The role of hemocytes during arbovirus infection in Aedes aegypti mosquitoes
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Editor
Universidade Federal de Minas Gerais
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Tipo
Tese de doutorado
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Primeiro orientador
Membros da banca
Julián Hillyer
Fabio Mendonça Gomes
Fabio Antônio Vitarelli Marinho
Mauro Martins Teixeira
Fabio Mendonça Gomes
Fabio Antônio Vitarelli Marinho
Mauro Martins Teixeira
Resumo
Mosquito-borne viruses such as Dengue and Zika remain major threats to global health, with their expansion accelerated by climate change. While hemocytes are known to mediate antibacterial and antiparasitic immunity in mosquitoes, their role during viral infection is less understood. In this study, the contribution of phagocytic hemocytes to Aedes aegypti during Zika virus (ZIKV) infection was investigated. Chemical depletion of phagocytic hemocytes using clodronate liposomes reduced viral replication in midguts at 4 and 8 days post feeding (dpf) and systemically at 8 dpf. Similar results were obtained after direct viral inoculation into the hemolymph, indicating that hemocytes themselves can serve as viral replication sites. Single-cell transcriptomic analysis revealed 140 hemocyte-enriched genes across tissues, with functions linked to epidermal growth factor signaling and extracellular matrix interactions, underscoring roles in tissue repair. Thirteen genes were specifically enriched in midgut associated hemocytes, including two integrins, whose silencing showed a non-significant trend toward reduced systemic infection. Silencing of the Nimrod family gene AAEL000636 decreased viral replication at 4 dpf, implicating it in early hemocyte– midgut interactions. Finally, promoter characterization identified a Class C scavenger receptor regulatory region capable of driving dsRed expression specifically in phagocytic hemocytes, providing the first hemocyte specific genetic marker in Aedes aegypti. Overall, these results demonstrate that phagocytic hemocytes facilitate ZIKV dissemination and may act as replication niches, while delivering novel genetic tools to enable targeted studies of mosquito hemocyte biology.
Abstract
Vírus transmitidos por mosquitos, como os da Dengue e da Zika, continuam
sendo grandes ameaças à saúde global, com sua expansão acelerada pelas
mudanças climáticas. Embora se saiba que os hemócitos mediam respostas
imunológicas antibacterianas e antiparasitárias em mosquitos, seu papel durante
infecções virais é menos compreendido. Neste estudo, foi investigada a
contribuição dos hemócitos fagocíticos de Aedes aegypti durante a infecção pelo
vírus Zika (ZIKV). A depleção química de hemócitos fagocíticos por meio de
lipossomos contendo clodronato reduziu a replicação viral nos intestinos médios
em 4 e 8 dias após a alimentação (dpf) e de forma sistêmica em 8 dpf. Resultados
semelhantes foram obtidos após a inoculação direta do vírus na hemolinfa,
indicando que os hemócitos podem servir como locais de replicação viral. A
análise transcriptômica de célula única revelou 140 genes enriquecidos em
hemócitos em diferentes tecidos, com funções associadas à sinalização do fator
de crescimento epidérmico e às interações com a matriz extracelular,
destacando papéis em reparo tecidual. Treze genes foram especificamente
enriquecidos em hemócitos associados ao intestino médio, incluindo duas
integrinas, cujo silenciamento apresentou uma tendência não significativa à
redução da infecção sistêmica. O silenciamento do gene da família Nimrod
AAEL000636 diminuiu a replicação viral em 4 dpf, implicando-o nas interações
iniciais entre hemócitos e o intestino médio. Por fim, a caracterização de
promotores identificou uma região regulatória de um receptor scavenger Classe
C capaz de dirigir a expressão de dsRed especificamente em hemócitos
fagocíticos, fornecendo o primeiro marcador genético específico de hemócitos
em Aedes aegypti. Em conjunto, esses resultados demonstram que os
hemócitos fagocíticos facilitam a disseminação do ZIKV e podem atuar como
nichos de replicação viral, além de fornecer novas ferramentas genéticas para
estudos direcionados da biologia dos hemócitos de mosquitos.
Assunto
Bioquímica e Imunologia, Zika Virus, Dengue, Aedes aegypti, Hemócitos
Palavras-chave
Hemocyte, Aedes aegypti, innate immunity, arbovirus