Sıtma, Afrika'da önemli bir ölüm ve hastalık nedeni olmaya devam ediyor ve en büyük yük 5 yaşın altındaki 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 ilacı sınıflarına karşı direnç artık Afrika genelinde yaygınlaşmıştır. Bu fenotipe yol açan temel mekanizmaları anlamak, hem direncin yayılmasını izlemek hem de üstesinden gelmek için yeni araçlar geliştirmek açısından hayati önem taşımaktadır.
Bu çalışmada, Burkina Faso'daki insektisitlere dirençli Anopheles gambiae, Anopheles cruzi ve Anopheles arabiensis popülasyonlarının mikrobiyom kompozisyonunu, Etiyopya'daki insektisitlere duyarlı popülasyonlarla karşılaştırdık.
Böcek ilacı dirençli ve böcek ilacı dirençli mikroorganizmalar arasında mikrobiyota kompozisyonunda hiçbir fark bulamadık.böcek ilacıBurkina Faso'daki duyarlı popülasyonlar. Bu sonuç, iki Burkina Faso ülkesindeki koloniler üzerinde yapılan laboratuvar çalışmalarıyla doğrulanmıştır. Buna karşılık, Etiyopya'daki Anopheles arabiensis sivrisineklerinde, ölenler ve insektisit maruziyetinden kurtulanlar arasında mikrobiyota kompozisyonunda belirgin farklılıklar gözlemlenmiştir. Bu Anopheles arabiensis popülasyonunun direncini daha ayrıntılı incelemek için RNA dizilemesi gerçekleştirdik ve insektisit direnciyle ilişkili detoksifikasyon genlerinin farklı ifadelerinin yanı sıra solunum, metabolik ve sinaptik iyon kanallarında değişiklikler bulduk.
Bulgularımız, transkriptom değişikliklerine ek olarak bazı durumlarda mikrobiyotanın insektisit direncinin gelişimine katkıda bulunabileceğini düşündürmektedir.
Direnç genellikle Anopheles vektörünün genetik bir bileşeni olarak tanımlanmasına rağmen, son çalışmalar mikrobiyomun insektisit maruziyetine yanıt olarak değiştiğini ve bu organizmaların dirençte bir rolü olduğunu göstermiştir. 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 edilmiş Anopheles gambiae ise piretrin direnci için seçilimin ardından mikrobiyotalarında değişimler göstermiştir. Dahası, laboratuvarda kolonize edilen Anopheles arabiensis sivrisineklerine deneysel antibiyotik tedavisi ve bilinen bakterilerin eklenmesi, piretrinlere karşı toleransın arttığını 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 sahadan 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 farklı türlere ve direnç seviyelerine sahip mikrobiyotaları 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 dizilemesi gerçekleştirdik ve insektisit direnciyle ilişkili genlerin yukarı regüle edildiğini, solunumla ilgili genlerin ise genel olarak değiştiğini tespit ettik. Bu verilerin Etiyopya'dan ikinci bir popülasyonla entegrasyonu, bölgedeki önemli detoksifikasyon genlerini belirledi. Burkina Faso'dan Anopheles arabiensis ile yapılan daha ileri karşılaştırmalar, transkriptom profillerinde önemli farklılıklar ortaya koysa da, Afrika genelinde aşırı ekspresyon gösteren dört önemli detoksifikasyon geni tespit edildi.
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 gösterdi, ancak bazı önemli istisnalar da 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 net bir şekilde ayrılmamıştı; bu ayrışma eksikliği, farklı larva ortamlarından gelmelerine rağmen bireylerin daha sonra bir araya getirilmesi nedeniyle bekleniyordu. Gerçekten de çalışmalar, sucul evrede ekolojik bir niş paylaşmanın mikrobiyota bileşimini önemli ölçüde etkileyebileceğini göstermiştir [50]. İlginç bir şekilde, Burkina Faso sivrisinek örnekleri ve toplulukları böcek ilacı maruziyetinden sonra sivrisinek hayatta kalma veya ölüm oranlarında hiçbir farklılık göstermezken, Etiyopya örnekleri açıkça ayrılmıştı; bu da bu Anopheles örneklerindeki mikrobiyota bileşiminin böcek ilacı direnciyle ilişkili olduğunu düşündürmektedir. Örnekler aynı yerden toplandı, 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 ayrıntılı olarak karakterize ediyoruz ve bilinen dirençle ilişkili transkriptlerde değişikliklerin yanı sıra, Etiyopya'dan Anopheles arabiensis popülasyonları üzerinde daha önce yapılan 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 düşündürmektedir; bunun nedeni muhtemelen yerli bakterilerle simbiyotik ilişkilerin, daha düşük direnç seviyelerine sahip popülasyonlarda insektisit bozunmasını tamamlaması olabilir.
Son çalışmalar, Bahir Dar RNAseq'teki zenginleştirilmiş ontoloji terimleri ve burada elde edilen entegre Etiyopya verileriyle tutarlı olarak, artan solunumu insektisit direnciyle ilişkilendirmiştir; bu da direncin, bu fenotipin bir nedeni veya sonucu olarak, artan solunumla sonuçlandığını tekrar ileri sürmektedir. Bu değişiklikler, daha önce öne sürüldüğü gibi, reaktif oksijen ve azot türleri potansiyelinde farklılıklara yol açarsa, bu durum, 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 sunmaktadır. 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, piretoid sağkalımı ile mikrobiyota arasında nedensel bir ilişki, metabolomik çalışmalar veya mikrobiyota nakli kullanılarak gösterilmelidir. Ek olarak, farklı bölgelerden birden fazla popülasyonda önemli adayların doğrulanması gösterilmelidir. Son olarak, hedefli nakil sonrası çalışmalar aracılığıyla transkriptom verilerinin mikrobiyota verileriyle birleştirilmesi, mikrobiyotanın piretoid direnci açısından sivrisinek transkriptomunu doğrudan etkileyip etkilemediği konusunda daha ayrıntılı bilgi sağlayacaktır. Ancak, verilerimiz birlikte ele alındığında, direncin hem yerel hem de ulusötesi olduğunu göstermektedir ve bu da yeni insektisit ürünlerinin birden fazla bölgede test edilmesi ihtiyacını vurgulamaktadır.
Gönderi zamanı: 24 Mart 2025