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Previous issue date: 2009-05-27 / The most important vector of Dengue virus is Aedes aegypti, an originally African
mosquito species. The presence of this vector in the Americas dates back to the 17th-18th
centuries; it is thought to have been first introduced into Brazil by the beginning of the
20th century. However, the process of invasion of the continent by Ae. aegypti remains
poorly understood, and the relationships between the dynamics of vector
introduction/establishment/expansion and dengue epidemiological trends have not been
thoroughly assessed. Here we test a series of hypotheses regarding the origins, number,
and spatial and temporal dynamics of the invasion of the Americas by Ae. aegypti. Key
predictions were tested using a database composed of over 3000 mitochondrial ND4
gene sequences. This database, which was compiled and completed in the course of the
project, contains sequences from specimens collected in five regions of the Americas
(from the United States to southern Brazil), in Africa, and in Asia. Analyses covered the
following subjects: (i) genetic diversity; (ii) spatial patterns of haplotype occurrence;
(iii) genealogical and phylogenetic relationships; (iv) population genetic structuring;
and (v) historical demography. Results suggest two major, probably old events of Ae.
aegypti introduction into the Americas. Both involved the early arrival of moderately
divergent African populations to the Caribbean and North-Mesoamerica. One of these
lineages dispersed to Venezuela and spread southwards in two invasion waves. The first
wave reached northern Amazonia, where some sub-populations became isolated; we
suggest that the spread of these vectors was involved in the first American dengue
pandemic (1824-1828). The second, much more recent wave resulted in the colonization
of most of South America by this lineage. In contrast, the second major lineage reached
South America by the Brazilian Southeastern region, and dispersed northwards during
the second pandemic (1845-1851); the persistence of this lineage in Brazil suggests that
xi
eradication campaigns were never completely successful. The secondary encounter of
the descendants of both major lineages gave rise to the often-reported pattern of high
genetic diversity. The data suggest that passive vector dispersal and the effects of
control interventions on local populations produce a pattern of strong genetic
structuring. The recent evolution of dengue epidemiological patterns in Brazil suggests
that health sector reform and decentralization in the 1990s limited the efficacy of
control interventions. We finally suggest how the results of studies on vector genetics
can be incorporated into the design of better control-surveillance strategies; they can
help identify more invasive or more diverse vector populations, or help define critical
locations for entomological surveillance and control. Our data show how these
interventions should be pursued even in localities already infested by the vector. We
have developed, making use of data on population genetic variability, a comprehensive
proposal on the process of invasion of the Americas by Ae. aegypti, and tentatively
established the correspondence between the patterns of genetic diversity of this vector
species and the spatial and temporal dynamics of dengue epidemiology in Brazil / O principal vetor do vírus Dengue é o Aedes aegypti, uma espécie originária da África.
A presença do vetor nas Américas data dos séculos XVII-XVIII; a primeira introdução
no Brasil aconteceu, provavelmente, no início do século XIX. Contudo, o processo de
invasão do continente por Ae. aegypti ainda é mal compreendido, e as relações entre as
dinâmicas de introdução/estabelecimento/expansão do vetor e as tendências
epidemiológicas da doença não têm sido avaliadas de forma detalhada. Neste trabalho
testamos uma série de hipóteses sobre as origens, número e dinâmicas espaciais e
temporais da invasão das Américas por Ae. aegypti. As predições-chave foram testadas
utilizando uma base de mais de 3000 seqüências de um fragmento do gene ND4
mitocondrial. Esta base, compilada e completada durante o desenvolvimento deste
projeto, contém dados de espécimes de cinco regiões das Américas (desde os Estados
Unidos até o Sul do Brasil), da África e da Ásia. As análises incluíram os seguintes
aspectos: (i) diversidade genética; (ii) padrões espaciais de ocorrência de diferentes
haplótipos; (iii) relações genealógicas e filogenéticas; (iv) estruturação genética
populacional; e (v) demografia histórica. Os resultados sugerem dois eventos principais,
provavelmente antigos, de introdução de Ae. aegypti nas Américas. Ambos envolveram
a chegada inicial de populações africanas moderadamente diferenciadas à região do
Caribe/Norte-Mesoamérica. Uma destas linhagens se dispersou até a Venezuela e
avançou para o sul em duas ondas. A primeira onda alcançou o norte da Amazônia,
onde algumas sub-populações ficaram isoladas; sugerimos que a dispersão destes
vetores foi a responsável pela primeira pandemia americana de dengue (1824-1828). A
segunda onda, muito mais recente, resultou na colonização de grande parte da América
do Sul. A segunda linhagem, pelo contrário, alcançou o continente Sul-americano pelo
Sudeste do Brasil, e se dispersou em direção norte durante a segunda pandemia (1845-
ix
1851); a persistência desta linhagem no país sugere que as campanhas de erradicação
nunca alcançaram seu objetivo. O encontro secundário dos descendentes das duas
linhagens principais é responsável pelo padrão repetidamente reportado de alta
diversidade genética das populações locais. Os dados sugerem que a dispersão passiva
do vetor e os efeitos das ações de controle geram um padrão de forte estruturação
genética. Em conjunto, os dados genéticos e a evolução recente do perfil
epidemiológico da dengue no Brasil indicam que a efetividade das intervenções de
controle se viu comprometida pelo processo de descentralização do sistema de saúde
nos anos 1990. Finalmente, mostramos como os resultados das análises genéticas
podem ajudar no desenho de melhores estratégias de controle e vigilância; eles podem
ajudar a identificar sub-populações mais invasivas ou mais diversas do vetor, ou a
definir pontos críticos para o controle-vigilância entomológicos. Os dados sugerem que
estas intervenções serão importantes inclusive em localidades já colonizadas pelo vetor.
Em definitiva, temos desenvolvido, utilizando dados sobre variabilidade genética
populacional, uma proposta capaz de dar conta do processo de invasão das Américas
por A. aegypti e estabelecido as possíveis correspondências entre os padrões de
diversidade genética desta espécie de vetor e as dinâmicas espaciais e temporais da
epidemiologia da dengue no Brasil.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:http://localhost:tede/3396 |
| Date | 27 May 2009 |
| Creators | Cunha, Ivana Cristina Lopes da |
| Contributors | Abad-Franch, Fernando, Luz, Sérgio Luiz Bessa |
| Publisher | Universidade Federal do Amazonas, Programa de Pós-graduação em Saúde, Sociedade e Endemias na Amazônia, UFAM, BR, Faculdade de Ciências Farmacêuticas |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFAM, instname:Universidade Federal do Amazonas, instacron:UFAM |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | -9094794862022634831, 600, 600, -6425845155986244297 |
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