Малярыя застаецца асноўнай прычынай смерці і захворванняў у Афрыцы, з найбольшым цяжарам сярод дзяцей ва ўзросце да 5 гадоў. Найбольш эфектыўным сродкам прафілактыкі захворвання з'яўляюцца інсектыцыдныя сродкі для барацьбы з пераносчыкамі, накіраваныя на дарослых камароў Anopheles. У выніку шырокага выкарыстання гэтых умяшанняў, устойлівасць да найбольш часта выкарыстоўваюцца класаў інсектыцыдаў цяпер шырока распаўсюджана па ўсёй Афрыцы. Разуменне асноўных механізмаў, якія прыводзяць да гэтага фенатыпу, важна як для адсочвання распаўсюджвання рэзістэнтнасці, так і для распрацоўкі новых інструментаў для яе пераадолення.
У гэтым даследаванні мы параўналі склад мікрабіёмаў устойлівых да інсектыцыдаў папуляцый Anopheles gambiae, Anopheles cruzi і Anopheles arabiensis з Буркіна-Фасо з папуляцыямі, адчувальнымі да інсектыцыдаў, таксама з Эфіопіі.
Мы не выявілі адрозненняў у складзе мікрабіёты паміж устойлівымі да інсектыцыдаў іінсектыцыд-успрымальныя групы насельніцтва ў Буркіна-Фасо. Гэты вынік пацвердзілі лабараторныя даследаванні калоній дзвюх краін Буркіна-Фасо. Наадварот, у камароў Anopheles arabiensis з Эфіопіі назіраліся відавочныя адрозненні ў складзе мікрабіёты паміж тымі, хто загінуў, і тымі, хто выжыў пасля ўздзеяння інсектыцыдаў. Для далейшага вывучэння ўстойлівасці гэтай папуляцыі Anopheles arabiensis мы правялі секвеніраванне РНК і выявілі дыферэнцыяльную экспрэсію генаў детоксікаціі, звязаных з устойлівасцю да інсектыцыдаў, а таксама змены ў дыхальных, метабалічных і сінаптычных іённых каналах.
Нашы вынікі паказваюць, што ў некаторых выпадках мікрабіёта можа спрыяць развіццю ўстойлівасці да інсектыцыдаў, у дадатак да зменаў транскрыптому.
Хаця рэзістэнтнасць часта апісваюць як генетычны кампанент вектара Anopheles, нядаўнія даследаванні паказалі, што мікрабіём змяняецца ў адказ на ўздзеянне інсектыцыдаў, што сведчыць аб ролі гэтых арганізмаў у рэзістэнтнасці. Сапраўды, даследаванні камароў-пераносчыкаў Anopheles gambiae у Паўднёвай і Цэнтральнай Амерыцы паказалі значныя змены ў мікрабіёме эпідэрмісу пасля ўздзеяння пірэтроідаў, а таксама змены ў агульным мікрабіёме пасля ўздзеяння арганафасфатаў. У Афрыцы ўстойлівасць да пірэтроідаў была звязана са зрухамі ў складзе мікрабіёты ў Камеруне, Кеніі і Кот-д'Івуары, у той час як лабараторна адаптаваныя Anopheles gambiae паказалі змены ў іх мікрабіёце пасля адбору на ўстойлівасць да пірэтроідаў. Акрамя таго, эксперыментальнае лячэнне антыбіётыкамі і даданне вядомых бактэрый у лабараторна каланізаваных камароў Anopheles arabiensis паказалі павышаную талерантнасць да пірэтроідаў. Разам гэтыя дадзеныя сведчаць аб тым, што ўстойлівасць да інсектыцыдаў можа быць звязана з мікрабіёмам камароў і што гэты аспект устойлівасці да інсектыцыдаў можа быць выкарыстаны для барацьбы з пераносчыкамі хвароб.
У гэтым даследаванні мы выкарыстоўвалі секвенирование 16S, каб вызначыць, ці адрозніваецца мікрабіёта каланізаваных у лабараторыі і сабраных у палявых умовах маскітаў у Заходняй і Усходняй Афрыцы паміж тымі, хто выжыў, і тымі, хто загінуў пасля ўздзеяння пиретроида дэльтаметрына. У кантэксце ўстойлівасці да інсектыцыдаў параўнанне мікрабіёты розных рэгіёнаў Афрыкі з рознымі відамі і ўзроўнямі ўстойлівасці можа дапамагчы зразумець рэгіянальны ўплыў на мікробныя супольнасці. Лабараторныя калоніі былі з Буркіна-Фасо і вырошчваліся ў дзвюх розных еўрапейскіх лабараторыях (An. coluzzii ў Германіі і An. arabiensis ў Вялікабрытаніі), камары з Буркіна-Фасо прадстаўлялі ўсе тры віды An. gambiae відавы комплекс, а камары з Эфіопіі прадстаўлены An. арабскі. Тут мы паказваем, што Anopheles arabiensis з Эфіопіі меў выразныя прыкметы мікрабіёты ў жывых і мёртвых камароў, у той час як Anopheles arabiensis з Буркіна-Фасо і дзвюх лабараторый не мелі. Мэта гэтага даследавання - далейшае даследаванне ўстойлівасці да інсектыцыдаў. Мы правялі секвеніраванне РНК у папуляцыях Anopheles arabiensis і выявілі, што гены, звязаныя з устойлівасцю да інсектыцыдаў, рэгулююцца ўверх, у той час як гены, звязаныя з дыханнем, у цэлым былі зменены. Інтэграцыя гэтых дадзеных з другой папуляцыяй з Эфіопіі выявіла ключавыя гены детоксікаціі ў рэгіёне. Далейшае параўнанне з Anopheles arabiensis з Буркіна-Фасо паказала значныя адрозненні ў профілях транскрыптаў, але ўсё ж выявіла чатыры ключавых гена детоксікаціі, якія былі празмерна экспрэсаваныя ў Афрыцы.
Затым жывыя і мёртвыя камары кожнага віду з кожнага рэгіёну былі секвеніраваны з дапамогай секвенирования 16S і разлічана адносная колькасць. Ніякіх адрозненняў у альфа-разнастайнасці не назіралася, што паказвае на адсутнасць адрозненняў у багацці аператыўных таксанамічных адзінак (OTU); аднак бэта-разнастайнасць істотна адрознівалася ў розных краінах, і ўмовы ўзаемадзеяння для краіны і статусу жывы/мёртвы (PANOVA = 0,001 і 0,008 адпаведна) паказваюць, што існуе разнастайнасць паміж гэтымі фактарамі. Адрозненняў у бэта-дысперсіі паміж краінамі не назіралася, што сведчыць аб падобных адхіленнях паміж групамі. Шматмерны графік маштабавання Брэя-Керціса (малюнак 2A) паказаў, што ўзоры былі ў значнай ступені падзеленыя па месцазнаходжанні, але былі некаторыя прыкметныя выключэнні. Некалькі ўзораў з An. arabiensis і адзін узор з An. coluzzii супадаюць з узорам з Буркіна-Фасо, у той час як адзін узор з An. arabiensis з Буркіна-Фасо перакрываюцца з An. узор супольнасці arabiensis, які можа сведчыць аб тым, што зыходная мікрабіёта выпадковым чынам захоўвалася на працягу многіх пакаленняў і ў розных рэгіёнах. Узоры Буркіна-Фасо не былі выразна падзеленыя па відах; гэтая адсутнасць сегрэгацыі была чаканай, паколькі асобіны пасля былі аб'яднаны, нягледзячы на тое, што паходзяць з розных лічынкавых асяроддзяў. Сапраўды, даследаванні паказалі, што сумеснае выкарыстанне экалагічнай нішы падчас воднай стадыі можа значна паўплываць на склад мікрабіёты [50]. Цікава, што ў той час як узоры і супольнасці камароў Буркіна-Фасо не паказалі адрозненняў у выжывальнасці або смяротнасці камароў пасля ўздзеяння інсектыцыдаў, эфіёпскія ўзоры былі выразна падзеленыя, што сведчыць аб тым, што склад мікрабіёты ў гэтых узорах Anopheles звязаны з устойлівасцю да інсектыцыдаў. Узоры былі сабраныя з аднаго і таго ж месца, што можа растлумачыць больш моцную сувязь.
Устойлівасць да пірэтроідным інсектыцыдам - гэта складаны фенатып, і хаця змены ў метабалізме і мішэнях адносна добра вывучаны, змены ў мікрабіёце толькі пачынаюць даследавацца. У гэтым даследаванні мы паказваем, што змены ў мікрабіёце могуць быць больш важнымі ў пэўных папуляцыях; мы далей характарызуем устойлівасць да інсектыцыдаў у Anopheles arabiensis з Бахір-Дара і паказваем змены ў вядомых транскрыптах, звязаных з устойлівасцю, а таксама значныя змены ў генах, звязаных з дыханнем, якія таксама былі відавочныя ў папярэднім даследаванні РНК-seq папуляцый Anopheles arabiensis з Эфіопіі. У сукупнасці гэтыя вынікі сведчаць аб тым, што ўстойлівасць да інсектыцыдаў у гэтых камароў можа залежаць ад камбінацыі генетычных і негенетычных фактараў, верагодна, таму, што сімбіятычныя адносіны з мясцовымі бактэрыямі могуць дапаўняць дэградацыю інсектыцыдаў у папуляцыях з больш нізкім узроўнем устойлівасці.
Нядаўнія даследаванні звязваюць узмоцненае дыханне з устойлівасцю да інсектыцыдаў, што адпавядае тэрмінам узбагачанай анталогіі ў Bahir Dar RNAseq і інтэграваным эфіопскім дадзеным, атрыманым тут; зноў мяркуючы, што рэзістэнтнасць прыводзіць да пачашчэння дыхання, як прычыны або следства гэтага фенатыпу. Калі гэтыя змены прывядуць да адрозненняў у патэнцыяле актыўных формаў кіслароду і азоту, як меркавалася раней, гэта можа паўплываць на кампетэнтнасць пераносчыкаў і мікробную каланізацыю праз дыферэнцыяльную ўстойлівасць бактэрый да паглынання АФК доўгатэрміновымі сумеснымі бактэрыямі.
Прадстаўленыя тут дадзеныя сведчаць аб тым, што мікрабіёта можа ўплываць на ўстойлівасць да інсектыцыдаў у пэўных асяроддзях. Мы таксама прадэманстравалі, што Ан. камары arabiensis у Эфіопіі дэманструюць падобныя змены ў транскрыптоме, што забяспечвае ўстойлівасць да інсектыцыдаў; аднак колькасць генаў, адпаведных генам у Буркіна-Фасо, невялікая. Застаецца некалькі агаворак адносна высноў, зробленых тут і ў іншых даследаваннях. Па-першае, неабходна прадэманстраваць прычынна-следчую сувязь паміж выжываннем пірэтроідаў і мікрабіётай з дапамогай метабалічных даследаванняў або трансплантацыі мікрабіёты. Акрамя таго, неабходна прадэманстраваць праверку ключавых кандыдатаў у розных групах насельніцтва з розных рэгіёнаў. Нарэшце, аб'яднанне дадзеных транскрыптому з дадзенымі мікрабіёты праз мэтанакіраваныя даследаванні пасля трансплантацыі дасць больш падрабязную інфармацыю аб тым, ці ўплывае мікрабіёта непасрэдна на транскрыптом камара ў дачыненні да рэзістэнтнасці да пірэтроідаў. Аднак у сукупнасці нашы дадзеныя паказваюць, што ўстойлівасць з'яўляецца як мясцовай, так і транснацыянальнай, што падкрэслівае неабходнасць тэставання новых інсектыцыдаў у розных рэгіёнах.
Час публікацыі: 24 сакавіка 2025 г