Maliarija tebėra pagrindinė mirties ir ligų priežastis Afrikoje, o didžiausia našta jaunesniems nei 5 metų vaikams. Veiksmingiausia ligos prevencijos priemonė yra insekticidinės pernešėjų kontrolės priemonės, skirtos suaugusiems Anopheles uodams. Dėl plačiai naudojamų šių intervencijų atsparumas dažniausiai naudojamoms insekticidų klasėms dabar yra plačiai paplitęs visoje Afrikoje. Suprasti pagrindinius mechanizmus, lemiančius šį fenotipą, būtina tiek norint sekti atsparumo plitimą, tiek sukurti naujas priemones jam įveikti.
Šiame tyrime palyginome insekticidams atsparių Anopheles gambiae, Anopheles cruzi ir Anopheles arabiensis populiacijų iš Burkina Faso mikrobiomų sudėtį su insekticidams jautriomis populiacijomis, taip pat iš Etiopijos.
Neradome jokių mikrobiotos sudėties skirtumų tarp atsparių insekticidams irinsekticidas- jautrios populiacijos Burkina Fase. Šį rezultatą patvirtino dviejų Burkina Faso šalių kolonijų laboratoriniai tyrimai. Priešingai, Anopheles arabiensis uoduose iš Etiopijos buvo pastebėti aiškūs mikrobiotos sudėties skirtumai tarp tų, kurie mirė, ir tų, kurie išgyveno insekticidų poveikį. Norėdami toliau tirti šios Anopheles arabiensis populiacijos atsparumą, atlikome RNR seką ir nustatėme skirtingą detoksikacijos genų, susijusių su atsparumu insekticidams, ekspresiją, taip pat kvėpavimo, metabolinių ir sinapsinių jonų kanalų pokyčius.
Mūsų rezultatai rodo, kad kai kuriais atvejais mikrobiota gali prisidėti prie atsparumo insekticidams vystymosi, be transkripto pokyčių.
Nors atsparumas dažnai apibūdinamas kaip genetinis Anopheles vektoriaus komponentas, naujausi tyrimai parodė, kad mikrobiomas keičiasi reaguojant į insekticidų poveikį, o tai rodo šių organizmų vaidmenį atsparumui. Iš tiesų, Anopheles gambiae uodų vektorių tyrimai Pietų ir Centrinėje Amerikoje parodė reikšmingus epidermio mikrobiomo pokyčius po poveikio piretroidams, taip pat bendro mikrobiomo pokyčius po organofosfatų poveikio. Afrikoje atsparumas piretroidams buvo siejamas su mikrobiotos sudėties pokyčiais Kamerūne, Kenijoje ir Dramblio Kaulo Krante, o laboratoriniams tikslams pritaikytų Anopheles gambiae mikrobiotos pokyčiai buvo atrinkti dėl atsparumo piretroidams . Be to, eksperimentinis gydymas antibiotikais ir žinomų bakterijų pridėjimas laboratorijoje kolonizuotuose Anopheles arabiensis uoduose parodė padidėjusį toleranciją piretroidams . Kartu šie duomenys rodo, kad atsparumas insekticidams gali būti susijęs su uodų mikrobioma ir kad šis atsparumo insekticidams aspektas gali būti panaudotas ligų pernešėjų kontrolei.
Šiame tyrime naudojome 16S sekos nustatymą, norėdami nustatyti, ar Vakarų ir Rytų Afrikoje laboratorijoje kolonizuotų ir lauke surinktų uodų mikrobiota skiriasi tarp išgyvenusių ir mirusių po piretroidinio deltametrino poveikio. Atsižvelgiant į atsparumą insekticidams, skirtingų Afrikos regionų mikrobiotos palyginimas su skirtingomis rūšimis ir atsparumo lygiais gali padėti suprasti regioninį poveikį mikrobų bendruomenėms. Laboratorinės kolonijos buvo iš Burkina Faso ir auginamos dviejose skirtingose Europos laboratorijose (An. coluzzii Vokietijoje ir An. arabiensis Jungtinėje Karalystėje), uodai iš Burkina Faso atstovavo visoms trims An rūšims. gambiae rūšių kompleksas, o uodai iš Etiopijos atstovavo An. arabiensis. Čia parodome, kad Anopheles arabiensis iš Etiopijos gyvuose ir negyvuose uoduose turėjo skirtingus mikrobiotos ženklus, o Anopheles arabiensis iš Burkina Faso ir dviejų laboratorijų – ne. Šio tyrimo tikslas – toliau tirti atsparumą insekticidams. Mes atlikome Anopheles arabiensis populiacijų RNR sekos nustatymą ir nustatėme, kad genai, susiję su atsparumu insekticidams, buvo reguliuojami, o su kvėpavimu susiję genai paprastai buvo pakeisti. Šių duomenų integravimas su antrąja Etiopijos populiacija nustatė pagrindinius detoksikacijos genus regione. Tolesnis palyginimas su Anopheles arabiensis iš Burkina Faso atskleidė reikšmingus transkripto profilių skirtumus, tačiau vis tiek nustatė keturis pagrindinius detoksikacijos genus, kurie buvo pernelyg išreikšti visoje Afrikoje.
Gyvi ir negyvi kiekvienos rūšies uodai iš kiekvieno regiono buvo suskirstyti naudojant 16S seką ir apskaičiuotas santykinis gausumas. Alfa įvairovės skirtumų nepastebėta, o tai rodo, kad operatyvinio taksonominio vieneto (OTU) turtingumo skirtumų nėra; tačiau beta versijos įvairovė įvairiose šalyse labai skyrėsi, o šalies ir gyvų / mirusių būsenų sąveikos terminai (PANOVA = 0,001 ir 0,008 atitinkamai) parodė, kad tarp šių veiksnių egzistuoja įvairovė. Beta dispersijos skirtumų tarp šalių nepastebėta, o tai rodo panašius skirtumus tarp grupių. Bray-Curtis daugiamatis mastelio brėžinys (2A pav.) parodė, kad mėginiai iš esmės buvo atskirti pagal vietą, tačiau buvo keletas reikšmingų išimčių. Keli pavyzdžiai iš An. arabiensis bendruomenė ir vienas pavyzdys iš An. coluzzii bendruomenė sutapo su pavyzdžiu iš Burkina Faso, o vienu pavyzdžiu iš An. arabiensis mėginiai iš Burkina Faso sutapo su An. arabiensis bendruomenės mėginys, o tai gali reikšti, kad pradinė mikrobiota buvo atsitiktinai palaikoma per daugelį kartų ir keliuose regionuose. Burkina Faso mėginiai nebuvo aiškiai atskirti pagal rūšis; šio atskyrimo trūkumo buvo tikimasi, nes individai vėliau buvo sujungti, nepaisant to, kad jie kilę iš skirtingų lervų aplinkos. Iš tiesų, tyrimai parodė, kad dalijimasis ekologine niša vandens etape gali reikšmingai paveikti mikrobiotos sudėtį [50]. Įdomu tai, kad nors Burkina Faso uodų mėginiai ir bendruomenės neparodė uodų išgyvenamumo ar mirtingumo skirtumų po insekticidų poveikio, Etiopijos mėginiai buvo aiškiai atskirti, o tai rodo, kad šių Anopheles mėginių mikrobiotos sudėtis yra susijusi su atsparumu insekticidams. Mėginiai buvo paimti iš tos pačios vietos, o tai gali paaiškinti stipresnę asociaciją.
Atsparumas piretroidiniams insekticidams yra sudėtingas fenotipas, ir nors metabolizmo ir taikinių pokyčiai yra gana gerai ištirti, mikrobiotos pokyčiai tik pradedami tyrinėti. Šiame tyrime parodome, kad tam tikrose populiacijose mikrobiotos pokyčiai gali būti svarbesni; toliau apibūdiname Anopheles arabiensis iš Bahir Dar atsparumą insekticidams ir parodome žinomų su atsparumu susijusių transkriptų pokyčius, taip pat reikšmingus su kvėpavimu susijusių genų pokyčius, kurie taip pat buvo akivaizdūs ankstesniame Anopheles arabiensis populiacijų iš Etiopijos RNR-seq tyrime. Kartu šie rezultatai rodo, kad šių uodų atsparumas insekticidams gali priklausyti nuo genetinių ir ne genetinių veiksnių derinio, greičiausiai todėl, kad simbiotiniai ryšiai su vietinėmis bakterijomis gali papildyti insekticidų degradaciją populiacijose, kurių atsparumo lygis yra mažesnis.
Naujausi tyrimai susiejo padidėjusį kvėpavimą su atsparumu insekticidams, atitinkančius Bahir Dar RNAseq papildytus ontologijos terminus ir čia gautus integruotus Etiopijos duomenis; dar kartą rodo, kad atsparumas padidina kvėpavimą, kaip šio fenotipo priežastį arba pasekmę. Jei šie pokyčiai lemia reaktyviojo deguonies ir azoto rūšių potencialo skirtumus, kaip buvo pasiūlyta anksčiau , tai gali turėti įtakos vektorių kompetencijai ir mikrobų kolonizacijai dėl skirtingo bakterijų atsparumo ROS pašalinimui, kurį atlieka ilgalaikės komensalinės bakterijos .
Čia pateikti duomenys rodo, kad mikrobiota gali turėti įtakos atsparumui insekticidams tam tikroje aplinkoje. Taip pat parodėme, kad An. arabiensis uodai Etiopijoje rodo panašius transkripto pokyčius, suteikiančius atsparumą insekticidams; tačiau genų, atitinkančių Burkina Fase, skaičius yra mažas. Lieka keletas įspėjimų, susijusių su čia ir kituose tyrimuose padarytomis išvadomis. Pirma, naudojant metabolominius tyrimus arba mikrobiotos transplantaciją, reikia įrodyti priežastinį ryšį tarp piretroidų išgyvenimo ir mikrobiotos. Be to, reikia įrodyti pagrindinių kandidatų patvirtinimą keliose populiacijose iš skirtingų regionų. Galiausiai, derinant transkripto duomenis su mikrobiotos duomenimis atliekant tikslinius tyrimus po transplantacijos, bus gauta išsamesnės informacijos apie tai, ar mikrobiota tiesiogiai veikia uodų transkriptą, atsižvelgiant į atsparumą piretroidams. Tačiau kartu, mūsų duomenys rodo, kad atsparumas yra tiek vietinis, tiek tarptautinis, o tai pabrėžia poreikį išbandyti naujus insekticidų produktus keliuose regionuose.
Paskelbimo laikas: 2025-03-24