Xenopsylla cheopis (Siphonaptera: Pulicidae)とOropsylla montana (Siphonaptera: Ceratophyllidae)におけるYersinia pestis前頭部閉塞の発生に及ぼす温度の影響

Influence of Temperature on Development of Yersinia pestis Foregut Blockage in Xenopsylla cheopis (Siphonaptera: Pulicidae) and Oropsylla montana (Siphonaptera: Ceratophyllidae).

• Athena Lemon
• Nathan Cherzan
• Viveka Vadyvaloo

抄録

ペストは、ノミが媒介する細菌性病原体Yersinia pestisによって引き起こされ、主に世界中の温帯および熱帯地域に分布する野生のげっ歯類の病気である。Y. pestisがノミの前突部を閉塞するバイオフィルムを形成する能力は、ノミの吸血中に宿主の咬傷部位に再噴出することで効率的な感染を促進します。温度が伝達に影響を与えることは知られているが、閉塞のダイナミクスが温度と同様に一致しているかどうかは知られていない。本研究では、ノミの種であるXenopsylla cheopis (Rothschild)とOropsylla montana (Baker)について、生物学的に適切な温度である10℃と21℃が閉塞の発生に及ぼす影響を調べた。その結果、両種とも10℃で閉塞の遅延発達を示すことがわかった。Y. pestisに感染したX. cheopisでは、21℃と同様の持続感染率を維持しているにもかかわらず、これは生存率の有意な低下と閉塞率のわずかな低下を伴っている。逆に、O. montanaは感染状態に関わらず21℃と10℃にも同様によく耐え、10℃と21℃では感染率が有意に増加し、ブロック率がわずかに高くなっていることから、この種からのY. pestisの感染には低温が有利であることが示された。これらの知見は、疫病の流行地である多様な地域に生息する異なるノミ種におけるノミの感染効率を評価する上で、温度が重要なパラメータであることを示しています。このことは、疫病の発生やエンゾートの維持に関する行動力学を予測し、ノミ駆除プログラムのタイムリーな実施を向上させるために重要である。

Plague, caused by the flea-transmitted bacterial pathogen Yersinia pestis, is primarily a disease of wild rodents distributed in temperate and tropical zones worldwide. The ability of Y. pestis to develop a biofilm blockage that obstructs the flea foregut proventriculus facilitates its efficient transmission through regurgitation into the host bite site during flea blood sucking. While it is known that temperature influences transmission, it is not well-known if blockage dynamics are similarly in accord with temperature. Here, we determine the influence of the biologically relevant temperatures, 10 and 21°C, on blockage development in flea species, Xenopsylla cheopis (Rothschild) and Oropsylla montana (Baker), respectively, characterized by geographical distribution as cosmopolitan, tropical or endemic, temperate. We find that both species exhibit delayed development of blockage at 10°C. In Y. pestis infected X. cheopis, this is accompanied by significantly lower survival rates and slightly decreased blockage rates, even though these fleas maintain similar rates of persistent infection as at 21°C. Conversely, irrespective of infection status, O. montana withstand 21 and 10°C similarly well and show significant infection rate increases and slightly greater blocking rates at 10 versus 21°C, emphasizing that cooler temperatures are favorable for Y. pestis transmission from this species. These findings assert that temperature is a relevant parameter to consider in assessing flea transmission efficiency in distinct flea species residing in diverse geographical regions that host endemic plague foci. This is important to predict behavioral dynamics of plague regarding epizootic outbreaks and enzootic maintenance and improve timeous implementation of flea control programs.

© The Author(s) 2020. Published by Oxford University Press on behalf of Entomological Society of America.All rights reserved. For permissions, please e-mail: journals.permissions@oup.com.