Маларијата останува главна причина за смрт и болести во Африка, со најголем товар кај децата под 5 години. Најефикасните средства за спречување на болеста се инсектицидните агенси за контрола на вектори кои ги таргетираат возрасните комарци од родот Анофелес. Како резултат на широката употреба на овие интервенции, отпорноста кон најчесто користените класи на инсектициди сега е широко распространета низ цела Африка. Разбирањето на основните механизми што водат до овој фенотип е од суштинско значење и за следење на ширењето на отпорноста и за развој на нови алатки за нејзино надминување.
Во оваа студија, го споредивме составот на микробиомот на популациите на Anopheles gambiae, Anopheles cruzi и Anopheles arabiensis отпорни на инсектициди од Буркина Фасо со популациите чувствителни на инсектициди, исто така од Етиопија.
Не откривме разлики во составот на микробиотата помеѓу инсектицидно отпорните иинсектицид-подложни популации во Буркина Фасо. Овој резултат беше потврден со лабораториски студии на колонии од две земји во Буркина Фасо. Спротивно на тоа, кај комарците Anopheles arabiensis од Етиопија, беа забележани јасни разлики во составот на микробиотата помеѓу оние што умреле и оние што преживеале изложеност на инсектицид. За понатамошно истражување на отпорноста на оваа популација на Anopheles arabiensis, извршивме секвенционирање на РНК и откривме диференцијална експресија на гени за детоксикација поврзани со отпорност на инсектициди, како и промени во респираторните, метаболичките и синаптичките јонски канали.
Нашите резултати сугерираат дека во некои случаи микробиотата може да придонесе за развој на отпорност на инсектициди, покрај транскриптомските промени.
Иако отпорноста често се опишува како генетска компонента на векторот Anopheles, неодамнешните студии покажаа дека микробиомот се менува како одговор на изложеноста на инсектициди, што укажува на улога на овие организми во отпорноста. Всушност, студиите за вектори на комарци Anopheles gambiae во Јужна и Централна Америка покажаа значајни промени во епидермалниот микробиом по изложеност на пиретроиди, како и промени во целокупниот микробиом по изложеност на органофосфати. Во Африка, отпорноста на пиретроиди е поврзана со промени во составот на микробиотата во Камерун, Кенија и Брегот на Слоновата Коска, додека лабораториски адаптирани Anopheles gambiae покажаа промени во нивната микробиота по селекција за отпорност на пиретроиди. Понатаму, експерименталниот третман со антибиотици и додавањето на познати бактерии кај лабораториски колонизирани комарци Anopheles arabiensis покажаа зголемена толеранција на пиретроиди. Заедно, овие податоци сугерираат дека отпорноста на инсектициди може да биде поврзана со микробиомот на комарците и дека овој аспект на отпорноста на инсектициди може да се искористи за контрола на вектори на болести.
Во оваа студија, користевме 16S секвенционирање за да утврдиме дали микробиотата на лабораториски колонизирани и теренски собрани комарци во Западна и Источна Африка се разликува помеѓу оние што преживеале и оние што умреле по изложеноста на пиретроидот делтаметрин. Во контекст на отпорноста на инсектициди, споредувањето на микробиотата од различни региони на Африка со различни видови и нивоа на отпорност може да помогне во разбирањето на регионалните влијанија врз микробните заедници. Лабораториските колонии беа од Буркина Фасо и одгледувани во две различни европски лаборатории (An. coluzzii во Германија и An. arabiensis во Обединетото Кралство), комарците од Буркина Фасо ги претставуваа сите три вида од комплексот на видови An. gambiae, а комарците од Етиопија го претставуваа An. arabiensis. Овде, покажуваме дека Anopheles arabiensis од Етиопија имаше различни микробиотски потписи кај живи и мртви комарци, додека Anopheles arabiensis од Буркина Фасо и две лаборатории не. Целта на оваа студија е понатамошно истражување на отпорноста на инсектициди. Направивме секвенционирање на РНК на популациите на Anopheles arabiensis и откривме дека гените поврзани со отпорноста на инсектициди се зголемени, додека гените поврзани со дишењето генерално се изменети. Интеграцијата на овие податоци со втора популација од Етиопија идентификуваше клучни гени за детоксикација во регионот. Понатамошната споредба со Anopheles arabiensis од Буркина Фасо откри значајни разлики во профилите на транскриптомите, но сепак идентификуваше четири клучни гени за детоксикација кои беа преекспресирани низ цела Африка.
Живите и мртвите комарци од секој вид од секој регион потоа беа секвенционирани со користење на 16S секвенционирање и беа пресметани релативните изобилства. Не беа забележани разлики во алфа разновидноста, што укажува на отсуство на разлики во богатството на оперативните таксономски единици (OTU); сепак, бета разновидноста значително варираше помеѓу земјите, а термините за интеракција за земјата и статусот на живи/мртви (PANOVA = 0,001 и 0,008, соодветно) укажуваа дека постои разновидност помеѓу овие фактори. Не беа забележани разлики во бета варијансата помеѓу земјите, што укажува на слични варијанси помеѓу групите. Мултиваријантниот графикон на скалирање на Бреј-Кертис (Слика 2А) покажа дека примероците беа во голема мера сегрегирани по локација, но имаше некои значајни исклучоци. Неколку примероци од заедницата An. arabiensis и еден примерок од заедницата An. coluzzii се преклопуваа со примерок од Буркина Фасо, додека еден примерок од примероците An. arabiensis од Буркина Фасо се преклопуваше со примерокот од заедницата An. arabiensis, што може да укажува дека оригиналната микробиота била случајно одржувана во текот на многу генерации и низ повеќе региони. Примероците од Буркина Фасо не беа јасно сегрегирани по видови; Овој недостаток на сегрегација беше очекуван бидејќи единките последователно беа групирани и покрај тоа што потекнуваат од различни ларвални средини. Всушност, студиите покажаа дека споделувањето на еколошка ниша за време на водната фаза може значително да влијае на составот на микробиотата [50]. Интересно е што, додека примероците и заедниците на комарци од Буркина Фасо не покажаа разлики во преживувањето или смртноста на комарците по изложеност на инсектициди, примероците од Етиопија беа јасно сегрегирани, што укажува дека составот на микробиотата во овие примероци од Anopheles е поврзан со отпорност на инсектициди. Примероците беа собрани од истата локација, што може да ја објасни посилната поврзаност.
Отпорноста на пиретроидни инсектициди е сложен фенотип и додека промените во метаболизмот и целите се релативно добро проучени, промените во микробиотата само што почнуваат да се истражуваат. Во оваа студија, покажуваме дека промените во микробиотата може да бидат поважни кај одредени популации; понатаму ја карактеризираме отпорноста на инсектициди кај Anopheles arabiensis од Бахир Дар и покажуваме промени во познатите транскрипти поврзани со отпорност, како и значајни промени во гените поврзани со дишењето, кои беа евидентни и во претходна RNA-seq студија на популациите на Anopheles arabiensis од Етиопија. Заедно, овие резултати сугерираат дека отпорноста на инсектициди кај овие комарци може да зависи од комбинација на генетски и негенетски фактори, веројатно затоа што симбиотските врски со домородните бактерии можат да ја надополнат деградацијата на инсектицидите кај популациите со пониски нивоа на отпорност.
Неодамнешните студии го поврзаа зголеменото дишење со отпорноста на инсектициди, што е во согласност со збогатените онтолошки термини во Bahir Dar RNAseq и интегрираните етиопски податоци добиени овде; повторно сугерирајќи дека отпорноста резултира со зголемено дишење, или како причина или како последица на овој фенотип. Ако овие промени доведат до разлики во потенцијалот на реактивни кислородни и азотни видови, како што беше претходно сугерирано, ова би можело да влијае на векторска компетентност и микробна колонизација преку диференцијална бактериска отпорност на чистење на ROS од страна на долгорочните коменсални бактерии.
Податоците презентирани овде даваат докази дека микробиотата може да влијае на отпорноста на инсектициди во одредени средини. Исто така, покажавме дека комарците An. arabiensis во Етиопија покажуваат слични транскриптомски промени што даваат отпорност на инсектициди; сепак, бројот на гени што одговараат на оние во Буркина Фасо е мал. Остануваат неколку забелешки во врска со заклучоците донесени овде и во други студии. Прво, причинско-последичната врска помеѓу преживувањето на пиретроидите и микробиотата треба да се демонстрира со помош на метаболомски студии или трансплантација на микробиота. Покрај тоа, треба да се демонстрира валидација на клучни кандидати во повеќе популации од различни региони. Конечно, комбинирањето на транскриптомските податоци со податоците за микробиотата преку целни пост-трансплантациски студии ќе обезбеди подетални информации за тоа дали микробиотата директно влијае на транскриптомот на комарецот во однос на отпорноста на пиретроидите. Сепак, земени заедно, нашите податоци сугерираат дека отпорноста е и локална и транснационална, истакнувајќи ја потребата од тестирање на нови инсектицидни производи во повеќе региони.
Време на објавување: 24 март 2025 година