باستخدام Sensillum واحدة تسجيل لكشف الردود الشم العصبية من بق الفراش لSemiochemicals
Summary
Bed bugs rely on olfactory receptor neurons housed in their antennal olfactory sensilla to detect semiochemicals in the environment. Utilizing single sensillum recording, we demonstrate a method to evaluate bed bug response to semiochemicals and explore the coding process involved.
Abstract
النظام الشمي الحشرات تلعب دورا هاما في الكشف عن semiochemicals في البيئة. على وجه الخصوص، والشعيرات antennal التي تؤوي الخلايا العصبية واحدة أو متعددة في الداخل، وتعتبر لجعل مساهمة كبيرة في الاستجابة للمؤثرات الكيميائية. عن طريق تسجيل مباشرة إمكانات العمل في Sensillum وحاسة الشم بعد التعرض للمؤثرات، وتوفر تسجيل sensillum واحد (SSR) تقنية طريقة فعالة للتحقيق الردود العصبية من الحشرات للمؤثرات الكيميائية. لبق الفراش، وهو طفيل الإنسان سيئة السمعة، وقد اتسمت أنواع متعددة من Sensillum وحاسة الشم. في هذه الدراسة، أثبتنا الردود العصبية من بق الفراش الشعيرات حاسة الشم للمؤثرات الكيميائية اثنين والردود التي تعتمد على الجرعة إلى واحد منهم باستخدام طريقة SSR. هذا النهج يتيح للباحثين لإجراء الفحص المبكر لالمحفزات الكيميائية الفردية على بق الفراش حاسة الشم الشعيرات، والذي من شأنه أن يوفر معلومات قيمة للجمعةاإلمنائية الجديدة جاذبة بق الفراش أو طارد والفوائد جهود مكافحة بق الفراش.
Introduction
علة السرير المشترك البق الفراشي L (نصفيات الجناح: البقيات)، باعتباره طفيلي خارجي مؤقت، هو حشرة تمتص الدم ملزمة، مما يعني بقائهم على قيد الحياة، والتنمية، والاستنساخ تتطلب مصادر الدم من المضيفين، بما في ذلك كل من البشر والحيوانات 1،2. على الرغم من انتقال الفيروس نادرا ما يتم الإبلاغ بسبب C. الفراشي، وإزعاج العض التي تم إنشاؤها بواسطة الإصابة يؤثر على محمل الجد المضيفين على حد سواء جسديا ونفسيا 3. إدخال واستخدام واسع النطاق للمبيدات الحشرية الكيميائية، خصوصا مادة الدي دي تي، خفضت خطر من المناطق الموبوءة ونهاية تفشي 1950s كانت في مثل هذا المستوى المتدني أنها لم تعد تشكل قلقا خطيرا العام. ومع ذلك، فقد أدى عدد من العوامل الممكنة لعودة السكان في بق الفراش في جميع أنحاء العالم، مثل تقلص استخدام المبيدات الحشرية، وانخفاض الوعي العام، وزيادة النشاط السفر، وتطور مقاومة للمبيدات الحشرية 4-9. </ P>
تم الكشف عن العظة الكيميائية في البيئة ومعترف بها من قبل الحشرات من خلال أجهزة الشم مثل الهوائيات وpalps العلوية. وحاسة الشم الشعيرات على الهوائيات الحشرات تلعب دورا حاسما في الكشف عن هذه الاشارات الكيميائية. الجزيئات الكيميائية تدخل بشرة antennal من خلال المسام على سطح بشرة. الرائحة البروتينات ملزمة في مأزق الليمفاوية antennal لهذه الجزيئات الكيميائية ونقلها على مستقبلات الرائحة 10. يتم التعرف على مستقبلات الرائحة وزملائهم في مستقبلات من قناة الموجبة أيون غير انتقائية على الغشاء العصبي، والتي سيتم استقطابها مرة واحدة هذه الجزيئات الكيميائية من قبل مستقبلات الرائحة 11.
وقد وضعت تسجيل sensillum واحد (SSR) للكشف عن تغيير خارج الخلية في إمكانات العمل الناجمة عن تطبيق أي من المحفزات الكيميائية أو غير الكيميائية. عن طريق إدراج القطب تسجيل في الليمفاوية Sensillum و، والقطب المرجعيةفي أي جزء آخر من الجسم الحشرات (عادة إما عيونا أو البطن)، ومعدل اطلاق النار من الخلايا العصبية في استجابة للمؤثرات يمكن تسجيل 12. تغييرات في عدد من المسامير تمثل حساسية الحشرات للمؤثرات محددة. والمحفزات الكيميائية الهويات وتركيز مختلفة تثير استجابات عصبية مختلفة، مع معدلات اطلاق مختلفة وهياكل مؤقتة، وبالتالي يمكن استخدامها لتحقيق عملية الترميز للحشرة لمواد كيميائية معينة.
لعلة السرير المشترك، سواء الاستغلال الجنسي تتقاسم نفس النمط من الشعيرات حاسة الشم على هوائيات: تسعة مخدد الشعيرات ربط C، +29 يشبه الشعر E (E1 و E2) الشعيرات، وزوج واحد لكل من Dα، Dβ، Dγ ربط سلس الشعيرات 13،14. كما تم التعرف على الخلايا العصبية متعددة في كل نوع من Sensillum و، فإنه ليس من السهل التمييز بين إمكانات العمل من الخلايا العصبية المختلفة الموجودة في نفس Sensillum و، وذلك لهذه التجربة TOTAاحصي أرقام لتر من إمكانات العمل خارج الخط لفترة ميللي ثانية 500 قبل وبعد التحفيز. ثم تم طرح عدد من إمكانات العمل بعد التحفيز من عدد من إمكانات العمل قبل التحفيز وتضاعفت من قبل اثنين من أجل قياس التغيرات في معدل اطلاق النار في كل Sensillum والأفراد في المسامير في الثانية 15.
Protocol
Representative Results
Discussion
تم تقنية Sensillum واحدة تستخدم على نطاق واسع تسجيل في اختبار الاستجابات العصبية من الحشرات مثل ذباب الفاكهة والبعوض والبق الفراش للمؤثرات الكيميائية المختلفة في البيئة. وغالبا ما حل هذه المحفزات الكيميائية وتخفيفه في مذيب المشترك من أجل إعداد جرعات مختلفة من العلاجات….
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
The project was supported by Award AAES 461Hatch/Multistate Grants ALA08-045 and ALA015-1-10026 to N.L.
Materials
| Tungsten wire | A-M SYSTEMS | #716500 | Used for preparing the electrode |
| KNO2 | Sigma | #310484 | Used for sharpening the tungsten wire |
| AC Power Supply | BK Precision | 1653A | Providing the voltage in sharpening the tungsten wire |
| Leica Z6 APO Microscope | Leica | 10447424 | Used for observing the sensilla on antennae |
| Simulus controller | Syntech | CS-55 | Used for controlling the stimulus application |
| 4-Channel USB Acquisition Controller | Syntech | IDAC-4 | Real-time on screen display of all signals before and during recording |
| Light Source | SCHOTT | A20500 | Providing light sources for observation |
| Micromanupulator | Leica | 115378 | Used for minor movement of electrode |
| Speaker | Juster | 95a | Connected with Acquisition Controller IDAC-4 and providing sound for the signal |
| Magnetic stand | Narishige | GJ-1 | Used to hold the reference electrode, stablized bed bug and stimulus delivery tube |
| TMC Vibration Isolation Table | TMC | 63-500 | Used for isolating the vibration from the equipments |
| Coverslip | Tedpella | 2225-1 | Used for holding the bed bug |
| Double-sided Tape | 3M | XT6110 | Used for stablizing the bed bug on the coverclip |
| Dental Wax | Dentakit | DK-R012 | Used for supporting the coverclip where bed bug is stablized |
References
- Bartonicka, T., Gaisler, J. Seasonal dynamics in the numbers of parasitic bugs (Heteroptera, Cimicidae): a possible cause of roost switching in bats (Chiroptera, Vespertilionidae). Parasitol Res. 100 (6), 1323-1330 (2007).
- Thomas, I., Kihiczak, G. G., Schwartz, R. A. Bed bug bites: a review. Int J Dermatol. 43 (6), 430-433 (2004).
- Anderson, A. L., Leffler, K. Bed bug infestations in the news: a picture of an emerging public health problem in the United States. J Environ Health. 70 (9), 24-27 (2008).
- Boase, C., Robinnson, W., Bajomi, D. Bed bugs (Hemiptera: Cimicidae): an evidence-based analysis of the current situation. Sixth international conference on urban pests. OOK-Press Kft. , (2008).
- Doggett, S. L., Geary, M. J., Russell, R. C. The Resurgence of bed bugs in Australia: with notes on their ecology and control. Environ Health. 4 (2), 30-38 (2004).
- Ter Poorten, M. C., Prose, N. S. The return of the common bedbug. Pediatr Dermatol. 22 (3), 183-187 (2005).
- Yoon, K. S., Kwon, D. H., Strycharz, J. P., Craig, S., Lee, S. H., Clark, J. M. Biochemical and molecular analysis of deltamethrin resistance in the common bed bug (Hemiptera: Cimicidae). J Med Entomol. 45 (6), 1092-1101 (2008).
- Wang, L., Xu, Y., Zeng, L. Resurgence of bed bugs (Hemiptera: Cimicidae) in mainland China. Fla Entomol. 96 (1), 131-136 (2013).
- Haynes, K. F., Potter, M. F., Ishaaya, I., Palli, S. R., Horowitz, A. R. Recent progress in bed bug management. Advanced technologies for managing insect pests. , 269-278 (2013).
- Carey, A. F., Carlson, J. R. Insect olfaction from model systems to disease control. Proc Natl Acad Sci. 108 (32), 12987-12995 (2011).
- Leal, W. S. Odorant reception in insects: roles of receptors, binding proteins, and degrading enzymes. Annu Rev Entomol. 58, 373-391 (2013).
- Den Otter, C. J., Behan, M., Maes, F. W. Single cell response in female Pieris brassicae. (Lepidoptera: Pieridae) to plant volatiles and conspecific egg odours. J Insect Physiol. 26 (7), 465-472 (1980).
- Levinson, H. Z., Levinson, A. R., Muller, B., Steinbrecht, R. A. Structural of sensilla, olfactory perception, and behavior of the bed bug, Cimex lectularius., in response to its alarm pheromone. J Insect Physiol. 20 (7), 1231-1248 (1974).
- Harraca, V., Ignell, R., Löfstedt, C., Ryne, C. Characterization of the antennal olfactory system of the bed bug (Cimex lectularius). Chem Senses. 35 (3), 195-204 (2010).
- Liu, F., Haynes, K. F., Appel, A. G., Liu, N. Antennal olfactory sensilla responses to insect chemical repellents in the common bed bug, Cimex lectularius. J Chem Ecol. 40 (6), 522-533 (2014).
- Olson, J. F., Moon, R. D., Kells, S. A., Mesce, K. A. Morphology, ultrastructure and functional role of antennal sensilla in off-host aggregation by the bed bug, Cimex lectularius. Arthropod Struct Dev. 43 (2), 117-122 (2014).
- Bruyne, M., Foster, K., Carlson, J. R. Odor coding in the Drosophila antenna. Neuron. 30 (2), 537-552 (2001).
- Qiu, Y. T., Loon, J. J. A., Takken, W., Meijerink, J., Smid, H. M. Olfactory coding in antennal neurons of the malaria mosquito, Anopheles gambiae. Chem Senses. 31 (9), 845-863 (2006).
- Ghaninia, M., Ignell, R., Hansson, B. S. Functional classification and central nervous projections of olfactory receptor neurons housed in antennal trichoid sensilla of female yellow fever mosquito, Aedes aegypti. Eur J Neurosci. 26 (6), 1611-1623 (2007).
- Hill, S. R., Hanson, B. S., Ignell, R. Characterization of antennal trichoid sensilla from female southern house mosquito, Culex quinquefasciatus Say. Chem Senses. 34 (3), 231-252 (2009).
