvolvimento larval seja conhecido por reduzir o tamanho corporal dos adultos e acelerar o desenvolvimento, seu impacto específico na aptidão reprodutiva masculina e na indução de respostas femininas pós-acasalamento (PMRs) permanece pouco compreendido. As proteínas do fluido seminal (SFPs) derivadas de machos são críticas para desencadear as PMRs das fêmeas, que incluem o aumento da produção de ovos, a inibição do novo acasalamento (refratariedade) e o armazenamento de esperma. Em programas de controle de vetores utilizando machos infectados com Wolbachia (para induzir incompatibilidade citoplasmática ou suprimir populações), o sucesso dessas estratégias depende fortemente da capacidade dos machos liberados de acasalarem com sucesso e induzirem uma refratariedade forte e de longa duração nas fêmeas. Este estudo investiga se o estresse térmico de desenvolvimento compromete essas funções mediadas por machos, potencialmente prejudicando a eficácia do controle.

Metodologia
O estudo utilizou três linhagens de A. aegypti: a linhagem laboratorial tailandesa, a linhagem ThaiWolb (fundo tailandês infectado com Wolbachia wMel) e uma linhagem DsRed (que expressa marcadores fluorescentes para rastreamento de esperma).

• Condições de Criação: As larvas foram criadas em temperaturas de controle (27°C) ou elevadas (32°C e 35°C). 37°C foi identificado como letal. Machos adultos foram testados aos 2 e 4 dias após a emergência para avaliar o tempo de recuperação.
• Ensaios:
  • Métricas de Desenvolvimento: O tempo de desenvolvimento larval e o comprimento da asa adulta (como um proxy para o tamanho corporal) foram medidos.
  • Sucesso de Acasalamento: A proporção de fêmeas inseminadas dentro de uma janela de 2 horas foi registrada.
  • PMRs Femininas: Fecundidade (contagem de ovos) e fertilidade (taxa de eclosão) foram avaliadas. A incidência de novo acasalamento foi testada permitindo que as fêmeas acasalassem com um segundo macho (linhagem DsRed) e verificando a presença de esperma DsRed.
  • Dinâmica do Esperma: A transferência de esperma (bursa) e o armazenamento (espermatecas) foram quantificados via dissecação e coloração. A capacidade competitiva do esperma foi determinada analisando a paternidade (P1 vs. P2) da prole de fêmeas com múltiplos acasalamentos usando larvas marcadas com GFP.
  • Análise Estatística: Modelos lineares generalizados de efeitos mistos (GLMMs) foram empregados, considerando a identidade da eclosão como um efeito aleatório e testando interações entre temperatura de desenvolvimento, idade do macho e linhagem.

Resultos Principais

1. Efeitos de Desenvolvimento e Morfológicos: Temperaturas de criação elevadas (32°C e 35°C) aceleraram significativamente o desenvolvimento larval e reduziram o comprimento da asa adulta. Machos criados a 35°C foram significativamente menores do que os criados a 32°C.
2. Sucesso de Acasalamento: O estresse térmico reduziu significamente o sucesso de acasalamento em machos de 2 dias de idade criados a 35°C (51,8% de inseminação vs. ~92% nos controles). No entanto, aos 4 dias pós-emergência, o sucesso de acasalamento nos machos sob estresse térmico recuperou-se para os níveis de controle.
3. Fecundidade e Fertilidade: Contrariamente às expectativas, o estresse térmico de desenvolvimento não reduziu significativamente a fecundidade ou a fertilidade (taxa de eclosão) de fêmeas acasaladas com machos sob estresse térmico na linhagem tailandesa não infectada. A taxa média de eclosão permaneceu acima de 83% em todos os grupos.
4. Disrupção da Refratariedade Feminina: Um achado importante foi o aumento significativo na incidência de novo acasalamento quando as fêmeas foram inicialmente acasaladas com machos sob estresse térmico.
   • Em machos de 2 dias, as taxas de novo acasalamento saltaram de ~20% (27°C) para ~59% (35°C).
   • Em machos de 4 dias, as taxas de novo acasalamento permaneceram elevadas para machos sob estresse térmico (32°C e 35°C) em comparação aos controles, indicando um defeito persistente na indução de refratariedade.
5. Transferência e Armazenamento de Esperma: Machos criados a 35°C transferiram significativamente menos esperma para as fêmeas, e as fêmeas armazenaram significativamente menos esperma. Essa redução persistiu independentemente da idade do macho.
6. Capacidade Competitiva do Esperma: Fêmeas inicialmente acasaladas com machos sob estresse térmico (35°C) utilizaram significativamente mais esperma de um segundo macho competidor para fertilizar seus ovos (menores pontuações P1). Isso indica uma redução na capacidade competitiva do esperma de machos sob estresse térmico.
7. Impacto de Wolbachia:
   • A infecção por Wolbachia alterou os resultados reprodutivos basais (ex: taxas de novo acasalamento geralmente mais altas em parceiras de machos infectados).
   • No entanto, a resposta ao estresse térmico foi amplamente semelhante entre as linhagens infectadas e não infectadas. O estresse térmico ainda prejudicou o sucesso de acasalamento, aumentou o novo acasalamento e reduziu a transferência de esperma em machos infectados por Wolbachia.
   • Notavelmente, a fertilidade em parceiras de machos infectados por Wolbachia criados a 35°C foi maior do que a 27°C ou 32°C, consistente com a redução da densidade de Wolbachia induzida pelo calor e um subsequente enfraquecimento da incompatibilidade citoplasmática.

Principais Contribuições

• Insight Mecanístico: O estudo demonstra que o estresse térmico de desenvolvimento prejudica a capacidade do macho de induzir PMRs femininas específicas (refratariedade) e de transferir esperma suficiente, mesmo quando a fertilidade básica (eclosão de ovos) permanece intacta.
• Persistência de Defeitos: O estudo distingue entre defeitos transitórios (sucesso de acasalamento, que se recupera com a idade) e defeitos persistentes (quantidade de esperma, armazenamento e capacidade competitiva, que não se recuperam).
• Implicações para o Controle de Vetores: Os achados sugerem que o estresse térmico durante a criação larval em instalações de laboratório pode produzir machos que são menos eficazes na supressão de populações selvagens, pois falham em prevenir o novo acasalamento e perdem a competição de esperma.

Significância e Alegações
Os autores alegam que esses achados melhoram a compreensão da reprodução de mosquitos sob condições de aquecimento ambiental. Eles argumentam que, embora o estresse térmico possa não eliminar a fertilidade em cenários de acasalamento único, ele desregula significativamente os comportamentos complexos induzidos pelo macho necessários para um controle de vetores bem-sucedido. Especificamente, a redução na capacidade dos machos sob estresse térmico de induzir a refratariedade feminina e sua diminuída capacidade de competição de esperma podem reduzir a eficácia dos programas de supressão e substituição de populações que dependem da liberação de machos criados em laboratório. O estudo conclui que, à medida que as temperaturas globais aumentam, o estresse térmico nos habitats dos mosquitos pode alterar as interações reprodutivas, exigindo uma reavaliação das estratégias de controle para considerar esses déficits fisiológicos.