Malaaria on Aafrikas endiselt peamine surma ja haigestumuse põhjus, kusjuures suurim koormus on alla 5-aastaste laste seas. Haiguse ennetamise kõige tõhusamad vahendid on insektitsiidsed vektori tõrjevahendid, mis on suunatud täiskasvanud Anopheles sääskedele. Nende meetmete laialdase kasutamise tulemusena on resistentsus kõige sagedamini kasutatavate insektitsiidide klasside suhtes nüüdseks laialt levinud kogu Aafrikas. Selle fenotüübi tekkepõhjuste aluseks olevate mehhanismide mõistmine on oluline nii resistentsuse leviku jälgimiseks kui ka uute vahendite väljatöötamiseks selle ületamiseks.
Selles uuringus võrdlesime Burkina Fasost pärit insektitsiidiresistentsete Anopheles gambiae, Anopheles cruzi ja Anopheles arabiensis populatsioonide mikrobioomi koostist samuti Etioopiast pärit insektitsiididele tundlike populatsioonidega.
Me ei leidnud erinevusi mikrobioota koostises insektitsiidiresistentsete jainsektitsiid-tundlikud populatsioonid Burkina Fasos. Seda tulemust kinnitasid kahe Burkina Faso riigi kolooniate laboriuuringud. Seevastu Etioopiast pärit Anopheles arabiensis sääskede mikrobioota koostises täheldati selgeid erinevusi surevate ja insektitsiidiga kokkupuute üle elanud sääskede vahel. Selle Anopheles arabiensis populatsiooni resistentsuse edasiseks uurimiseks viisime läbi RNA sekveneerimise ja leidsime insektitsiidiresistentsusega seotud detoksifitseerimisgeenide erinevat ekspressiooni, samuti muutusi hingamisteede, ainevahetuse ja sünaptilistes ioonkanalites.
Meie tulemused näitavad, et lisaks transkriptoomi muutustele võib mõnel juhul mikrobioota kaasa aidata insektitsiidiresistentsuse tekkele.
Kuigi resistentsust kirjeldatakse sageli Anopheles vektori geneetilise komponendina, on hiljutised uuringud näidanud, et mikrobioom muutub vastusena insektitsiididega kokkupuutele, mis viitab nende organismide rollile resistentsuses. Tõepoolest, Anopheles gambiae sääskede vektorite uuringud Lõuna- ja Kesk-Ameerikas on näidanud olulisi muutusi epidermise mikrobioomis pärast kokkupuudet püretroididega, samuti muutusi üldises mikrobioomis pärast kokkupuudet organofosfaatidega . Aafrikas on püretroidresistentsust seostatud mikrobioota koostise muutustega Kamerunis, Keenias ja Côte d'Ivoire'is, samas kui laboris kohandatud Anopheles gambiae on näidanud oma mikrobiootas muutusi pärast püretroidresistentsuse valimist . Lisaks näitas eksperimentaalne ravi antibiootikumidega ja teadaolevate bakterite lisamine laboris koloniseeritud Anopheles arabiensis sääskedele suurenenud tolerantsust püretroidide suhtes . Kokkuvõttes viitavad need andmed sellele, et insektitsiidiresistentsus võib olla seotud sääskede mikrobioomiga ja et seda insektitsiidiresistentsuse aspekti saaks ära kasutada haigustekitajate tõrjeks.
Selles uuringus kasutasime 16S sekveneerimist, et teha kindlaks, kas Lääne- ja Ida-Aafrikas laboris koloniseeritud ja põllult kogutud sääskede mikrobioota erines ellujäänute ja püretroiddeltametriiniga kokkupuute järel surnud sääskede vahel. Insektitsiidiresistentsuse kontekstis võib Aafrika eri piirkondade mikrobioota võrdlemine erinevate liikide ja resistentsustasemetega aidata mõista piirkondlikke mõjusid mikroobikooslustele. Laborikolooniad pärinesid Burkina Fasost ja neid kasvatati kahes erinevas Euroopa laboris (An. coluzzii Saksamaal ja An. arabiensis Ühendkuningriigis), Burkina Fasost pärit sääsed esindasid kõiki kolme An. gambiae liikide kompleksi liiki ja Etioopiast pärit sääsed esindasid An. arabiensist. Siin näitame, et Etioopiast pärit Anopheles arabiensis'el olid elusates ja surnud sääskedes erinevad mikrobioota signatuurid, samas kui Burkina Fasost ja kahest laborist pärit Anopheles arabiensis'el seda ei olnud. Selle uuringu eesmärk on insektitsiidiresistentsust edasi uurida. Viisime läbi RNA sekveneerimise Anopheles arabiensis'e populatsioonidel ja leidsime, et insektitsiidiresistentsusega seotud geenid olid ülesreguleeritud, samas kui hingamisega seotud geenid olid üldiselt muutunud. Nende andmete integreerimine Etioopia teise populatsiooniga tuvastas piirkonna peamised detoksifitseerimisgeenid. Edasine võrdlus Burkina Fasost pärit Anopheles arabiensis'ega näitas transkriptoomi profiilides olulisi erinevusi, kuid tuvastas siiski neli peamist detoksifitseerimisgeeni, mis olid kogu Aafrikas üleekspresseeritud.
Seejärel sekveneeriti iga piirkonna iga liigi elusad ja surnud sääsed 16S sekveneerimise abil ning arvutati suhteline arvukus. Alfa-mitmekesisuses erinevusi ei täheldatud, mis viitab erinevuste puudumisele operatiivse taksonoomilise üksuse (OTU) rikkuses; beeta-mitmekesisuses oli aga riikide vahel olulisi erinevusi ning riikide ja elus/surnud staatuse interaktsiooniterminid (vastavalt PANOVA = 0,001 ja 0,008) näitasid mitmekesisuse olemasolu nende tegurite vahel. Beeta-variatsioonis riikide vahel erinevusi ei täheldatud, mis viitab sarnastele erinevustele rühmade vahel. Bray-Curtise mitmemõõtmeline skaleerimisgraafik (joonis 2A) näitas, et proovid olid suures osas asukoha järgi eraldatud, kuid esines ka mõningaid märkimisväärseid erandeid. Mitmed An. arabiensis'e kooslusest pärit proovid ja üks An. coluzzii kooslusest pärit proov kattusid Burkina Fasost pärit prooviga, samas kui üks Burkina Fasost pärit An. arabiensis'e proovide proov kattus An. arabiensis'e koosluse valimiga, mis võib viidata sellele, et algne mikrobioota säilis juhuslikult paljude põlvkondade jooksul ja mitmes piirkonnas. Burkina Faso proovid ei olnud liikide kaupa selgelt eraldatud; See segregatsiooni puudumine oli ootuspärane, kuna isendid ühendati hiljem, hoolimata sellest, et nad pärinesid erinevatest vastsete keskkondadest. Tõepoolest, uuringud on näidanud, et ökoloogilise niši jagamine veeetapis võib oluliselt mõjutada mikrobioota koostist [50]. Huvitaval kombel, kuigi Burkina Faso sääskede proovid ja kooslused ei näidanud sääskede ellujäämise ega suremuse osas erinevusi pärast insektitsiididega kokkupuudet, olid Etioopia proovid selgelt segregeerunud, mis viitab sellele, et nende Anopheles'e proovide mikrobioota koostis on seotud insektitsiidiresistentsusega. Proovid koguti samast asukohast, mis võib selgitada tugevamat seost.
Püretroidsete insektitsiidide resistentsus on keeruline fenotüüp ja kuigi ainevahetuse ja sihtmärkide muutusi on suhteliselt hästi uuritud, on mikrobioota muutuste uurimine alles alguses. Selles uuringus näitame, et mikrobioota muutused võivad olla teatud populatsioonides olulisemad; iseloomustame täpsemalt Bahir Darist pärit Anopheles arabiensis'e insektitsiidiresistentsust ja näitame muutusi teadaolevates resistentsusega seotud transkriptides, samuti olulisi muutusi hingamisega seotud geenides, mis ilmnesid ka varasemas Etioopiast pärit Anopheles arabiensis'e populatsioonide RNA-sekveneerimise uuringus. Kokkuvõttes viitavad need tulemused sellele, et nende sääskede insektitsiidiresistentsus võib sõltuda geneetiliste ja mittegeneetiliste tegurite kombinatsioonist, tõenäoliselt seetõttu, et sümbiootilised suhted kohalike bakteritega võivad täiendada insektitsiidide lagunemist madalama resistentsustasemega populatsioonides.
Hiljutised uuringud on seostanud suurenenud hingamist insektitsiidiresistentsusega , mis on kooskõlas Bahir Dar RNAseq rikastatud ontoloogiliste terminitega ja siin saadud integreeritud Etioopia andmetega; mis viitab taas sellele, et resistentsus põhjustab suurenenud hingamist kas selle fenotüübi põhjuse või tagajärjena. Kui need muutused põhjustavad reaktiivsete hapniku- ja lämmastikuliikide potentsiaali erinevusi, nagu varem pakutud , võib see mõjutada vektori kompetentsust ja mikroobide koloniseerimist läbi bakterite erineva resistentsuse ROS-i püüdjate suhtes pikaajaliste kommensaalsete bakterite poolt.
Siin esitatud andmed tõendavad, et mikrobioota võib teatud keskkondades mõjutada insektitsiidiresistentsust. Samuti näitasime, et An. arabiensis sääsed Etioopias näitavad sarnaseid transkriptoomi muutusi, mis põhjustavad insektitsiidiresistentsust; Burkina Fasos esinevatele geenidele vastavate geenide arv on aga väike. Siin ja teistes uuringutes tehtud järelduste osas on siiski mitmeid hoiatusi. Esiteks tuleb metaboloomiliste uuringute või mikrobioota siirdamise abil tõestada põhjuslikku seost püretroidide ellujäämise ja mikrobioota vahel. Lisaks tuleb tõestada võtmekandidaatide valideerimist mitmetes populatsioonides erinevatest piirkondadest. Lõpuks annab transkriptoomiandmete kombineerimine mikrobioota andmetega sihipäraste siirdamisjärgsete uuringute kaudu üksikasjalikumat teavet selle kohta, kas mikrobioota mõjutab otseselt sääse transkriptoomi püretroidide resistentsuse osas. Kokkuvõttes näitavad meie andmed aga, et resistentsus on nii lokaalne kui ka rahvusvaheline, mis rõhutab vajadust testida uusi insektitsiiditooteid mitmes piirkonnas.
Postituse aeg: 24. märts 2025