Seasonal changes in the diversity, host preferences and infectivity of mosquitoes in two arbovirus-endemic regions of Costa Rica

Abstract

Background: Mosquitoes are vectors of various arboviruses belonging to the genera Alphavirus and Flavivirus, and Costa Rica is endemic to several of them. The aim of this study was to describe and analyze the community structure of such vectors in Costa Rica. Methods: Sampling was performed in two different coastal locations of Costa Rica with evidence of arboviral activity during rainy and dry seasons. Encephalitis vector surveillance traps, CDC female gravid traps and ovitraps were used. Detection of several arboviruses by Pan-Alpha and Pan-Flavi PCR was attempted. Blood meals were also identified. The Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) was estimated for each area during the rainy and dry seasons. The Chao2 values for abundance and Shannon index for species diversity were also estimated. Results: A total of 1802 adult mosquitoes belonging to 55 species were captured, among which Culex quinquefasciatus was the most caught species. The differences in NDVI were higher between seasons and between regions, yielding lower Chao-Sørensen similarity index values. Venezuelan equine encephalitis virus, West Nile virus and Madariaga virus were not detected at all, and dengue virus and Zika virus were detected in two separate Cx. quinquefasciatus specimens. The primary blood-meal sources were chickens (60%) and humans (27.5%). Both sampled areas were found to have different seasonal dynamics and population turnover, as reflected in the Chao2 species richness estimation values and Shannon diversity index. Conclusion: Seasonal patterns in mosquito community dynamics in coastal areas of Costa Rica have strong differences despite a geographical proximity. The NDVI influences mosquito diversity at the regional scale more than at the local scale. However, year-long continuous sampling is required to better understand local dynamics.

Antecedentes: Los mosquitos son vectores de diversos arbovirus pertenecientes a los géneros Alphavirus y Flavivirus, y Costa Rica es una zona endémica para varios de ellos. El objetivo de este estudio fue describir y analizar la estructura de las poblaciones de dichos vectores en Costa Rica. Métodos: El muestreo se llevó a cabo en dos localidades costeras diferentes de Costa Rica en las que se había detectado actividad arboviral, tanto durante la estación lluviosa como durante la estación seca. Se utilizaron trampas de vigilancia de vectores de encefalitis, trampas para hembras grávidas del CDC y ovotrampas. Se intentó la detección de varios arbovirus mediante PCR Pan-Alpha y Pan-Flavi. También se identificaron las comidas de sangre. Se estimó el Índice de Vegetación de Diferencia Normalizada (NDVI) para cada zona durante las estaciones lluviosa y seca. También se estimaron los valores de Chao2 para la abundancia y el índice de Shannon para la diversidad de especies. Resultados: Se capturaron un total de 1802 mosquitos adultos pertenecientes a 55 especies, entre los cuales Culex quinquefasciatus fue la especie más capturada. Las diferencias en el NDVI fueron mayores entre estaciones y entre regiones, lo que dio lugar a valores más bajos del índice de similitud de Chao-Sørensen. No se detectaron en absoluto el virus de la encefalitis equina venezolana, el virus del Nilo Occidental ni el virus de Madariaga, y se detectaron el virus del dengue y el virus del Zika en dos especímenes distintos de Cx. quinquefasciatus. Las principales fuentes de alimentación sanguínea fueron los pollos (60 %) y los seres humanos (27,5 %). Se observó que ambas áreas muestreadas presentaban dinámicas estacionales y renovaciones poblacionales diferentes, tal y como se refleja en los valores de estimación de la riqueza de especies Chao2 y en el índice de diversidad de Shannon. Conclusión: Los patrones estacionales en la dinámica de las comunidades de mosquitos en las zonas costeras de Costa Rica presentan grandes diferencias a pesar de la proximidad geográfica. El NDVI influye en la diversidad de mosquitos a escala regional más que a escala local. Sin embargo, se requiere un muestreo continuo a lo largo de todo el año para comprender mejor la dinámica local.