Malaria bly 'n groot oorsaak van sterftes en siektes in Afrika, met die grootste las onder kinders jonger as 5 jaar. Die doeltreffendste 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 algemeen gebruikte klasse insekdoders nou wydverspreid oor Afrika. Om die onderliggende meganismes te verstaan wat tot hierdie fenotipe lei, is noodsaaklik om beide die verspreiding van weerstand op te spoor en om nuwe instrumente te ontwikkel om dit te oorkom.
In hierdie studie het ons die mikrobioomsamestelling van insekdoderbestande Anopheles gambiae, Anopheles cruzi en Anopheles arabiensis bevolkings van Burkina Faso vergelyk met insekdoder-sensitiewe bevolkings, ook van Ethiopië.
Ons het geen verskille gevind in die mikrobiota samestelling tussen insekdoderbestande eninsekdoder- vatbare bevolkings in Burkina Faso. Hierdie resultaat is bevestig deur laboratoriumstudies van kolonies uit twee Burkina Faso-lande. Daarteenoor, by Anopheles arabiensis-muskiete van Ethiopië, is duidelike verskille in die mikrobiotasamestelling waargeneem tussen dié wat gevrek het en dié wat blootstelling aan insekdoder oorleef het. Om die weerstand van hierdie Anopheles arabiensis-populasie verder te ondersoek, het ons RNA-volgordebepaling uitgevoer en differensiële uitdrukking gevind van ontgiftingsgene wat met insekdoderweerstand geassosieer word, sowel as veranderinge in respiratoriese, metaboliese en sinaptiese ioonkanale.
Ons resultate dui daarop dat in sommige gevalle die mikrobiota kan bydra tot die ontwikkeling van insekdoderweerstand, bykomend tot transkripsieveranderinge.
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 'n rol vir hierdie organismes in weerstand voorstel. 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 toevoeging van bekende bakterieë in laboratorium-gekoloniseerde Anopheles arabiensis muskiete verhoogde verdraagsaamheid teenoor piretroïede getoon. Saam dui hierdie data daarop dat insekdoderweerstand aan die muskietmikrobioom gekoppel kan word en dat hierdie aspek van insekdoderweerstand uitgebuit kan word vir siektevektorbeheer.
In hierdie studie het ons 16S-volgordebepaling gebruik om te bepaal of die mikrobiota van laboratorium-gekoloniseerde en veldversamelde muskiete in Wes- en Oos-Afrika verskil tussen dié wat oorleef het en dié wat dood is ná 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 grootgemaak in twee verskillende Europese laboratoriums (An. coluzzii in Duitsland en An. arabiensis in die Verenigde Koninkryk), muskiete van Burkina Faso het al drie spesies van die An verteenwoordig. gambiae spesiekompleks, en muskiete uit Ethiopië verteenwoordig An. arabiensis. Hier wys ons dat Anopheles arabiensis van Ethiopië duidelike mikrobiota-tekens in lewende en dooie muskiete gehad het, terwyl Anopheles arabiensis van Burkina Faso en twee laboratoriums nie. Die doel van hierdie studie is om insekdoderweerstand verder te ondersoek. Ons het RNA-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 bevolking van Ethiopië het sleutelontgiftingsgene in die streek geïdentifiseer. Verdere vergelyking met Anopheles arabiensis van Burkina Faso het beduidende verskille in transkriptoomprofiele aan die lig gebring, maar steeds vier sleutelontgiftingsgene geïdentifiseer wat oor Afrika heen ooruitgedruk is.
Lewende en dooie muskiete van elke spesie van elke streek is dan met behulp van 16S-volgordebepaling georden en relatiewe oorvloede is bereken. Geen verskille in alfa-diversiteit is waargeneem nie, wat geen verskille in operasionele taksonomiese eenheid (OTU)-rykheid aandui nie; beta-diversiteit het egter aansienlik gewissel tussen lande, en interaksieterme vir land en lewendige/dood-status (PANOVA = 0.001 en 0.008, onderskeidelik) het aangedui dat diversiteit tussen hierdie faktore bestaan. Geen verskille in beta-variansie is tussen lande waargeneem nie, wat soortgelyke afwykings tussen groepe aandui. Die Bray-Curtis meerveranderlike skaalgrafiek (Figuur 2A) het getoon dat monsters grootliks volgens ligging geskei is, maar daar was enkele noemenswaardige uitsonderings. Verskeie monsters uit die An. arabiensis gemeenskap en een monster uit die An. coluzzii-gemeenskap het oorvleuel met 'n steekproef uit Burkina Faso, terwyl een steekproef uit die An. arabiensis monsters uit Burkina Faso het oorvleuel met die An. arabiensis gemeenskapsmonster, wat kan aandui dat die oorspronklike mikrobiota lukraak oor baie generasies en oor verskeie streke onderhou is. Die Burkina Faso-monsters was nie duidelik volgens spesies geskei nie; hierdie gebrek aan segregasie is verwag aangesien individue daarna saamgevoeg is ten spyte van hul oorsprong uit verskillende larwe-omgewings. Inderdaad, studies het getoon dat die deel van 'n ekologiese nis tydens 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 mikrobiotasamestelling in hierdie Anopheles-monsters met insekdoderweerstand geassosieer word. 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 word, begin veranderinge in die mikrobiota eers ondersoek word. In hierdie studie wys ons dat veranderinge in die mikrobiota belangriker kan wees in sekere bevolkings; ons karakteriseer verder insekdoderweerstand in Anopheles arabiensis van Bahir Dar en toon veranderinge in bekende weerstand-geassosieerde transkripsies, 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 kan afhang van 'n kombinasie van genetiese en nie-genetiese faktore, waarskynlik omdat simbiotiese verhoudings met inheemse bakterieë insekdoderafbraak in bevolkings met laer vlakke van weerstand kan komplementeer.
Onlangse studies het verhoogde respirasie aan insekdoderweerstand gekoppel, in ooreenstemming met die verrykte ontologieterme in Bahir Dar RNAseq en die geïntegreerde Ethiopiese data wat hier verkry is; weereens suggereer dat weerstand verhoogde respirasie tot gevolg het, hetsy as 'n oorsaak of gevolg van hierdie fenotipe. As hierdie veranderinge lei tot verskille in reaktiewe suurstof- en stikstofspesiepotensiaal, soos voorheen voorgestel, kan dit vektorbevoegdheid en mikrobiese kolonisasie beïnvloed deur differensiële bakteriese weerstand teen ROS-opvanging deur langtermyn-kommensale bakterieë.
Die data wat hier aangebied word, lewer bewyse dat die mikrobiota insekdoderweerstand in sekere omgewings kan beïnvloed. Ons het ook getoon dat An. arabiensis-muskiete in Ethiopië vertoon soortgelyke transkriptoomveranderings wat insekdoderweerstand verleen; die aantal gene wat ooreenstem met dié in Burkina Faso is egter klein. Verskeie voorbehoude bly oor die gevolgtrekkings wat hier en in ander studies bereik is. Eerstens moet 'n oorsaaklike verband tussen piretroïed-oorlewing en die mikrobiota gedemonstreer word met behulp van metabolomiese studies of mikrobiota-oorplanting. Daarbenewens moet validering van sleutelkandidate in verskeie bevolkings uit verskillende streke gedemonstreer word. Laastens, die kombinasie van transkripsiedata met mikrobiotadata deur geteikende post-oorplantingstudies sal meer gedetailleerde inligting verskaf oor of die mikrobiota die muskiettranskripoom direk beïnvloed met betrekking tot piretroïedweerstand. Maar saamgevat dui ons data daarop dat weerstand beide plaaslik en transnasionaal is, wat die behoefte beklemtoon om nuwe insekdoderprodukte in verskeie streke te toets.
Postyd: 24 Maart 2025