Sıtma, Afrika'da ölümlerin ve hastalıkların başlıca nedenlerinden biri olmaya devam etmekte olup, en büyük yükü 5 yaşın altındaki çocuklar oluşturmaktadır. Hastalığı önlemenin en etkili yolu, yetişkin Anopheles sivrisineklerini hedef alan insektisit vektör kontrol ajanlarıdır. Bu müdahalelerin yaygın kullanımı sonucunda, en sık kullanılan insektisit sınıflarına karşı direnç artık Afrika genelinde yaygınlaşmıştır. Bu fenotipe yol açan altta yatan mekanizmaları anlamak, hem direncin yayılmasını izlemek hem de onu aşmak için yeni araçlar geliştirmek açısından hayati önem taşımaktadır.
Bu çalışmada, Burkina Faso'dan elde edilen insektisitlere dirençli Anopheles gambiae, Anopheles cruzi ve Anopheles arabiensis popülasyonlarının mikrobiyom bileşimini, yine Etiyopya'dan elde edilen insektisitlere duyarlı popülasyonlarla karşılaştırdık.
Böcek ilacına dirençli ve dirençli olmayan bireyler arasında mikrobiyota bileşiminde herhangi bir farklılık bulamadık.böcek ilacıBurkina Faso'daki duyarlı popülasyonlarda bu sonuç, Burkina Faso'nun iki ülkesinden alınan koloniler üzerinde yapılan laboratuvar çalışmalarıyla doğrulandı. Buna karşılık, Etiyopya'daki Anopheles arabiensis sivrisineklerinde, böcek ilacı maruziyetinden ölenler ve hayatta kalanlar arasında mikrobiyota bileşiminde belirgin farklılıklar gözlemlendi. Bu Anopheles arabiensis popülasyonunun direncini daha ayrıntılı incelemek için RNA dizilemesi gerçekleştirdik ve böcek ilacı direncine bağlı detoksifikasyon genlerinin farklı ekspresyonunun yanı sıra solunum, metabolik ve sinaptik iyon kanallarında değişiklikler bulduk.
Bulgularımız, bazı durumlarda mikrobiyotanın transkriptom değişikliklerine ek olarak insektisit direncine katkıda bulunabileceğini göstermektedir.
Direnç genellikle Anopheles vektörünün genetik bir bileşeni olarak tanımlansa da, son çalışmalar mikrobiyomun insektisit maruziyetine yanıt olarak değiştiğini ve bu organizmaların dirençte rol oynadığını göstermiştir. Nitekim, Güney ve Orta Amerika'daki Anopheles gambiae sivrisinek vektörleri üzerinde yapılan çalışmalar, piretroidlere maruz kalmanın ardından epidermal mikrobiyomda önemli değişiklikler ve organofosfatlara maruz kalmanın ardından genel mikrobiyomda değişiklikler olduğunu göstermiştir. Afrika'da, piretroid direnci Kamerun, Kenya ve Fildişi Sahili'ndeki mikrobiyota bileşimindeki değişimlerle ilişkilendirilmiştir; laboratuvar ortamına adapte edilmiş Anopheles gambiae'de ise piretroid direncine yönelik seçilim sonrasında mikrobiyotada değişimler gözlemlenmiştir. Ayrıca, laboratuvar ortamında kolonize edilmiş Anopheles arabiensis sivrisineklerinde antibiyotiklerle deneysel tedavi ve bilinen bakterilerin eklenmesi, piretroidlere karşı toleransın arttığını göstermiştir. Bu veriler birlikte değerlendirildiğinde, böcek ilacı direncine sivrisinek mikrobiyomuyla bağlantılı olabileceği ve böcek ilacı direncinin bu yönünün hastalık vektörlerinin kontrolü için kullanılabileceği öne sürülmektedir.
Bu çalışmada, Batı ve Doğu Afrika'da laboratuvarda kolonize edilmiş ve sahada toplanmış sivrisineklerin mikrobiyotasının, piretroid deltamethrine maruz kaldıktan sonra hayatta kalanlar ve ölenler arasında farklılık gösterip göstermediğini belirlemek için 16S sekanslama yöntemi kullanılmıştır. Böcek ilacı direnci bağlamında, farklı türler ve direnç seviyelerine sahip Afrika'nın farklı bölgelerinden elde edilen mikrobiyotaların karşılaştırılması, mikrobiyal topluluklar üzerindeki bölgesel etkileri anlamaya yardımcı olabilir. Laboratuvar kolonileri Burkina Faso'dan alınmış ve iki farklı Avrupa laboratuvarında yetiştirilmiştir (Almanya'da An. coluzzii ve Birleşik Krallık'ta An. arabiensis). Burkina Faso'dan alınan sivrisinekler An. gambiae tür kompleksinin üç türünü de temsil ederken, Etiyopya'dan alınan sivrisinekler An. arabiensis'i temsil etmektedir. Burada, Etiyopya'dan alınan Anopheles arabiensis'in canlı ve ölü sivrisineklerde farklı mikrobiyota imzalarına sahip olduğunu, Burkina Faso'dan ve iki laboratuvardan alınan Anopheles arabiensis'in ise böyle bir imzaya sahip olmadığını gösteriyoruz. Bu çalışmanın amacı, böcek ilacı direncini daha ayrıntılı olarak araştırmaktır. Anopheles arabiensis popülasyonlarında RNA dizilemesi gerçekleştirdik ve insektisit direncine bağlı genlerin yukarı regüle edildiğini, solunumla ilgili genlerin ise genel olarak değişime uğradığını bulduk. Bu verilerin Etiyopya'dan ikinci bir popülasyonla entegrasyonu, bölgedeki temel detoksifikasyon genlerini belirledi. Burkina Faso'dan Anopheles arabiensis ile yapılan daha ileri karşılaştırma, transkriptom profillerinde önemli farklılıklar ortaya koydu, ancak yine de Afrika genelinde aşırı ifade edilen dört temel detoksifikasyon genini belirledi.
Her bölgeden her türün canlı ve ölü sivrisinekleri daha sonra 16S sekanslama kullanılarak sekanslandı ve göreceli bollukları hesaplandı. Alfa çeşitliliğinde herhangi bir fark gözlenmedi, bu da operasyonel taksonomik birim (OTU) zenginliğinde fark olmadığını gösteriyor; ancak beta çeşitliliği ülkeler arasında önemli ölçüde farklılık gösterdi ve ülke ile canlı/ölü durumu için etkileşim terimleri (PANOVA = 0,001 ve 0,008, sırasıyla) bu faktörler arasında çeşitliliğin var olduğunu gösterdi. Ülkeler arasında beta varyansında herhangi bir fark gözlenmedi, bu da gruplar arasında benzer varyanslar olduğunu gösteriyor. Bray-Curtis çok değişkenli ölçekleme grafiği (Şekil 2A), örneklerin büyük ölçüde konuma göre ayrıldığını gösterdi, ancak bazı önemli istisnalar vardı. 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, bireylerin farklı larva ortamlarından gelmelerine rağmen daha sonra bir araya getirilmesinden bekleniyordu. Nitekim, çalışmalar, sucul evrede ekolojik bir nişi paylaşmanın mikrobiyota bileşimini önemli ölçüde etkileyebileceğini göstermiştir [50]. İlginç bir şekilde, Burkina Faso sivrisinek örnekleri ve toplulukları, insektisit maruziyetinden sonra sivrisinek hayatta kalma veya ölüm oranlarında herhangi bir farklılık göstermezken, Etiyopya örnekleri açıkça ayrılmıştı; bu da bu Anopheles örneklerindeki mikrobiyota bileşiminin insektisit direnciyle ilişkili olduğunu düşündürmektedir. Örnekler aynı yerden toplanmıştır, bu da daha güçlü ilişkiyi açıklayabilir.
Piretroid insektisitlere direnç karmaşık bir fenotiptir ve metabolizma ve hedeflerdeki değişiklikler nispeten iyi incelenmiş olsa da, mikrobiyotadaki değişiklikler henüz araştırılmaya başlanmıştır. Bu çalışmada, mikrobiyotadaki değişikliklerin belirli popülasyonlarda daha önemli olabileceğini gösteriyoruz; ayrıca Bahir Dar'dan Anopheles arabiensis'te insektisit direncini karakterize ediyor ve bilinen dirençle ilişkili transkriptlerdeki değişikliklerin yanı sıra, Etiyopya'dan Anopheles arabiensis popülasyonlarının önceki bir RNA-seq çalışmasında da belirgin olan solunumla ilgili genlerdeki önemli değişiklikleri gösteriyoruz. Bu sonuçlar birlikte, bu sivrisineklerdeki insektisit direncinin, muhtemelen yerel bakterilerle olan simbiyotik ilişkilerin, direnç seviyeleri daha düşük olan popülasyonlarda insektisit bozunmasını tamamlayabileceği için, genetik ve genetik olmayan faktörlerin bir kombinasyonuna bağlı olabileceğini düşündürmektedir.
Son çalışmalar, artan solunumu insektisit direncine bağlamıştır; bu durum, Bahir Dar RNAseq'deki zenginleştirilmiş ontoloji terimleri ve burada elde edilen entegre Etiyopya verileriyle tutarlıdır; bu da direncin, bu fenotipin nedeni veya sonucu olarak artan solunuma yol açtığını tekrar göstermektedir. Eğer bu değişiklikler, daha önce öne sürüldüğü gibi, reaktif oksijen ve azot türlerinin potansiyelinde farklılıklara yol açarsa, bu durum, uzun süreli kommensal bakteriler tarafından ROS temizlemesine 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 direncine neden olan benzer transkriptom değişiklikleri sergilediğini gösterdik; ancak Burkina Faso'dakilere karşılık gelen gen sayısı azdır. Burada ve diğer çalışmalarda ulaşılan sonuçlarla ilgili birkaç çekince bulunmaktadır. İlk olarak, piretroid hayatta kalma oranı ile mikrobiyota arasında nedensel bir ilişkinin metabolomik çalışmalar veya mikrobiyota nakli kullanılarak gösterilmesi gerekmektedir. Ek olarak, farklı bölgelerden birden fazla popülasyonda kilit adayların doğrulanması gösterilmelidir. Son olarak, transkriptom verilerinin mikrobiyota verileriyle hedefli nakil sonrası çalışmalar yoluyla birleştirilmesi, mikrobiyotanın piretroid direncine ilişkin olarak sivrisinek transkriptomunu doğrudan etkileyip etkilemediği konusunda daha ayrıntılı bilgi sağlayacaktır. Bununla birlikte, verilerimiz birlikte ele alındığında, direncin hem yerel hem de uluslararası olduğunu göstermekte ve yeni insektisit ürünlerinin birden fazla bölgede test edilmesinin gerekliliğini vurgulamaktadır.
Yayın tarihi: 24 Mart 2025