Maliarija išlieka pagrindine mirties ir ligų priežastimi Afrikoje, o didžiausia našta ja serga vaikai iki 5 metų amžiaus. Veiksmingiausia ligos prevencijos priemonė yra insekticidiniai vektorių kontrolės vaistai, skirti suaugusiems Anopheles uodams. Dėl plačiai paplitusio šių intervencijų naudojimo atsparumas dažniausiai naudojamoms insekticidų klasėms dabar yra plačiai paplitęs visoje Afrikoje. Suprasti pagrindinius mechanizmus, lemiančius šį fenotipą, yra būtina norint stebėti atsparumo plitimą ir sukurti naujas priemones jam įveikti.
Šiame tyrime palyginome insekticidams atsparių Anopheles gambiae, Anopheles cruzi ir Anopheles arabiensis populiacijų iš Burkina Fase mikrobiomo sudėtį su insekticidams jautrių populiacijų iš Etiopijos mikrobiomo sudėtį.
Neradome jokių skirtumų tarp mikrobiotos sudėties tarp atsparių insekticidams irinsekticidasjautrios populiacijos Burkina Fase. Šį rezultatą patvirtino laboratoriniai dviejų Burkina Faso šalių kolonijų tyrimai. Priešingai, Etiopijoje gyvenančių Anopheles arabiensis uodų mikrobiotos sudėtis aiški ir skyrėsi tarp tų, kurie nugaišo, ir tų, kurie išgyveno insekticidų poveikį. Norėdami toliau tirti šios Anopheles arabiensis populiacijos atsparumą, atlikome RNR sekvenavimą ir nustatėme skirtingą detoksikacijos genų, susijusių su atsparumu insekticidams, raišką, taip pat kvėpavimo, metabolinių ir sinapsinių jonų kanalų pokyčius.
Mūsų rezultatai rodo, kad kai kuriais atvejais mikrobiota, be transkriptomo pokyčių, gali prisidėti prie atsparumo insekticidams išsivystymo.
Nors atsparumas dažnai apibūdinamas kaip genetinis Anopheles vektoriaus komponentas, naujausi tyrimai parodė, kad mikrobiomas kinta reaguodamas į insekticidų poveikį, o tai rodo šių organizmų vaidmenį atsparume. Iš tiesų, Anopheles gambiae uodų vektorių tyrimai Pietų ir Centrinėje Amerikoje parodė reikšmingus epidermio mikrobiomo pokyčius po sąlyčio su piretroidais, taip pat bendro mikrobiomo pokyčius po sąlyčio su organofosfatais . Afrikoje atsparumas piretroidams buvo susijęs su mikrobiotos sudėties pokyčiais Kamerūne, Kenijoje ir Dramblio Kaulo Krante, o laboratorijoje adaptuoti Anopheles gambiae parodė savo mikrobiotos pokyčius po atrankos dėl atsparumo piretroidams . Be to, eksperimentinis gydymas antibiotikais ir žinomų bakterijų pridėjimas laboratorijoje kolonizuotuose Anopheles arabiensis uoduose parodė padidėjusį toleranciją piretroidams . Visi šie duomenys rodo, kad atsparumas insekticidams gali būti susijęs su uodų mikrobiomu ir kad šis insekticidų atsparumo aspektas galėtų būti panaudotas ligų vektorių kontrolei.
Šiame tyrime naudojome 16S sekvenavimą, siekdami nustatyti, ar Vakarų ir Rytų Afrikoje laboratorijoje kolonizuotų ir lauke surinktų uodų mikrobiota skyrėsi tarp išgyvenusiųjų ir nugaišusiųjų po sąlyčio su piretroidiniu deltametrinu. Insekticidų atsparumo kontekste, skirtingų Afrikos regionų mikrobiotos su skirtingomis rūšimis ir atsparumo lygiais palyginimas gali padėti suprasti regioninę įtaką mikrobų bendrijoms. Laboratorinės kolonijos buvo iš Burkina Faso ir augintos dviejose skirtingose Europos laboratorijose („An. coluzzii“ Vokietijoje ir „An. arabiensis“ Jungtinėje Karalystėje), uodai iš Burkina Faso atstovavo visoms trims An. gambiae rūšių komplekso rūšims, o uodai iš Etiopijos atstovavo An. arabiensis. Čia parodome, kad Anopheles arabiensis iš Etiopijos turėjo skirtingus mikrobiotos parašus gyvuose ir negyvuose uoduose, o Anopheles arabiensis iš Burkina Faso ir dviejų laboratorijų – ne. Šio tyrimo tikslas – toliau tirti atsparumą insekticidams. Atlikome RNR sekvenavimą Anopheles arabiensis populiacijose ir nustatėme, kad su atsparumu insekticidams susiję genai buvo padidinti, o su kvėpavimu susiję genai paprastai buvo pakitę. Šių duomenų integravimas su antrąja populiacija iš Etiopijos identifikavo pagrindinius detoksikacijos genus regione. Tolesnis palyginimas su Anopheles arabiensis iš Burkina Faso atskleidė reikšmingus transkriptomų profilių skirtumus, tačiau vis tiek identifikavo keturis pagrindinius detoksikacijos genus, kurių pernelyg didelė raiška buvo nustatyta visoje Afrikoje.
Kiekvienos rūšies gyvi ir negyvi uodai iš kiekvieno regiono buvo sekvenuoti naudojant 16S sekvenavimą ir apskaičiuotas santykinis gausumas. Alfa įvairovės skirtumų nepastebėta, o tai rodo, kad nėra skirtumų ir operacinio taksonominio vieneto (OTU) gausume; tačiau beta įvairovė tarp šalių reikšmingai skyrėsi, o sąveikos terminai, rodantys šalį ir gyvų/negyvų būseną (atitinkamai PANOVA = 0,001 ir 0,008), rodė, kad tarp šių veiksnių egzistuoja įvairovė. Beta dispersijos skirtumų tarp šalių nepastebėta, o tai rodo panašius skirtumus tarp grupių. Bray-Curtis daugiamatis mastelio grafikas (2A pav.) parodė, kad mėginiai buvo daugiausia atskirti pagal vietą, tačiau buvo ir keletas pastebimų išimčių. Keli mėginiai iš An. arabiensis bendrijos ir vienas mėginys iš An. coluzzii bendrijos sutapo su mėginiu iš Burkina Faso, o vienas mėginys iš An. arabiensis mėginių iš Burkina Faso sutapo su An. arabiensis bendrijos mėginiu, o tai gali rodyti, kad pradinė mikrobiota buvo atsitiktinai išlikusi per daugelį kartų ir keliuose regionuose. Burkina Faso mėginiai nebuvo aiškiai atskirti pagal rūšis; Šis segregacijos trūkumas buvo tikėtinas, nes individai vėliau buvo sugrupuoti, nepaisant to, kad buvo kilę iš skirtingų lervų aplinkų. Iš tiesų, tyrimai parodė, kad dalijimasis ekologine niša vandens stadijoje gali reikšmingai paveikti mikrobiotos sudėtį [50]. Įdomu tai, kad nors Burkina Faso uodų mėginiai ir bendrijos neparodė jokių skirtumų tarp uodų išgyvenamumo ar mirtingumo po insekticidų poveikio, Etiopijos mėginiai buvo aiškiai segreguoti, o tai rodo, kad šių Anopheles mėginių mikrobiotos sudėtis yra susijusi su atsparumu insekticidams. Mėginiai buvo surinkti iš tos pačios vietos, o tai gali paaiškinti stipresnį ryšį.
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 mikrobiotos pokyčiai gali būti svarbesni tam tikrose populiacijose; 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 pastebėti ankstesniame Anopheles arabiensis populiacijų iš Etiopijos RNR sekoskaitos tyrime. Visi šie rezultatai rodo, kad šių uodų atsparumas insekticidams gali priklausyti nuo genetinių ir negenetinių veiksnių derinio, greičiausiai todėl, kad simbiotiniai ryšiai su vietinėmis bakterijomis gali papildyti insekticidų skaidymą populiacijose, kurių atsparumo lygis yra mažesnis.
Naujausi tyrimai susiejo padidėjusį kvėpavimą su atsparumu insekticidams , atitinkančius praturtintus Bahir Dar RNAseq ontologijos terminus ir čia gautus integruotus Etiopijos duomenis; vėlgi tai rodo, kad atsparumas sukelia padidėjusį kvėpavimą kaip šio fenotipo priežastį arba pasekmę. Jei šie pokyčiai lemia reaktyviųjų deguonies ir azoto rūšių potencialo skirtumus, kaip buvo minėta anksčiau , tai gali turėti įtakos vektorių kompetencijai ir mikrobų kolonizacijai dėl skirtingo bakterijų atsparumo ROS gaudymui, kurį atlieka ilgalaikės komensalinės bakterijos.
Čia pateikti duomenys rodo, kad mikrobiota tam tikroje aplinkoje gali turėti įtakos atsparumui insekticidams. Taip pat parodėme, kad Etiopijoje gyvenantys An. arabiensis uodai pasižymi panašiais transkriptomo pakitimais, lemiančiais atsparumą insekticidams; tačiau genų, atitinkančių Burkina Fase esančius genus, skaičius yra nedidelis. Lieka keletas išlygų dėl čia ir kituose tyrimuose padarytų išvadų. Pirma, reikia įrodyti priežastinį ryšį tarp piretroidų išgyvenamumo ir mikrobiotos, naudojant metabolominius tyrimus arba mikrobiotos transplantaciją. Be to, reikia įrodyti pagrindinių kandidatų patvirtinimą keliose populiacijose iš skirtingų regionų. Galiausiai, transkriptomo duomenų derinimas su mikrobiotos duomenimis atliekant tikslinius po transplantacijos tyrimus suteiks išsamesnės informacijos apie tai, ar mikrobiota tiesiogiai veikia uodų transkriptomą, atsižvelgiant į atsparumą piretroidams. Tačiau kartu mūsų duomenys rodo, kad atsparumas yra ir vietinis, ir tarptautinis, todėl pabrėžiama, kad reikia išbandyti naujus insekticidų produktus keliuose regionuose.
Įrašo laikas: 2025 m. kovo 24 d.