Evaluación de una trampa LED ultravioleta para la captura de mosquitos Anopheles y Culex en el sureste de Tanzania

Descripción del sistema de semicampo y de las áreas de estudio para los experimentos de campo

Los experimentos se realizaron tanto en semicampo como en campo. Todas las pruebas de semicampo se realizaron dentro de una gran nave con múltiples cámaras (28,8 × 21 m) en el Instituto de Salud de Ifakara , Ifakara, Tanzania. Se utilizó un compartimento de 9,6 × 21 m en el que había dos cabañas experimentales con una zona peri-doméstica que consistía en diferentes tipos de vegetación y guijarros, para imitar la vivienda local y la configuración ecológica.

Las pruebas de campo se realizaron en aldeas del distrito de Ulanga, en el sureste de Tanzania, a unos 20 km al sur de la ciudad de Ifakara (Fig. 1). La zona se encuentra en las llanuras de inundación del Kilombero, entre las montañas Udzungwa al norte y las colinas Mahenge al sur. Las principales actividades económicas son la agricultura (principalmente el cultivo de arroz y maíz), la pesca y el comercio a pequeña escala. Las precipitaciones anuales oscilan entre 1.200 y 1.800 mm y las temperaturas entre 22 y 32,6 °C. Las lluvias cortas se producen de noviembre a diciembre, mientras que las largas tienen lugar entre marzo y junio.

Mosquitos

Los mosquitos utilizados procedían de colonias de la cepa Ifakara de Anopheles arabiensis, establecidas originalmente en 2009 con ejemplares de la aldea de Lupiro, a unos 25 km al sur de la ciudad de Ifakara. La colonia se mantiene a 27 ± 2 °C y 75 ± 10% de humedad relativa (HR) según lo descrito previamente por Batista et al. . Las larvas se crían en cubetas de plástico y se alimentan dos veces al día con comida para peces Tetramin® (Tetra GmbH, Melle, Alemania). Los adultos son alimentados con una solución de glucosa al 10%. El mantenimiento de las colonias también incluía comidas de sangre ad libitum dadas a las hembras a través de brazos humanos voluntarios. Las pruebas de campo, sin embargo, se dirigieron a mosquitos silvestres de vuelo libre de diferentes especies de los pueblos del estudio.

Trampas y señuelos para mosquitos

La principal trampa de prueba candidata fue la trampa Mosclean, que emite UV de 365 nm utilizando la tecnología violeds™ y genera gas CO2 mediante una reacción fotocatalítica en las superficies de las placas de TiO2. La trampa mide 20 cm (de diámetro) y 28,8 cm (de altura) y funciona con corriente continua o alterna. Puede funcionar con pequeñas células solares portátiles para cargar un paquete de energía portátil para su uso en lugares sin electricidad.

Como se muestra en la Fig. 2a, la trampa tiene cinco componentes (i) la placa del techo, que tiene una etiqueta de suspensión para colgar la trampa y una sombra para optimizar el rendimiento de los LEDs UV; (ii) un ventilador de baja potencia, bajo ruido y alta eficiencia para la succión de los mosquitos; (iii) una placa de LEDs UV, que emite luz ultravioleta a una longitud de onda de 365 nm para atraer a los mosquitos; (iv) un contenedor para capturar los mosquitos atrapados; y (v) un fotocatalizador, que según el fabricante libera gas CO2 para complementar la atracción de los mosquitos. No probamos la producción de CO2 por parte de estas trampas durante nuestros experimentos, sino que evaluamos las trampas tal y como se obtuvieron del fabricante.

La eficacia de captura de la trampa Mosclean se comparó con la de otras trampas existentes utilizadas habitualmente para el muestreo de mosquitos Anopheles y culicinos en interiores y exteriores. La primera trampa fue la trampa CDC-light, ampliamente utilizada para atrapar mosquitos en interiores. La trampa CDC-light utiliza una bombilla incandescente como principal atrayente, y funciona con un ventilador motorizado alimentado por una batería . La segunda fue la trampa BG-Sentinel (Biogents GmbH, Regensburg, Alemania) . La trampa consta de un cubo plegable de color azul oscuro, una tapa blanca perforada, un embudo de entrada, una bolsa de captura y un ventilador alimentado por una batería . Tiene 36 cm de diámetro y 40 cm de altura. La última trampa de comparación fue la trampa Suna (Biogents GmbH), que tiene 52 cm de diámetro y 39 cm de altura, y también funciona con batería. La trampa Suna fue descrita y optimizada por primera vez en el oeste de Kenia en 2014 y demostró una alta eficacia contra los mosquitos An. funestus en la isla de Rusinga . Recientemente se utilizó en Malawi para el muestreo de mosquitos en interiores y exteriores .

Tanto la trampa BG-Sentinel como la Suna se utilizan comúnmente para el muestreo de mosquitos al aire libre, y a menudo se ceban con señuelo BG patentado, gas CO2 u otros señuelos . En este estudio, el CO2 se obtuvo, siempre que fue necesario, a partir de la fermentación de levadura-melaza, y se utilizó en las diferentes trampas de comparación como se detalla a continuación. La mezcla de levadura-melaza se preparó 30 minutos antes de iniciar los experimentos mezclando 40 g de levadura de panadería y 500 ml de melaza disueltos en 2 L de agua, y los gases efluentes se canalizaron a través de tubos de plástico hacia las trampas . Como referencia estándar, también se utilizó en las pruebas de semicampo el HLC, realizado por voluntarios varones adultos, pero no en las pruebas de campo, ya que los mosquitos silvestres podrían ser infecciosos.

Procedimientos de estudio

Las pruebas de semicampo para comparar la eficacia de captura de la trampa Mosclean, la trampa CDC-luz, las capturas de aterrizaje humano (HLC), la trampa BG-Sentinel y la trampa Suna

Los experimentos se llevaron a cabo dentro de los compartimentos de semicampo cada noche de 18:00 a 06:00 h. Cada noche, 400 hembras nulíparas de An. arabiensis criadas en laboratorio, de entre 3 y 6 días de edad y no alimentadas previamente con sangre, fueron liberadas en el interior de la cámara de malla. Los mosquitos de la prueba fueron inmovilizados durante 6 h antes de cada prueba y fueron liberados dentro de las cámaras 30 min antes de comenzar las pruebas para aclimatarse en el ambiente. Las casetas se limpiaron cada mañana (con un aspirador Prokopack) y se supervisaron las trampas para comprobar su funcionamiento óptimo.

1. (i)

   Pruebas para comparar la trampa Mosclean y la trampa CDC-light utilizando un huésped humano bajo una mosquitera como cebo

En primer lugar, comparamos la trampa Mosclean frente a la trampa CDC-light para el trampeo en interiores en pruebas con las dos trampas dentro de la misma cámara en las mismas noches, de forma que las trampas competían por los mismos mosquitos. Una trampa Mosclean se suspendió dentro de una de las cabañas experimentales, junto a un mosquitero no tratado ocupado por un voluntario adulto dormido (Fig. 3b). Del mismo modo, una trampa CDC-light se suspendió dentro de la otra cabaña, también al lado de un mosquitero ocupado por un voluntario (Fig. 3a). Las trampas estaban a 150 cm del suelo y cerca de los pies de los voluntarios. La trampa CDC-light y la trampa Mosclean se rotaron entre las cabañas cada noche para evitar el sesgo posicional. Los voluntarios, sin embargo, mantuvieron sus posiciones de manera que su atracción diferencial individual se combinó con las características respectivas de la cabaña para constituir una única fuente de variación experimental. Cada noche, se soltaron 400 mosquitos An. arabiensis hembra desde un lugar central dentro de la cámara de semicampo, equidistante de las dos cabañas. Se registró el número total de mosquitos capturados en cada trampa durante la noche y se limpiaron las trampas. La prueba se repitió durante 12 noches, estando cada trampa en cada cabaña seis veces.

1. (ii)

   Pruebas para comparar la trampa Mosclean y las HLC utilizando como cebo un huésped humano bajo una mosquitera

La segunda prueba comparó la trampa Mosclean y las HLC, también de forma competitiva. En una cabaña, se colocó una trampa Mosclean junto a una red ocupada por un voluntario, como en el caso anterior (Fig. 3b), mientras que en la segunda cabaña, un voluntario varón adulto realizó el HLC en la misma noche. Los voluntarios se sentaron en el interior, doblando sus pantalones para atrapar a los mosquitos que se posaban en sus piernas utilizando aspiradores bucales. De este modo, los dos métodos de captura competían por los mismos mosquitos. La trampa Mosclean y la HLC rotaban entre las cabañas cada noche, pero los voluntarios permanecían en las mismas cabañas. Cada noche se soltaron 400 mosquitos An. arabiensis hembra desde un lugar central dentro de la cámara de semicampo, equidistante de las cabañas. Se registraron y compararon las capturas de mosquitos mediante la trampa HLC o Mosclean. La prueba se repitió durante 12 noches, estando cada método en cada cabaña seis veces.

1. (iii)

   Pruebas no competitivas de la trampa Mosclean y las HLC, utilizando como cebo un huésped humano bajo una mosquitera

En la tercera prueba, la trampa Mosclean se probó independientemente frente a las HLC en noches separadas para evitar la competencia directa entre las trampas por los mismos mosquitos. La trampa se colocó dentro de la primera cabaña (seleccionada al azar) y se trasladó a la segunda cabaña la segunda noche. La tercera y la cuarta noche, la HLC se colocó en la primera o en la segunda cabaña en un orden aleatorio. Esta secuencia fue aleatoria, de modo que las rondas de pruebas comenzaron con HLC o con la trampa Mosclean, y también se repitió seis veces. Cada noche se soltaron 400 mosquitos An. arabiensis hembra desde un lugar central dentro de la cámara de semicampo. Se registraron los números de mosquitos capturados cada noche por cada tipo de trampa en ausencia de una alternativa competidora.

1. (iv)

   Las pruebas para comparar directamente la trampa Mosclean con las trampas de uso común en exteriores, es decir Trampas Suna y BG-Sentinel

A diferencia de las tres primeras pruebas, la captura de mosquitos en este experimento se llevó a cabo al aire libre pero dentro de las cámaras de semicampo durante ciclos de cuatro noches utilizando un diseño aleatorio de 4 × 4 cuadrados latinos. Se utilizaron dos variantes diferentes de la trampa Mosclean, la primera sin ningún cebo adicional, y la segunda cebada con CO2 adicional procedente de la fermentación de la levadura-masa. La trampa Suna (Fig. 3d) y la BG-Sentinel (Fig. 3c) también se cebaron con CO2 procedente de la fermentación de las levaduras y las melazas. Los cuatro tipos de trampas, la trampa Mosclean estándar, la trampa Mosclean cebada con CO2, la trampa Suna cebada con CO2 y la trampa BG-Sentinel cebada con CO2, se rotaron cada noche de forma aleatoria en las cuatro ubicaciones exteriores dentro de la cámara de semicampo durante ciclos de cuatro noches. Cada noche se soltaron 600 hembras de An. arabiensis en un lugar central equidistante de cada posición de la trampa y se registraron las capturas cada mañana. El experimento se repitió siete veces a lo largo de 28 noches, durante las cuales cada tipo de trampa había estado en cada ubicación siete veces.

Pruebas de campo para comparar la eficacia de captura de la trampa Mosclean, la trampa CDC-luz, la trampa BG-Sentinel y la trampa Suna

Se realizaron cuatro experimentos de campo diferentes como sigue:

1. (i)

   Comparación de la eficacia de las trampas Mosclean y CDC-light para el muestreo de mosquitos buscadores de hospedadores en interiores

Se seleccionaron cuatro casas al azar en cada uno de los pueblos del estudio y se reclutaron tras obtener el consentimiento de los jefes de familia. En cada cabaña se colocó una trampa Mosclean o una trampa CDC-light junto a una cama dentro de una habitación en la que dormía un voluntario adulto con mosquitera. Dado que la cobertura de los mosquiteros tratados con insecticida era > 90% en estas aldeas, realizamos nuestro estudio con estos mosquiteros en lugar de los no tratados, como se utilizaron en las pruebas de semicampo. Según el programa de asignación de trampas, las cabañas 1, 2, 3 y 4 recibieron cada una de los dos tipos de trampas. No se añadieron señuelos adicionales a las trampas. Las trampas (1ª trampa Mosclean, 2ª trampa Mosclean, 1ª trampa CDC-luz y 2ª trampa CDC-luz) se rotaron cada noche entre cada una de las casetas durante 12 noches, siguiendo un diseño de cuadrado latino de 4 × 4, replicado cuatro veces. Las pruebas duraron desde las 18:00 hasta las 06:00 h cada noche. Tanto las trampas Mosclean como las CDC-light se suspendieron a 150 cm del suelo, hacia los pies de los durmientes. Los mosquitos capturados por cada trampa cada noche se clasificaron por taxones, sexo y estado fisiológico, y luego se contaron y registraron.

1. (ii)

   Comparación del rendimiento de la trampa Mosclean cuando se utiliza en el interior y en el exterior

En los estudios que miden el riesgo de picaduras del vector de la malaria, es habitual evaluar las proporciones de picaduras que se producen en el interior frente a las proporciones que se producen en el exterior, con el fin de determinar dónde es mayor el riesgo de picaduras y también si las intervenciones, como los mosquiteros tratados con insecticida y el IRS, están abordando todo el espectro de exposición. Desgraciadamente, a pesar de las recientes innovaciones, como las trampas de rejilla eléctrica y las trampas de doble red con cebo humano, no existen sistemas de trampeo apropiados, aparte de los CLH, que evalúen de forma coherente y precisa estas proporciones. Por lo tanto, se evaluó la trampa Mosclean para determinar si sería adecuada para las recolecciones tanto en interiores como en exteriores. Se seleccionaron cuatro hogares al azar en cada pueblo y se reclutaron tras el consentimiento del jefe de familia. Las trampas Mosclean se colocaron en el interior o en el exterior de cada casa. Cuando se utilizaban en el interior, la trampa se colocaba junto a un mosquitero ocupado. Sin embargo, cuando se utilizaba en el exterior, la trampa se colocaba a unos 5 m de la casa, pero junto a un voluntario adulto sentado bajo un mosquitero. La trampa Mosclean en el exterior se colocó a 5 m de la casa, con el objetivo de capturar los mosquitos que volaban cerca de las viviendas humanas. Las trampas estaban a 150 cm del suelo, tanto en el interior como en el exterior. Cada mañana, los mosquitos capturados en el interior y en el exterior se clasificaron por taxones, sexo y estado fisiológico, y se registraron y compararon los números.

1. (iii)

   Pruebas para comparar la eficacia en el campo de las trampas Mosclean, BG-Sentinel y Suna en el exterior

Estos experimentos se llevaron a cabo en el exterior utilizando un diseño de cuadrado latino de 4 × 4 en el que las ubicaciones de las trampas se asignaron al azar al comienzo de cada ronda de cuatro noches de muestreo. Se utilizaron dos variantes de la trampa Mosclean, una complementada con gas CO2 procedente de la fermentación de levadura-melaza y otra sin CO2 adicional. Se identificaron cuatro ubicaciones en cada uno de los dos pueblos, separadas aproximadamente por 100 m. Los cuatro tipos de trampas, la trampa Mosclean estándar sin cebo adicional, la trampa Mosclean cebada con CO2, la trampa Suna cebada con CO2 y la trampa BG-Sentinel cebada con CO2, se rotaron cada noche entre los cuatro lugares exteriores durante ciclos de cuatro noches. Cada mañana, los mosquitos capturados por cada trampa se clasificaron por taxones, sexo y estado fisiológico, y se registraron y compararon los números. Las pruebas se realizaron en la estación seca de junio de 2017 a febrero de 2018.

1. (iv)

   Evaluación de las proporciones de paros y de hembras inseminadas de mosquitos Anopheles en las capturas de trampas Mosclean y de trampas de luz CDC

Se tomaron muestras de mosquitos en cuatro casas diferentes de un pueblo durante 20 noches. Todas las hembras de An. arabiensis recogidas fueron disecadas. Se realizaron capturas similares con trampas de luz CDC y se diseccionaron los mosquitos bajo microscopios de luz estereoscópica para poder comparar la paridad y las tasas de inseminación.

Los ovarios disecados o la espermateca se observaron con un aumento de 10× bajo un microscopio compuesto. El estado de paridad se confirmó por la presencia de traqueolas ováricas estiradas (hembras parásitas) o de madejas traqueolares enrolladas (hembras nulíparas), como se detalla . La inseminación se confirmó observando si las espermatecas estaban llenas o no.

Análisis de datos

Los datos se analizaron utilizando un software estadístico de código abierto, R v.3.5.0 . La eficacia de la trampa Mosclean se comparó con la de las otras trampas mediante el ajuste de modos mixtos lineales generalizados (GLMM) utilizando el paquete lme4 . El número de mosquitos de diferentes especies se modeló siguiendo distribuciones binomiales negativas, con el tipo de trampa como efecto principal. Los días experimentales y la identificación de la cabaña se incluyeron como término aleatorio para dar cuenta de las variaciones no explicadas dentro de los días y las cabañas. Los gráficos se crearon con el paquete ggplot2. Se utilizó una regresión logística para evaluar las tasas de paridad e inseminación entre la trampa CDC-light y la trampa Mosclean. Se utilizó una prueba de razón de verosimilitud para comprobar el efecto del azar.