Composição e variabilidade da microbiota intestinal de triatomíneos (Hemiptera: Reduviidae): o papel das comunidades bacterianas na transmissão da doença de Chagas

Abstract

Triatomíneos (Hemiptera: Reduviidae) conhecidos no Brasil como “barbeiros” são os vetores do flagelado Trypanosoma cruzi, o parasita causador da doença de Chagas, uma das mais importantes doenças parasitárias no continente americano. O estudo da microbiota intestinal dos triatomíneos tem ganhado relevância nos últimos anos dado seu papel potencial em modular a competência vetorial, além do uso de bactérias modificadas geneticamente para inibir o desenvolvimento do inseto ou do parasita. Porém, para um uso prospectivo em estratégias de controle, se requer um bom conhecimento da interação vetor-microbiota-parasita, incluindo a composição da microbiota, rotas de transmissão e a resposta a infecção com T. cruzi. Para responder estas perguntas, neste trabalho foi amostrada a microbiota intestinal de insetos criados em colônias de laboratório de seis espécies representativas dos gêneros Triatoma, Rhodnius e Panstrongylus, usando sequenciamento em larga escala de um fragmento do gene ribossomal 16S. Nosso estudo compara insetos desafiados experimentalmente contra T. cruzi e controles não desafiados, bem como amostras obtidas de intestino e gônadas. Nossos resultados demostram que a microbiota intestinal de triatomíneos tem uma baixa diversidade dentro de indivíduos, pode ser transmitida horizontal ou tanto vertical como horizontalmente, e é altamente variável na sua composição taxonômica dentro de uma mesma espécie de hospedeiro. No entanto, as espécies bacterianas da microbiota padrão são principalmente restritas a Enterobacteriales e Corynebacteriales. Nossos resultados sugerem que desafio com T. cruzi influencia a composição da microbiota de acordo com a susceptibilidade do vetor: nas espécies com infecção não detectável, ela é variável entre os grupo desafiado e o controle, mas nas espécies com infecção detectável, ela permanece em sua maioria sem mudanças. Nossas observações são discutidas à luz do nosso conhecimento sobre a resposta imune do inseto e sobre a capacidade do parasita de modulá-la. Nós consideramos que, embora a diversidade da microbiota ser altamente variável entre espécies e indivíduos, grupos taxonômicos-chave definem a microbiota padrão intestinal dos triatomíneos, permitindo-nos explorar o papel dos simbiontes na nutrição e defesa do hospedeiro. Finalmente, nós sugerimos caminhos através dos quais novas pesquisas sobre a regulação fisiológica dos triatomíneos pela microbiota intestinal podem ser realizados a fim de avaliar a sua resposta posterior contra T. cruzi e ser usada como indicador de susceptibilidade dos insetos à infecção pelo o parasita.

Triatomine bugs (Hemiptera: Reduviidae) known in Brazil as “barbeiros” are the vectors of flagellate Trypanosoma cruzi, the causative agent of the Chagas disease, one of the most important parasitic diseases in the American continent. The study of triatomine gut microbiota has gained relevance in the last years given its potential role to modulate vector competence, besides the use of genetically modified bacteria to inhibit the development of either insects or parasites. However, for a prospective use in control strategies, a good understanding of the vector-microbiota-parasite interactions is required, including microbiota composition, its transmission routes, and its responses to T. cruzi infection. To answer these questions, we sampled the gut microbiota of colony-reared insects of six representative species of the genera Triatoma, Rhodnius and Panstrongylus, using high throughput sequencing of a fragment of the ribosomal gene 16S. Our study compares experimental T. cruzi-challenged and non-challenged control individuals, as well as samples obtained from guts and gonads. Our results demonstrate that the triatomine gut microbiota has a low intra-individual diversity, is either horizontally or both horizontally and vertically transmissible, and is highly variable in its taxonomic composition within the same host species. Nevertheless, bacterial species of the core microbiota are mostly restricted to Enterobacteriales and Corynebacteriales. T. cruzi-challenge seems to influence microbiota composition according to vector susceptibility: in species with non-detectable infection, it is variable between experimentally challenged and non-challenged vectors, while in species with detectable infection, the microbiota remains mostly undisturbed. This latter observation is discussed in the light of insect immune responses and the parasite capacity of modulating it. We consider that, although the microbiota diversity is highly variable between species and individuals, key taxonomic groups define the core triatomine gut microbiota, allowing us to explore their symbiotic role in host nutrition and defense. Finally, we suggest avenues through which new research on triatomine physiological regulation of gut microbiota could be conducted in order to evaluate its subsequent response to T. cruzi and be used as indicator of infection susceptibility to the parasite.