Ang malarya ay nananatiling pangunahing sanhi ng kamatayan at sakit sa Africa, na may pinakamalaking pasanin sa mga batang wala pang 5 taong gulang. Ang pinakamabisang paraan ng pagpigil sa sakit ay ang mga insecticidal vector control agent na tumatarget sa mga adultong lamok na Anopheles. Bilang resulta ng malawakang paggamit ng mga interbensyong ito, ang resistensya sa mga pinakakaraniwang ginagamit na klase ng insecticide ay laganap na ngayon sa buong Africa. Ang pag-unawa sa mga pinagbabatayang mekanismo na humahantong sa phenotype na ito ay mahalaga upang masubaybayan ang pagkalat ng resistensya at upang makabuo ng mga bagong tool upang malampasan ito.
Sa pag-aaral na ito, inihambing namin ang komposisyon ng microbiome ng mga populasyon ng Anopheles gambiae, Anopheles cruzi, at Anopheles arabiensis na lumalaban sa insecticide mula sa Burkina Faso sa mga populasyon na sensitibo sa insecticide, na mula rin sa Ethiopia.
Wala kaming nakitang pagkakaiba sa komposisyon ng microbiota sa pagitan ng insecticide-resistant atpamatay-insekto-mga populasyon na madaling kapitan ng insekto sa Burkina Faso. Kinumpirma ang resultang ito ng mga pag-aaral sa laboratoryo ng mga kolonya mula sa dalawang bansa sa Burkina Faso. Sa kabaligtaran, sa mga lamok na Anopheles arabiensis mula sa Ethiopia, malinaw na pagkakaiba sa komposisyon ng microbiota ang naobserbahan sa pagitan ng mga namatay at ng mga nakaligtas sa pagkakalantad sa insecticide. Upang higit pang maimbestigahan ang resistensya ng populasyon na ito ng Anopheles arabiensis, nagsagawa kami ng RNA sequencing at natagpuan ang magkakaibang ekspresyon ng mga detoxification gene na nauugnay sa resistensya sa insecticide, pati na rin ang mga pagbabago sa respiratory, metabolic, at synaptic ion channels.
Iminumungkahi ng aming mga resulta na sa ilang mga kaso, ang microbiota ay maaaring mag-ambag sa pag-unlad ng resistensya sa insecticide, bilang karagdagan sa mga pagbabago sa transcriptome.
Bagama't ang resistensya ay madalas na inilalarawan bilang isang genetic component ng Anopheles vector, ipinakita ng mga kamakailang pag-aaral na ang microbiome ay nagbabago bilang tugon sa pagkakalantad sa insecticide, na nagmumungkahi ng isang papel para sa mga organismong ito sa resistensya. Sa katunayan, ang mga pag-aaral sa mga Anopheles gambiae mosquito vectors sa Timog at Gitnang Amerika ay nagpakita ng mga makabuluhang pagbabago sa epidermal microbiome kasunod ng pagkakalantad sa mga pyrethroid, pati na rin ang mga pagbabago sa pangkalahatang microbiome kasunod ng pagkakalantad sa mga organophosphate. Sa Africa, ang resistensya sa pyrethroid ay nauugnay sa mga pagbabago sa komposisyon ng microbiota sa Cameroon, Kenya, at Côte d'Ivoire, habang ang Anopheles gambiae na inangkop sa laboratoryo ay nagpakita ng mga pagbabago sa kanilang microbiota kasunod ng pagpili para sa resistensya sa pyrethroid. Bukod pa rito, ang eksperimental na paggamot gamit ang mga antibiotic at ang pagdaragdag ng mga kilalang bacteria sa mga lamok na Anopheles arabiensis na kinolonya sa laboratoryo ay nagpakita ng pagtaas ng tolerance sa mga pyrethroid. Sama-sama, iminumungkahi ng mga datos na ito na ang resistensya sa insecticide ay maaaring maiugnay sa microbiome ng lamok at ang aspetong ito ng resistensya sa insecticide ay maaaring magamit para sa pagkontrol ng vector ng sakit.
Sa pag-aaral na ito, gumamit kami ng 16S sequencing upang matukoy kung ang microbiota ng mga lamok na kinolonya sa laboratoryo at kinolekta sa bukid sa Kanluran at Silangang Africa ay magkaiba sa pagitan ng mga nakaligtas at ng mga namatay matapos malantad sa pyrethroid deltamethrin. Sa konteksto ng resistensya sa insecticide, ang paghahambing ng mga microbiota mula sa iba't ibang rehiyon ng Africa na may iba't ibang species at antas ng resistensya ay makakatulong na maunawaan ang mga impluwensya sa rehiyon sa mga komunidad ng microbial. Ang mga kolonya sa laboratoryo ay mula sa Burkina Faso at pinalaki sa dalawang magkaibang laboratoryo sa Europa (An. coluzzii sa Germany at An. arabiensis sa United Kingdom), ang mga lamok mula sa Burkina Faso ay kumakatawan sa lahat ng tatlong species ng An. gambiae species complex, at ang mga lamok mula sa Ethiopia ay kumakatawan sa An. arabiensis. Dito, ipinapakita namin na ang Anopheles arabiensis mula sa Ethiopia ay may natatanging mga lagda ng microbiota sa mga buhay at patay na lamok, habang ang Anopheles arabiensis mula sa Burkina Faso at dalawang laboratoryo ay wala. Ang layunin ng pag-aaral na ito ay upang higit pang siyasatin ang resistensya sa insecticide. Nagsagawa kami ng RNA sequencing sa mga populasyon ng Anopheles arabiensis at natagpuan na ang mga gene na nauugnay sa resistensya sa insecticide ay na-upregulate, habang ang mga gene na nauugnay sa respiration ay karaniwang binago. Ang pagsasama ng mga datos na ito sa pangalawang populasyon mula sa Ethiopia ay nakatukoy ng mga pangunahing detoxification gene sa rehiyon. Ang karagdagang paghahambing sa Anopheles arabiensis mula sa Burkina Faso ay nagpakita ng mga makabuluhang pagkakaiba sa mga transcriptome profile, ngunit natukoy pa rin ang apat na pangunahing detoxification gene na labis na naipahayag sa buong Africa.
Ang mga buhay at patay na lamok ng bawat uri ng hayop mula sa bawat rehiyon ay sinuri gamit ang 16S sequencing at kinalkula ang mga relatibong kasaganaan. Walang naobserbahang pagkakaiba sa alpha diversity, na nagpapahiwatig na walang pagkakaiba sa operational taxonomic unit (OTU) richness; gayunpaman, ang beta diversity ay lubhang nag-iba sa pagitan ng mga bansa, at ang mga termino ng interaksyon para sa bansa at live/dead status (PANOVA = 0.001 at 0.008, ayon sa pagkakabanggit) ay nagpapahiwatig na mayroong pagkakaiba-iba sa pagitan ng mga salik na ito. Walang naobserbahang pagkakaiba sa beta variance sa pagitan ng mga bansa, na nagpapahiwatig ng magkatulad na mga pagkakaiba-iba sa pagitan ng mga grupo. Ang Bray-Curtis multivariate scaling plot (Figure 2A) ay nagpakita na ang mga sample ay higit na pinaghiwalay ayon sa lokasyon, ngunit may ilang kapansin-pansing eksepsiyon. Maraming mga sample mula sa komunidad ng An. arabiensis at isang sample mula sa komunidad ng An. coluzzii ang nag-overlap sa isang sample mula sa Burkina Faso, samantalang ang isang sample mula sa mga sample ng An. arabiensis mula sa Burkina Faso ay nag-overlap sa sample ng komunidad ng An. arabiensis, na maaaring magpahiwatig na ang orihinal na microbiota ay random na pinanatili sa maraming henerasyon at sa maraming rehiyon. Ang mga sample ng Burkina Faso ay hindi malinaw na pinaghiwalay ayon sa mga uri ng hayop; Inaasahan ang kakulangan ng paghihiwalay na ito dahil ang mga indibidwal ay pinagsama-sama kalaunan kahit na nagmula sa iba't ibang kapaligiran ng larva. Sa katunayan, ipinakita ng mga pag-aaral na ang pagbabahagi ng isang ekolohikal na nitso sa panahon ng yugto ng tubig ay maaaring makaimpluwensya nang malaki sa komposisyon ng microbiota [50]. Kapansin-pansin, habang ang mga sample at komunidad ng lamok sa Burkina Faso ay hindi nagpakita ng mga pagkakaiba sa kaligtasan ng buhay o pagkamatay ng lamok pagkatapos ng pagkakalantad sa insecticide, ang mga sample ng Ethiopian ay malinaw na pinaghiwalay, na nagmumungkahi na ang komposisyon ng microbiota sa mga sample na Anopheles na ito ay nauugnay sa resistensya sa insecticide. Ang mga sample ay kinolekta mula sa parehong lokasyon, na maaaring magpaliwanag sa mas malakas na kaugnayan.
Ang resistensya sa mga pyrethroid insecticide ay isang masalimuot na phenotype, at habang ang mga pagbabago sa metabolismo at mga target ay medyo pinag-aaralan nang mabuti, ang mga pagbabago sa microbiota ay nagsisimula pa lamang galugarin. Sa pag-aaral na ito, ipinapakita namin na ang mga pagbabago sa microbiota ay maaaring mas mahalaga sa ilang mga populasyon; higit pa naming inilalarawan ang resistensya sa insecticide sa Anopheles arabiensis mula sa Bahir Dar at ipinapakita ang mga pagbabago sa mga kilalang transcript na nauugnay sa resistensya, pati na rin ang mga makabuluhang pagbabago sa mga gene na nauugnay sa respirasyon na maliwanag din sa isang nakaraang pag-aaral ng RNA-seq ng mga populasyon ng Anopheles arabiensis mula sa Ethiopia. Sama-sama, iminumungkahi ng mga resultang ito na ang resistensya sa insecticide sa mga lamok na ito ay maaaring nakasalalay sa isang kumbinasyon ng mga genetic at non-genetic na salik, malamang dahil ang mga symbiotic na relasyon sa mga katutubong bakterya ay maaaring umakma sa pagkasira ng insecticide sa mga populasyon na may mas mababang antas ng resistensya.
Iniugnay ng mga kamakailang pag-aaral ang pagtaas ng respirasyon sa resistensya sa insecticide, na naaayon sa pinayaman na mga termino ng ontology sa Bahir Dar RNAseq at sa pinagsamang datos ng Ethiopia na nakuha rito; muling nagmumungkahi na ang resistensya ay nagreresulta sa pagtaas ng respirasyon, alinman bilang sanhi o bunga ng phenotype na ito. Kung ang mga pagbabagong ito ay humahantong sa mga pagkakaiba sa potensyal ng reactive oxygen at nitrogen species, gaya ng naunang iminungkahi, maaari itong makaapekto sa vector competence at microbial colonization sa pamamagitan ng differential bacterial resistance sa ROS scavenging ng pangmatagalang commensal bacteria.
Ang datos na inilahad dito ay nagbibigay ng ebidensya na ang microbiota ay maaaring makaimpluwensya sa resistensya ng insecticide sa ilang partikular na kapaligiran. Ipinakita rin namin na ang mga lamok na An. arabiensis sa Ethiopia ay nagpapakita ng mga katulad na pagbabago sa transcriptome na nagbibigay ng resistensya sa insecticide; gayunpaman, ang bilang ng mga gene na katumbas ng mga nasa Burkina Faso ay maliit. May ilang mga babala pa rin tungkol sa mga konklusyong naabot dito at sa iba pang mga pag-aaral. Una, ang isang sanhing ugnayan sa pagitan ng kaligtasan ng pyrethroid at ng microbiota ay kailangang maipakita gamit ang mga pag-aaral ng metabolomic o transplantasyon ng microbiota. Bilang karagdagan, ang pagpapatunay ng mga pangunahing kandidato sa maraming populasyon mula sa iba't ibang rehiyon ay kailangang maipakita. Panghuli, ang pagsasama-sama ng datos ng transcriptome sa datos ng microbiota sa pamamagitan ng mga naka-target na pag-aaral pagkatapos ng transplantasyon ay magbibigay ng mas detalyadong impormasyon kung ang microbiota ay direktang nakakaimpluwensya sa transcriptome ng lamok patungkol sa resistensya ng pyrethroid. Gayunpaman, kung pagsasama-samahin, iminumungkahi ng aming datos na ang resistensya ay parehong lokal at transnasyonal, na nagpapakita ng pangangailangang subukan ang mga bagong produktong insecticide sa maraming rehiyon.
Oras ng pag-post: Mar-24-2025