Utilisation Sensillum simple enregistrement pour détecter les réponses olfactive Neuron des punaises de lit à écomones

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

Le système olfactif d'insecte joue un rôle important dans la détection de substances sémiochimiques dans l'environnement. En particulier, le sensilla antennaire qui abritent les neurones simples ou multiples à l'intérieur, sont considérés comme de faire la contribution majeure dans la réponse aux stimuli chimiques. En enregistrant directement potentiel d'action dans le sensille olfactive après une exposition à des stimuli, enregistrement sensille simple (SSR) technique offre une approche puissante pour étudier les réponses de neurones d'insectes à des stimuli chimiques. Pour la punaise de lit, qui est un parasite humain notoire, plusieurs types de sensille olfactive ont été caractérisés. Dans cette étude, nous avons démontré réponses neurales de la punaise de lit sensilla olfactive à deux stimuli chimiques et les réponses dose-dépendante à l'un d'eux en utilisant la méthode SSR. Cette approche permet aux chercheurs de procéder à un dépistage précoce pour les stimuli chimiques individuels sur la punaise de lit olfactive sensilles, qui fourniraient des informations précieuses pour le develloppement de nouveaux attractifs de punaises de lit ou des répulsifs et des avantages du lit efforts de contrôle de bogue.

Introduction

La punaise de lit commun Cimex lectularius L (Hemiptera: Cimicidae), comme ectoparasites temporaire, est un insecte suceur de sang obligatoire, ce qui signifie leur survie, le développement et la reproduction ont besoin de sources de sang provenant d'hôtes, y compris les humains et les animaux ^1,2. Bien que la transmission du virus a été rarement rapportée dues à C. lectularius, la nuisance due aux piqûres générée par une infestation affecte sérieusement hôtes à la fois physiquement et psychologiquement ^3. L'introduction et l'utilisation généralisée des insecticides chimiques, en particulier le DDT, abaissé le risque d'infestations et à la fin des années 1950, les infestations étaient à un niveau tellement bas qu'ils ne sont plus une préoccupation publique sérieuse. Cependant, un certain nombre de facteurs possibles ont conduit à la résurgence des populations de punaises de lit dans le monde entier, tels que l'utilisation réduite d'insecticides, une baisse de la sensibilisation du public, augmentation de l'activité voyager, et le développement de la résistance aux insecticides ^4-9. </ p>

Signaux chimiques dans l'environnement sont détectés et reconnus par des insectes à travers les organes olfactifs telles que des antennes et des palpes maxillaires. Le sensilles olfactives sur les antennes des insectes jouent un rôle crucial dans la détection de ces signaux chimiques. Les molécules chimiques entrent dans la cuticule des antennes à travers les pores sur la surface de la cuticule. Odorant protéines de liaison dans la lymphe bind antennaire à ces molécules chimiques et les transporter sur les récepteurs olfactifs ^10. Les récepteurs olfactifs et leur co-récepteur à partir du canal d'ions cationique non sélectif sur la membrane neuronale, qui sera dépolarisée une fois que ces molécules chimiques sont reconnus par les ¹¹ récepteurs olfactifs.

L'unité d'enregistrement sensille (RSS) a été développé pour détecter le changement extracellulaire dans le potentiel d'action provoqué par l'application de stimuli soit non chimiques ou chimiques. En insérant une électrode d'enregistrement dans la lymphe sensille et une électrode de référencedans une autre partie du corps d'insectes (habituellement soit les yeux composés ou l'abdomen), la cadence de tir des neurones en réponse à des stimuli ¹² peut être enregistré. Les changements dans le nombre de pointes représentent la sensibilité de l'insecte à des stimuli spécifiques. Stimuli chimiques des différentes identités et la concentration vont susciter différentes réactions de neurones, avec des taux de tir et structures temporelles, et peuvent donc être utilisées pour étudier le processus de codage de l'insecte à des produits chimiques spécifiques.

Pour la punaise de lit commun, les deux formes sexuelles partagent le même modèle de sensilles olfactives sur les antennes: neuf rainurée sensilla cheville C, 29 cheveux comme E (E1 et E2) sensilles, et une paire chacun des Dα, Dß, Dγ lisse cheville sensilla ^13,14. Comme plusieurs neurones ont été identifiés dans chaque type de sensille, il est pas facile de distinguer les potentiels de différents neurones logés dans le même sensille d'action, donc pour cette expérience, la totanuméros de L de potentiels d'action ont été comptabilisés hors ligne pour une période de 500 ms avant et après stimulation. Le nombre de potentiels d'action après stimulation a ensuite été soustrait du nombre de potentiels d'action avant la stimulation et multiplié par deux afin de quantifier les changements dans le taux d'allumage de chaque individu dans sensille pointes par seconde ^15.

Protocol

1. Préparation des instruments, Solutions stimuli, et les punaises de lit Préparer une solution de KNO 2 à 50% (p / v) dans un flacon de 20 ml. Aiguiser deux microélectrodes de tungstène dans une solution de KNO 2 à 5 V par immersion répétée des électrodes en tungstène dans et hors de la solution. Environ aiguiser le fil de tungstène par immersion d'environ 10 mm du fil de tungstène dans et hors de la solution de KNO 2 à la vitesse de 2 tre…

Representative Results

Simple enregistrement sensille est une technique d'enquête puissant utilisé dans les études sur les insectes écologie chimique et de la physiologie neuronale. Enquêter sur les réponses de neurones d'insectes à différents composés volatils, en particulier ceux pensé pour être écologique liée à la survie et au développement des insectes, non seulement nous donne de précieuses indications sur le processus de l'olfaction des insectes, mais ouvre également de nouv…

Discussion

La technique Sensillum simple enregistrement a été largement utilisé dans le test des réponses neuronales des insectes tels que les mouches des fruits, les moustiques et les punaises de lit à différents stimuli chimiques dans l'environnement. Ces stimuli chimiques sont souvent dissous et dilués dans un solvant commun, afin de préparer différentes doses de traitements. Cependant, différents solvants peuvent produire assez différentes vitesses de libération pour les stimuli. Des études antérieures sur ce…

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