Leishmania development in sand flies during bloodmeal digestion

Abstract

Tato práce se zabývá trávením krve u flebotomů a jeho vlivem na vývoj leishmanií v přenašeči. V první části práce jsme studovali různé parametry trávení u čtyř druhů flebotomů lišících se ve vnímavosti k infekci Leishmania donovani, abychom posoudili jejich vliv na vektorovou kompetenci. U obou přirozených přenašečů L. donovani (Phlebotomus orientalis a P. argentipes) byla zaznamenána nižší trypsinová aktivita a pomalejší tvorba peritrofické matrix (PM) v porovnání s druhy, které jsou vůči L. donovani resistentní (P. papatasi a Sergentomyia schwetzi). Zajímavé je, že průběh trávení krve se výrazně lišil i mezi P. orientalis a P. argentipes. U P. orientalis bylo pozorováno velmi pomalé trávení s nízkými vrcholy proteolytických aktivit trypsinu a chymotrypsinu. K defekaci docházelo až okolo pátého dne po sání krve. Naproti tomu samice P. argentipes trávily krev o poznání rychleji, vrchol chymotrypsinové aktivity dosahoval vysokých hodnot, PM byla přítomna pouze krátkou dobu a defekace byla ukončena již třetí den po sání. Na základě našich výsledků předpokládáme, že jedním z klíčových faktorů, které ovlivňují uchycení leishmanií ve flebotomech, je doba mezi degradací PM a defekací (tj. čas, kdy se leishmanie přichytávají ke střevnímu epitelu, aby nebyly vyloučeny spolu se zbytky nestrávené krve). U...

This thesis is focused on the bloodmeal digestion of phlebotomine sand flies and its effects on Leishmania development within their midguts. In the first part, we studied various parameters of bloodmeal digestion in four sand fly species differing in susceptibility to Leishmania donovani to evaluate the effects on vector competence. Both proven vectors of L. donovani (Phlebotomus orientalis and P. argentipes) showed lower trypsin activity and slower formation of the peritrophic matrix (PM) than refractory species (P. papatasi and Sergentomyia schwetzi). Remarkably, P. orientalis and P. argentipes strikingly differed from each other in a time course of bloodmeal digestion. Phlebotomus orientalis females showed very slow bloodmeal digestion with low peaks of proteolytic activities and defecated around day five post bloodmeal. In contrast, P. argentipes females digested faster with a very high peak of chymotrypsin activity, their PM was present for only a short time and defecation was finished by day three post bloodmeal. We presume that the period between the degradation of the PM and defecation (i.e. time frame when Leishmania bind to the midgut to avoid expulsion with bloodmeal remnants), is one of crucial parameters affecting the establishment of Leishmania in the sand flies. In both natural...