इथियोपिया के कीटनाशक प्रतिरोधी एनोफिलीज मच्छर, लेकिन बुर्किना फासो के नहीं, कीटनाशक के संपर्क में आने के बाद माइक्रोबायोटा संरचना में परिवर्तन प्रदर्शित करते हैं | परजीवी और वेक्टर

मलेरिया अफ्रीका में मृत्यु और बीमारी का एक प्रमुख कारण बना हुआ है, जिसका सबसे बड़ा बोझ 5 वर्ष से कम आयु के बच्चों पर है। रोग को रोकने का सबसे प्रभावी साधन कीटनाशक वेक्टर नियंत्रण एजेंट हैं जो वयस्क एनोफिलीज मच्छरों को लक्षित करते हैं। इन हस्तक्षेपों के व्यापक उपयोग के परिणामस्वरूप, कीटनाशकों के सबसे अधिक इस्तेमाल किए जाने वाले वर्गों के प्रति प्रतिरोध अब पूरे अफ्रीका में व्यापक है। इस फेनोटाइप को जन्म देने वाले अंतर्निहित तंत्रों को समझना प्रतिरोध के प्रसार को ट्रैक करने और इसे दूर करने के लिए नए उपकरण विकसित करने दोनों के लिए आवश्यक है।
इस अध्ययन में, हमने बुर्किना फासो से प्राप्त कीटनाशक प्रतिरोधी एनोफिलीज गाम्बिया, एनोफिलीज क्रूजी और एनोफिलीज अरेबियंसिस आबादियों की माइक्रोबायोम संरचना की तुलना इथियोपिया से प्राप्त कीटनाशक संवेदनशील आबादियों के साथ की।
हमने कीटनाशक प्रतिरोधी और कीटनाशकों के बीच माइक्रोबायोटा संरचना में कोई अंतर नहीं पाया।कीटनाशकबुर्किना फासो में -संवेदनशील आबादी। इस परिणाम की पुष्टि दो बुर्किना फासो देशों की कॉलोनियों के प्रयोगशाला अध्ययनों द्वारा की गई थी। इसके विपरीत, इथियोपिया के एनोफ़ेलीज़ अरेबियंसिस मच्छरों में, मरने वालों और कीटनाशक के संपर्क में आने से बचने वालों के बीच माइक्रोबायोटा संरचना में स्पष्ट अंतर देखा गया। इस एनोफ़ेलीज़ अरेबियंसिस आबादी के प्रतिरोध की आगे की जांच करने के लिए, हमने आरएनए अनुक्रमण किया और कीटनाशक प्रतिरोध से जुड़े विषहरण जीन की विभेदक अभिव्यक्ति के साथ-साथ श्वसन, चयापचय और सिनैप्टिक आयन चैनलों में परिवर्तन पाया।
हमारे परिणामों से पता चलता है कि कुछ मामलों में ट्रांसक्रिप्टोम परिवर्तनों के अतिरिक्त माइक्रोबायोटा भी कीटनाशक प्रतिरोध के विकास में योगदान दे सकता है।
हालांकि प्रतिरोध को अक्सर एनोफिलीज वेक्टर के आनुवंशिक घटक के रूप में वर्णित किया जाता है, हाल के अध्ययनों से पता चला है कि कीटनाशक के संपर्क में आने पर माइक्रोबायोम में परिवर्तन होता है, जो प्रतिरोध में इन जीवों की भूमिका का सुझाव देता है। वास्तव में, दक्षिण और मध्य अमेरिका में एनोफिलीज गाम्बिया मच्छर वेक्टर के अध्ययनों से पता चला है कि पाइरेथ्रोइड के संपर्क में आने के बाद एपिडर्मल माइक्रोबायोम में महत्वपूर्ण परिवर्तन हुए हैं, साथ ही ऑर्गनोफॉस्फेट के संपर्क में आने के बाद समग्र माइक्रोबायोम में भी परिवर्तन हुए हैं। अफ्रीका में, पाइरेथ्रोइड प्रतिरोध कैमरून, केन्या और कोटे डी आइवर में माइक्रोबायोटा की संरचना में बदलावों के साथ जुड़ा हुआ है, जबकि प्रयोगशाला में अनुकूलित एनोफिलीज गाम्बिया ने पाइरेथ्रोइड प्रतिरोध के चयन के बाद अपने माइक्रोबायोटा में बदलाव दिखाए हैं। कुल मिलाकर, ये आंकड़े सुझाते हैं कि कीटनाशक प्रतिरोध मच्छर माइक्रोबायोम से जुड़ा हो सकता है और कीटनाशक प्रतिरोध के इस पहलू का उपयोग रोग वाहक नियंत्रण के लिए किया जा सकता है।
इस अध्ययन में, हमने यह निर्धारित करने के लिए 16S अनुक्रमण का उपयोग किया कि क्या पश्चिम और पूर्वी अफ्रीका में प्रयोगशाला में उपनिवेशित और क्षेत्र से एकत्रित मच्छरों के माइक्रोबायोटा में जीवित रहने वालों और पाइरेथ्रोइड डेल्टामेथ्रिन के संपर्क में आने के बाद मरने वालों के बीच अंतर था। कीटनाशक प्रतिरोध के संदर्भ में, अफ्रीका के विभिन्न क्षेत्रों से माइक्रोबायोटा की तुलना विभिन्न प्रजातियों और प्रतिरोध के स्तरों से करने से सूक्ष्मजीव समुदायों पर क्षेत्रीय प्रभावों को समझने में मदद मिल सकती है। प्रयोगशाला की कॉलोनियाँ बुर्किना फासो से थीं और दो अलग-अलग यूरोपीय प्रयोगशालाओं (जर्मनी में An. coluzzii और यूनाइटेड किंगडम में An. arabiensis) में पाली गई थीं, बुर्किना फासो के मच्छर An. gambiae प्रजाति परिसर की सभी तीन प्रजातियों का प्रतिनिधित्व करते थे, और इथियोपिया के मच्छर An. arabiensis का प्रतिनिधित्व करते थे। हमने एनोफिलीज अरेबियंसिस आबादी पर आरएनए अनुक्रमण किया और पाया कि कीटनाशक प्रतिरोध से जुड़े जीनों को ऊपर उठाया गया था, जबकि श्वसन से संबंधित जीनों में आम तौर पर बदलाव किया गया था। इथियोपिया की दूसरी आबादी के साथ इन आंकड़ों को एकीकृत करने से इस क्षेत्र में प्रमुख विषहरण जीन की पहचान हुई। बुर्किना फासो के एनोफिलीज अरेबियंसिस के साथ आगे की तुलना ने ट्रांसक्रिप्टोम प्रोफाइल में महत्वपूर्ण अंतरों का खुलासा किया, लेकिन फिर भी चार प्रमुख विषहरण जीनों की पहचान की गई जो पूरे अफ्रीका में अत्यधिक व्यक्त किए गए थे।
फिर प्रत्येक क्षेत्र से प्रत्येक प्रजाति के जीवित और मृत मच्छरों को 16 एस अनुक्रमण का उपयोग करके अनुक्रमित किया गया और सापेक्ष बहुतायत की गणना की गई। अल्फा विविधता में कोई अंतर नहीं देखा गया, जो परिचालन वर्गीकरण इकाई (ओटीयू) समृद्धि में कोई अंतर नहीं दर्शाता है; हालांकि, देशों के बीच बीटा विविधता में काफी भिन्नता है, और देश और जीवित / मृत स्थिति (PANOVA = 0.001 और 0.008 क्रमशः) के लिए बातचीत की शर्तें दर्शाती हैं कि इन कारकों के बीच विविधता मौजूद थी। देशों के बीच बीटा विचरण में कोई अंतर नहीं देखा गया, जो समूहों के बीच समान विचरण दर्शाता है। ब्रे-कर्टिस मल्टीवेरिएट स्केलिंग प्लॉट (चित्र 2A) से पता चला कि नमूने बड़े पैमाने पर स्थान के आधार पर अलग-अलग थे, लेकिन कुछ उल्लेखनीय अपवाद थे। An. अरेबियंसिस समुदाय के कई नमूने और An. कोलुज़ी समुदाय का एक नमूना अरेबियंसिस समुदाय के नमूने में माइक्रोबायोटा की संरचना को दर्शाया गया है, जो यह संकेत दे सकता है कि मूल माइक्रोबायोटा को कई पीढ़ियों और कई क्षेत्रों में बेतरतीब ढंग से बनाए रखा गया था। बुर्किना फासो के नमूनों को प्रजातियों द्वारा स्पष्ट रूप से अलग नहीं किया गया था; अलगाव की यह कमी अपेक्षित थी क्योंकि व्यक्तियों को बाद में अलग-अलग लार्वा वातावरण से उत्पन्न होने के बावजूद पूल किया गया था। वास्तव में, अध्ययनों से पता चला है कि जलीय चरण के दौरान एक पारिस्थितिक स्थान साझा करना माइक्रोबायोटा की संरचना को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित कर सकता है [50]। दिलचस्प बात यह है कि बुर्किना फासो मच्छर के नमूनों और समुदायों ने कीटनाशक के संपर्क में आने के बाद मच्छरों के जीवित रहने या मृत्यु दर में कोई अंतर नहीं दिखाया, वहीं इथियोपिया के नमूने स्पष्ट रूप से अलग थे, यह सुझाव देते हुए कि इन एनोफिलीज नमूनों में माइक्रोबायोटा संरचना कीटनाशक प्रतिरोध से जुड़ी है। नमूने एक ही स्थान से एकत्र किए गए थे, जो मजबूत संबंध की व्याख्या कर सकता है।
पाइरेथ्रोइड कीटनाशकों के प्रति प्रतिरोध एक जटिल फेनोटाइप है, और जबकि चयापचय और लक्ष्यों में परिवर्तन अपेक्षाकृत अच्छी तरह से अध्ययन किए गए हैं, माइक्रोबायोटा में परिवर्तनों की खोज अभी शुरू ही हुई है। इस अध्ययन में, हम दिखाते हैं कि माइक्रोबायोटा में परिवर्तन कुछ निश्चित आबादियों में अधिक महत्वपूर्ण हो सकते हैं; हम आगे बहिर दार के एनोफ़ेलीज़ अरेबियंसिस में कीटनाशक प्रतिरोध की विशेषता बताते हैं और ज्ञात प्रतिरोध-संबंधित प्रतिलेखों में परिवर्तन, साथ ही श्वसन-संबंधी जीनों में महत्वपूर्ण परिवर्तन दिखाते हैं जो इथियोपिया के एनोफ़ेलीज़ अरेबियंसिस आबादियों के पिछले आरएनए-सीक अध्ययन में भी स्पष्ट थे। साथ में, ये परिणाम बताते हैं कि इन मच्छरों में कीटनाशक प्रतिरोध आनुवंशिक और गैर-आनुवंशिक कारकों के संयोजन पर निर्भर हो सकता है, संभवतः क्योंकि स्वदेशी बैक्टीरिया के साथ सहजीवी संबंध प्रतिरोध के निम्न स्तर वाली आबादियों में कीटनाशक क्षरण को पूरक बना सकते हैं।
हाल के अध्ययनों ने श्वसन में वृद्धि को कीटनाशक प्रतिरोध से जोड़ा है, जो बहिर डार आरएनएएसईक्यू में समृद्ध ऑन्कोलॉजी शब्दों और यहां प्राप्त एकीकृत इथियोपियाई डेटा के अनुरूप है; फिर से सुझाव देते हुए कि प्रतिरोध के परिणामस्वरूप श्वसन में वृद्धि होती है, या तो इस फेनोटाइप के कारण या परिणाम के रूप में। यदि इन परिवर्तनों से प्रतिक्रियाशील ऑक्सीजन और नाइट्रोजन प्रजातियों की क्षमता में अंतर होता है, जैसा कि पहले सुझाया गया था, तो यह लंबे समय तक सहजीवी बैक्टीरिया द्वारा आरओएस स्कैवेंजिंग के लिए विभेदक जीवाणु प्रतिरोध के माध्यम से वेक्टर क्षमता और माइक्रोबियल उपनिवेशण को प्रभावित कर सकता है।
यहाँ प्रस्तुत डेटा इस बात का प्रमाण प्रदान करता है कि माइक्रोबायोटा कुछ वातावरणों में कीटनाशक प्रतिरोध को प्रभावित कर सकता है। हमने यह भी प्रदर्शित किया कि इथियोपिया में एन. अरेबियंसिस मच्छर कीटनाशक प्रतिरोध प्रदान करने वाले समान ट्रांसक्रिप्टोम परिवर्तन प्रदर्शित करते हैं; हालाँकि, बुर्किना फासो में उन जीनों के अनुरूप जीन की संख्या कम है। यहाँ और अन्य अध्ययनों में प्राप्त निष्कर्षों के बारे में कई चेतावनियाँ बनी हुई हैं। सबसे पहले, मेटाबॉलिक अध्ययनों या माइक्रोबायोटा प्रत्यारोपण का उपयोग करके पाइरेथ्रॉइड उत्तरजीविता और माइक्रोबायोटा के बीच एक कारण संबंध प्रदर्शित करने की आवश्यकता है। इसके अलावा, विभिन्न क्षेत्रों की कई आबादी में प्रमुख उम्मीदवारों की मान्यता प्रदर्शित करने की आवश्यकता है। अंत में, लक्षित पोस्ट-ट्रांसप्लांटेशन अध्ययनों के माध्यम से ट्रांसक्रिप्टोम डेटा को माइक्रोबायोटा डेटा के साथ संयोजित करने से इस बारे में अधिक विस्तृत जानकारी मिलेगी कि क्या माइक्रोबायोटा सीधे पाइरेथ्रॉइड प्रतिरोध के संबंध में मच्छर ट्रांसक्रिप्टोम को प्रभावित करता है। हालाँकि, एक साथ लिया गया, हमारा डेटा बताता है कि प्रतिरोध स्थानीय और अंतरराष्ट्रीय दोनों है, जो कई क्षेत्रों में नए कीटनाशक उत्पादों का परीक्षण करने की आवश्यकता को उजागर करता है।