Malaaria on Aafrikas endiselt peamine surma- ja haiguspõhjus, kusjuures suurim koormus on alla 5-aastaste laste seas. Kõige tõhusamad vahendid haiguse ennetamiseks on insektitsiidsed vektori tõrjevahendid, mis on suunatud täiskasvanud Anopheles sääskedele. Nende sekkumiste laialdase kasutamise tulemusena on resistentsus kõige sagedamini kasutatavate insektitsiidide klasside suhtes nüüd laialt levinud kogu Aafrikas. Selle fenotüübini viivate mehhanismide mõistmine on oluline nii resistentsuse leviku jälgimiseks kui ka uute vahendite väljatöötamiseks selle ületamiseks.
Selles uuringus võrdlesime Burkina Fasost pärit insektitsiididele resistentsete Anopheles gambiae, Anopheles cruzi ja Anopheles arabiensise populatsioonide mikrobioomi koostist putukamürkide suhtes tundlike populatsioonidega, samuti Etioopiast.
Me ei leidnud erinevusi mikrobiota koostises insektitsiididele vastupidavate jainsektitsiid- vastuvõtlikud populatsioonid Burkina Fasos. Seda tulemust kinnitasid kahe Burkina Faso riigi kolooniate laboratoorsed uuringud. Seevastu Etioopiast pärit Anopheles arabiensis sääskede puhul täheldati selgeid erinevusi mikrobiota koostises surnud ja insektitsiididega kokkupuute üle elanud inimeste vahel. Selle Anopheles arabiensise populatsiooni resistentsuse edasiseks uurimiseks teostasime RNA sekveneerimise ja leidsime insektitsiidide resistentsusega seotud detoksikatsioonigeenide erineva ekspressiooni, samuti muutusi hingamisteede, metaboolsetes ja sünaptilistes ioonikanalites.
Meie tulemused näitavad, et mõnel juhul võib mikrobiota lisaks transkriptsioonimuutustele kaasa aidata ka insektitsiidide resistentsuse tekkele.
Kuigi resistentsust kirjeldatakse sageli kui Anopheles vektori geneetilist komponenti, on hiljutised uuringud näidanud, et mikrobioom muutub vastuseks insektitsiididega kokkupuutele, mis viitab nende organismide rollile resistentsuses. Tõepoolest, Anopheles gambiae sääsevektorite uuringud Lõuna- ja Kesk-Ameerikas on näidanud olulisi muutusi epidermise mikrobioomis pärast kokkupuudet püretroididega, samuti muutusi üldises mikrobioomis pärast kokkupuudet organofosfaatidega . Aafrikas on püretroidiresistentsust seostatud muutustega mikrobiota koostises Kamerunis, Keenias ja Côte d'Ivoire'is, samas kui laboratoorselt kohandatud Anopheles gambiae on pärast püretroidiresistentsuse valimist näidanud oma mikrobiootas nihkeid. Lisaks näitas eksperimentaalne ravi antibiootikumidega ja teadaolevate bakterite lisamine laboris koloniseeritud Anopheles arabiensis sääskedele suurenenud tolerantsust püretroidide suhtes. Need andmed koos viitavad sellele, et insektitsiidide resistentsus võib olla seotud sääse mikrobioomiga ja et seda insektitsiidide resistentsuse aspekti saab kasutada haiguse vektori tõrjeks.
Selles uuringus kasutasime 16S sekveneerimist, et teha kindlaks, kas Lääne- ja Ida-Aafrikas laboris koloniseeritud ja põllult kogutud sääskede mikrobiota erines ellujäänute ja pärast püretroid-deltametriiniga kokkupuudet surnud sääskede mikrobioota. Insektitsiidide resistentsuse kontekstis võib Aafrika erinevatest piirkondadest erinevate liikide ja resistentsuse tasemetega mikrobiota võrdlemine aidata mõista piirkondlikke mõjusid mikroobikooslustele. Laboratoorsed kolooniad olid pärit Burkina Fasost ja neid kasvatati kahes erinevas Euroopa laboris (An. coluzzii Saksamaal ja An. arabiensis Ühendkuningriigis), Burkina Fasost pärit sääsed esindasid kõiki kolme An. liiki. gambiae liigikompleks ja Etioopiast pärit sääsed esindasid An. arabiensis. Siin näitame, et Etioopiast pärit Anopheles arabiensisel oli elusate ja surnud sääskede puhul selged mikrobiota allkirjad, samas kui Burkina Fasost ja kahest laborist pärit Anopheles arabiensis'l ei olnud. Selle uuringu eesmärk on täiendavalt uurida insektitsiidide resistentsust. Teostasime RNA sekveneerimise Anopheles arabiensise populatsioonides ja leidsime, et insektitsiidide resistentsusega seotud geenid olid ülesreguleeritud, samas kui hingamisega seotud geenid olid üldiselt muudetud. Nende andmete integreerimine teise Etioopia populatsiooniga tuvastas piirkonna peamised võõrutusgeenid. Täiendav võrdlus Burkina Fasost pärit Anopheles arabiensisega näitas olulisi erinevusi transkriptsiooniprofiilides, kuid tuvastas siiski neli peamist võõrutusgeeni, mida Aafrikas üleekspresseeriti.
Seejärel sekveneeriti igast piirkonnast pärit iga liigi elusad ja surnud sääsed, kasutades 16S sekveneerimist ja arvutati suhteline arvukus. Alfa mitmekesisuses erinevusi ei täheldatud, mis näitab, et operatiivse taksonoomilise üksuse (OTU) rikkuse erinevusi ei olnud; beetaversiooni mitmekesisus varieerus aga riigiti märkimisväärselt ning riigi ja elava/surnud staatuse (PANOVA = 0,001 ja 0,008) interaktsiooniterminid näitasid, et nende tegurite vahel oli erinevusi. Riikide vahel ei täheldatud erinevusi beeta variatsioonis, mis viitab sarnastele erinevustele rühmade vahel. Bray-Curtise mitme muutujaga skaleerimise graafik (joonis 2A) näitas, et proovid olid suuresti asukoha järgi eraldatud, kuid oli ka märkimisväärseid erandeid. Mitmed proovid An. arabiensise kogukond ja üks proov An. coluzzii kogukond kattus Burkina Faso prooviga, samas kui üks proov An. arabiensise proovid Burkina Fasost kattusid Aniga. arabiensise kogukonna proov, mis võib viidata sellele, et algset mikrobiotat säilitati juhuslikult paljude põlvkondade jooksul ja mitmes piirkonnas. Burkina Faso proovid ei olnud liikide kaupa selgelt eraldatud; see eraldatuse puudumine oli ootuspärane, kuna isendid ühendati hiljem, hoolimata sellest, et nad olid pärit erinevatest vastsete keskkondadest. Tõepoolest, uuringud on näidanud, et ökoloogilise niši jagamine veefaasis võib oluliselt mõjutada mikrobiota koostist [50]. Huvitav on see, et kuigi Burkina Faso sääskede proovid ja kooslused ei näidanud erinevusi sääskede ellujäämises ega suremuses pärast insektitsiididega kokkupuudet, olid Etioopia proovid selgelt eraldatud, mis viitab sellele, et nende Anophelesi proovide mikrobiota koostis on seotud insektitsiidide resistentsusega. Proovid koguti samast kohast, mis võib seletada tugevamat seost.
Resistentsus püretroidsete insektitsiidide suhtes on keeruline fenotüüp ja kuigi muutusi ainevahetuses ja sihtmärkides on suhteliselt hästi uuritud, on mikrobiota muutusi alles hakatud uurima. Selles uuringus näitame, et mikrobiota muutused võivad teatud populatsioonides olla olulisemad; Lisaks iseloomustame Bahir Dari Anopheles arabiensis'e insektitsiidide resistentsust ja näitame muutusi teadaolevates resistentsusega seotud transkriptides, samuti olulisi muutusi hingamisega seotud geenides, mis ilmnesid ka eelmises Etioopiast pärit Anopheles arabiensise populatsioonide RNA-seq uuringus. Need tulemused koos viitavad sellele, et nende sääskede resistentsus insektitsiidides võib sõltuda geneetiliste ja mittegeneetiliste tegurite kombinatsioonist, tõenäoliselt seetõttu, et sümbiootilised suhted põlisbakteritega võivad täiendada insektitsiidide lagunemist madalama resistentsuse tasemega populatsioonides.
Hiljutised uuringud on seostanud suurenenud hingamist insektitsiidide resistentsusega, mis on kooskõlas Bahir Dar RNAseqi rikastatud ontoloogiaterminitega ja siin saadud integreeritud Etioopia andmetega; viitab taas sellele, et resistentsus põhjustab hingamise suurenemist kas selle fenotüübi põhjuse või tagajärjena. Kui need muutused põhjustavad erinevusi reaktiivse hapniku ja lämmastiku liikide potentsiaalis, nagu varem soovitatud, võib see mõjutada vektori pädevust ja mikroobide kolonisatsiooni läbi erineva bakterite resistentsuse pikaajaliste kommensaalsete bakterite ROS-i eemaldamise suhtes.
Siin esitatud andmed näitavad, et mikrobiota võib teatud keskkondades mõjutada insektitsiidide resistentsust. Samuti näitasime, et An. arabiensis sääskedel Etioopias on sarnased transkriptsioonimuutused, mis annavad resistentsuse insektitsiididele; Burkina Faso omadele vastavate geenide arv on aga väike. Siin ja teistes uuringutes tehtud järelduste osas on veel mõned hoiatused. Esiteks tuleb metaboolsete uuringute või mikrobiota siirdamise abil näidata põhjuslikku seost püretroidide ellujäämise ja mikrobiota vahel. Lisaks tuleb demonstreerida võtmekandidaatide valideerimist erinevatest piirkondadest pärit mitmes populatsioonis. Lõpuks annab transkriptoomiandmete kombineerimine mikrobiota andmetega sihipäraste siirdamisjärgsete uuringute kaudu üksikasjalikumat teavet selle kohta, kas mikrobiota mõjutab otseselt sääse transkriptoomi püretroidiresistentsuse suhtes. Kokkuvõttes näitavad meie andmed, et resistentsus on nii kohalik kui ka riikidevaheline, rõhutades vajadust katsetada uusi insektitsiidtooteid mitmes piirkonnas.
Postitusaeg: 24. märts 2025