Малярыя застаецца адной з асноўных прычын смерці і захворванняў у Афрыцы, прычым найбольшая цяжар яна прыпадае на дзяцей ва ўзросце да 5 гадоў. Найбольш эфектыўным сродкам прафілактыкі захворвання з'яўляюцца інсектыцыдныя сродкі барацьбы з пераносчыкамі, якія накіраваны на дарослых камароў Anopheles. У выніку шырокага выкарыстання гэтых мер устойлівасць да найбольш распаўсюджаных класаў інсектыцыдаў цяпер распаўсюджана па ўсёй Афрыцы. Разуменне асноўных механізмаў, якія прыводзяць да гэтага фенатыпу, мае важнае значэнне як для адсочвання распаўсюджвання рэзістэнтнасці, так і для распрацоўкі новых інструментаў для яе пераадолення.
У гэтым даследаванні мы параўналі склад мікрабіёма папуляцый Anopheles gambiae, Anopheles cruzi і Anopheles arabiensis, устойлівых да інсектыцыдаў, з Буркіна-Фасо з папуляцыямі, адчувальнымі да інсектыцыдаў, таксама з Эфіопіі.
Мы не выявілі адрозненняў у складзе мікрабіёты паміж устойлівымі да інсектыцыдаў іінсектыцыд-ўспрымальныя папуляцыі ў Буркіна-Фасо. Гэты вынік быў пацверджаны лабараторнымі даследаваннямі калоній з 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 секвенаванне РНК і выявілі дыферэнцыяльную экспрэсію генаў дэтоксікацыі, звязаных з устойлівасцю да інсектыцыдаў, а таксама змены ў дыхальных, метабалічных і сінаптычных іённых каналах.
Нашы вынікі сведчаць аб тым, што ў некаторых выпадках мікрабіёта можа спрыяць развіццю ўстойлівасці да інсектыцыдаў, акрамя змяненняў транскрыптомаў.
Нягледзячы на тое, што рэзістэнтнасць часта апісваецца як генетычны кампанент пераносчыка Anopheles, нядаўнія даследаванні паказалі, што мікрабіём змяняецца ў адказ на ўздзеянне інсектыцыдаў, што сведчыць пра ролю гэтых арганізмаў у рэзістэнтнасці. Сапраўды, даследаванні пераносчыкаў камароў Anopheles gambiae ў Паўднёвай і Цэнтральнай Амерыцы паказалі значныя змены ў эпідэрмальным мікрабіёме пасля ўздзеяння пірэтроідаў, а таксама змены ў агульным мікрабіёме пасля ўздзеяння арганафасфатаў. У Афрыцы рэзістэнтнасць да пірэтроідаў была звязана са зменамі ў складзе мікрабіёты ў Камеруне, Кеніі і Кот-д'Івуары, у той час як адаптаваныя да лабараторных умоў Anopheles gambiae паказалі змены ў сваёй мікрабіёце пасля селекцыі на рэзістэнтнасць 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 рэзістэнтнасць да інсектыцыдаў можа быць звязана з мікрабіёмам камароў і што гэты аспект рэзістэнтнасці да інсектыцыдаў можа быць выкарыстаны для барацьбы з пераносчыкамі хвароб.
У гэтым даследаванні мы выкарысталі 16S-секвенаванне, каб вызначыць, ці адрозніваецца мікрабіёта камароў, каланізаваных у лабараторыях і сабраных у палявых умовах у Заходняй і Усходняй Афрыцы, паміж тымі, хто выжыў, і тымі, хто памёр пасля ўздзеяння пірэтроіда дэльтаметрыну. У кантэксце ўстойлівасці да інсектыцыдаў параўнанне мікрабіёты з 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 двух розных еўрапейскіх лабараторыях (An. coluzzii ў Германіі і An. arabiensis у Вялікабрытаніі), камары з Буркіна-Фасо прадстаўлялі ўсе тры віды відавога комплексу An. gambiae, а камары з Эфіопіі прадстаўлялі An. arabiensis. Тут мы паказваем, што Anopheles arabiensis з Эфіопіі меў розныя сігнатуры мікрабіёты ў жывых і мёртвых камароў, у той час як Anopheles arabiensis з Буркіна-Фасо і дзвюх лабараторый не меў. Мэта гэтага даследавання - далейшае вывучэнне ўстойлівасці да інсектыцыдаў. Мы правялі секвенаванне РНК папуляцый Anopheles arabiensis і выявілі, што гены, звязаныя з устойлівасцю да інсектыцыдаў, былі рэгуляваны ўверх, у той час як гены, звязаныя з дыханнем, былі ў цэлым зменены. Інтэграцыя гэтых дадзеных з другой папуляцыяй з Эфіопіі вызначыла ключавыя гены дэтоксікацыі ў рэгіёне. Далейшае параўнанне з Anopheles arabiensis з Буркіна-Фасо выявіла значныя адрозненні ў профілях транскрыптомаў, але ўсё ж вызначыла чатыры ключавыя гены дэтоксікацыі, якія былі звышэкспрэсаваныя па ўсёй Афрыцы.
Жывыя і мёртвыя камары кожнага віду з кожнага рэгіёна былі секвенаваны з выкарыстаннем 16S-секвенавання, і была разлічана адносная колькасць. Ніякіх адрозненняў у альфа-разнастайнасці не назіралася, што сведчыць аб адсутнасці адрозненняў у багацці аперацыйных таксанамічных адзінак (OTU); аднак бэта-разнастайнасць значна адрознівалася паміж краінамі, а тэрміны ўзаемадзеяння для краіны і статусу жывыя/мёртвыя (PANOVA = 0,001 і 0,008 адпаведна) паказвалі на існаванне разнастайнасці паміж гэтымі фактарамі. Ніякіх адрозненняў у бэта-дысперсіі паміж краінамі не назіралася, што сведчыць аб падобных адрозненнях паміж групамі. Дыяграма шматмернага маштабавання Брэя-Керціса (малюнак 2А) паказала, што ўзоры былі ў значнай ступені падзеленыя па месцазнаходжанні, але былі некаторыя прыкметныя выключэнні. Некалькі ўзораў з супольнасці An. arabiensis і адзін узор з супольнасці An. coluzzii перакрываліся з узорам з Буркіна-Фасо, тады як адзін узор з узораў An. arabiensis з Буркіна-Фасо перакрываўся з узорам супольнасці An. arabiensis, што можа сведчыць аб тым, што першапачатковая мікрабіёта выпадковым чынам захоўвалася на працягу многіх пакаленняў і ў некалькіх рэгіёнах. Узоры з 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 на воднай стадыі можа істотна паўплываць на склад мікрабіёты [50]. Цікава, што, хоць узоры і супольнасці камароў з Буркіна-Фасо не паказалі адрозненняў у выжывальнасці або смяротнасці камароў пасля ўздзеяння інсектыцыдаў, эфіопскія ўзоры былі выразна падзеленыя, што сведчыць аб тым, што склад мікрабіёты ў гэтых узорах Anopheles звязаны з устойлівасцю да інсектыцыдаў. Узоры былі сабраны ў адным і тым жа месцы, што можа тлумачыць больш моцную сувязь.
Устойлівасць да пірэтроідных інсектыцыдаў — гэта складаны фенатып, і, хоць 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 Бахр-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-секвенавання папуляцый Anopheles arabiensis з Эфіопіі. Разам гэтыя вынікі сведчаць аб тым, што ўстойлівасць да інсектыцыдаў у гэтых камароў можа залежаць ад спалучэння 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 паказалі сувязь паміж павышаным дыханнем і ўстойлівасцю да інсектыцыдаў, што адпавядае ўзбагачаным анталагічным тэрмінам у Bahir Dar RNAseq і інтэграваным эфіопскім дадзеным, атрыманым тут; зноў жа, гэта сведчыць аб тым, што ўстойлівасць прыводзіць да павелічэння дыхання, альбо як прычына, альбо як вынік гэтага фенатыпу. Калі гэтыя змены прывядуць да адрозненняў у патэнцыяле актыўных формаў кіслароду і азоту, як меркавалася раней, гэта можа паўплываць на кампетэнтнасць вектараў і мікробную каланізацыю праз дыферэнцыяльную бактэрыяльную ўстойлівасць да паглынання актыўных формаў кіслароду доўгатэрміновымі каменсаламі.
Прадстаўленыя тут дадзеныя сведчаць аб тым, што мікрабіёта можа ўплываць на ўстойлівасць да інсектыцыдаў у пэўных асяроддзях. Мы таксама паказалі, што камары An. arabiensis у Эфіопіі праяўляюць падобныя змены транскрыптома, якія надаюць устойлівасць да інсектыцыдаў; аднак колькасць генаў, якія адпавядаюць генам у Буркіна-Фасо, невялікая. Застаюцца некалькі агаворак адносна высноў, зробленых тут і ў іншых даследаваннях. Па-першае, неабходна прадэманстраваць прычынна-выніковую сувязь паміж выжываннем пірэтроідаў і мікрабіётай з дапамогай метабаломных даследаванняў або трансплантацыі мікрабіёты. Акрамя таго, неабходна прадэманстраваць праверку ключавых кандыдатаў у некалькіх папуляцыях з розных рэгіёнаў. Нарэшце, аб'яднанне дадзеных транскрыптома з дадзенымі мікрабіёты праз мэтанакіраваныя даследаванні пасля трансплантацыі дасць больш падрабязную інфармацыю аб тым, ці ўплывае мікрабіёта непасрэдна на транскрыптом камароў у дачыненні да ўстойлівасці да пірэтроідаў. Аднак, разам узятыя, нашы дадзеныя сведчаць аб тым, што ўстойлівасць мае як лакальны, так і транснацыянальны характар, што падкрэслівае неабходнасць тэставання новых інсектыцыдных прадуктаў у некалькіх рэгіёнах.
Час публікацыі: 24 сакавіка 2025 г.