Malaría er enn ein helsta dánarorsök og sjúkdóma í Afríku, þar sem mest ber á börnum yngri en 5 ára. Áhrifaríkasta leiðin til að koma í veg fyrir sjúkdóminn eru skordýraeitur sem miða á fullorðnar Anopheles moskítóflugur. Vegna útbreiddrar notkunar þessara aðgerða er ónæmi gegn algengustu flokkum skordýraeiturs nú útbreitt um alla Afríku. Að skilja undirliggjandi ferla sem leiða til þessarar svipgerðar er nauðsynlegt bæði til að rekja útbreiðslu ónæmis og til að þróa ný tæki til að sigrast á henni.
Í þessari rannsókn bárum við saman samsetningu örveruflórunnar í skordýraeiturþolnum Anopheles gambiae, Anopheles cruzi og Anopheles arabiensis stofnum frá Búrkína Fasó við skordýraeiturnæma stofna, einnig frá Eþíópíu.
Við fundum engan mun á samsetningu örveruflórunnar milli þeirra sem voru ónæmar fyrir skordýraeitri og þeirra sem voruskordýraeitur-næmar stofnar í Búrkína Fasó. Þessi niðurstaða var staðfest með rannsóknum á nýlendum frá tveimur löndum í Búrkína Fasó. Hins vegar sást greinilegur munur á samsetningu örveruflórunnar hjá moskítóflugum af tegundinni Anopheles arabiensis frá Eþíópíu, milli þeirra sem dóu og þeirra sem lifðu af útsetningu fyrir skordýraeitri. Til að rannsaka frekar ónæmi þessa stofns af tegundinni Anopheles arabiensis framkvæmdum við RNA raðgreiningu og fundum mismunandi tjáningu afeitrunargena sem tengjast ónæmi fyrir skordýraeitri, sem og breytingar á öndunar-, efnaskipta- og taugamótajóngöngum.
Niðurstöður okkar benda til þess að í sumum tilfellum geti örveruflóran stuðlað að þróun ónæmis gegn skordýraeitri, auk breytinga á umriti.
Þótt ónæmi sé oft lýst sem erfðafræðilegum þátti í Anopheles-flutningsaðilanum, hafa nýlegar rannsóknir sýnt að örveruflóran breytist í kjölfar útsetningar fyrir skordýraeitri, sem bendir til hlutverks þessara lífvera í ónæmi. Reyndar hafa rannsóknir á Anopheles gambiae-moskítóflugnaflutningsaðilum í Suður- og Mið-Ameríku sýnt fram á verulegar breytingar á yfirhúðarörveruflórunni eftir útsetningu fyrir pýretróíðum, sem og breytingar á heildarörveruflórunni eftir útsetningu fyrir lífrænum fosfötum. Í Afríku hefur pýretróíðónæmi verið tengt breytingum á samsetningu örveruflórunnar í Kamerún, Kenýa og Fílabeinsströndinni, en rannsóknarstofuaðlöguð Anopheles gambiae hefur sýnt breytingar á örveruflórunni eftir val á pýretróíðónæmi. Ennfremur sýndi tilraunameðferð með sýklalyfjum og viðbót þekktra baktería í Anopheles arabiensis-moskítóflugum sem voru nýlenduð í rannsóknarstofum aukið þol gegn pýretróíðum. Saman benda þessi gögn til þess að ónæmi gegn skordýraeitri gæti tengst örveruflórunni í moskítóflugunum og að þennan þátt skordýraeiturónæmis gæti verið nýttur til að stjórna sjúkdómsflutningsaðilum.
Í þessari rannsókn notuðum við 16S raðgreiningu til að ákvarða hvort örveruflóra moskítóflugna, sem voru nýlenduð á rannsóknarstofum og safnað á vettvangi í Vestur- og Austur-Afríku, væri ólík milli þeirra sem lifðu af og þeirra sem dóu eftir að hafa verið útsett fyrir pýretróíðinu deltametríni. Í samhengi við ónæmi gegn skordýraeitri getur samanburður á örveruflóru frá mismunandi svæðum í Afríku með mismunandi tegundum og ónæmisstigi hjálpað til við að skilja svæðisbundin áhrif á örverusamfélög. Rannsóknarstofunýlendur voru frá Búrkína Fasó og ræktaðar í tveimur mismunandi evrópskum rannsóknarstofum (An. coluzzii í Þýskalandi og An. arabiensis í Bretlandi), moskítóflugur frá Búrkína Fasó voru allar þrjár tegundirnar af An. gambiae tegundaflókinu og moskítóflugur frá Eþíópíu voru An. arabiensis. Hér sýnum við fram á að Anopheles arabiensis frá Eþíópíu hafði mismunandi örveruflórueinkenni í lifandi og dauðum moskítóflugum, en Anopheles arabiensis frá Búrkína Fasó og tveimur rannsóknarstofum höfðu það ekki. Markmið þessarar rannsóknar er að rannsaka frekar ónæmi gegn skordýraeitri. Við framkvæmdum RNA raðgreiningu á stofnum Anopheles arabiensis og komumst að því að gen sem tengjast skordýraeitursónæmi voru uppstýrð, en öndunartengd gen voru almennt breytt. Samþætting þessara gagna við annan stofn frá Eþíópíu leiddi í ljós lykil afeitrunargen í svæðinu. Frekari samanburður við Anopheles arabiensis frá Búrkína Fasó leiddi í ljós marktækan mun á umritunarferlum, en samt sem áður greindum við fjögur lykil afeitrunargen sem voru ofurtjáð um alla Afríku.
Lifandi og dauðar moskítóflugur af hverri tegund frá hverju svæði voru síðan raðgreindar með 16S raðgreiningu og hlutfallslegt magn reiknað út. Enginn munur kom fram á alfa-fjölbreytni, sem bendir til engs munar á auðlegð rekstrarflokkunareininga (OTU); Hins vegar var beta-fjölbreytni verulega mismunandi milli landa og víxlverkunarliðir fyrir land og lifandi/dauðan stöðu (PANOVA = 0,001 og 0,008, talið í sömu röð) bentu til fjölbreytni milli þessara þátta. Enginn munur á beta-dreifni kom fram milli landa, sem bendir til svipaðrar breytileika milli hópa. Bray-Curtis fjölbreytukvarðaritið (Mynd 2A) sýndi að sýni voru að mestu leyti aðgreind eftir staðsetningu, en það voru nokkrar athyglisverðar undantekningar. Nokkur sýni úr An. arabiensis samfélaginu og eitt sýni úr An. coluzzii samfélaginu sköruðust við sýni frá Búrkína Fasó, en eitt sýni úr An. arabiensis sýnunum frá Búrkína Fasó sköruðust við sýnið úr An. arabiensis samfélaginu, sem gæti bent til þess að upprunalega örveruflóran hafi verið viðhaldið af handahófi í margar kynslóðir og yfir mörg svæði. Sýnin frá Búrkína Fasó voru ekki skýrt aðgreind eftir tegundum; þessi skortur á aðgreiningu var væntanlegur þar sem einstaklingar voru síðan sameinaðir þrátt fyrir að koma úr mismunandi lirfuumhverfi. Reyndar hafa rannsóknir sýnt að það að deila vistfræðilegri sess á vatnsstigi getur haft veruleg áhrif á samsetningu örveruflórunnar [50]. Athyglisvert er að þó að moskítóflugusýnin og samfélög þeirra frá Búrkína Fasó sýndu engan mun á lifun eða dánartíðni moskítóflugna eftir útsetningu fyrir skordýraeitri, voru eþíópísku sýnin skýrt aðgreind, sem bendir til þess að samsetning örveruflórunnar í þessum Anopheles sýnum tengist skordýraeiturþoli. Sýnin voru tekin á sama stað, sem gæti skýrt sterkari tengslin.
Ónæmi gegn skordýraeitri af gerðinni pýretróíð er flókið svipgerð og þó að breytingar á efnaskiptum og markmiðum þeirra séu tiltölulega vel rannsakaðar, eru breytingar á örveruflórunni rétt að byrja að vera kannaðar. Í þessari rannsókn sýnum við fram á að breytingar á örveruflórunni geta verið mikilvægari í ákveðnum stofnum; við lýsum frekar ónæmi gegn skordýraeitri í Anopheles arabiensis frá Bahir Dar og sýnum fram á breytingar á þekktum umritum sem tengjast ónæmi, sem og verulegar breytingar á öndunartengdum genum sem einnig komu fram í fyrri RNA-seq rannsókn á stofnum Anopheles arabiensis frá Eþíópíu. Saman benda þessar niðurstöður til þess að ónæmi gegn skordýraeitri hjá þessum moskítóflugum gæti verið háð blöndu af erfðafræðilegum og öðrum þáttum, líklega vegna þess að samlífi við innfæddar bakteríur gæti bætt upp niðurbrot skordýraeiturs í stofnum með lægra ónæmisstig.
Nýlegar rannsóknir hafa tengt aukna öndun við ónæmi gegn skordýraeitri, í samræmi við auðguð hugtök í Bahir Dar RNAseq og samþætt gögn frá Eþíópíu sem hér eru fengin; sem bendir aftur til þess að ónæmi leiði til aukinnar öndunar, annað hvort sem orsök eða afleiðing þessarar svipgerðar. Ef þessar breytingar leiða til mismunandi möguleika á hvarfgjörnum súrefnis- og köfnunarefnistegundum, eins og áður hefur verið bent á, gæti það haft áhrif á hæfni vektora og nýlenduvæðingu örvera í gegnum mismunandi ónæmi baktería gegn ROS-hreinsun af völdum langtíma kommensalbaktería.
Gögnin sem hér eru kynnt benda til þess að örveruflóran geti haft áhrif á ónæmi gegn skordýraeitri í ákveðnu umhverfi. Við sýndum einnig fram á að moskítóflugur af tegundinni An. arabiensis í Eþíópíu sýna svipaðar breytingar á umriti moskítóflugna sem veita ónæmi gegn skordýraeitri; þó er fjöldi gena sem samsvara þeim sem eru í Búrkína Fasó lítill. Nokkrir fyrirvarar eru enn til staðar varðandi niðurstöðurnar sem fengnar eru hér og í öðrum rannsóknum. Í fyrsta lagi þarf að sýna fram á orsakasamhengi milli lifunar pýretróíða og örveruflórunnar með því að nota efnaskiptarannsóknir eða ígræðslu örveruflórunnar. Að auki þarf að sýna fram á staðfestingu lykilframbjóðenda í mörgum stofnum frá mismunandi svæðum. Að lokum mun sameining umritunargagna og örveruflórunnar í gegnum markvissar rannsóknir eftir ígræðslu veita ítarlegri upplýsingar um hvort örveruflóran hefur bein áhrif á umritun moskítóflugna með tilliti til ónæmis gegn pýretróíða. Hins vegar, samanlagt benda gögn okkar til þess að ónæmi sé bæði staðbundið og alþjóðlegt, sem undirstrikar þörfina á að prófa nýjar skordýraeitursvörur á mörgum svæðum.
Birtingartími: 24. mars 2025