Usando Individual Sensillum Gravação para detectar respostas Olfativo Neurônio de percevejos para Semioquímicos

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

O sistema olfactivo inseto desempenha um papel importante na detecção de semioquímicos no ambiente. Em particular, o sensilas antenal que abrigam neurónios simples ou múltiplas, para dentro, são considerados para tornar a maior contribuição para responder aos estímulos químicos. Ao gravar diretamente potencial de ação no sensillum olfativa após a exposição a estímulos, a gravação sensillum único (SSR) técnica fornece uma abordagem poderosa para investigar as respostas neurais dos insetos a estímulos químicos. Para o bug cama, que é um parasita humano notório, vários tipos de sensillum olfatório foram caracterizados. Neste estudo, demonstramos respostas neurais de cama bug sensilla olfativo a dois estímulos químicos e as respostas dependentes da dose para um deles usando o método SSR. Esta abordagem permite que pesquisadores para realizar rastreio precoce de estímulos químicos individuais na olfativo sensilla cama bug, que iria fornecer informações valiosas para o desenvolvimento de novos atrativos ou repelentes de insetos de cama e benefícios dos esforços de controle de cama bug.

Introduction

O percevejo comum Cimex lectularius L (Hemiptera: Cimicidae), como um ectoparasita temporária, é um inseto sugador de sangue obrigado, o que significa a sua sobrevivência, desenvolvimento e reprodução necessitam de fontes de sangue de hospedeiros, incluindo seres humanos e animais ^1,2. Embora a transmissão do vírus raramente tem sido relatada devido a C. lectularius, o incômodo gerado por morder uma infestação afeta seriamente anfitriões tanto física como psicologicamente ^3. A introdução e uso generalizado de inseticidas químicos, especialmente o DDT, reduziu o risco de infestações e até o final de 1950 as infestações estavam em um nível tão baixo que eles já não eram uma preocupação pública grave. No entanto, uma série de possíveis fatores levaram a ressurgimento em populações de percevejos em todo o mundo, tais como a redução do uso de inseticidas, um declínio de sensibilização da opinião pública, o aumento da atividade viajar, eo desenvolvimento de resistência a inseticidas ^4-9. </ p>

Sinais químicos no ambiente são detectados e reconhecidos por insetos através de órgãos olfativos, como antenas e palpos maxilares. O sensilla olfativo sobre o inseto antenas desempenham um papel crucial na detecção desses sinais químicos. As moléculas químicas entrar na cutícula antenal através de poros na superfície da cutícula. Proteínas de ligação odorante no ligamento linfa antennal a estas moléculas químicas e transportá-los para os receptores olfativos ^10. Os receptores olfactivos e os seus co-receptores do canal de iões catiónica não-selectivos na membrana neuronal, que será despolarizada uma vez que estas moléculas químicas são reconhecidas pelos receptores olfactivos ^11.

Sensillum gravação único (SSR) foi desenvolvido para detectar a alteração extracelular no potencial de acção causada pela aplicação de um destes estímulos químicos ou não químicos. Através da inserção de um eletrodo de registro na linfa sensillum e um eléctrodo de referênciaem alguma outra parte do corpo do insecto (geralmente se os olhos compostos ou do abdómen), a taxa de disparo dos neurónios em resposta a estímulos podem ser gravados ^12. As alterações no número de picos representam a sensibilidade do insecto a estímulos específicos. Estímulos químicos de diferentes identidades e concentração irá eliciar respostas neurais diferentes, com diferentes taxas de combustão e estruturas temporais, e pode assim ser utilizado para investigar o processo de codificação de o insecto a substâncias químicas específicas.

Para o percevejo comum, ambas as formas sexuais compartilhar o mesmo padrão de sensilla olfativa nas antenas: nove sulcado sensilla peg C, 29 cabelo-como E (E1 e E2) sensilla, e um par de cada um dos Dα, Dβ, Dγ peg suave sensilla ^13,14. Como vários neurónios foram identificadas em cada tipo de sensillum, não é fácil de distinguir os potenciais de acção de diferentes neurónios alojados no mesmo sensillum, assim, para esta experiência a total números de potenciais de ação foram contadas off-line por um período de 500 ms antes e após a estimulação. O número de potenciais de ação após a estimulação foi então subtraído do número de potenciais de ação antes do estímulo e multiplicado por dois, a fim de quantificar as mudanças na taxa de disparo em cada sensillum indivíduo em picos por segundo ^15.

Protocol

1. Preparação de Instrumentos, Soluções de estímulos, e Percevejos Prepara-se uma solução de KNO 2 50% (w / v) em um frasco de 20 ml. Afie dois microeléctrodos de tungsténio em solução KNO 2 a 5 V mergulhando repetidamente os eletrodos de tungstênio dentro e fora da solução. Cerca de afiar o fio de tungsténio por imersão a cerca de 10 mm de fio de tungsténio a dentro e para fora da solução de KNO 2 a uma velocidade de 2 imersões / seg dur…

Representative Results

Sensillum gravação única é uma técnica de investigação poderoso utilizado em estudos de insetos ecologia química e fisiologia neural. Investigando as respostas neurais dos insetos aos compostos voláteis diferentes, especialmente aqueles pensado para ser ecologicamente relacionado com a sobrevivência eo desenvolvimento dos insetos, não só nos dá insights valiosos no processo de olfato do inseto, mas também abre novos caminhos promissores que poderiam, potencialmente, levar p…

Discussion

A técnica standard sensillum gravação tem sido extensivamente utilizado para testar as respostas neurais de insectos, tais como moscas de fruta, mosquitos e percevejos a diferentes estímulos químicos no ambiente. Estes estímulos químicos são frequentemente dissolvidos e diluídos num solvente comum, a fim de preparar a diferentes doses de tratamentos. No entanto, diferentes solventes pode produzir diferentes taxas de libertação bastante para os estímulos. Estudos anteriores sobre alguns insetos amplamente est…

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