Comparación del ciclo de vida de Rhodnius colombiensis Moreno, Jurberg & Galvão, 1999 y Rhodnius prolixus Stal, 1872 (Hemiptera, Reduviidae, Triatominae) en condiciones de laboratorio

Andrea Arévalo ¹, Julio César Carranza ¹, Felipe Guhl ², Jairo Alfonso Clavijo ³, Gustavo Adolfo Vallejo ¹

1Laboratorio de Investigaciones en Parasitología Tropical, Facultad de Ciencias, Universidad del Tolima, Ibagué, Colombia.

² Centro de Investigaciones en Microbiología y Parasitología Tropical, Universidad de los Andes, Bogotá D.C., Colombia.

³ Departamento de Matemáticas y Estadística, Facultad de Ciencias, Universidad del Tolima, Ibagué, Colombia.

Recibido: 23/03/06; aceptado: 08/09/06

Introducción. Rhodnius colombiensis es un triatomino silvestre asociado a palmas de vino (Attalea butyracea) en la cuenca alta del río Magdalena (Colombia). La frecuente invasión de estos vectores al domicilio y las elevadas prevalencias de Trypanosoma cruzi en infecciones naturales constituyen un riesgo en la transmisión de la enfermedad de Chagas.

Materiales y métodos. Se utilizaron 92 insectos de cada especie. Se estudió la duración de cada estadio, el número de comidas por estadio, el porcentaje de mortalidad, la causa de muerte, el promedio de huevos puestos por cada hembra, el número de huevos fértiles y la longevidad de los adultos.

Resultados. Los promedios de duración de todos los estadios de desarrollo de R. colombiensis fueron mayores que en R. prolixus, presentando diferencias significativas en el tiempo transcurrido desde huevo hasta adulto. Los promedios de huevos puestos y huevos fértiles, presentaron diferencias significativas, siendo mayores en R. prolixus que en R. colombiensis. El porcentaje total de mortalidad de R. colombiensis fue de 31,5% y de 6,5% para R. prolixus. La longevidad en las hembras fue mayor en R. prolixus.

Conclusiones. Los estadios de R. prolixus tienen menor duración, las ninfas en general realizan menor número de comidas que R. colombiensis, los adultos de R. prolixus toman mayor número de comidas y ovipositan mayor número de huevos fértiles, presentando hembras con mayor longevidad. Todos estos parámetros indican que R. prolixus presenta mejor éxito reproductivo que R. colombiensis, en las condiciones experimentales utilizadas. Los datos inéditos sobre el ciclo de vida de R. colombiensis serán de utilidad para el mantenimiento de las colonias en el laboratorio.

Palabras clave: Rhodnius, etapas del ciclo de vida, longevidad, tasa de mortalidad.

Introduction. Rhodnius colombiensis is a sylvatic triatomine associated with wine palm trees (Attalea butyracea) in the high basin of the Magdalena river (Colombia). The frequent invasion of these vectors into human dwellings and the high prevalences of natural infection with Trypanosoma cruzi of these insects suggest an important role in the transmission of Chagas disease.

Objective. The length of the life cycles of R. colombiensis and R. prolixus under laboratory conditions were compared.

Materials and methods. Ninety-two individuals for each species were studied. The mean duration time of each stage, the number of bloodmeals for each stage, the percentage of mortality, the cause of death, the mean of eggs laid by female, the number of fertile eggs and the longevity of adults were recorded.

Results. The mean duration time of all stages of R. colombiensis was higher than in R. prolixus, producing significant differences in the overall time from egg to adult. The mean of total eggs and fertile eggs showed significant differences, being higher in R. prolixus than in R. colombiensis. The total mortality was 31.5% for R. colombiensis and 6.5% for R. prolixus. The longevity of females was higher in R. prolixus.

Key words: Rhodnius, life cycle stages, longevity, mortality rate.

Como consecuencia del aumento de la urbanización y la extensión de cultivos, durante las últimas décadas se han presentado intervenciones humanas en ecotopos naturales de los triatominos silvestres y los reservorios de Trypanosoma cruzi, lo cual ha favorecido la interacción de estas especies con el ciclo peridoméstico y doméstico de la enfermedad de Chagas (1,2). Por otro lado, los cambios climáticos pueden ocasionar modificaciones en la distribución geográfica de las especies e incremento en el número de comidas, lo cual implicaría un aumento en la probabilidad de infección y transmisión, una aceleración del ciclo biológico y un aumento de la densidad poblacional en los ciclos de transmisión (3).

Rhodnius colombiensis es una especie silvestre distribuida en la cuenca alta del río Magdalena, la cual incluye los departamentos de Cundinamarca, Tolima y Huila, en donde se encuentra asociada con palmas de vino (Attalea butyracea) en simpatría con R. prolixus domiciliado en esta misma región. El hábitat natural de R. colombiensis en algunos municipios del departamento del Tolima se ha intervenido sistemáticamente y se ha sustituido por cultivos de cachaco (Musa balbisiana). Estas actividades antrópicas al parecer han favorecido la adaptación de los insectos a ecotopos cercanos a las viviendas humanas (Vallejo GA, Lozano LE, Carranza JC, Sánchez JL, Jaramillo JC, Guhl F, et al. Ecología de los triatominos no domiciliados en Colombia con especial referencia a Rhodnius colombiensis en el departamento del Tolima. En: Vallejo GA, Carranza JC y Jaramillo JC editores. Curso Taller Internacional: Biología, Epidemiología y Control de la Tripanosomosis Americana y Leishmaniosis. Ibagué, Colombia 2000. p. 1-134). Por otro lado, se han encontrado ninfas de cuarto y quinto estadio, hembras y machos de R. colombiensis en viviendas y construcciones peridomiciliares de 14 municipios del departamento del Tolima, constituyendo un indicio de la invasión esporádica de esta especie al peridomicilio y domicilio humano (datos no publicados). De manera semejante, otras especies consideradas exclusivamente silvestres se han encontrado en infestaciones domiciliares y peridomiciliares, como es el caso de Panstrongylus geniculatus en el estado de Lara en Venezuela y en la cuenca del Amazonas en Brasil (4,5). En el departamento del Tolima también se han observado en R. colombiensis preva-lencias de T. cruzi y T. rangeli del 45 y 28,6%, respectivamente (datos no publicados), situación que configura un riesgo para la transmisión de T. cruzi por parte de este vector.

El éxito de las estrategias de vigilancia y control de los triatominos no domiciliados en Colombia y en América Latina depende en parte del conocimiento de su biología, de su evolución y genética, puesto que estas especies constituyen un riesgo potencial en el desarrollo de procesos de domiciliación. Por este motivo, en el presente trabajo se describe el ciclo de vida de R. colombiensis, la mortalidad, el número de comidas de cada estadio de desarrollo y el número de huevos puestos por las hembras durante su vida, y se compara en las mismas condiciones experimentales con el ciclo de vida de R. prolixus, principal vector domiciliado en Colombia. Adicionalmente, los resultados inéditos de la bionomía de R. colombiensis serán de utilidad para el mantenimiento de las colonias en el laboratorio.

Los especímenes de R. colombiensis se capturaron en palmas de Attalea butyracea y los de R. prolixus en domicilios humanos en el municipio de Coyaima, departamento del Tolima, Colombia.

Las colonias de ambas especies se mantuvieron a 28 ± 1°C, 75 a 80% de humedad relativa y fotoperiodicidad de 12/12 horas en una incubadora automática B.O.D. Lab-Line. Los triatominos fueron alimentados con sangre de gallina semanalmente. Treinta y seis hembras y doce machos de cada especie se emplearon para obtener la descendencia con la cual se efectuó el estudio del ciclo de vida. Los huevos se colocaron individualmente en recipientes transparentes de 5 cm de altura y 3 cm de diámetro. Se estudió el desarrollo de 92 insectos de cada especie. A las N1 se les ofreció sangre de gallina diariamente hasta su primera comida y luego se les alimentó semanalmente con la misma fuente. Se revisaron diariamente para determinar la duración de cada estadio, y así mismo se determinó la mortalidad por estadio y la causa de muerte.

De los 92 R. colombiensis estudiados, 63 de ellos alcanzaron el estadio adulto, sin embargo, tres de ellos no realizaron ninguna comida durante su fase adulta y murieron por inanición, lo que explica que en los análisis estadísticos se utilizaran 60 insectos. Para cada individuo se verificó el número de comidas necesarias para mudar de un estadio a otro. De los 92 R. prolixus estudiados, 86 alcanzaron el estadio adulto y de ellos se seleccionaron aleatoriamente 60 individuos para el análisis estadístico.

Se establecieron 32 matrimonios con adultos vírgenes de cada especie. Diariamente, y hasta la muerte de las hembras, se contabilizaron los huevos y se calculó el promedio de los índices de ovipostura, establecidos como la relación entre el número de huevos puestos por cada hembra durante el período de vida. También se calculó el promedio de los índices de fertilidad, o sea, la relación entre el número de huevos fértiles y el número total de huevos puestos por cada hembra.

En cada una de las variables del estudio se hicieron estimaciones de medias con los respectivos intervalos de 95% de confianza. Se utilizó una técnica de análisis multivariado de varianza (MANOVA) para comparar los promedios de las diferentes variables entre las dos especies en cada uno de los estadios de desarrollo. Los softwares utilizados fueron STATISTICA V. 4,5 y ESM PLUS V. 8.2,0.

La longevidad del adulto de R. colombiensis presentó un promedio de 194,6 días, con un mínimo de 24 y máximo de 357. Para R. prolixus el período de longevidad fue de 226,4 días, con un mínimo de 136 y máximo de 318, dándose diferencias significativas entre las dos especies.

De los 92 insectos de R. colombiensis observados, 29 murieron sin completar el ciclo de vida (31,5%), presentándose el mayor porcentaje de mortalidad en el estadio N3 a N4 (18,2%), seguido por el estadio N5 a adulto, con 7,3%. En el estadio N1 a N2, ningún individuo murió. De los 92 insectos observados en R. prolixus, 6 (6,5%) murieron sin completar el ciclo de vida. En este caso, el mayor porcentaje de mortalidad lo presentó el quinto estadio ninfal con 4,4%. En los estadios N1 a N2 y N3 a N4 ningún individuo murió.

De los 29 R. colombiensis muertos, el 83% murió atrapado en la exuvia o realizó ecdisis defectuosas, y el 17,2% murió por presentar problemas en la toma de alimento. De los seis R. prolixus muertos, el 33,3% murió por presentar problemas en la toma de alimento y el 66,7% atrapado en la exuvia o realizó ecdisis defectuosas.

La presencia de T. cruzi en vectores, reservorios silvestres y en humanos se viene reportando en el departamento del Tolima desde la década de 1930 (6-8). Recientes estudios de serología en bancos de sangre mostraron en el departamento del Tolima una serorreactividad contra T. cruzi de 0,69% (9). Por otro lado, el 67% de las muestras de sangre de habitantes del municipio de Coyaima seropositivos para infección chagásica presentó PCR positivo para T. cruzi (Sánchez JL, Carranza JC, Vallejo GA, Lozano LE, Jaramillo JC, Guhl F. Diagnóstico molecular de Trypanosoma cruzi en reservorios y humanos en una área endémica del departamento del Tolima (Colombia). En: Vallejo GA, Carranza JC y Jaramillo JC editores. Curso Taller Internacional: Biología, Epidemiología y Control de la Tripanosomosis Americana y Leishmaniosis. Ibagué, Colombia 2000. p.1-134). R. colombiensis es una especie silvestre descrita en 1999 (10); en el departamento del Tolima se encuentra en simpatría con R. prolixus domiciliado. Por tratarse de un especie silvestre, R. colombiensis se ha estudiado poco y los conocimientos sobre su biología son escasos. El hallazgo de ninfas de cuarto y quinto estadio, machos y hembras de R. colombiensis en el interior de viviendas humanas indicaría el inicio de su domiciliación, tal como se ha reportado para R. neivai, una especie silvestre limitada a zonas áridas de la región central y occidental de Venezuela y del norte de Colombia, en donde se han encontrado grupos de ninfas y adultos en las viviendas humanas (11,12). Los estudios sobre el ciclo de vida y comportamiento de R. colombiensis podrían contribuír a evaluar el riesgo de adaptación de esta especie al peridomicilio e intradomicilio y su potencial como vector de T. cruzi en esta región de Colombia.

Este es el primer trabajo en el que se obtuvo el promedio del ciclo de vida de R. colombiensis (144,4 días, mínimo de 96 y máximo de 268), el cual supera en 26,7 días el promedio de vida de Rhodnius prolixus (117,7 días, mínimo de 73 y máximo de 206). Estos resultados reflejan el mayor vigor de las colonias de R. prolixus comparadas con las colonias de R. colombiensis bajo las mismas condiciones de laboratorio.

Se ha señalado que el desarrollo de los triatominos varía de acuerdo a las especies estudiadas y a las condiciones experimentales de temperatura, humedad relativa y fuente de alimento (13,14). En consecuencia, es difícil comparar los resultados sobre ciclos de vida existentes en la literatura, debido a las variaciones experimentales de cada trabajo. Por ejemplo, para algunas especies de Rhodnius se han reportado promedios de 102 y 120 días, como es el caso de R. ecuadoriensis (15); de 101, 127 y 209,4 días para R. nasutus (16,17); de 104, 131, 154,2 y 177,1 días para R. neglectus (18,19); de 181,2, 118, 86,7 y 68,9 días para R. neivai (20,21); de 212 y 126 días para R. pallescens (22); de 190,7, 278 y 118 días para R. pictipes (20,23,24); de 114, 140 y 118 días para R. prolixus (20,25), y de 114 y 135 días para R. robustus (26). En otros géneros de triatominos se han observado promedios de 196,8 y 189,5 días para Meccus picturatus (27); de 230,3 días para Triatoma flavida (28), y de 180,1 días para T. rubrovaria (29).

Se han señalado otros factores de importancia que influyen en la duración del ciclo de vida de los triatominos como la temperatura y la humedad. Se ha reportado que las temperaturas elevadas, independientemente de la humedad asociada, pueden acelerar el ciclo biológico de la especie; sin embargo, también pueden afectar la sobrevivencia de las colonias, impidiendo su mantenimiento en el laboratorio (37). Por otro lado, se ha observado la existencia de rangos de temperaturas y de humedades relativas propicias para el óptimo desarrollo de los triatominos (38).

Es posible que otras variables, como la competencia entre individuos por la toma del alimento, puedan influir sobre los resultados. Por esta razón, las condiciones experimentales utilizadas en el presente trabajo fueron optimizadas para evitar la competencia de individuos durante el ofrecimiento y la toma del alimento de manera que los resultados no fueran afectados.

Las ninfas de primer estadio de R. colombiensis emplean más tiempo (5,6 días en promedio, con mínimo de 2 días y máximo de 13) en tomar su alimento por primera vez que las ninfas de primer estadio de R. prolixus (4,2 días en promedio, con mínimo de 3 días y máximo de 8). Probablemente el proceso de esclerotización de las N1 de R. colombiensis sea más demorado, aunque se han reportado otros factores que podrían dificultar la realización de la primera comida, como la fragilidad del aparato bucal, la dificultad para alcanzar el hospedero y alcanzar un capilar (39).

Se ha reportado que las ninfas de primer estadio de R. pictipes presentan un promedio de 4,7 días, con un mínimo de 3 y máximo de 7, para comer por primera vez (23), dato que se asemeja al observado en el presente trabajo para R. prolixus.

El número de comidas realizadas por los triatominos es de gran importancia desde el punto de vista epidemiológico, ya que cuanto más contactos ocurran entre vectores y hospederos, mayor será la probabilidad de infección o transmisión de T. cruzi (30,37). Resulta de gran interés que los estadios ninfales de R. colombiensis necesitaran mayor promedio de comidas (entre 1,8 y 3,4) para realizar la muda que los mismos estadios de R. prolixus (entre 1,3 y 3,2). Por otro lado, los adultos de R. prolixus presentaron un promedio de 28,1 alimentaciones y los de R. colombiensis un promedio de 19,9 (figura 2). De acuerdo a lo anterior, las ninfas de R. colombiensis infectadas con T. cruzi presentarían mayor probabilidad de transmisión que las ninfas de R. prolixus infectadas con T. cruzi. De otra parte, los adultos de R. prolixus infectados con T. cruzi tendrían mayor probabilidad de transmisión que los adultos de R. colombiensis infectados con el parásito.

Algunos trabajos realizados con diferentes especies de triatominos han mostrado variabilidad en el promedio de comidas tanto en ninfas como en adultos. Así por ejemplo, en R. brethesi (40) las ninfas presentaron un promedio del número de comidas relativamente bajo (entre 1,57 y 1,73) comparado con los resultados de R. colombiensis y R. prolixus en el presente trabajo. En otros trabajos se han observado promedios semejantes, como en el caso de R. pictipes alimentados sobre ratones o artificialmente con membrana de silicona con sangre de carnero, presentando un promedio de alimentaciones de 1 a 3,9 en los estadios ninfales, y en adultos hembras y machos (39). En Meccus picturatus las ninfas alimentadas con sangre de gallina o conejo no superaron las 2,3 comidas en promedio (27). En T. flavida las ninfas presentaron un número promedio que no superó las 3,7 comidas (28). Resulta interesante la obser-vación de los adultos de R. brethesi, los cuales presentaron un promedio de 7,52, muy por debajo de los adultos de R. colombiensis y R. prolixus observados en el presente trabajo (40). Las diferencias observadas en el número de comidas de las ninfas reflejaría diferencias en la capacidad de asimilación del alimento para promover la muda y alcanzar el estado adulto. De igual manera, las diferencias observadas en el número de comidas del adulto reflejaría la variabilidad de la capacidad de las hembras para la oviposición.

En el presente trabajo se observó en R. prolixus un mayor número de insectos que completaron exitosamente su ciclo de vida, el 93,5% (86/92 insectos). En contraste, el 68,5% (63/92 insectos) de los R. colombiensis completaron su ciclo de desarrollo.

En estudios previos se ha observado que las causas de mortalidad durante el ciclo de vida son las mudas defectuosas y los problemas en la toma de alimento (20,23,27,28,37,41). En el presente trabajo también se observaron estas causas de muerte, destacándose que para R. colombiensis la principal causa de mortalidad fue la incapacidad para la muda, pues el 83% (24/29) murió atrapado en la exuvia. Igualmente, se ha observado la incapacidad para la muda en el ciclo de R. robustus como la principal causa de muerte (37).

El promedio de huevos ovipositados por R. colombiensis fue de 214,5, con un mínimo de 82 y máximo de 408, en un período de vida promedio de 187,3 días (rango 101 a 357 días). El promedio del índice de fertilidad fue de 0,8 para R. colombiensis. El promedio de huevos para R. prolixus fue de 574,1 huevos, con un mínimo de 259 y máximo de 1.083, en un período de vida promedio de 222,7 días (rango 136 a – 287 días). El promedio del índice de fertilidad fue de 0,9 para R. prolixus.

Se ha observado en R. domesticus un promedio de huevos de 335 (rango de 173 a 469) en un promedio de vida de 328 ± 73 días (41), superior al observado en R. colombiensis, pero inferior al de R. prolixus.

En los triatominos, la fuente de alimento es un factor importante en la tasa reproductiva y en el índice de fertilidad. Se ha planteado que la sangre de gallina presenta mayor cantidad de nutrientes que la sangre de mamífero (43) y que la digestión de la sangre de gallina es más rápida para la producción de huevos en los insectos que la de la sangre de mamífero (44,45). En el presente trabajo se utilizó sangre de gallina, sin embargo, los resultados mostraron menores tasas de oviposición y fertilidad en R. colombiensis que en R. prolixus alimentados con sangre de gallina. Es posible que R. colombiensis se encuentre más adaptado a una fuente de alimento constituída por mamíferos silvestres, ya que con frrecuencia está asociado a los nidos de Didelphis marsupialis. Probablemente en condiciones naturales esta fuente de proteínas permita un ciclo de vida más eficiente con mayores tasas de oviposición y mayores índices de fertilidad.

La extrapolación de datos de laboratorio a las poblaciones naturales es relativamente fácil en triatominos domiciliados como en el caso de R. prolixus, debido a que en el domicilio todas las etapas del ciclo de vida ocurren en un ambiente relativamente uniforme. Para el caso de los triatominos silvestres, como es el caso de R. colombiensis, la extrapolación de datos de laboratorio a poblaciones naturales es más difícil porque las etapas del ciclo de vida pueden ocurrir en ambientes heterogéneos, con variaciones climáticas significativas durante el día y con diferentes fuentes de alimento. Aunque el éxito reproductivo de R. colombiensis fue menor que el de R. prolixus en las condiciones experimentales utilizadas en el presente trabajo, se ha comprobado que R. colombiensis en condiciones naturales presenta altas densidades de poblaciones en ecotopos formados por las brácteas de Attalea butyraceae, asociada con nidos de Didelphis marsupialis en donde se han registrado promedios hasta de 39,5 insectos/nido, lo que sugiere éxito reproductivo en estos ecotopos (Vallejo GA, Lozano LE, Carranza JC, Sánchez JL, Jaramillo JC, Guhl F, et al. Ecología de los triatominos no domiciliados en Colombia con especial referencia a Rhodnius colombiensis en el departamento del Tolima. En: Vallejo GA, Carranza JC y Jaramillo JC editores. Curso Taller Internacional: Biología, Epidemiología y Control de la Tripanosomosis Americana y Leishmaniosis. Ibagué, Colombia 2000. p.1-134). A manera de hipótesis se podría plantear que si R. colombiensis, que posee un ciclo de vida más largo y con mayor número promedio de comidas que las ninfas de R. prolixus en condiciones de laboratorio, presentara también características biológicas semejantes en los nidos de las palmas, podría depender más del huésped vertebrado para su desarrollo hasta el estadio adulto, lo cual explicaría la eficiencia de R. colombiensis en la transmisión de T. cruzi y T. rangeli a sus reservorios naturales en la cuenca alta del río Magdalena. Por ello sería de gran importancia explorar esta hipótesis estudiando la duración del ciclo de vida de R. colombiensis y su comportamiento cuando se alimenta sobre mamíferos didélfidos. Finalmente, es importante destacar que el presente estudio aporta datos inéditos de la bionomía para el mantenimiento de R. colombiensis en condiciones de laboratorio.

Los autores del presente artículo declaramos que no teníamos conflictos de intereses de orden académico, institucional u operacional en el momento de realización de la investigación.

Este trabajo recibió financiación del Instituto Colombiano "Francisco José de Caldas" (Colciencias), proyecto 105-05-279-99, y del Fondo de Investigaciones de la Universidad del Tolima. También recibió apoyo internacional de la Red ECLAT (European Community – Latin-American Network for Research on the Biology and Control of Triatominae).

Correspondencia:
Gustavo Adolfo Vallejo, Laboratorio de Investigaciones en Parasitología Tropical, Facultad de Ciencias, Universidad del Tolima, A.A. 546, Ibagué, Colombia. Telefax (+57-8) 2669176.
gvallejo@ut.edu.co