Маларија је и даље главни узрок смрти и болести у Африци, са највећим оптерећењем код деце млађе од 5 година. Најефикасније средство за превенцију болести су инсектицидни агенси за контролу вектора који циљају одрасле комарце Анопхелес. Као резултат широке употребе ових интервенција, отпорност на најчешће коришћене класе инсектицида сада је распрострањена широм Африке. Разумевање основних механизама који доводе до овог фенотипа је од суштинског значаја како за праћење ширења отпора тако и за развој нових алата за његово превазилажење.
У овој студији упоредили смо састав микробиома популација Анопхелес гамбиае, Анопхелес црузи и Анопхелес арабиенсис из Буркине Фасо отпорних на инсектициде са популацијама осетљивим на инсектициде, такође из Етиопије.
Нисмо пронашли разлике у саставу микробиоте између отпорних на инсектициде иинсектицид-осетљиве популације у Буркини Фасо. Овај резултат су потврдиле лабораторијске студије колонија из две земље Буркине Фасо. Насупрот томе, код комараца Анопхелес арабиенсис из Етиопије, уочене су јасне разлике у саставу микробиоте између оних који су умрли и оних који су преживели излагање инсектицидима. Да бисмо даље истражили отпорност ове популације Анопхелес арабиенсис, извршили смо секвенцирање РНК и пронашли диференцијалну експресију гена за детоксикацију повезаних са отпорношћу на инсектициде, као и промене у респираторним, метаболичким и синаптичким јонским каналима.
Наши резултати сугеришу да у неким случајевима микробиота може допринети развоју отпорности на инсектициде, поред промена транскриптома.
Иако се резистенција често описује као генетска компонента вектора Анопхелеса, недавне студије су показале да се микробиом мења као одговор на излагање инсектицидима, што указује на улогу ових организама у отпорности. Заиста, студије вектора комараца Анопхелес гамбиае у Јужној и Централној Америци су показале значајне промене у епидермалном микробиому након излагања пиретроидима, као и промене у укупном микробиому након излагања органофосфатима. У Африци, отпорност на пиретроиде је повезана са променама у саставу микробиоте у Камеруну, Кенији и Обали Слоноваче, док су лабораторијски прилагођени Анопхелес гамбиае показали промене у својој микробиоти након селекције за отпорност на пиретроиде. Штавише, експериментални третман антибиотицима и додавање познатих бактерија у лабораторијски колонизованим комарцима Анопхелес арабиенсис показало је повећану толеранцију на пиретроиде. Заједно, ови подаци сугеришу да отпорност на инсектициде може бити повезана са микробиомом комараца и да се овај аспект отпорности на инсектициде може искористити за контролу вектора болести.
У овој студији, користили смо секвенцирање 16С да бисмо утврдили да ли се микробиота лабораторијски колонизованих и сакупљених на терену комараца у западној и источној Африци разликује између оних који су преживели и оних који су умрли након излагања пиретроидном делтаметрину. У контексту отпорности на инсектициде, поређење микробиоте из различитих региона Африке са различитим врстама и нивоима отпорности може помоћи у разумевању регионалних утицаја на микробне заједнице. Лабораторијске колоније су биле из Буркине Фасо и узгајане у две различите европске лабораторије (Ан. цолуззии у Немачкој и Ан. арабиенсис у Уједињеном Краљевству), комарци из Буркине Фасо су представљали све три врсте Ан. гамбиае врста комплекса, а комарци из Етиопије су представљали Ан. арабиенсис. Овде показујемо да је Анопхелес арабиенсис из Етиопије имао различите микробиотске потписе код живих и мртвих комараца, док Анопхелес арабиенсис из Буркине Фасо и две лабораторије нису. Циљ ове студије је даље испитивање отпорности на инсектициде. Извршили смо секвенцирање РНК на популацијама Анопхелес арабиенсис и открили да су гени повезани са отпорношћу на инсектициде повећани, док су гени повезани са дисањем генерално измењени. Интеграција ових података са другом популацијом из Етиопије идентификовала је кључне гене за детоксикацију у региону. Даље поређење са Анопхелес арабиенсис из Буркине Фасо открило је значајне разлике у профилима транскриптома, али је ипак идентификовано четири кључна гена за детоксикацију који су били прекомерно изражени широм Африке.
Живи и мртви комарци сваке врсте из сваког региона су затим секвенцирани коришћењем 16S секвенцирања и израчуната је релативна абуленција. Нису примећене разлике у алфа диверзитету, што указује на разлике у богатству оперативних таксономских јединица (OTU); међутим, бета диверзитет је значајно варирао између земаља, а термини интеракције за земљу и статус живих/мртвих (PANOVA = 0,001 и 0,008, респективно) указивали су на постојање диверзитета између ових фактора. Нису примећене разлике у бета варијанси између земаља, што указује на сличне варијансе између група. Бреј-Кертисов мултиваријантни скалирајући дијаграм (Слика 2А) показао је да су узорци углавном раздвојени по локацији, али је било и неких значајних изузетака. Неколико узорака из заједнице An. arabiensis и један узорак из заједнице An. coluzzii преклапали су се са узорком из Буркине Фасо, док се један узорак из узорака An. arabiensis из Буркине Фасо преклапао са узорком заједнице An. arabiensis, што може указивати на то да је оригинална микробиота насумично одржавана током многих генерација и у више региона. Узорци из Буркине Фасо нису били јасно раздвојени по врстама; Овај недостатак сегрегације је очекиван, јер су јединке накнадно обједињене упркос томе што потичу из различитих ларвалних средина. Заиста, студије су показале да дељење еколошке нише током водене фазе може значајно утицати на састав микробиоте [50]. Занимљиво је да, док узорци и заједнице комараца из Буркине Фасо нису показали разлике у преживљавању или морталитету комараца након излагања инсектицидима, етиопски узорци су били јасно раздвојени, што сугерише да је састав микробиоте у овим узорцима Anopheles повезан са отпорношћу на инсектициде. Узорци су прикупљени са исте локације, што може објаснити јачу повезаност.
Отпорност на пиретроидне инсектициде је сложен фенотип, и док су промене у метаболизму и циљевима релативно добро проучене, промене у микробиоти тек почињу да се истражују. У овој студији показујемо да промене у микробиоти могу бити важније у одређеним популацијама; даље карактеришемо отпорност на инсектициде код Анопхелес арабиенсис из Бахир Дар-а и показујемо промене у познатим транскриптима повезаним са резистенцијом, као и значајне промене у генима везаним за дисање које су такође биле евидентне у претходној РНА-сек студији популација Анопхелес арабиенсис из Етиопије. Заједно, ови резултати сугеришу да отпорност на инсектициде код ових комараца може зависити од комбинације генетских и не-генетских фактора, вероватно зато што симбиотски односи са аутохтоним бактеријама могу допунити деградацију инсектицида у популацијама са нижим нивоима отпорности.
Недавне студије повезују повећано дисање са отпорношћу на инсектициде, у складу са обогаћеним терминима онтологије у Бахир Дар РНАсек-у и интегрисаним етиопским подацима добијеним овде; поново сугеришући да резистенција резултира појачаним дисањем, било као узрок или последица овог фенотипа. Ако ове промене доведу до разлика у потенцијалу реактивних врста кисеоника и азота, као што је раније сугерисано, то би могло утицати на компетенцију вектора и колонизацију микроба кроз различиту отпорност бактерија на уклањање РОС-а од стране дугорочних комензалних бактерија.
Овде представљени подаци пружају доказ да микробиота може утицати на отпорност на инсектициде у одређеним срединама. Такође смо показали да је Ан. комарци арабиенсис у Етиопији показују сличне промене транскриптома које дају отпорност на инсектициде; међутим, број гена који одговарају онима у Буркини Фасо је мали. Остаје неколико упозорења у вези са закључцима донетим овде и у другим студијама. Прво, узрочно-последична веза између преживљавања пиретроида и микробиоте треба да се демонстрира коришћењем метаболомских студија или трансплантације микробиоте. Поред тога, потребно је показати валидацију кључних кандидата у више популација из различитих региона. Коначно, комбиновање података о транскриптомима са подацима о микробиоти кроз циљане студије након трансплантације пружиће детаљније информације о томе да ли микробиота директно утиче на транскриптом комараца у погледу отпорности на пиретроиде. Међутим, заједно, наши подаци сугеришу да је отпорност локална и транснационална, наглашавајући потребу да се тестирају нови инсектицидни производи у више региона.
Време поста: 24.03.2025