Ang malaria ay nananatiling pangunahing sanhi ng kamatayan at karamdaman sa Africa, na may pinakamalaking pasanin sa mga batang wala pang 5 taong gulang. Ang pinaka-epektibong paraan ng pag-iwas sa sakit ay ang mga insecticidal vector control agent na nagta-target ng mga adult na lamok na Anopheles. Bilang resulta ng malawakang paggamit ng mga interbensyon na ito, laganap na ngayon sa buong Africa ang paglaban sa mga pinakakaraniwang ginagamit na klase ng insecticides. Ang pag-unawa sa mga pinagbabatayan na mekanismo na humahantong sa phenotype na ito ay mahalaga kapwa upang masubaybayan ang pagkalat ng paglaban at upang bumuo ng mga bagong tool upang mapagtagumpayan 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 insekto mula sa Burkina Faso na may mga populasyon na sensitibo sa insecticide, mula rin sa Ethiopia.
Wala kaming nakitang pagkakaiba sa komposisyon ng microbiota sa pagitan ng insecticide-resistant atpamatay-insekto-mga populasyong madaling kapitan sa Burkina Faso. Ang resultang ito ay kinumpirma ng mga pag-aaral sa laboratoryo ng mga kolonya mula sa dalawang bansa sa Burkina Faso. Sa kaibahan, sa mga lamok na Anopheles arabiensis mula sa Ethiopia, ang malinaw na pagkakaiba sa komposisyon ng microbiota ay naobserbahan sa pagitan ng mga namatay at ng mga nakaligtas sa pagkakalantad ng insecticide. Upang higit pang maimbestigahan ang paglaban ng populasyon ng Anopheles arabiensis na ito, nagsagawa kami ng pagkakasunud-sunod ng RNA at natagpuan ang pagkakaiba-iba ng pagpapahayag ng mga gene ng detoxification na nauugnay sa paglaban sa insecticide, pati na rin ang mga pagbabago sa mga channel ng respiratory, metabolic, at synaptic ion.
Iminumungkahi ng aming mga resulta na sa ilang mga kaso ang microbiota ay maaaring mag-ambag sa pagbuo ng paglaban sa insecticide, bilang karagdagan sa mga pagbabago sa transcriptome.
Kahit na ang paglaban ay madalas na inilarawan bilang isang genetic na bahagi ng Anopheles vector, ipinakita ng mga kamakailang pag-aaral na ang microbiome ay nagbabago bilang tugon sa pagkakalantad ng insecticide, na nagmumungkahi ng isang papel para sa mga organismo na ito sa paglaban. Sa katunayan, ang mga pag-aaral ng Anopheles gambiae mosquito vectors sa South at Central America ay nagpakita ng mga makabuluhang pagbabago sa epidermal microbiome kasunod ng pagkakalantad sa pyrethroids, pati na rin ang mga pagbabago sa pangkalahatang microbiome kasunod ng pagkakalantad sa mga organophosphate . Sa Africa, ang pyrethroid resistance ay nauugnay sa mga pagbabago sa komposisyon ng microbiota sa Cameroon, Kenya, at Côte d'Ivoire, habang ang laboratory-adapted na Anopheles gambiae ay nagpakita ng mga pagbabago sa kanilang microbiota kasunod ng pagpili para sa pyrethroid resistance . Higit pa rito, ang pang-eksperimentong paggamot na may mga antibiotic at ang pagdaragdag ng mga kilalang bacteria sa mga lamok na Anopheles arabiensis na may laboratoryo ay nagpakita ng mas mataas na pagpapaubaya sa mga pyrethroid . Sama-sama, iminumungkahi ng mga datos na ito na ang paglaban sa insecticide ay maaaring maiugnay sa microbiome ng lamok at ang aspetong ito ng paglaban sa pamatay-insekto ay maaaring samantalahin para sa pagkontrol ng vector ng sakit.
Sa pag-aaral na ito, ginamit namin ang 16S sequencing upang matukoy kung ang microbiota ng laboratory-colonized at field-collected na mga lamok sa West at East Africa ay naiiba sa pagitan ng mga nakaligtas at sa mga namatay pagkatapos ng pagkakalantad sa pyrethroid deltamethrin. Sa konteksto ng paglaban sa insecticide, ang paghahambing ng microbiota mula sa iba't ibang rehiyon ng Africa na may iba't ibang species at antas ng resistensya ay maaaring makatulong na maunawaan ang mga impluwensya ng rehiyon sa mga microbial na komunidad. Ang mga kolonya ng laboratoryo ay mula sa Burkina Faso at pinalaki sa dalawang magkaibang European laboratories (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 microbiota signature sa buhay at patay na mga 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 maimbestigahan ang resistensya ng insecticide. Nagsagawa kami ng RNA sequencing sa mga populasyon ng Anopheles arabiensis at natagpuan na ang mga gene na nauugnay sa paglaban sa insecticide ay naayos, habang ang mga gene na nauugnay sa paghinga ay karaniwang binago. Ang pagsasama ng mga datos na ito sa pangalawang populasyon mula sa Ethiopia ay nakilala ang mga pangunahing detoxification gene sa rehiyon. Ang karagdagang paghahambing sa Anopheles arabiensis mula sa Burkina Faso ay nagsiwalat ng mga makabuluhang pagkakaiba sa mga transcriptome profile, ngunit natukoy pa rin ang apat na pangunahing mga detoxification gene na na-overexpress sa buong Africa.
Ang mga buhay at patay na lamok ng bawat species mula sa bawat rehiyon ay pagkatapos ay sequenced gamit ang 16S sequencing at kamag-anak na kasaganaan ay kinakalkula. Walang naobserbahang pagkakaiba sa pagkakaiba-iba ng alpha, na nagpapahiwatig ng walang pagkakaiba sa kayamanan ng operational taxonomic unit (OTU); gayunpaman, malaki ang pagkakaiba ng beta diversity sa pagitan ng mga bansa, at ang mga termino ng pakikipag-ugnayan para sa bansa at live/dead status (PANOVA = 0.001 at 0.008, ayon sa pagkakabanggit) ay nagpahiwatig na umiral ang pagkakaiba-iba sa pagitan ng mga salik na ito. Walang mga pagkakaiba sa beta variance ang naobserbahan sa pagitan ng mga bansa, na nagpapahiwatig ng magkatulad na pagkakaiba 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 mayroong ilang mga kapansin-pansing pagbubukod. Ilang sample mula sa An. arabiensis community at isang sample mula sa An. coluzzii community ay nag-overlap sa isang sample mula sa Burkina Faso, samantalang ang isang sample mula sa An. Ang mga sample ng arabiensis mula sa Burkina Faso ay nag-overlap sa An. sample ng komunidad ng arabiensis, na maaaring magpahiwatig na ang orihinal na microbiota ay sapalarang pinananatili sa maraming henerasyon at sa maraming rehiyon. Ang mga sample ng Burkina Faso ay hindi malinaw na pinaghiwalay ng mga species; ang kakulangan ng segregasyon ay inaasahan dahil ang mga indibidwal ay kasunod na pinagsama-sama sa kabila ng nagmula sa iba't ibang mga larval na kapaligiran. Sa katunayan, ipinakita ng mga pag-aaral na ang pagbabahagi ng isang ekolohikal na angkop na lugar sa panahon ng yugto ng tubig ay maaaring makabuluhang makaimpluwensya sa komposisyon ng microbiota [50]. Kapansin-pansin, habang ang mga sample at komunidad ng lamok ng Burkina Faso ay hindi nagpakita ng mga pagkakaiba sa kaligtasan ng lamok o mortalidad pagkatapos ng pagkakalantad ng insecticide, ang mga sample ng Ethiopian ay malinaw na pinaghiwalay, na nagmumungkahi na ang komposisyon ng microbiota sa mga sample ng Anopheles na ito ay nauugnay sa paglaban sa insecticide. Ang mga sample ay nakolekta mula sa parehong lokasyon, na maaaring ipaliwanag ang mas malakas na kaugnayan.
Ang paglaban sa pyrethroid insecticides ay isang kumplikadong phenotype, at habang ang mga pagbabago sa metabolismo at mga target ay medyo mahusay na pinag-aralan, ang mga pagbabago sa microbiota ay nagsisimula pa lamang na tuklasin. Sa pag-aaral na ito, ipinapakita namin na ang mga pagbabago sa microbiota ay maaaring mas mahalaga sa ilang mga populasyon; mas nailalarawan namin ang resistensya ng insecticide sa Anopheles arabiensis mula sa Bahir Dar at nagpapakita ng mga pagbabago sa mga kilalang transcript na nauugnay sa paglaban, pati na rin ang mga makabuluhang pagbabago sa mga gene na nauugnay sa paghinga na nakikita rin sa isang nakaraang pag-aaral ng RNA-seq ng mga populasyon ng Anopheles arabiensis mula sa Ethiopia . Magkasama, iminumungkahi ng mga resultang ito na ang resistensya ng insecticide sa mga lamok na ito ay maaaring depende sa isang kumbinasyon ng mga genetic at non-genetic na kadahilanan, malamang dahil ang mga symbiotic na relasyon sa mga katutubong bakterya ay maaaring makadagdag sa pagkasira ng insecticide sa mga populasyon na may mas mababang antas ng resistensya.
Iniugnay ng mga kamakailang pag-aaral ang pagtaas ng paghinga sa paglaban sa pamatay-insekto , na naaayon sa mga tuntunin ng enriched ontology sa Bahir Dar RNAseq at ang pinagsama-samang data ng Ethiopian na nakuha dito; muling nagmumungkahi na ang paglaban ay nagreresulta sa pagtaas ng paghinga, alinman bilang sanhi o bunga ng phenotype na ito. Kung ang mga pagbabagong ito ay humantong sa mga pagkakaiba sa potensyal na reaktibo na oxygen at nitrogen species, tulad ng iminungkahing dati, maaari itong makaapekto sa kakayahan ng vector at microbial colonization sa pamamagitan ng differential bacterial resistance sa ROS scavenging ng pangmatagalang commensal bacteria .
Ang data na ipinakita dito ay nagbibigay ng katibayan na ang microbiota ay maaaring makaimpluwensya sa paglaban sa insecticide sa ilang mga kapaligiran. Ipinakita rin namin na ang An. Ang mga lamok ng arabiensis sa Ethiopia ay nagpapakita ng mga katulad na transcriptome na pagbabago na nagbibigay ng paglaban sa insecticide; gayunpaman, ang bilang ng mga gene na tumutugma sa mga nasa Burkina Faso ay maliit. Maraming mga caveat ang nananatili tungkol sa mga konklusyon na naabot dito at sa iba pang mga pag-aaral. Una, ang isang sanhi ng kaugnayan sa pagitan ng kaligtasan ng pyrethroid at ang microbiota ay kailangang ipakita gamit ang mga pag-aaral ng metabolismo o paglipat ng microbiota. Bilang karagdagan, ang pagpapatunay ng mga pangunahing kandidato sa maraming populasyon mula sa iba't ibang mga rehiyon ay kailangang ipakita. Sa wakas, ang pagsasama-sama ng transcriptome data sa microbiota data sa pamamagitan ng naka-target na post-transplantation studies ay magbibigay ng mas detalyadong impormasyon kung ang microbiota ay direktang nakakaimpluwensya sa mosquito transcriptome na may kinalaman sa pyrethroid resistance. Gayunpaman, kapag pinagsama-sama, iminumungkahi ng aming data na ang paglaban ay parehong lokal at transnasyonal, na itinatampok ang pangangailangang subukan ang mga bagong produkto ng insecticide sa maraming rehiyon.
Oras ng post: Mar-24-2025