A malária továbbra is a halálozás és a betegségek egyik fő oka Afrikában, a legnagyobb teher az 5 év alatti gyermekek körében. A betegség megelőzésének leghatékonyabb eszközei a kifejlett Anopheles szúnyogokat célzó inszekticid vektorkontroll szerek. Ezeknek a beavatkozásoknak a széleskörű elterjedésének eredményeként a leggyakrabban használt rovarirtó szerek osztályaival szembeni rezisztencia mára Afrikában széles körben elterjedt. Az ehhez a fenotípushoz vezető mögöttes mechanizmusok megértése elengedhetetlen mind a rezisztencia terjedésének nyomon követéséhez, mind a leküzdésére szolgáló új eszközök kifejlesztéséhez.
Ebben a tanulmányban a burkina fasói rovarirtószer-rezisztens Anopheles gambiae, Anopheles cruzi és Anopheles arabiensis populációk mikrobiomösszetételét hasonlítottuk össze a szintén Etiópiából származó, rovarirtószer-érzékeny populációkkal.
Nem találtunk különbséget a mikrobióta összetételében a rovarirtó-rezisztens ésrovarirtó- fogékony populációk Burkina Fasóban. Ezt az eredményt két burkina fasói ország kolóniáján végzett laboratóriumi vizsgálatok is megerősítették. Ezzel szemben az Etiópiából származó Anopheles arabiensis szúnyogoknál egyértelmű különbségeket figyeltek meg a mikrobiota összetételében az elpusztult és a rovarirtó hatást túlélők között. Ennek az Anopheles arabiensis populációnak a rezisztenciájának további vizsgálatára RNS-szekvenálást végeztünk, és megállapítottuk a rovarirtó-rezisztenciával kapcsolatos detoxifikációs gének eltérő expresszióját, valamint a légzési, metabolikus és szinaptikus ioncsatornák változásait.
Eredményeink arra utalnak, hogy bizonyos esetekben a transzkriptom változásai mellett a mikrobiota is hozzájárulhat a rovarirtó szerekkel szembeni rezisztencia kialakulásához.
Bár a rezisztenciát gyakran az Anopheles vektor genetikai összetevőjeként írják le, a közelmúltban végzett vizsgálatok kimutatták, hogy a mikrobiom megváltozik a rovarirtó szer expozíció hatására, ami arra utal, hogy ezek a szervezetek szerepet játszanak a rezisztenciában. Valójában az Anopheles gambiae szúnyogvektorokkal végzett tanulmányok Dél- és Közép-Amerikában jelentős változásokat mutattak ki az epidermális mikrobiomban a piretroidoknak való expozíciót követően, valamint az általános mikrobiomában az organofoszfátokkal való érintkezést követően. Afrikában a piretroid rezisztenciát a mikrobióta összetételében bekövetkezett változásokkal hozták összefüggésbe Kamerunban, Kenyában és Elefántcsontparton, míg a laboratóriumi körülmények között adaptált Anopheles gambiae mikrobiótájában változásokat észleltek a piretroid rezisztencia szelekcióját követően. Ezenkívül az antibiotikumokkal végzett kísérleti kezelés és az ismert baktériumok hozzáadása a laboratóriumban kolonizált Anopheles arabiensis szúnyogokban fokozott toleranciát mutatott a piretroidokkal szemben. Ezek az adatok együttesen azt sugallják, hogy a rovarirtószer-rezisztencia összefüggésbe hozható a szúnyogok mikrobiómával, és hogy a rovarirtószer-rezisztencia ezen aspektusa felhasználható a betegségvektorok elleni védekezésre.
Ebben a vizsgálatban 16S szekvenálást használtunk annak meghatározására, hogy a Nyugat- és Kelet-Afrikában a laboratóriumban kolonizált és a helyszínen gyűjtött szúnyogok mikrobiotája különbözik-e a túlélők és a piretroid deltametrin expozíció után elpusztult szúnyogok között. Az inszekticidekkel szembeni rezisztencia összefüggésében Afrika különböző régióiból származó, különböző fajokkal és rezisztenciaszintekkel rendelkező mikrobióták összehasonlítása segíthet megérteni a mikrobiális közösségekre gyakorolt regionális hatásokat. A laboratóriumi kolóniák Burkina Fasóból származtak, és két különböző európai laboratóriumban (An. coluzzii Németországban és An. arabiensis az Egyesült Királyságban) nevelkedtek, a burkina fasói szúnyogok az An mindhárom faját képviselték. gambiae fajkomplexum, az Etiópiából származó szúnyogok pedig An. arabiiensis. Itt megmutatjuk, hogy az etiópiai Anopheles arabiensis mikrobiota különálló mikrobióta aláírással rendelkezett az élő és elhullott szúnyogokban, míg a burkina fasói Anopheles arabiensis és két laboratórium nem. A tanulmány célja az inszekticidekkel szembeni rezisztencia további vizsgálata. RNS szekvenálást végeztünk az Anopheles arabiensis populációkon, és azt találtuk, hogy a rovarirtószer-rezisztenciával kapcsolatos gének felszabályozottak, míg a légzéshez kapcsolódó gének általában megváltoztak. Ezen adatok integrálása egy második etiópiai populációval azonosította a kulcsfontosságú méregtelenítő géneket a régióban. A Burkina Fasoból származó Anopheles arabiensissel végzett további összehasonlítás jelentős különbségeket tárt fel a transzkriptomprofilokban, de mégis azonosított négy kulcsfontosságú méregtelenítő gént, amelyek Afrikában túlzottan expresszálódnak.
Az egyes fajok élő és elhullott szúnyogjait az egyes régiókból ezután 16S szekvenálással szekvenáltuk, és kiszámítottuk a relatív abundanciát. Nem figyeltek meg különbséget az alfa-diverzitásban, ami azt jelzi, hogy nincs különbség az operatív taxonómiai egységek (OTU) gazdagságában; a béta változatosság azonban szignifikánsan változott az egyes országok között, és az ország és az élő/halott állapot interakciós feltételei (PANOVA = 0,001, illetve 0,008) azt mutatták, hogy e tényezők között sokféleség áll fenn. A béta varianciában nem figyeltek meg különbséget az országok között, ami hasonló eltéréseket jelez a csoportok között. A Bray-Curtis többváltozós skálázási diagram (2A ábra) azt mutatta, hogy a minták nagyrészt hely szerint szegregáltak, de volt néhány figyelemre méltó kivétel. Számos minta az An. arabiensis közösség és egy minta az An. coluzzii közösség átfedésben volt egy burkina fasói mintával, míg egy minta az An. arabiensis minták Burkina Fasoból átfedték az An. arabiensis közösségi minta, ami arra utalhat, hogy az eredeti mikrobiotát véletlenszerűen tartották fenn több generáción keresztül és több régióban. A Burkina Faso-i mintákat nem különítették el egyértelműen fajok szerint; ez a szegregáció hiánya várható volt, mivel az egyedeket később egyesítették, annak ellenére, hogy különböző lárvakörnyezetekből származtak. A tanulmányok valóban kimutatták, hogy az ökológiai rés megosztása a vízi szakaszban jelentősen befolyásolhatja a mikrobiota összetételét [50]. Érdekes módon, míg a Burkina Faso-i szúnyogminták és -közösségek nem mutattak különbséget a szúnyogok túlélésében vagy mortalitásában a rovarirtó szerrel való érintkezést követően, az etióp minták egyértelműen elkülönültek, ami arra utal, hogy ezekben az Anopheles-mintákban a mikrobiota összetétele összefügg a rovarirtó-rezisztenciával. A mintákat ugyanarról a helyről gyűjtöttük, ami magyarázhatja az erősebb asszociációt.
A piretroid inszekticidekkel szembeni rezisztencia összetett fenotípus, és bár az anyagcsere és a célpontok változásait viszonylag jól tanulmányozták, a mikrobióta változásait még csak most kezdik feltárni. Ebben a tanulmányban megmutatjuk, hogy a mikrobióta változásai fontosabbak lehetnek bizonyos populációkban; tovább jellemezzük a Bahir Dar-ból származó Anopheles arabiensis rovarirtószer-rezisztenciáját, és változásokat mutatunk be az ismert rezisztenciával összefüggő transzkriptumokban, valamint jelentős változásokat mutatunk be a légzéssel kapcsolatos génekben, amelyek szintén nyilvánvalóak voltak egy korábbi, Etiópiából származó Anopheles arabiensis populációk RNS-seq vizsgálatában. Ezek az eredmények együttesen arra utalnak, hogy ezeknek a szúnyogoknak a rovarirtószer-rezisztenciája genetikai és nem genetikai tényezők kombinációjától függhet, valószínűleg azért, mert a bennszülött baktériumokkal való szimbiotikus kapcsolatok kiegészíthetik a rovarirtó szerek lebomlását az alacsonyabb rezisztenciaszintű populációkban.
A közelmúltban végzett tanulmányok összefüggésbe hozták a fokozott légzést az inszekticidekkel szembeni rezisztenciával, összhangban a Bahir Dar RNAseq gazdag ontológiai kifejezéseivel és az itt nyert integrált etióp adatokkal; ismét arra utal, hogy a rezisztencia fokozott légzést eredményez, akár ennek a fenotípusnak az oka, akár következménye. Ha ezek a változások a reaktív oxigén- és nitrogénfajok potenciáljának különbségéhez vezetnek, amint azt korábban javasoltuk , ez hatással lehet a vektorkompetenciára és a mikrobiális kolonizációra a hosszú távú kommenzális baktériumok ROS-elnyelése elleni eltérő bakteriális rezisztencia révén.
Az itt bemutatott adatok bizonyítékot szolgáltatnak arra, hogy a mikrobiota bizonyos környezetekben befolyásolhatja a rovarirtószer-rezisztenciát. Azt is bemutattuk, hogy An. az arabiensis szúnyogok Etiópiában hasonló transzkriptumváltozásokat mutatnak, amelyek rovarölő szerekkel szembeni rezisztenciát eredményeznek; azonban a burkina fasóinak megfelelő gének száma csekély. Számos figyelmeztetés maradt az itt és más tanulmányokban levont következtetésekkel kapcsolatban. Először is, a piretroid túlélés és a mikrobiota közötti ok-okozati összefüggést metabolomikus vizsgálatokkal vagy mikrobiota transzplantációval kell bizonyítani. Ezenkívül bizonyítani kell a kulcsfontosságú jelöltek validálását a különböző régiókból származó több populációban. Végül, a transzkripciós adatok és a mikrobióta adatok kombinálása célzott, transzplantáció utáni vizsgálatokon keresztül részletesebb információt nyújt arról, hogy a mikrobiota közvetlenül befolyásolja-e a szúnyog transzkriptumot a piretroid rezisztencia tekintetében. Összességében azonban adataink azt sugallják, hogy a rezisztencia helyi és transznacionális, ami rávilágít arra, hogy több régióban is tesztelni kell az új rovarölő szereket.
Feladás időpontja: 2025. március 24