Маларијата останува главна причина за смрт и болести во Африка, со најголем товар кај децата под 5-годишна возраст. Најефективните средства за спречување на болеста се средствата за контрола на инсектицидни вектори кои ги таргетираат возрасните комарци Anopheles. Како резултат на широката употреба на овие интервенции, отпорноста на најчесто користените класи на инсектициди сега е широко распространета низ Африка. Разбирањето на основните механизми што водат до овој фенотип е од суштинско значење и за следење на ширењето на отпорот и за развивање нови алатки за негово надминување.
Во оваа студија, го споредивме составот на микробиомот на популациите Anopheles gambiae, Anopheles cruzi и Anopheles arabiensis отпорни на инсектициди од Буркина Фасо со популации чувствителни на инсектициди, исто така од Етиопија.
Не откривме разлики во составот на микробиоти помеѓу отпорни на инсектициди иинсектицид-осетливи популации во Буркина Фасо. Овој резултат беше потврден со лабораториски студии на колонии од две земји од Буркина Фасо. Спротивно на тоа, кај комарците Anopheles arabiensis од Етиопија, забележани се јасни разлики во составот на микробиоти помеѓу оние кои умреле и оние кои преживеале изложеност на инсектицид. За понатамошно испитување на отпорноста на оваа популација на Anopheles arabiensis, извршивме секвенционирање на РНК и откривме диференцијална експресија на гените 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 промените на транскриптомите.
Иако отпорот 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 улогата на овие организми во отпорот. Навистина, студиите на вектори на комарци Anopheles gambiae во Јужна и Централна Америка покажаа значителни промени во епидермалниот микробиом по изложување на пиретроиди, како и промени во целокупниот микробиом по изложување на органофосфати. Во Африка, отпорноста на пиретроидите е поврзана со промените во составот на микробиотата во Камерун, Кенија и Брегот на Слоновата Коска, додека лабораториски адаптираните Anopheles gambiae покажаа промени во нивната микробиота по изборот за отпорност на пиретроиди. Понатаму, експерименталниот третман со антибиотици и додавањето на познати бактерии во лабораториски колонизираните комарци Anopheles arabiensis покажа зголемена толеранција на пиретроиди. Заедно, овие податоци сугерираат дека отпорноста на инсектицидите може да биде поврзана со микробиомот на комарецот и дека овој аспект на отпорност на инсектициди може да се искористи за контрола на вектори на болеста.
Во оваа студија, користевме секвенционирање 16S за да утврдиме дали микробиотата на лабораториски колонизираните и собраните комарци на терен во Западна и Источна Африка се разликува помеѓу оние што преживеале и оние што умреле по изложување на пиретроидниот делтаметрин. Во контекст на отпорноста на инсектициди, споредувањето на микробиоти од различни региони на Африка со различни видови и нивоа на отпор може да помогне да се разберат 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 на An. gambiae видови комплекс, и комарци од Етиопија претставени Ан. arabiensis. Овде, покажуваме дека Anopheles arabiensis од Етиопија имал различни потписи на микробиоти кај живите и мртвите комарци, додека Anopheles arabiensis од Буркина Фасо и две лаборатории немале. Целта на оваа студија е дополнително да се испита отпорноста на инсектициди. Направивме секвенционирање на РНК на популациите на Anopheles arabiensis и откривме дека гените поврзани со отпорност на инсектициди беа нагоре регулирани, додека гените поврзани со дишењето беа генерално променети. Интеграцијата на овие податоци со втора популација од Етиопија ги идентификуваше клучните 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 прекумерно изразени низ Африка.
Живите и мртвите комарци од секој вид од секој регион потоа беа секвенционирани со помош на секвенционирање 16S и беа пресметани релативното изобилство. Не беа забележани разлики во различноста на алфа, што укажува на никакви разлики во богатството на оперативната таксономска единица (OTU); сепак, бета-различноста значително се разликуваше помеѓу земјите, а термините за интеракција за статусот на земја и жив/мртов (PANOVA = 0,001 и 0,008, соодветно) покажаа дека постои разновидност помеѓу овие фактори. Не беа забележани разлики во бета варијансата помеѓу земјите, што укажува на слични варијанси меѓу групите. Мултиваријатното скалирање на Бреј-Кертис (слика 2А) покажа дека примероците се во голема мера сегрегирани по локација, но имаше некои забележителни исклучоци. Неколку примероци од Ан. arabiensis заедница и еден примерок од Ан. coluzzii заедницата се преклопува со примерок од Буркина Фасо, додека еден примерок од Ан. arabiensis примероците од Буркина Фасо се преклопуваат со Ан. Примерок од заедницата arabiensis, што може да укаже дека оригиналната микробиота била случајно одржувана во текот на многу генерации и низ повеќе региони. Примероците од Буркина Фасо не беа јасно поделени по видови; овој недостаток на сегрегација беше очекуван бидејќи индивидуите последователно беа здружени и покрај тоа што потекнуваат од различни ларви средини. Навистина, студиите покажаа дека споделувањето еколошка ниша за време на водната фаза може значително да влијае на составот на микробиотата [50]. Интересно, додека примероците и заедниците на комарци од Буркина Фасо не покажаа разлики во преживувањето или смртноста на комарците по изложување на инсектицид, примероците од Етиопија беа јасно сегрегирани, што сугерира дека составот на микробиота во овие примероци на Anopheles е поврзан со отпорност на инсектициди. Примероците се собрани од истата локација, што може да ја објасни посилната поврзаност.
Отпорноста на пиретроидните 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; ние дополнително ја карактеризираме отпорноста на инсектициди во Anopheles arabiensis од Бахир Дар и покажуваме промени во познатите транскрипти поврзани со отпор, како и значајни промени во гените поврзани со дишењето кои исто така беа евидентни во претходната 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 може да ја надополнат деградацијата на инсектицидите кај популациите со пониски нивоа на отпорност.
Неодамнешните студии го поврзаа зголеменото дишење со отпорност на инсектициди, во согласност со збогатените онтолошки термини во Bahir Dar RNAseq и интегрираните етиопски податоци добиени овде; повторно сугерирајќи дека отпорот резултира со зголемено дишење, било како причина или последица на овој фенотип. Ако овие промени доведат до разлики во потенцијалот на реактивниот кислород и азотните видови, како што беше претходно предложено, тоа може да влијае на векторската компетентност и микробната колонизација преку диференцијалната бактериска отпорност на чистење на ROS од долготрајни комензални бактерии.
Податоците презентирани овде даваат доказ дека микробиотата може да влијае на отпорноста на инсектициди во одредени средини. Демонстриравме и дека Ан. arabiensis комарците во Етиопија покажуваат слични промени на транскриптомите што даваат отпорност на инсектициди; сепак, бројот на гени што одговараат на оние во Буркина Фасо е мал. Остануваат неколку предупредувања во однос на заклучоците донесени овде и во други студии. Прво, треба да се докаже причинско-последична врска помеѓу преживувањето на пиретроидите и микробиотата со помош на метаболички студии или трансплантација на микробиоти. Дополнително, треба да се покаже валидација на клучните кандидати во повеќе популации од различни региони. Конечно, комбинирањето на податоците од транскриптом со податоците за микробиоти 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, што ја нагласува потребата од тестирање на нови инсектицидни производи во повеќе региони.
Време на објавување: Мар-24-2025