Genética poblacional y filogeografía de Lutzomyia longipalpis (Diptera: Psychodidae), vector de Leishmania infantum

Abstract

El complejo Lutzomyia longipalpis tiene una distribución amplia, aunque discontinua, por toda la región neotropical entre México y el norte de Argentina y Uruguay. En América, este flebotomino es el principal vector de Leishmania infantum, parásito responsable de la leishmaniasis visceral (LV). Estudios genéticos proporcionan evidencia de al menos cuatro especies hermanas en el complejo de Lu. longipalpis, sin embargo, no hay consenso actual sobre el número de haplogrupos, o sobre su tiempo de divergencia. A pesar de su expansión hacia el sur y la reciente colonización de ambientes urbanos, son escasos los estudios genéticos de Lu. longipalpis en Argentina. Por tal motivo, en la presente tesisse analizó la diversidad genética y la estructura de Lu. longipalpis en Argentina, y estos datos se integraron con datos tomados de la bibliografía para re-evaluar la filogeografía del complejo Lu. longipalpis utilizando marcadores mitocondriales a escala de América Latina. La diversidad genética fue estimada a partir de muestreos provenientes de seis localidades en Argentina, utilizando un fragmento de los genes ND4 y cyt b. Se encontraron altos valores de diversidad genética en Tartagal, Santo Tomé y San Ignacio, así como una altadiferenciación genética entre poblaciones usando ambos marcadores. Los análisis genéticos espaciales de Geneland revelan la existencia de dos grupos genéticos en Argentina. Los análisis filogeográficos con ambos genes concatenados identificaron tres haplogrupos en Argentina, mientras que cuando se incluyeron secuencias de genes ND4 y cyt b de diversossitios geográficos de la región neotropical (disponibles en GenBank), se encontró una mayor divergencia entre haplogrupos que la reportada en otros estudios. Con el gen ND4 se diferenciaron al menos ocho haplogrupos a lo largo de la región neotropical, cada uno separado por múltiples pasos mutacionales, mientras que con el gen cyt b (para el que hay menos secuencias disponibles en GenBank), se diferenciaron cinco haplogrupos que tuvieron menos pasos mutacionales entre ellos. La divergencia del complejo de Lu. longipalpis con respecto a su ancestro común más reciente (MRCA) se estimó en 0.70 Ma (intervalo de credibilidad de HPD del 95% = 0,48 - 0,99 Ma) y 0.45 Ma (intervalo decredibilidad de HPD del 95% = 0,22 - 0,83 Ma) para el gen ND4 y cyt b, respectivamente. A partir de los resultados de esta tesis doctoral surge la necesidad de analizar la competencia vectorial de acuerdo con el haplogrupo, entre otros parámetros intrínsecos de la zoonosis, yconsiderarlos en el diseño y vigilancia de las estrategias de control de vectores y de transmisión de la LV en la región.

The Lutzomyia longipalpis complex has a wide but discontinuous distribution throughout the Neotropical realm between Mexico and northern Argentina and Uruguay. In the Americas, this phlebotomine sandfly is the main vector of Leishmania infantum, the parasite responsible for Visceral Leishmaniasis (VL). Genetic studies provide evidence for at least four sibling species in the Lu. longipalpis complex, although there is no current consensus on the number of haplogroups, or on their divergence. Despite its southern expansion and recent colonization of urban environments, there have been few genetic analyses of Lu. longipalpis in Argentina. In this PhD thesis, the genetic diversity and structure of Lu. longipalpis from key sites in Argentina were analyzed, and the data were used to reevaluate the phylogeography of the Lu. longipalpis complex at a Latin American scale using mitochondrial markers. Genetic diversity was estimated from six sites in Argentina, using a fragment of the ND4 and the cyt b genes. Highest genetic diversity was found in Tartagal, Santo Tomé and San Ignacio.There was high genetic differentiation of Lu. longipalpis in Argentina using both markers. Genetic and spatial Geneland analyses reveal the existence of two primary genetic clusters in Argentina. Phylogeographic analyses using the ND4 and the cyt b fragments available in GenBank from diverse geographic sites, indicate greater divergence than previously reported. At least eight haplogroups each separated by multiple mutational steps using the ND4, are differentiated across the Neotropical realm. While, with the cyt b gene, five haplogroups are differentiated (fewer sequences available in GenBank), although they had fewer mutational steps between them. With both genes, three haplogroups were identified in Argentina. Divergence of the Lu. longipalpis complex from its most recent common ancestor (MRCA) was estimated to have occurred 0.70 MYA (95% HPD interval = 0.48 - 0.99 MYA) and 0.45 MYA (95% HPD interval = 0.22 - 0.83 MYA) for the ND4 and cyt b genes, respectively. This PhD study provides new evidence for Lu. longipalpis complex, these findings suggest the need to analyze vector competence, among other parameters intrinsic to a zoonosis, based on vector haplogroup, and to incorporate this evidence in the design and surveillance of vector and transmission control strategies in the region.