Η ελονοσία παραμένει η κύρια αιτία θανάτου και ασθενειών στην Αφρική, με τη μεγαλύτερη επιβάρυνση στα παιδιά κάτω των 5 ετών. Το πιο αποτελεσματικό μέσο πρόληψης της νόσου είναι οι εντομοκτόνοι παράγοντες ελέγχου φορέων που στοχεύουν τα ενήλικα κουνούπια Anopheles. Ως αποτέλεσμα της ευρείας χρήσης αυτών των παρεμβάσεων, η αντοχή στις πιο συχνά χρησιμοποιούμενες κατηγορίες εντομοκτόνων είναι πλέον ευρέως διαδεδομένη σε ολόκληρη την Αφρική. Η κατανόηση των υποκείμενων μηχανισμών που οδηγούν σε αυτόν τον φαινότυπο είναι απαραίτητη τόσο για την παρακολούθηση της εξάπλωσης της αντίστασης όσο και για την ανάπτυξη νέων εργαλείων για την αντιμετώπισή της.
Σε αυτή τη μελέτη, συγκρίναμε τη σύνθεση μικροβιώματος των ανθεκτικών σε εντομοκτόνα πληθυσμών Anopheles gambiae, Anopheles cruzi και Anopheles arabiensis από την Μπουρκίνα Φάσο με πληθυσμούς ευαίσθητους στα εντομοκτόνα, επίσης από την Αιθιοπία.
Δεν βρήκαμε διαφορές στη σύνθεση της μικροχλωρίδας μεταξύ ανθεκτικών στα εντομοκτόνα καιεντομοκτόνο-ευαίσθητοι πληθυσμοί στη Μπουρκίνα Φάσο. Αυτό το αποτέλεσμα επιβεβαιώθηκε από εργαστηριακές μελέτες αποικιών από δύο χώρες της Μπουρκίνα Φάσο. Αντίθετα, στα κουνούπια Anopheles arabiensis από την Αιθιοπία, παρατηρήθηκαν σαφείς διαφορές στη σύνθεση της μικροχλωρίδας μεταξύ αυτών που πέθαναν και εκείνων που επέζησαν από την έκθεση σε εντομοκτόνο. Για να διερευνήσουμε περαιτέρω την αντίσταση αυτού του πληθυσμού Anopheles arabiensis, πραγματοποιήσαμε προσδιορισμό αλληλουχίας RNA και βρήκαμε διαφορική έκφραση γονιδίων αποτοξίνωσης που σχετίζονται με αντοχή σε εντομοκτόνα, καθώς και αλλαγές στα αναπνευστικά, μεταβολικά και συναπτικά κανάλια ιόντων.
Τα αποτελέσματά μας υποδηλώνουν ότι σε ορισμένες περιπτώσεις η μικροχλωρίδα μπορεί να συμβάλει στην ανάπτυξη αντοχής στα εντομοκτόνα, εκτός από τις αλλαγές στο μεταγραφικό.
Αν και η αντοχή περιγράφεται συχνά ως γενετικό συστατικό του φορέα Anopheles, πρόσφατες μελέτες έχουν δείξει ότι το μικροβίωμα αλλάζει ως απόκριση στην έκθεση σε εντομοκτόνα, υποδηλώνοντας έναν ρόλο για αυτούς τους οργανισμούς στην αντοχή. Πράγματι, μελέτες των φορέων κουνουπιών Anopheles gambiae στη Νότια και Κεντρική Αμερική έχουν δείξει σημαντικές αλλαγές στο μικροβίωμα της επιδερμίδας μετά από έκθεση σε πυρεθροειδή, καθώς και αλλαγές στο συνολικό μικροβίωμα μετά από έκθεση σε οργανοφωσφορικά άλατα. Στην Αφρική, η αντίσταση στα πυρεθροειδή έχει συσχετιστεί με αλλαγές στη σύνθεση της μικροχλωρίδας στο Καμερούν, την Κένυα και την Ακτή Ελεφαντοστού, ενώ οι εργαστηριακά προσαρμοσμένες Anopheles gambiae έχουν δείξει αλλαγές στη μικροβίωσή τους μετά από επιλογή για αντοχή στα πυρεθροειδή. Επιπλέον, η πειραματική θεραπεία με αντιβιοτικά και η προσθήκη γνωστών βακτηρίων σε κουνούπια Anopheles arabiensis που είχαν αποικιστεί στο εργαστήριο έδειξε αυξημένη ανοχή στα πυρεθροειδή. Μαζί, αυτά τα δεδομένα υποδηλώνουν ότι η αντοχή στα εντομοκτόνα μπορεί να συνδέεται με το μικροβίωμα των κουνουπιών και ότι αυτή η πτυχή της αντοχής στα εντομοκτόνα θα μπορούσε να αξιοποιηθεί για τον έλεγχο των φορέων ασθενειών.
Σε αυτή τη μελέτη, χρησιμοποιήσαμε την αλληλουχία 16S για να προσδιορίσουμε εάν η μικροχλωρίδα των κουνουπιών που αποικίστηκαν στο εργαστήριο και συλλέγονται στο πεδίο στη Δυτική και Ανατολική Αφρική διέφερε μεταξύ αυτών που επέζησαν και εκείνων που πέθαναν μετά από έκθεση στην πυρεθροειδή δελταμεθρίνη. Στο πλαίσιο της αντοχής στα εντομοκτόνα, η σύγκριση μικροβίων από διαφορετικές περιοχές της Αφρικής με διαφορετικά είδη και επίπεδα αντοχής μπορεί να βοηθήσει στην κατανόηση των περιφερειακών επιρροών στις μικροβιακές κοινότητες. Οι εργαστηριακές αποικίες ήταν από την Μπουρκίνα Φάσο και εκτράφηκαν σε δύο διαφορετικά ευρωπαϊκά εργαστήρια (An. coluzzii στη Γερμανία και An. arabiensis στο Ηνωμένο Βασίλειο), τα κουνούπια από την Μπουρκίνα Φάσο αντιπροσώπευαν και τα τρία είδη του An. σύμπλεγμα ειδών gambiae, και τα κουνούπια από την Αιθιοπία αντιπροσώπευαν το An. arabiensis. Εδώ, δείχνουμε ότι το Anopheles arabiensis από την Αιθιοπία είχε διακριτές υπογραφές μικροχλωρίδας σε ζωντανά και νεκρά κουνούπια, ενώ το Anopheles arabiensis από την Μπουρκίνα Φάσο και δύο εργαστήρια όχι. Στόχος αυτής της μελέτης είναι η περαιτέρω διερεύνηση της αντοχής στα εντομοκτόνα. Πραγματοποιήσαμε προσδιορισμό αλληλουχίας RNA στους πληθυσμούς Anopheles arabiensis και διαπιστώσαμε ότι τα γονίδια που σχετίζονται με την αντίσταση στα εντομοκτόνα ρυθμίστηκαν προς τα πάνω, ενώ τα γονίδια που σχετίζονται με την αναπνοή γενικά άλλαξαν. Η ενσωμάτωση αυτών των δεδομένων με έναν δεύτερο πληθυσμό από την Αιθιοπία εντόπισε βασικά γονίδια αποτοξίνωσης στην περιοχή. Περαιτέρω σύγκριση με το Anopheles arabiensis από την Μπουρκίνα Φάσο αποκάλυψε σημαντικές διαφορές στα προφίλ μεταγραφής, αλλά εξακολουθούν να αναγνωρίζονται τέσσερα βασικά γονίδια αποτοξίνωσης που υπερεκφράζονται σε ολόκληρη την Αφρική.
Στη συνέχεια, τα ζωντανά και τα νεκρά κουνούπια κάθε είδους από κάθε περιοχή αλληλουχήθηκαν χρησιμοποιώντας αλληλουχία 16S και υπολογίστηκαν οι σχετικές αφθονίες. Δεν παρατηρήθηκαν διαφορές στην άλφα ποικιλομορφία, υποδεικνύοντας ότι δεν υπάρχουν διαφορές στον πλούτο της λειτουργικής ταξινομικής μονάδας (OTU). Ωστόσο, η ποικιλομορφία βήτα διέφερε σημαντικά μεταξύ των χωρών και οι όροι αλληλεπίδρασης για τη χώρα και την κατάσταση ζωντανών/νεκρών (PANOVA = 0,001 και 0,008, αντίστοιχα) έδειξαν ότι υπήρχε ποικιλομορφία μεταξύ αυτών των παραγόντων. Δεν παρατηρήθηκαν διαφορές στη βήτα διακύμανση μεταξύ των χωρών, υποδεικνύοντας παρόμοιες διακυμάνσεις μεταξύ των ομάδων. Το διάγραμμα κλιμάκωσης πολλαπλών μεταβλητών Bray-Curtis (Εικόνα 2Α) έδειξε ότι τα δείγματα διαχωρίστηκαν σε μεγάλο βαθμό κατά τοποθεσία, αλλά υπήρχαν ορισμένες αξιοσημείωτες εξαιρέσεις. Αρκετά δείγματα από το Αν. arabiensis κοινότητα και ένα δείγμα από την Αν. Η κοινότητα coluzzii επικαλύπτεται με δείγμα από την Μπουρκίνα Φάσο, ενώ ένα δείγμα από το An. δείγματα arabiensis από την Μπουρκίνα Φάσο επικαλύπτονται με το An. δείγμα κοινότητας arabiensis, το οποίο μπορεί να υποδεικνύει ότι η αρχική μικροχλωρίδα διατηρήθηκε τυχαία σε πολλές γενιές και σε πολλές περιοχές. Τα δείγματα της Μπουρκίνα Φάσο δεν διαχωρίστηκαν σαφώς ανά είδος. Αυτή η έλλειψη διαχωρισμού ήταν αναμενόμενη, καθώς τα άτομα στη συνέχεια συγκεντρώθηκαν παρά το γεγονός ότι προέρχονταν από διαφορετικά περιβάλλοντα προνυμφών. Πράγματι, μελέτες έχουν δείξει ότι η κοινή χρήση μιας οικολογικής θέσης κατά το υδάτινο στάδιο μπορεί να επηρεάσει σημαντικά τη σύνθεση της μικροχλωρίδας [50]. Είναι ενδιαφέρον ότι, ενώ τα δείγματα και οι κοινότητες κουνουπιών της Μπουρκίνα Φάσο δεν εμφάνισαν διαφορές στην επιβίωση ή τη θνησιμότητα των κουνουπιών μετά την έκθεση σε εντομοκτόνο, τα δείγματα της Αιθιοπίας διαχωρίστηκαν σαφώς, υποδηλώνοντας ότι η σύνθεση μικροβίων σε αυτά τα δείγματα Anopheles σχετίζεται με αντοχή στα εντομοκτόνα. Τα δείγματα συλλέχθηκαν από την ίδια τοποθεσία, γεγονός που μπορεί να εξηγήσει την ισχυρότερη συσχέτιση.
Η αντοχή στα πυρεθροειδή εντομοκτόνα είναι ένας πολύπλοκος φαινότυπος και ενώ οι αλλαγές στον μεταβολισμό και τους στόχους έχουν μελετηθεί σχετικά καλά, οι αλλαγές στη μικροχλωρίδα μόλις αρχίζουν να διερευνώνται. Σε αυτή τη μελέτη, δείχνουμε ότι οι αλλαγές στη μικροχλωρίδα μπορεί να είναι πιο σημαντικές σε ορισμένους πληθυσμούς. Χαρακτηρίζουμε περαιτέρω την αντοχή σε εντομοκτόνα στο Anopheles arabiensis από το Bahir Dar και δείχνουμε αλλαγές σε γνωστά μεταγραφήματα που σχετίζονται με την αντίσταση, καθώς και σημαντικές αλλαγές στα γονίδια που σχετίζονται με την αναπνοή που ήταν επίσης εμφανείς σε προηγούμενη μελέτη RNA-seq πληθυσμών Anopheles arabiensis από την Αιθιοπία . Μαζί, αυτά τα αποτελέσματα υποδηλώνουν ότι η αντοχή σε εντομοκτόνα σε αυτά τα κουνούπια μπορεί να εξαρτάται από έναν συνδυασμό γενετικών και μη γενετικών παραγόντων, πιθανότατα επειδή οι συμβιωτικές σχέσεις με αυτόχθονα βακτήρια μπορεί να συμπληρώσουν την υποβάθμιση των εντομοκτόνων σε πληθυσμούς με χαμηλότερα επίπεδα αντοχής.
Πρόσφατες μελέτες έχουν συνδέσει την αυξημένη αναπνοή με αντοχή σε εντομοκτόνα, σύμφωνα με τους εμπλουτισμένους όρους οντολογίας στο Bahir Dar RNAseq και τα ενσωματωμένα δεδομένα της Αιθιοπίας που λαμβάνονται εδώ. υποδηλώνοντας και πάλι ότι η αντίσταση οδηγεί σε αυξημένη αναπνοή, είτε ως αιτία είτε ως συνέπεια αυτού του φαινοτύπου. Εάν αυτές οι αλλαγές οδηγήσουν σε διαφορές στο δυναμικό αντιδραστικών ειδών οξυγόνου και αζώτου, όπως προτάθηκε προηγουμένως, αυτό θα μπορούσε να επηρεάσει την ικανότητα του φορέα και τον μικροβιακό αποικισμό μέσω της διαφορικής βακτηριακής αντίστασης στη σάρωση ROS από μακροπρόθεσμα κοινά βακτήρια.
Τα δεδομένα που παρουσιάζονται εδώ παρέχουν στοιχεία ότι η μικροχλωρίδα μπορεί να επηρεάσει την αντοχή στα εντομοκτόνα σε ορισμένα περιβάλλοντα. Επίσης αποδείξαμε ότι ο Αν. Τα κουνούπια arabiensis στην Αιθιοπία εμφανίζουν παρόμοιες μεταγραφικές αλλαγές που προσδίδουν αντοχή σε εντομοκτόνα. Ωστόσο, ο αριθμός των γονιδίων που αντιστοιχούν σε αυτά στη Μπουρκίνα Φάσο είναι μικρός. Παραμένουν αρκετές επιφυλάξεις σχετικά με τα συμπεράσματα που προέκυψαν εδώ και σε άλλες μελέτες. Πρώτον, μια αιτιώδης σχέση μεταξύ της επιβίωσης των πυρεθροειδών και της μικροχλωρίδας πρέπει να αποδειχθεί χρησιμοποιώντας μεταβολομικές μελέτες ή μεταμόσχευση μικροβίων. Επιπλέον, πρέπει να αποδειχθεί η επικύρωση βασικών υποψηφίων σε πολλούς πληθυσμούς από διαφορετικές περιοχές. Τέλος, ο συνδυασμός δεδομένων μεταγραφής με δεδομένα μικροχλωρίδας μέσω στοχευμένων μελετών μετά τη μεταμόσχευση θα παρέχει πιο λεπτομερείς πληροφορίες σχετικά με το εάν η μικροχλωρίδα επηρεάζει άμεσα το μεταγραφικό στοιχείο των κουνουπιών σε σχέση με την αντοχή στα πυρεθροειδή. Ωστόσο, συνολικά, τα δεδομένα μας υποδηλώνουν ότι η αντοχή είναι τόσο τοπική όσο και διακρατική, υπογραμμίζοντας την ανάγκη δοκιμής νέων εντομοκτόνων προϊόντων σε πολλές περιοχές.
Ώρα δημοσίευσης: Μαρ-24-2025