Malaria bly 'n belangrike oorsaak van dood en siekte in Afrika, met die grootste las onder kinders onder 5 jaar oud. Die mees effektiewe manier om die siekte te voorkom, is insekdodende vektorbeheermiddels wat volwasse Anopheles-muskiete teiken. As gevolg van die wydverspreide gebruik van hierdie intervensies, is weerstand teen die mees gebruikte klasse insekdoders nou wydverspreid oor Afrika. Om die onderliggende meganismes wat tot hierdie fenotipe lei, te verstaan, is noodsaaklik om beide die verspreiding van weerstand op te spoor en nuwe gereedskap te ontwikkel om dit te oorkom.
In hierdie studie het ons die mikrobioomsamestelling van insekdoder-bestande Anopheles gambiae-, Anopheles cruzi- en Anopheles arabiensis-populasies van Burkina Faso vergelyk met insekdoder-sensitiewe populasies, ook van Ethiopië.
Ons het geen verskille in die mikrobiota-samestelling gevind tussen insekdoder-bestande eninsekdoder-vatbare populasies in Burkina Faso. Hierdie resultaat is bevestig deur laboratoriumstudies van kolonies van twee Burkina Faso-lande. In teenstelling hiermee, is daar in Anopheles arabiensis-muskiete van Ethiopië duidelike verskille in die mikrobiota-samestelling waargeneem tussen diegene wat gesterf het en diegene wat blootstelling aan insekdoder oorleef het. Om die weerstand van hierdie Anopheles arabiensis-populasie verder te ondersoek, het ons RNS-volgordebepaling uitgevoer en differensiële uitdrukking van ontgiftingsgene wat met insekdoderweerstand geassosieer word, sowel as veranderinge in respiratoriese, metaboliese en sinaptiese ioonkanale gevind.
Ons resultate dui daarop dat die mikrobiota in sommige gevalle kan bydra tot die ontwikkeling van insekdoderweerstand, benewens transkriptoomveranderinge.
Alhoewel weerstand dikwels beskryf word as 'n genetiese komponent van die Anopheles-vektor, het onlangse studies getoon dat die mikrobioom verander in reaksie op blootstelling aan insekdoder, wat dui op 'n rol vir hierdie organismes in weerstand. Inderdaad, studies van Anopheles gambiae-muskietvektore in Suid- en Sentraal-Amerika het beduidende veranderinge in die epidermale mikrobioom getoon na blootstelling aan piretroïede, sowel as veranderinge in die algehele mikrobioom na blootstelling aan organofosfate. In Afrika is piretroïedweerstand geassosieer met verskuiwings in die samestelling van die mikrobiota in Kameroen, Kenia en Ivoorkus, terwyl laboratorium-aangepaste Anopheles gambiae verskuiwings in hul mikrobiota getoon het na seleksie vir piretroïedweerstand. Verder het eksperimentele behandeling met antibiotika en die byvoeging van bekende bakterieë in laboratorium-gekoloniseerde Anopheles arabiensis-muskiete verhoogde toleransie teenoor piretroïede getoon. Saam dui hierdie data daarop dat insekdoderweerstand gekoppel kan word aan die muskietmikrobioom en dat hierdie aspek van insekdoderweerstand benut kan word vir siektevektorbeheer.
In hierdie studie het ons 16S-volgordebepaling gebruik om te bepaal of die mikrobiota van laboratorium-gekoloniseerde en veld-versamelde muskiete in Wes- en Oos-Afrika verskil het tussen dié wat oorleef het en dié wat gesterf het na blootstelling aan die piretroïed deltametrien. In die konteks van insekdoderweerstand kan die vergelyking van mikrobiota van verskillende streke van Afrika met verskillende spesies en vlakke van weerstand help om streeksinvloede op mikrobiese gemeenskappe te verstaan. Laboratoriumkolonies was van Burkina Faso en het in twee verskillende Europese laboratoriums (An. coluzzii in Duitsland en An. arabiensis in die Verenigde Koninkryk) grootgemaak, muskiete van Burkina Faso het al drie spesies van die An. gambiae-spesiekompleks verteenwoordig, en muskiete van Ethiopië het An. arabiensis verteenwoordig. Hier wys ons dat Anopheles arabiensis van Ethiopië duidelike mikrobiota-handtekeninge in lewende en dooie muskiete gehad het, terwyl Anopheles arabiensis van Burkina Faso en twee laboratoriums nie het nie. Die doel van hierdie studie is om insekdoderweerstand verder te ondersoek. Ons het RNS-volgordebepaling op die Anopheles arabiensis-populasies uitgevoer en gevind dat gene wat met insekdoderweerstand geassosieer word, opgereguleer is, terwyl respirasieverwante gene oor die algemeen verander is. Integrasie van hierdie data met 'n tweede populasie uit Ethiopië het sleutel-ontgiftingsgene in die streek geïdentifiseer. Verdere vergelyking met Anopheles arabiensis uit Burkina Faso het beduidende verskille in transkriptoomprofiele aan die lig gebring, maar steeds vier sleutel-ontgiftingsgene geïdentifiseer wat oormatig uitgedruk is oor Afrika.
Lewende en dooie muskiete van elke spesie van elke streek is toe met behulp van 16S-volgordebepaling georden en relatiewe oorvloed is bereken. Geen verskille in alfa-diversiteit is waargeneem nie, wat daarop dui dat daar geen verskille in die rykdom van operasionele taksonomiese eenhede (OTU) was nie; beta-diversiteit het egter beduidend tussen lande gewissel, en interaksieterme vir land en lewende/dooie status (PANOVA = 0.001 en 0.008, onderskeidelik) het aangedui dat diversiteit tussen hierdie faktore bestaan het. Geen verskille in beta-variansie is tussen lande waargeneem nie, wat soortgelyke variansies tussen groepe aandui. Die Bray-Curtis meerveranderlike skaalgrafiek (Figuur 2A) het getoon dat monsters grootliks volgens ligging geskei was, maar daar was 'n paar noemenswaardige uitsonderings. Verskeie monsters van die An. arabiensis-gemeenskap en een monster van die An. coluzzii-gemeenskap het oorvleuel met 'n monster van Burkina Faso, terwyl een monster van die An. arabiensis-monsters van Burkina Faso oorvleuel het met die An. arabiensis-gemeenskapmonster, wat kan aandui dat die oorspronklike mikrobiota lukraak oor baie generasies en oor verskeie streke gehandhaaf is. Die Burkina Faso-monsters was nie duidelik volgens spesie geskei nie; hierdie gebrek aan segregasie was verwag aangesien individue daarna saamgevoeg is ten spyte daarvan dat hulle uit verskillende larwale omgewings gekom het. Studies het inderdaad getoon dat die deel van 'n ekologiese nis gedurende die akwatiese stadium die samestelling van die mikrobiota aansienlik kan beïnvloed [50]. Interessant genoeg, terwyl die Burkina Faso-muskietmonsters en -gemeenskappe geen verskille in muskietoorlewing of -mortaliteit na blootstelling aan insekdoder getoon het nie, was die Ethiopiese monsters duidelik geskei, wat daarop dui dat die mikrobiota-samestelling in hierdie Anopheles-monsters geassosieer word met insekdoderweerstand. Die monsters is van dieselfde plek versamel, wat die sterker assosiasie kan verklaar.
Weerstand teen piretroïed-insekdoders is 'n komplekse fenotipe, en hoewel veranderinge in metabolisme en teikens relatief goed bestudeer is, begin veranderinge in die mikrobiota eers ondersoek word. In hierdie studie toon ons dat veranderinge in die mikrobiota belangriker kan wees in sekere populasies; ons karakteriseer verder insekdoderweerstand in Anopheles arabiensis van Bahir Dar en toon veranderinge in bekende weerstandsgeassosieerde transkripte, sowel as beduidende veranderinge in respirasieverwante gene wat ook duidelik was in 'n vorige RNA-seq-studie van Anopheles arabiensis-populasies van Ethiopië. Saam dui hierdie resultate daarop dat insekdoderweerstand in hierdie muskiete moontlik afhang van 'n kombinasie van genetiese en nie-genetiese faktore, waarskynlik omdat simbiotiese verhoudings met inheemse bakterieë insekdoderafbraak in populasies met laer vlakke van weerstand kan komplementeer.
Onlangse studies het verhoogde respirasie gekoppel aan insekdoderweerstand, in ooreenstemming met die verrykte ontologieterme in Bahir Dar RNAseq en die geïntegreerde Ethiopiese data wat hier verkry is; wat weer daarop dui dat weerstand lei tot verhoogde respirasie, óf as 'n oorsaak óf gevolg van hierdie fenotipe. Indien hierdie veranderinge lei tot verskille in reaktiewe suurstof- en stikstofspesiepotensiaal, soos voorheen voorgestel, kan dit vektorbevoegdheid en mikrobiese kolonisasie beïnvloed deur differensiële bakteriële weerstand teen ROS-aas deur langtermyn kommensale bakterieë.
Die data wat hier aangebied word, lewer bewyse dat die mikrobiota insekdoderweerstand in sekere omgewings kan beïnvloed. Ons het ook gedemonstreer dat An. arabiensis-muskiete in Ethiopië soortgelyke transkriptoomveranderinge toon wat insekdoderweerstand verleen; die aantal gene wat ooreenstem met dié in Burkina Faso is egter klein. Verskeie voorbehoude bly bestaan rakende die gevolgtrekkings wat hier en in ander studies bereik is. Eerstens moet 'n oorsaaklike verband tussen piretroïed-oorlewing en die mikrobiota gedemonstreer word deur middel van metabolomiese studies of mikrobiota-oorplanting. Daarbenewens moet die validering van sleutelkandidate in verskeie populasies van verskillende streke gedemonstreer word. Laastens sal die kombinasie van transkriptoomdata met mikrobiota-data deur middel van geteikende na-oorplantingstudies meer gedetailleerde inligting verskaf oor of die mikrobiota die muskiet-transkriptoom direk beïnvloed met betrekking tot piretroïedweerstand. Saamgevat dui ons data egter daarop dat weerstand beide plaaslik en transnasionaal is, wat die behoefte beklemtoon om nuwe insekdoderprodukte in verskeie streke te toets.
Plasingstyd: 24 Maart 2025