L’abbondanza e i modelli di morso di Culex quinquefasciatus Say (Culicidae) nella regione costiera della Nigeria

Abstract

Questo studio era volto a determinare l’abbondanza e i modelli di morso di Culex quinquefasciatus nella regione costiera della Nigeria. Le raccolte sono state fatte tramite catture umane allo sbarco e tramite trappole luminose in miniatura CDC da settembre 2005 ad agosto 2006. Un totale di 3798 femmine di C. quinquefasciatus sono state raccolte. Il maggior numero di femmine è stato catturato nel mese di agosto e ha rappresentato quasi un quarto (24,0%) del totale delle femmine raccolte. In tutto, il 38,8% delle femmine sezionate erano parous. L’abbondanza di C. quinquefasciatus ha seguito l’andamento delle piogge con la popolazione che ha iniziato ad espandersi all’inizio delle piogge. L’aumento maggiore è stato riscontrato dopo il picco della temperatura. La media dei morsi era 3,2 volte maggiore nella stagione delle piogge che nella stagione secca, mentre il potenziale di trasmissione era più alto nella stagione secca. C. quinquefasciatus è attualmente considerato un fastidio mordente che non ha ancora un’importanza epidemiologica significativa. Gli sforzi per il suo controllo dovrebbero essere intensificati prima che sia troppo tardi.

1. Introduzione

C. quinquefasciatus Say è una zanzara cosmopolita con distribuzione mondiale, specialmente nelle aree tropicali e subtropicali ed è associata alle abitazioni umane. Le femmine adulte depongono le uova preferibilmente in habitat acquatici relativamente grandi e permanenti con alte concentrazioni di materia organica in decomposizione, come gli effluenti delle acque di scarico e le fosse settiche. Tuttavia, gli stadi immaturi di questa specie possono essere trovati in contenitori artificiali spesso riempiti con acqua inquinata o ricca di materiale organico, ma raramente coesistono nello stesso contenitore con il vettore della dengue Aedes aegypti .

C. quinquefasciatus, la zanzara domestica meridionale, è stata relativamente ben studiata negli ultimi anni probabilmente a causa del suo ruolo nella trasmissione di importanti malattie umane come la filariasi linfatica urbana, il virus dell’encefalite di Saint Louis (SLEV), e il virus dell’encefalite equina occidentale. Nella sottoregione dell’Africa occidentale, le zanzare Culex non sono ancora vettori di filariasi. Sono potenziali vettori in quanto vi sono prove minime che le zanzare Culex contribuiscono alla trasmissione della malattia.

Il processo di rapida urbanizzazione e la crescita non pianificata delle città ha portato alla produzione di habitat per le zanzare che favoriscono la riproduzione di una varietà di vettori di malattie e di conseguenza la trasmissione della malattia. Utilizzando grondaie, canali di drenaggio e altre fonti di acqua stagnante e ricca di sostanze organiche per l’ovodeposizione e lo sviluppo larvale, le zanzare C. pipiens sono solitamente abbondanti negli ambienti urbani. Si nutrono di uomini, uccelli e mammiferi. La loro alimentazione sugli uccelli li rende il vettore ideale per gli agenti patogeni aviari come WNV e SLEV. La loro alimentazione sull’uomo e su altri mammiferi li rende un importante vettore di ponti. La regione preferita per mordere negli esseri umani è la regione del piede.

Oltre alla sua importanza per la salute pubblica, C. quinquefasciatus causa un enorme disagio notturno e risposte allergiche a causa dei suoi morsi molesti. La puntura fastidiosa di solito colpisce una proporzione maggiore della popolazione rispetto alla proporzione delle malattie trasmesse dalla specie di zanzara. A volte il livello di fastidio può essere estremamente alto e intollerabile. Questa situazione è aggravata dal fatto che la suscettibilità di C. quinquefasciatus ai piretroidi come la permetrina e la deltametrina è relativamente inferiore a quella delle anofele come Anopheles gambiae s.l. e An. funestus s.l. .

La scoperta di misure di controllo efficienti e convenienti contro C. quinquefasciatus e altri vettori e morditori fastidiosi è rimasta la priorità degli scienziati di tutto il mondo per molto tempo. Poiché la plasticità ecologica di C. quinquefasciatus può essere utile nella determinazione di una politica di controllo efficace in termini di costi, la necessità di uno studio completo per accertare le caratteristiche di puntura della specie di zanzara non può essere sottolineata troppo. Inoltre, uno studio sulla parità delle zanzare fornirà i dati di base necessari per misurare l’efficacia delle misure di controllo. Per quanto ne sappiamo, nessun lavoro di questo tipo è stato ancora riportato in Nigeria. Questo studio è quindi volto a determinare l’abbondanza e i modelli di puntura di C. quinquefasciatus nella regione costiera della Nigeria.

2. Materiali e metodi

2.1. Raccolta ed esame di C. quinquefasciatus

Le zanzare adulte sono state campionate durante la notte da trappole luminose in miniatura CDC (LTs) e da catture con atterraggio umano (HLCs). Una squadra di quattro uomini ha effettuato tutta la raccolta delle zanzare. Ogni settimana, durante 12 mesi, da settembre 2005 ad agosto 2006, sono state effettuate un totale di 2 HLC notturne e 2 notti di raccolta LT (6 LT ogni notte).

Lo studio è stato condotto a Umuowa Ibu in Okigwe Local Government Area, Imo State, Nigeria. Si tratta di una comunità omogenea del popolo indigeno Ibo, la tribù predominante nel sud-est della Nigeria. Le loro case sono disposte in un modello di insediamento familiare, in quanto le case sono disposte in gruppi di famiglie. L’area è collinare con caratteristiche pianure ondulate. Ci sono un totale di sette torrenti e tre fiumi nella zona, e l’agricoltura è l’occupazione principale. Altre occupazioni predominanti sono la pesca, il commercio e i lavori artigianali.

Le catture di sbarco di notte venivano effettuate in una casa centrale di Umuowa Ibu. La squadra di cattura di quattro persone si alternava a coppie tra la raccolta e il riposo. Ogni coppia di raccoglitori raccoglieva per un’ora e si riposava l’ora successiva mentre l’altra coppia raccoglieva. I raccoglitori esponevano i piedi e le gambe fino al ginocchio, e le zanzare venivano raccolte usando degli aspiratori. Le raccolte sono iniziate all’aperto alle 1800 ore, continuando fino alle 2200 ore, quando gli abitanti del villaggio normalmente andavano a letto. Le raccolte all’interno sono iniziate alle ore 2200 e sono continuate fino alle ore 0600. Le coppie di raccoglitori e le ore di lavoro sono state sistematicamente spostate in ogni giorno di raccolta per eliminare ogni possibile distorsione che potrebbe derivare dalla capacità di attrazione e di cattura di ciascun individuo. Le raccolte orarie di zanzare sono state tenute separatamente in tazze etichettate, coperte da sottili reti di nylon tenute con elastici. Dopo ogni raccolta oraria, le tazze con le zanzare sono state dotate di un batuffolo di cotone idrofilo bagnato sulla parte superiore e tenute al fresco in una scatola isolata con elementi di raffreddamento fino a quando le zanzare potrebbero essere identificate e sezionate.

Le catture trappola luminosa sono state eseguite contemporaneamente con le catture notturne di atterraggio umano. Ogni notte di cattura C. quinquefasciatus è stata raccolta con trappole luminose in sei case. Queste case sono state scelte per rappresentare tutte le parti delle aree di studio così come i tre diversi tipi di casa osservati. Le trappole luminose sono state usate in stanze dove dormiva un solo occupante. All’occupante è stato insegnato come accendere e spegnere la trappola e gli è stata data anche una rete da letto non impregnata da usare intorno al letto durante il sonno. Le trappole sono state accese alle 1800 ore e spente alle 0600 ore. Sono state svuotate e le zanzare raccolte sono state tenute in scatole fresche fino all’identificazione ed eventualmente alla dissezione.

2.2. Dissezione delle femmine di C. quinquefasciatus in laboratorio

Al termine di ogni settimana di cattura, le zanzare raccolte sono state portate al laboratorio base per essere identificate e dissezionate. Le C. quinquefasciatus sono state sessate e identificate in base alla morfologia esterna secondo Gillies e Coetzee, Gillies e de Meillon e Edwards.

Tutte le femmine di C. quinquefasciatus vive e identificate catturate durante la notte con il metodo di cattura con atterraggio umano sono state sezionate, mentre solo campioni selezionati a caso di quelle catturate nelle trappole luminose sono state sezionate. I C. quinquefasciatus identificati sono stati abbattuti con etere e tenuti in piastre di Petri con cotone idrofilo umido per evitare l’essiccazione. Dopo la rimozione delle zampe e delle ali, le femmine di C. quinquefasciatus sono state poste su un vetrino in una goccia di soluzione salina, e le ovaie sono state estratte e rapidamente trasferite in una goccia di acqua distillata sul vetrino dove sono state lasciate ad asciugare prima di essere esaminate ad alto ingrandimento per le matasse tracheali e classificate come parous o nulliparous . Tutte le femmine di C. quinquefasciatus sono state sezionate completamente sia parous che nulliparous.

2.3. Analisi dei dati

Per le indagini entomologiche e cliniche, il pacchetto SPSS per Windows è stato utilizzato nell’inserimento dei dati, e i valori < 0,05 sono stati considerati statisticamente significativi anche nei test statistici. Il test di Mantel Haenszel, stratificando per stagione, è stato utilizzato per confrontare le coppie di percentuali di femmine parous tra la stagione secca (da novembre a marzo) e quella delle piogge (da aprile a ottobre). Il tasso di parous è stato calcolato come segue:

I modelli circadiani di morsicatura e i modelli di parità sono stati analizzati per verificare le ore di morsicatura più intensa e la morsicatura parous più intensa, rispettivamente; il test chi-quadrato è stato usato per l’analisi.

3. Risultati

3.1. Abbondanza e stagionalità

Le sei trappole luminose hanno catturato un totale di 5699 femmine di cui 929 (36,7%) erano parous. L’abbondanza relativa mensile di C. quinquefasciatus secondo le catture dell’uomo è presentata nella tabella 1. Un totale di 3798 femmine di C. quinquefasciatus sono state raccolte, di cui l’82,0% è sopravvissuto fino alla dissezione. Il maggior numero di femmine è stato catturato nel mese di agosto, e ha rappresentato quasi un quarto (24,0%) della raccolta totale annuale di 3798. Il minor numero di femmine è stato catturato nel mese di novembre e ha rappresentato l’1,0% della raccolta annuale totale. In totale, il 38,8% delle femmine sezionate erano parous. Il più alto tasso di parous (68,0%) è stato osservato nel mese di novembre, mentre il meno (29,0%) nel mese di maggio.

In tutto, l’82,0% di tutte le femmine catturate è rimasto vivo ed è stato sezionato, di cui il 38,8% era paro. Il tasso di parous era significativamente più alto nella stagione secca (48,5%; da novembre a marzo) che nella stagione delle piogge (36,1%; da aprile a ottobre) (-test; per entrambi i test). La percentuale più alta di femmine parous (68,0%) è stata ottenuta nel mese secco di novembre, mentre la percentuale minore (29,0%) è stata ottenuta nel mese piovoso di maggio.

L’abbondanza di C. quinquefasciatus ha seguito l’andamento delle precipitazioni, e la popolazione ha iniziato ad espandersi all’inizio delle piogge. L’aumento maggiore è stato riscontrato dopo il picco della temperatura.

3.2. Schema circadiano di morsicatura

L’attività circadiana di morsicatura di C. quinquefasciatus è presentata nella tabella 2. C. quinquefasciatus era tanto frequente all’aperto quanto all’interno. Le raccolte all’aperto costituivano il 47,9% delle raccolte totali. Il picco di punture circadiane è stato tra le 18.00 e le 20.00 ore all’aperto, ma le punture sono diminuite costantemente fino al livello più basso tra le 03.00 e le 04.00 ore prima di aumentare nuovamente.

3.3. Tassi di parità

È stata osservata la variazione circadiana nella parità di C. quinquefasciatus (vedi tabella 3). Il più alto tasso di parità è stato del 51,7% raccolto dalle 22.00 alle 23.00 ore. Tassi di parità relativamente più alti sono stati osservati nella prima parte della notte, durante le catture all’aperto. La percentuale più bassa di femmine gravide (28,4%) è stata catturata tra le 05.00 e le 06.00 del mattino. La percentuale di femmine gravide raccolte tra il picco dalle 22.00 alle 02.00 (46.7%) era significativamente più alta della percentuale di femmine gravide raccolte nel resto della notte (35.0%) (-test; ). La parità era inversamente proporzionale all’abbondanza relativa di C. quinquefasciatus.

Per C. quinquefasciatus, più femmine sono anche sopravvissute fino alla dissezione nella stagione delle piogge che nella stagione secca, e la differenza era statisticamente significativa ( = 25,56; ). La media dei morsi era 3,2 volte maggiore nella stagione delle piogge che nella stagione secca, mentre il potenziale di trasmissione era più alto nella stagione secca (vedi tabella 4).

4. Discussione

4.1. Abbondanza e stagionalità

Studi precedenti nel vicino bacino del fiume Igwun hanno indicato che i potenziali vettori della zanzara culinaria di W. bancrofti erano abbondanti nella zona. C. quinquefasciatus era il secondo più abbondante, costituendo il 38,3% del numero totale di zanzare catturate nell’area di studio del Lower Imo River Basin. Ci sono state marcate variazioni stagionali nell’abbondanza di zanzare. Tutte le specie di zanzara erano più abbondanti durante la stagione delle piogge che durante la stagione secca. Questo concorda con i modelli osservati da Lindsay et al. e da Gajanana et al. Questo è comprensibile in quanto le piogge rendono disponibili più siti di riproduzione. La stagionalità dell’abbondanza dei vettori della zanzara è stata riportata da molte altre aree endemiche, tra cui Pondicherry in India. Il servizio ha osservato che i picchi di punture di C. pipiens quinquefasciatus hanno avuto luogo da marzo a maggio (stagione secca tardiva a inizio stagione umida) e in settembre (stagione umida tardiva) nel nord della Nigeria.

I picchi di densità della zanzara femmina erano nella stagione delle piogge e all’inizio della stagione secca nelle aree urbane dell’Alto Volta, nelle aree rurali e all’inizio della stagione delle piogge a Kaduna, nel nord della Nigeria. Le densità medie in Africa occidentale nella stagione delle piogge sono spesso dieci volte più alte di quelle della stagione secca.

Fattori diversi dal clima e dalla disponibilità di siti di riproduzione possono influenzare la densità della popolazione. Uno di questi fattori è la capacità dei vettori di sfruttare le attività umane a loro vantaggio, per esempio, per la riproduzione e la perpetuazione di sé. L’abitudine riproduttiva di C. quinquefasciatus è molto interessante in quanto tende a sfruttare le abitudini di lavorazione del cibo della gente nelle aree di studio dell’Imo River Basin, il cui alimento base è la cassava fermentata, Manihot utillissema. La manioca viene fatta fermentare in acqua per giorni per liberarsi del cianuro velenoso. La fermentazione per ammollo è un metodo di lavorazione efficace che riduce tutte le sostanze cianogene a livelli trascurabili, rendendo così la cassava un prodotto sicuro per il consumo. Questa pratica è più pronunciata nella zona di alta quota che nella zona costiera. C. quinquefasciatus nella zona del bacino del fiume Imo si riproduce in vasi di manioca in fermentazione, che è un altro esempio di sfruttamento di successo delle abitudini della gente per l’auto-perpetuazione dei vettori. L’allevamento di C. quinquefasciatus in vasi di cassava in fermentazione è stato riportato anche nella zona di Nsukka, nella Nigeria orientale. Allo stesso modo, Udonsi ha riferito di una grande abbondanza di Culex sp. nel bacino del fiume Igwun dove questo metodo di lavorazione del cibo è anche comune. Questa abitudine di lavorazione del cibo è una pratica che dura tutto l’anno e può quindi garantire un allevamento di C. quinquefasciatus per tutto l’anno. Questo è in linea con la tesi che l’attività umana sta alterando il modello di trasmissione della malattia nei tropici.

C. quinquefasciatus è normalmente noto per riprodursi in scarichi aperti, fosse settiche aperte o incrinate, latrine a fossa allagate e scarichi, soprattutto se inquinati con materia organica. Altri siti di riproduzione per C. quinquefasciatus nella zona includono contenitori naturali di frutti Mbele in decomposizione e ventose rotte. Si riproduce anche in serbatoi settici nella vicina città di Okigwe.

La temperatura tendeva ad avere una relazione inversa con l’abbondanza relativa della zanzara, mentre le precipitazioni avevano una relazione positiva con l’abbondanza relativa di C. quinquefasciatus in entrambe le parti del bacino del fiume Imo. In Brasile, la densità mensile non era correlata con la temperatura e le precipitazioni.

Il tasso annuale di puntura (ABR) (una stima del numero di un particolare vettore che viene a mordere una persona che è esposta alla puntura durante tutte le ore di puntura del vettore ogni giorno per un anno) per C. quinquefasciatus era 13.847 morsi/persona/anno (HLC) e 10.128 morsi/persona/anno (LT) nell’area di studio del Lower Imo River Basin. I tassi di morso annuali variano da luogo a luogo e talvolta da anno ad anno. L’ABR per C. quinquefasciatus in questo studio è in disaccordo con la vecchia credenza popolare che il tasso di morso di C. quinquefasciatus sia un buon indicatore del grado di urbanizzazione di una zona. Con la sua capacità di sfruttare il comportamento umano per la propria perpetuazione, come esemplificato in questo studio, C. quinquefasciatus sta colonizzando sempre più le aree non urbane.

4.2. Il morso circadiano di C. quinquefasciatus ha mostrato un picco tra le 18.00 e le 20.00 ore all’aperto nell’area di studio del Lower Imo River Basin. Questo è in contrasto con gli studi precedenti che hanno mostrato un picco di morso dopo la mezzanotte in Africa occidentale e orientale dove è un vettore stabilito. Il nostro studio è stato adattato dopo i tempi di routine della popolazione locale in quanto il campionamento della zanzara è stato fatto all’aperto durante il tempo che la gente di solito stava all’aperto (fino alle ore 22.00) e all’interno (22.00-06.00) quando erano normalmente al chiuso. Un individuo nell’area di studio del Lower Imo River Basin ha ricevuto il 52,1% dei morsi di C. quinquefasciatus all’aperto e il 47,9% al chiuso. È noto che l’abbondanza, l’attrattiva e la disponibilità dell’ospite umano influenzano il comportamento di morso del vettore. Per C. pipiens fatigans, la densità umana ha dimostrato di essere di primaria importanza.

Il tasso di parità era più alto nella stagione secca aumentando così il potenziale di trasmissione durante quel periodo. Il tasso di parità in questo studio era inferiore a quello riportato in Tanzania. La stagione delle piogge è più lunga della stagione secca nell’area di studio. La percentuale di femmine di C. quinquefasciatus che sono sopravvissute dal periodo di raccolta fino alla dissezione durante la stagione delle piogge è stata significativamente più alta che durante la stagione secca. Questo può essere spiegato a causa di marcate differenze nei livelli di umidità tra le stagioni. C’era una preponderanza di zanzare più vecchie durante la stagione secca rispetto alla stagione delle piogge, come mostrato dai tassi di parità più alti nella prima che nella seconda. Questo era contrario ai risultati in Brasile dove c’era una proporzione più alta di femmine nullipare durante i mesi più secchi, mentre le femmine gravide erano più frequenti nei mesi piovosi. Questo naturalmente non potrebbe essere dovuto ad una maggiore mortalità durante la stagione delle piogge perché il più alto livello di umidità durante questa stagione fornisce condizioni favorevoli per la sopravvivenza come è stato dimostrato da una maggiore sopravvivenza delle femmine tenute per la dissezione nella stagione delle piogge che durante la stagione secca. La spiegazione è una maggiore produzione di zanzare nullipare durante la stagione delle piogge a causa della disponibilità di più siti di riproduzione.

Il C. quinquefasciatus è un potenziale vettore di filariosi che può avere gravi conseguenze sull’epidemiologia della filariosi nelle zone rurali dell’Africa occidentale. Con il passare del tempo, potrebbe diventare epidemiologicamente importante non solo nella trasmissione della filariosi urbana ma anche nella trasmissione della filariosi rurale in Nigeria e nell’intera Africa occidentale. In un esperimento in laboratorio in Nigeria, il 76,6% di questa specie di zanzara ha ospitato larve L3 infettive, indicando la compatibilità tra il ceppo locale del parassita della filaria e questa specie di zanzara in questa zona. Il possibile coinvolgimento delle specie Culex nella trasmissione della filariosi linfatica nel nord della Nigeria è stato suggerito molto prima, mentre le larve di W. bancrofti sono state trovate in C. antennatus. I Culex, insieme alle specie Anopheles e Aedes, sono stati incriminati come vettori della filariosi bancroftiana in diverse zone ecologiche del mondo. C. quinquefasciatus ha costantemente assunto una crescente importanza come vettore nelle aree urbane nei Caraibi, America Latina, Cina, Egitto, Asia meridionale, e anche in Africa orientale. Il movimento di persone infette dall’Africa occidentale rurale nei grandi centri urbani dell’Africa occidentale, dove C. quinquefasciatus è ormai ben stabilito, potrebbe portare W. bancrofti ad adattarsi sempre meglio a C. quinquefasciatus. Questo potrebbe aprire una nuova prospettiva di sfide epidemiologiche nella trasmissione della filariosi nella regione dell’Africa occidentale.

5. Conclusione

C. quinquefasciatus è attualmente considerato un fastidio mordente che non ha ancora un’importanza epidemiologica significativa. Le indicazioni della ricerca sono che potrebbe diventare importante nella trasmissione della filariosi in Africa occidentale come lo è attualmente in Africa orientale. Gli sforzi per il suo controllo dovrebbero essere intensificati prima che sia troppo tardi, perché un punto in tempo ne salva nove.

Riconoscimenti

I contributi del team di esche umane composto da Edwin Uttah, Jacob Ndukwu, Stephen Uttah, Verny, e Francis Uttah e il team di supporto sul campo composto da Bassey Cobham e Christopher Uzoma sono altamente apprezzati. L’assistenza ricevuta dal personale di laboratorio, Mr. Akpan e Comfort Nwankwoala, è stata riconosciuta.