Sıtma, Afrika'da ölüm ve hastalıkların başlıca nedenlerinden biri olmaya devam ediyor ve en büyük yük 5 yaş altı çocuklarda görülüyor. Hastalığı önlemenin en etkili yolu, yetişkin Anopheles sivrisineklerini hedef alan böcek öldürücü vektör kontrol ajanlarıdır. Bu müdahalelerin yaygın kullanımı sonucunda, en yaygın kullanılan böcek öldürücü sınıflarına karşı direnç artık Afrika genelinde yaygındır. Bu fenotipe yol açan temel mekanizmaları anlamak, hem direncin yayılmasını izlemek hem de üstesinden gelmek için yeni araçlar geliştirmek için önemlidir.
Bu çalışmada, Burkina Faso'daki insektisitlere dirençli Anopheles gambiae, Anopheles cruzi ve Anopheles arabiensis popülasyonlarının mikrobiyom kompozisyonunu, yine Etiyopya'daki insektisitlere duyarlı popülasyonlarla karşılaştırdık.
Böcek ilacı dirençli ve dirençli olmayan mikroorganizmalar arasında mikrobiyota kompozisyonunda hiçbir fark bulamadık.böcek ilacı-Burkina Faso'daki duyarlı popülasyonlar. Bu sonuç, iki Burkina Faso ülkesinden koloniler üzerinde yapılan laboratuvar çalışmalarıyla doğrulandı. Buna karşılık, Etiyopya'dan Anopheles arabiensis sivrisineklerinde, ölenler ve böcek ilacı maruziyetinden kurtulanlar arasında mikrobiyota bileşiminde belirgin farklılıklar gözlemlendi. Bu Anopheles arabiensis popülasyonunun direncini daha fazla araştırmak için RNA dizilemesi gerçekleştirdik ve böcek ilacı direnciyle ilişkili detoksifikasyon genlerinin farklı ifadesini ve solunum, metabolik ve sinaptik iyon kanallarındaki değişiklikleri bulduk.
Bulgularımız, transkriptom değişikliklerine ek olarak bazı durumlarda mikrobiyotanın da insektisit direncinin gelişimine katkıda bulunabileceğini düşündürmektedir.
Direnç genellikle Anopheles vektörünün genetik bir bileşeni olarak tanımlansa da, son çalışmalar mikrobiyomun böcek ilacı maruziyetine yanıt olarak değiştiğini göstererek bu organizmaların dirençte bir rolü olduğunu ileri sürmektedir. Gerçekten de, Güney ve Orta Amerika'da Anopheles gambiae sivrisinek vektörleri üzerinde yapılan çalışmalar, piretrinlere maruziyetin ardından epidermal mikrobiyomda ve organofosfatlara maruziyetin ardından genel mikrobiyomda önemli değişiklikler olduğunu göstermiştir. Afrika'da piretrin direnci, Kamerun, Kenya ve Fildişi Sahili'ndeki mikrobiyotanın bileşimindeki değişimlerle ilişkilendirilmiştir; laboratuvara adapte olmuş Anopheles gambiae ise piretrin direnci için seçilim sonrasında mikrobiyotalarında değişimler göstermiştir. Dahası, laboratuvarda kolonize edilen Anopheles arabiensis sivrisineklerine antibiyotiklerle deneysel tedavi ve bilinen bakterilerin eklenmesi piretrinlere karşı artan tolerans göstermiştir. Bu veriler bir araya geldiğinde, insektisit direncinin sivrisinek mikrobiyomuyla bağlantılı olabileceğini ve insektisit direncinin bu yönünün hastalık vektör kontrolünde kullanılabileceğini düşündürmektedir.
Bu çalışmada, Batı ve Doğu Afrika'da laboratuvarda kolonize edilmiş ve sahada toplanmış sivrisineklerin mikrobiyotasının, piretrin deltametrin'e maruz kaldıktan sonra hayatta kalanlar ve ölenler arasında farklılık gösterip göstermediğini belirlemek için 16S dizilemesini kullandık. İnsektisit direnci bağlamında, Afrika'nın farklı bölgelerindeki mikrobiyotayı, farklı türler ve direnç seviyeleriyle karşılaştırmak, mikrobiyal topluluklar üzerindeki bölgesel etkileri anlamaya yardımcı olabilir. Laboratuvar kolonileri Burkina Faso'dandı ve iki farklı Avrupa laboratuvarında (Almanya'daki An. coluzzii ve Birleşik Krallık'taki An. arabiensis) yetiştirildi; Burkina Faso'dan gelen sivrisinekler, An. gambiae tür kompleksinin üç türünü de temsil ediyordu ve Etiyopya'dan gelen sivrisinekler An. arabiensis'i temsil ediyordu. Burada, Etiyopya'dan gelen Anopheles arabiensis'in canlı ve ölü sivrisineklerde farklı mikrobiyota imzalarına sahip olduğunu, Burkina Faso'dan ve iki laboratuvardan gelen Anopheles arabiensis'in ise sahip olmadığını gösteriyoruz. Bu çalışmanın amacı insektisit direncini daha fazla araştırmaktır. Anopheles arabiensis popülasyonlarında RNA dizilimi gerçekleştirdik ve böcek ilacı direnciyle ilişkili genlerin yukarı düzenlendiğini, solunumla ilgili genlerin ise genel olarak değiştiğini bulduk. Bu verilerin Etiyopya'dan ikinci bir popülasyonla entegrasyonu bölgedeki temel detoksifikasyon genlerini belirledi. Burkina Faso'dan Anopheles arabiensis ile daha fazla karşılaştırma transkriptom profillerinde önemli farklılıklar ortaya koydu, ancak yine de Afrika genelinde aşırı ifade edilen dört temel detoksifikasyon geni belirlendi.
Daha sonra her bölgeden her türün canlı ve ölü sivrisinekleri 16S dizilemesi kullanılarak dizilendi ve göreceli bolluklar hesaplandı. Alfa çeşitliliğinde hiçbir fark gözlenmedi, bu da operasyonel taksonomik birim (OTU) zenginliğinde bir fark olmadığını gösteriyor; ancak beta çeşitliliği ülkeler arasında önemli ölçüde değişti ve ülke ve canlı/ölü durumu için etkileşim terimleri (sırasıyla PANOVA = 0,001 ve 0,008), bu faktörler arasında çeşitlilik olduğunu gösterdi. Ülkeler arasında beta varyansında hiçbir fark gözlenmedi, bu da gruplar arasında benzer varyanslar olduğunu gösteriyor. Bray-Curtis çok değişkenli ölçekleme grafiği (Şekil 2A), örneklerin büyük ölçüde konuma göre ayrıldığını, ancak bazı dikkate değer istisnalar olduğunu gösterdi. An. arabiensis topluluğundan birkaç örnek ve An. coluzzii topluluğundan bir örnek Burkina Faso'dan bir örnekle örtüşürken, Burkina Faso'dan An. arabiensis örneklerinden bir örnek An. arabiensis topluluk örneği, orijinal mikrobiyotanın birçok nesil boyunca ve birden fazla bölgede rastgele korunduğunu gösterebilir. Burkina Faso örnekleri türlere göre açıkça ayrılmamıştı; bu ayrışma eksikliği bekleniyordu çünkü bireyler daha sonra farklı larval ortamlardan gelmelerine rağmen bir araya getirilmişti. Gerçekten de çalışmalar, sucul evrede ekolojik bir nişin paylaşılmasının mikrobiyotanın bileşimini önemli ölçüde etkileyebileceğini göstermiştir [50]. İlginç bir şekilde, Burkina Faso sivrisinek örnekleri ve toplulukları böcek ilacı maruziyetinden sonra sivrisinek hayatta kalma veya ölüm oranında hiçbir fark göstermezken, Etiyopya örnekleri açıkça ayrılmıştı ve bu da bu Anopheles örneklerindeki mikrobiyota bileşiminin böcek ilacı direnciyle ilişkili olduğunu düşündürmektedir. Örnekler aynı yerden toplandı ve bu da daha güçlü ilişkiyi açıklayabilir.
Piretoid insektisitlere karşı direnç karmaşık bir fenotiptir ve metabolizma ve hedeflerdeki değişiklikler nispeten iyi çalışılmış olsa da, mikrobiyotadaki değişiklikler henüz keşfedilmeye başlanmıştır. Bu çalışmada, mikrobiyotadaki değişikliklerin belirli popülasyonlarda daha önemli olabileceğini gösteriyoruz; Bahir Dar'dan Anopheles arabiensis'te insektisit direncini daha da karakterize ediyoruz ve bilinen dirençle ilişkili transkriptlerde değişiklikler ve Etiyopya'dan Anopheles arabiensis popülasyonlarının önceki bir RNA-seq çalışmasında da belirgin olan solunumla ilişkili genlerde önemli değişiklikler gösteriyoruz. Bu sonuçlar bir arada, bu sivrisineklerdeki insektisit direncinin genetik ve genetik olmayan faktörlerin bir kombinasyonuna bağlı olabileceğini, muhtemelen yerli bakterilerle simbiyotik ilişkilerin daha düşük direnç seviyelerine sahip popülasyonlarda insektisit bozunmasını tamamlayabileceği için önermektedir.
Son çalışmalar, Bahir Dar RNAseq'teki zenginleştirilmiş ontoloji terimleri ve burada elde edilen entegre Etiyopya verileriyle tutarlı olarak artan solunumu insektisit direncine bağlamıştır; bu da direncin, bu fenotipin bir nedeni veya sonucu olarak artan solunumla sonuçlandığını tekrar ileri sürmektedir. Bu değişiklikler, daha önce önerildiği gibi reaktif oksijen ve nitrojen türleri potansiyelinde farklılıklara yol açarsa, bu, uzun vadeli komensal bakteriler tarafından ROS süpürücülüğüne karşı farklı bakteri direnci yoluyla vektör yeterliliğini ve mikrobiyal kolonizasyonu etkileyebilir.
Burada sunulan veriler, mikrobiyotanın belirli ortamlarda insektisit direncini etkileyebileceğine dair kanıt sağlamaktadır. Ayrıca Etiyopya'daki An. arabiensis sivrisineklerinin insektisit direnci kazandıran benzer transkriptom değişiklikleri gösterdiğini gösterdik; ancak, Burkina Faso'dakilere karşılık gelen gen sayısı azdır. Burada ve diğer çalışmalarda ulaşılan sonuçlarla ilgili birkaç uyarı bulunmaktadır. İlk olarak, piretrin sağkalımı ile mikrobiyota arasındaki nedensel ilişkinin metabolomik çalışmalar veya mikrobiyota nakli kullanılarak gösterilmesi gerekmektedir. Ek olarak, farklı bölgelerden birden fazla popülasyonda anahtar adayların doğrulanması gösterilmelidir. Son olarak, transkriptom verilerinin hedefli nakil sonrası çalışmalarla mikrobiyota verileriyle birleştirilmesi, mikrobiyotanın piretrin direnci açısından sivrisinek transkriptomunu doğrudan etkileyip etkilemediği konusunda daha ayrıntılı bilgi sağlayacaktır. Ancak, verilerimiz bir arada ele alındığında, direncin hem yerel hem de ulusötesi olduğunu ve yeni insektisit ürünlerinin birden fazla bölgede test edilmesi gerektiğini vurgulamaktadır.
Gönderi zamanı: Mar-24-2025