Distribution, dispersion and blood-feeding preferences of Phlebotomus spp. (Diptera, Psychodidae) in microenvironments in southeast Spain : implications for transmission of Leishmania infantum

Abstract

Los flebotomos son artrópodos hematófagos vectores de Leishmania spp., agente etiológico de leishmaniosis humana y animal. Esta tesis doctoral presenta los resultados de varios estudios sobre la ecología de los flebotomos y la epidemiología de la leishmaniosis en zonas rurales y periurbanas de la Región de Murcia. En el Capítulo 1 se analiza la importancia de la localización de las trampas adhesivas de intercepción y atrayentes de luz y CO2 para capturar flebotomos en función de la distancia al suelo y a superficies verticales, en una perrera periurbana. Se capturaron 692 flebotomos identificados como Phlebotomus papatasi (52%), P. perniciosus (32%), Sergentomyia minuta (15%) y P. ariasi (<1%). Se observó una relación inversa entre la densidad de flebotomos y la distancia al suelo y a superficies verticales en trampas adhesivas y, en menor medida, en las de atracción, lo que a efectos prácticos permite un mayor margen de elección y la posibilidad de colocar estas últimas a cierta distancia del suelo para evitar la interferencia de animales. En el Capítulo 2 se estudia la distribución de flebotomos en tres rebaños ovinos y una perrera de una zona rural en relación con la distancia a los animales. Se capturaron con trampas adhesivas y de luz 8.506 flebotomos de las especies P. perniciosus (62%), Phlebotomus sergenti (23%), P. papatasi (8%), S. minuta (6%) y P. ariasi (1%). El número de flebotomos fue mayor en el interior de las instalaciones y cerca de los animales, a excepción de S. minuta, cuya abundancia fue máxima en zonas de campo alejadas de las granjas y de la perrera. Además, se observaron diferencias en la abundancia de P. perniciosus, siendo mayor la de las hembras en las trampas más próximas a los animales y la de los machos en lugares adyacentes habilitados para almacenar material. El estudio demuestra que las trampas de luz son más adecuadas para estudiar la distribución de P. perniciosus y, por tanto, el riesgo de transmisión de Leishmania infantum. En los Capítulos 3 y 4 se presentan trabajos sobre el papel epidemiológico de un zoológico periurbano en la transmisión local de L. infantum. Se combinó la vigilancia entomológica junto con la determinación de la tasa de infección por L. infantum y las fuentes de alimentación de flebotomos. Se capturaron 7.309 flebotomos con trampas de luz, incluyendo P. perniciosus (67%), P. papatasi (16%), S. minuta (14%), P. ariasi (2%) y P. sergenti (<1%). La distribución espacial de flebotomos fue muy heterogénea, dependiendo de la especie, el sexo y el estado reproductivo de las hembras. Se detectó sangre de 17 especies de hospedadores, mayoritariamente de gamo (Dama dama) y ciervo (Cervus elaphus). Sin embargo, los modelos estadísticos que consideraron el coste de movimiento del flebotomo para desplazarse hasta un hospedador junto con el censo de los animales disponibles, estimaron que la probabilidad de alimentación fue máxima para el ciervo y el eland (Taurotragus oryx), lo que sugiere que, en igualdad de condiciones, los flebotomos prefieren alimentarse de especies concretas. Además, no se detectó L. infantum en los 602 flebotomos analizados mediante PCR cuantitativa. Los resultados demuestran que los zoológicos pueden ser espacios ideales para el desarrollo de flebotomos, pero esto no implica necesariamente un mayor riesgo de infección por L. infantum en zonas colindantes, ya que los vectores se alimentan de especies que no son reservorios de la infección. A modo de síntesis, esta tesis doctoral aporta nueva información sobre la metodología de muestreo, la distribución espacial y las preferencias alimentarias de los flebotomos, así como de su papel en la epidemiología de la leishmaniosis, de utilidad en el control de la infección.

Phlebotomine sand flies are hematophagous arthropods vectors of Leishmania spp., responsible for human and animal leishmaniasis. This PhD dissertation focuses on studying the ecology of sand flies and the epidemiology of leishmaniasis in rural and periurban areas of Murcia Region. Chapter 1 presents a study of the relationship between sand fly density and sticky-interception and CO2-baited light-attraction trap position with respect to distance to the ground and to vertical surfaces, in a periurban dog kennel. A total of 692 sand flies were collected, including Phlebotomus papatasi (52%), P. perniciosus (32%), Sergentomyia minuta (15%) and P. ariasi (<1%). An inverse association was detected particularly for sticky traps, but to a lesser extent for CO2-light traps. The latter indicates a greater margin for positioning attraction traps, which may be advantageous to avoid animal interference. Chapter 2 describes sand fly abundance and distribution with respect to distance to animal groups, in three sheep farms and one dog kennel in a rural area. Using sticky and light traps 8,506 sand flies were collected, including P. perniciosus (62%), Phlebotomus sergenti (23%), P. papatasi (8%), S. minuta (6%) and P. ariasi (1%). The number of sand flies was greater inside the premises and close to the animals for all species except S. minuta, which was more abundant outside, far from the farms and the kennel. Moreover, P. perniciosus abundance was gender-dependent and whilst females concentrated closest to the animals, males were more abundant in adjacent farm and kennel storage rooms. This study also provided evidence that light traps are more suitable than sticky traps for assessing the distribution of P. perniciosus, and therefore, the Leishmania infantum transmission risk. Chapters 3 and 4 present investigations of the epidemiological role of a periurban zoological park in the local transmission of L. infantum, combining entomological surveillance and L. infantum infection rate and bloodmeal identification in females sand flies. A total of 7,309 sand flies were collected with light traps of the species P. perniciosus (67%), P. papatasi (16%), S. minuta (14%), P. ariasi (2%) and P. sergenti (<1%). Sand fly spatial distribution was highly heterogenous with marked differences between species and according to sex and female physiological stage. Sand flies fed on blood from 17 different host species and mostly from fallow deer (Dama dama) and red deer (Cervus elaphus). Notwithstanding this, multivariable statistical modelling considering host census and sand fly movement cost to reach specific host species, indicated that the feeding probability was highest for red deer and common eland (Taurotragus oryx). This suggests that, under similar circumstances, sand flies prefer to feed on some species more than other. Besides, none of the 602 females tested for L. infantum infection by quantitative PCR were positive. These results show that zoological parks can be ideal grounds for sand flies but do not necessarily increase L. infantum infection risk to neighboring residential areas, as vectors mainly feed on animal hosts that are not reservoirs of the parasite. In summary, this doctoral thesis provides further information on sampling methodology, spatial distribution and blood-feeding preferences of sandflies, as well as their role in the epidemiology of leishmaniasis, which is useful for improving infection control strategies.