A JOURNEY INTO LARVAL SALIVARY GLANDS: THE CASE OF AEDES ALBOPICTUS

The present study builds upon a broader research activity focused on the salivary glands of adult Aedes albopictus, investigating saliva as a molecular interface between the vector and the vertebrate host and its immunogenic properties. In particular, the analysis of the humoral immune response, with specific reference to IgG and IgE immunoglobulins, revealed a marked variability within the population and enabled the identification of species-specific salivary antigens, thereby defining the conceptual framework in which this thesis was developed. Building on this foundation, the focus progressively shifted towards the larval stages. Mosquito salivary glands represent a central subject in vector biology due to their role in blood feeding and pathogen transmission and have therefore been extensively investigated in adult stages. In contrast, homologous structures in larval stages remain poorly characterised, highlighting a significant gap in our understanding of their development and function. Within this framework, this thesis aims to characterise the larval salivary glands of Aedes albopictus, a species of major epidemiological relevance, with the objective of defining their structural organisation, molecular composition, and potential biological functions. To this end, an integrated approach combining microscopy techniques with multi-omics analyses, including proteomics, lipidomics, and transcriptomics, was employed, together with the generation of a transgenic line for functional investigation. Larval salivary glands, a paired organ located in the thoracic region, were found to consist of morphologically distinct domains and to display marked divergence from their adult counterparts, including the absence of a continuous duct and a high lipid content. Multi-omics analyses converge in defining these glands as a metabolically active tissue, characterised by high biosynthetic capacity and a prominent involvement in lipid management and storage processes. Functional analysis, performed using a transgenic line expressing miniSOG2 specifically in larval salivary glands, revealed that perturbation of gland activity leads to a developmental delay, particularly in females, suggesting a role for these structures in physiological processes that become limiting during maturation. Overall, this work suggests that larval salivary glands contribute to lipid management and the maintenance of energy homeostasis during development. These findings expand current paradigms in salivary gland biology and provide new perspectives for understanding mosquito development, with potential implications for future vector control strategies.

La presente indagine si inserisce in una più ampia attività di ricerca condotta sulle ghiandole salivari degli stadi adulti di Aedes albopictus, focalizzata sulla saliva come interfaccia molecolare tra il vettore e l’ospite vertebrato e sulle sue proprietà immunogeniche. In particolare, l’analisi della risposta immunitaria umorale, con specifico riferimento alle immunoglobuline IgG e IgE, ha evidenziato una marcata variabilità nella popolazione e ha consentito l’identificazione di antigeni salivari specie specifici, definendo il quadro concettuale entro cui si è sviluppata la presente tesi. A partire da queste basi, l’attenzione si è progressivamente spostata verso gli stadi larvali. Le ghiandole salivari delle zanzare rappresentano infatti un ambito centrale di studio nella biologia dei vettori, in virtù del loro ruolo fondamentale nel completamento del pasto di sangue e, soprattutto, nella trasmissione di patogeni agli ospiti vertebrati e, pertanto, sono state ampiamente investigate. Al contrario, le stesse strutture presenti negli stadi larvali, comunemente indicate come ghiandole salivari per analogia, rimangono tuttora poco caratterizzate, evidenziando una significativa lacuna nella comprensione dello sviluppo e della funzione di questi organi. La presente tesi si inserisce in questo contesto e si propone di contribuire alla caratterizzazione delle ghiandole salivari larvali, concentrandosi sulla zanzara tigre Aedes albopictus, specie di grande rilevanza epidemiologica, con l’obiettivo di definirne l’organizzazione strutturale, la composizione molecolare e le potenziali funzioni biologiche. A tal fine, è stato adottato un approccio integrato che combina tecniche di microscopia con analisi multi-omiche, incluse proteomica, lipidomica e trascrittomica, unitamente allo sviluppo di una linea transgenica per l’analisi funzionale. Le ghiandole salivari larvali, organo pari localizzato nella regione toracica sono risultate essere costituite da domini morfologicamente distinti e hanno mostrato una marcata divergenza rispetto alle controparti adulte, inclusa l’assenza di un dotto continuo e un elevato contenuto lipidico. Le analisi omiche convergono nel delineare queste ghiandole come un tessuto metabolicamente attivo, caratterizzato da elevata capacità biosintetica e da un marcato coinvolgimento in processi di gestione e accumulo dei lipidi. L’analisi funzionale, condotta mediante una linea transgenica esprimente miniSOG2 in modo specifico nelle ghiandole salivari larvali, ha evidenziato che l’alterazione dell’attività ghiandolare comporta un ritardo nello sviluppo, in particolare nelle femmine, suggerendo un ruolo di queste strutture in processi fisiologici che diventano limitanti durante la maturazione. Nel complesso, questo lavoro suggerisce che le ghiandole salivari larvali contribuiscano alla gestione dei lipidi e al mantenimento dell’omeostasi energetica durante lo sviluppo larvale. I risultati ottenuti ampliano gli attuali paradigmi della biologia delle ghiandole salivari e aprono nuove prospettive per la comprensione della biologia delle zanzare, fornendo una base conoscitiva essenziale anche per eventuali applicazioni future, incluse le strategie di controllo dei vettori.