इथियोपिया के एनोफिलीस मच्छरों में कीटनाशक के प्रति प्रतिरोधक क्षमता विकसित हो गई है, लेकिन बुर्किना फासो में ऐसा नहीं हुआ है। कीटनाशक के संपर्क में आने के बाद इन मच्छरों के सूक्ष्मजीवों की संरचना में परिवर्तन देखा गया है। | परजीवी और वाहक

अफ्रीका में मलेरिया अभी भी मृत्यु और बीमारी का एक प्रमुख कारण है, जिसका सबसे अधिक प्रभाव 5 वर्ष से कम आयु के बच्चों पर पड़ता है। इस बीमारी की रोकथाम का सबसे प्रभावी उपाय वयस्क एनोफेलेस मच्छरों को लक्षित करने वाले कीटनाशक वेक्टर नियंत्रण एजेंट हैं। इन उपायों के व्यापक उपयोग के परिणामस्वरूप, अफ्रीका भर में सबसे अधिक उपयोग किए जाने वाले कीटनाशकों के प्रति प्रतिरोधक क्षमता व्यापक रूप से फैल गई है। इस प्रतिरोधक क्षमता के विकास के मूल कारणों को समझना, प्रतिरोधक क्षमता के प्रसार पर नज़र रखने और इसे दूर करने के लिए नए उपाय विकसित करने के लिए अत्यंत आवश्यक है।
इस अध्ययन में, हमने बुर्किना फासो से कीटनाशक-प्रतिरोधी एनोफेल्स गैम्बिया, एनोफेल्स क्रूज़ी और एनोफेल्स अराबिएन्सिस की आबादी की माइक्रोबायोम संरचना की तुलना इथियोपिया से कीटनाशक-संवेदनशील आबादी के साथ की।
कीटनाशक प्रतिरोधी औरकीटनाशकबुर्किना फासो में संवेदनशील आबादी पाई गई। इस परिणाम की पुष्टि बुर्किना फासो के दो देशों से प्राप्त मच्छरों की कॉलोनियों के प्रयोगशाला अध्ययनों द्वारा की गई। इसके विपरीत, इथियोपिया से प्राप्त एनोफेलेस अराबिएन्सिस मच्छरों में, कीटनाशक के संपर्क में आने से मरने वाले और जीवित रहने वाले मच्छरों के सूक्ष्मजीवों की संरचना में स्पष्ट अंतर देखा गया। इस एनोफेलेस अराबिएन्सिस आबादी के प्रतिरोध की आगे जांच करने के लिए, हमने आरएनए अनुक्रमण किया और कीटनाशक प्रतिरोध से जुड़े विषहरण जीन की भिन्न अभिव्यक्ति के साथ-साथ श्वसन, चयापचय और सिनैप्टिक आयन चैनलों में परिवर्तन पाए।
हमारे परिणाम बताते हैं कि कुछ मामलों में, ट्रांसक्रिप्टोम परिवर्तनों के अलावा, माइक्रोबायोटा कीटनाशक प्रतिरोध के विकास में योगदान दे सकता है।
हालांकि प्रतिरोध को अक्सर एनोफेलेस 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 संकेत देता है। वास्तव में, दक्षिण और मध्य अमेरिका में एनोफेलेस गैम्बियाई मच्छर वैक्टर के अध्ययनों से पाइरेथ्रोइड्स के संपर्क में आने के बाद एपिडर्मल माइक्रोबायोम में महत्वपूर्ण परिवर्तन और ऑर्गेनोफॉस्फेट्स के संपर्क में आने के बाद समग्र माइक्रोबायोम में परिवर्तन देखा गया है। अफ्रीका में, कैमरून, केन्या और कोटे डी आइवर में पाइरेथ्रोइड प्रतिरोध को माइक्रोबायोटा की संरचना में बदलाव से जोड़ा गया है, जबकि प्रयोगशाला में अनुकूलित एनोफेलेस गैम्बियाई ने पाइरेथ्रोइड प्रतिरोध के लिए चयन के बाद अपने माइक्रोबायोटा में बदलाव दिखाया है। इसके अलावा, प्रयोगशाला में उपनिवेशित एनोफेलेस अराबिएन्सिस मच्छरों में एंटीबायोटिक दवाओं के साथ प्रायोगिक उपचार और ज्ञात बैक्टीरिया को जोड़ने से पाइरेथ्रोइड्स के प्रति सहनशीलता में वृद्धि देखी गई। ये आंकड़े सामूहिक रूप से यह सुझाव देते हैं कि कीटनाशक प्रतिरोध मच्छर के 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 16S अनुक्रमण का उपयोग करके यह निर्धारित किया कि पश्चिम और पूर्वी अफ्रीका में प्रयोगशाला में पाले गए और क्षेत्र से एकत्रित मच्छरों के सूक्ष्मजीवों में पाइरेथ्रॉइड डेल्टामेथ्रिन के संपर्क में आने के बाद जीवित रहने वाले और मरने वाले मच्छरों के बीच कोई अंतर था या नहीं। कीटनाशक प्रतिरोध के संदर्भ में, अफ्रीका के विभिन्न क्षेत्रों से विभिन्न प्रजातियों और प्रतिरोध स्तरों वाले सूक्ष्मजीवों की तुलना करने से सूक्ष्मजीव समुदायों पर क्षेत्रीय प्रभावों को समझने में मदद मिल सकती है। प्रयोगशाला में पाली गई कॉलोनियां बुर्किना फासो से थीं और इन्हें दो अलग-अलग यूरोपीय प्रयोगशालाओं (जर्मनी में An. coluzzii और यूनाइटेड किंगडम में An. arabiensis) में पाला गया था। बुर्किना फासो के मच्छर An. gambiae प्रजाति समूह की तीनों प्रजातियों का प्रतिनिधित्व करते थे, और इथियोपिया के मच्छर An. arabiensis का प्रतिनिधित्व करते थे। यहां, हम दिखाते हैं कि इथियोपिया से प्राप्त Anopheles arabiensis मच्छरों में जीवित और मृत मच्छरों में विशिष्ट सूक्ष्मजीव हस्ताक्षर थे, जबकि बुर्किना फासो और दो प्रयोगशालाओं से प्राप्त Anopheles arabiensis में ऐसा नहीं था। इस अध्ययन का उद्देश्य कीटनाशक प्रतिरोध की आगे जांच करना है। हमने एनोफेलेस अराबिएन्सिस की आबादी पर आरएनए अनुक्रमण किया और पाया कि कीटनाशक प्रतिरोध से जुड़े जीन का स्तर बढ़ा हुआ था, जबकि श्वसन से संबंधित जीन में सामान्य रूप से परिवर्तन देखा गया। इथियोपिया की दूसरी आबादी के साथ इन आंकड़ों के एकीकरण से इस क्षेत्र में प्रमुख विषहरण जीन की पहचान हुई। बुर्किना फासो से प्राप्त एनोफेलेस अराबिएन्सिस के साथ आगे की तुलना से ट्रांसक्रिप्टोम प्रोफाइल में महत्वपूर्ण अंतर सामने आए, लेकिन फिर भी चार प्रमुख विषहरण जीन की पहचान हुई जो पूरे अफ्रीका में अति-अभिव्यक्त थे।
प्रत्येक क्षेत्र से प्रत्येक प्रजाति के जीवित और मृत मच्छरों का 16S अनुक्रमण का उपयोग करके अनुक्रमण किया गया और सापेक्ष प्रचुरता की गणना की गई। अल्फा विविधता में कोई अंतर नहीं देखा गया, जो परिचालन वर्गीकरण इकाई (OTU) समृद्धि में कोई अंतर नहीं दर्शाता है; हालांकि, बीटा विविधता देशों के बीच काफी भिन्न थी, और देश और जीवित/मृत स्थिति के लिए अंतःक्रिया पदों (PANOVA = 0.001 और 0.008, क्रमशः) ने संकेत दिया 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 बहुभिन्नरूपी स्केलिंग प्लॉट (चित्र 2A) ने दिखाया कि नमूने काफी हद तक स्थान के आधार पर अलग-अलग थे, लेकिन कुछ उल्लेखनीय अपवाद भी थे। An. arabiensis समुदाय के कई नमूने और An. coluzzii समुदाय का एक नमूना बुर्किना फासो के एक नमूने के साथ ओवरलैप हुआ, जबकि बुर्किना फासो के An. arabiensis नमूनों में से एक नमूना An. coluzzii समुदाय के नमूने के साथ ओवरलैप हुआ। अराबिएन्सिस समुदाय के नमूने, जो यह संकेत दे सकते हैं कि मूल माइक्रोबायोटा कई पीढ़ियों और कई क्षेत्रों में अनियमित रूप से बना रहा। बुर्किना फासो के नमूनों को प्रजातियों के आधार पर स्पष्ट रूप से अलग नहीं किया गया था; यह अलगाव का अभाव अपेक्षित था क्योंकि अलग-अलग लार्वा वातावरण से उत्पन्न होने के बावजूद व्यक्तियों को बाद में एक साथ मिला दिया गया था। वास्तव में, अध्ययनों से पता चला है कि जलीय अवस्था के दौरान एक पारिस्थितिक स्थान साझा करना माइक्रोबायोटा की संरचना को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित कर सकता है [50]। दिलचस्प बात यह है कि जहां बुर्किना फासो के मच्छर के नमूनों और समुदायों ने कीटनाशक के संपर्क में आने के बाद मच्छर के जीवित रहने या मृत्यु दर में कोई अंतर नहीं दिखाया, वहीं इथियोपिया के नमूने स्पष्ट रूप से अलग थे, जिससे पता चलता है कि इन एनोफेलेस नमूनों में माइक्रोबायोटा संरचना कीटनाशक प्रतिरोध से जुड़ी है। नमूने एक ही स्थान से एकत्र किए गए थे, जो इस मजबूत संबंध की व्याख्या कर सकता है।
पाइरेथ्रॉइड कीटनाशकों के प्रति प्रतिरोध एक जटिल लक्षण है, और जबकि चयापचय और लक्ष्यों में परिवर्तन का अपेक्षाकृत अच्छी तरह से अध्ययन किया गया है, सूक्ष्मजीवों में परिवर्तन का अध्ययन अभी शुरू ही हुआ है। इस अध्ययन में, हम दिखाते हैं कि कुछ आबादी में सूक्ष्मजीवों में परिवर्तन अधिक महत्वपूर्ण हो सकते हैं; हम बहिर दार से प्राप्त एनोफेलेस अराबिएन्सिस में कीटनाशक प्रतिरोध का और अधिक विस्तार से वर्णन करते हैं और ज्ञात प्रतिरोध-संबंधी प्रतिलेखों में परिवर्तन, साथ ही श्वसन-संबंधी जीनों में महत्वपूर्ण परिवर्तन दिखाते हैं, जो इथियोपिया से प्राप्त एनोफेलेस अराबिएन्सिस आबादी के पिछले आरएनए-सीक्वेंसिंग अध्ययन में भी स्पष्ट थे। ये परिणाम बताते हैं कि इन मच्छरों में कीटनाशक प्रतिरोध आनुवंशिक और गैर-आनुवंशिक कारकों के संयोजन पर निर्भर हो सकता है, संभवतः इसलिए क्योंकि स्वदेशी बैक्टीरिया के साथ सहजीवी संबंध कम प्रतिरोध स्तर वाली आबादी में कीटनाशक अपघटन को पूरक कर सकते हैं।
हाल के अध्ययनों ने बढ़ी हुई श्वसन दर को कीटनाशक प्रतिरोध से जोड़ा है, जो बहिर दार आरएनएएसईक्यू में समृद्ध ऑन्टोलॉजी शब्दों और यहां प्राप्त एकीकृत इथियोपियाई डेटा के अनुरूप है; यह फिर से सुझाव देता है कि प्रतिरोध के परिणामस्वरूप श्वसन दर में वृद्धि होती है, या तो इस फेनोटाइप के कारण या परिणाम के रूप में। यदि ये परिवर्तन प्रतिक्रियाशील ऑक्सीजन और नाइट्रोजन प्रजातियों की क्षमता में अंतर पैदा करते हैं, जैसा कि पहले सुझाव दिया गया था, तो यह दीर्घकालिक सहजीवी बैक्टीरिया द्वारा आरओएस स्कैवेंजिंग के प्रति विभेदक जीवाणु प्रतिरोध के माध्यम से वेक्टर क्षमता और सूक्ष्मजीव उपनिवेशीकरण को प्रभावित कर सकता है।
यहां प्रस्तुत आंकड़े इस बात का प्रमाण देते हैं कि कुछ विशेष वातावरणों में सूक्ष्मजीव कीटनाशक प्रतिरोध को प्रभावित कर सकते हैं। हमने यह भी प्रदर्शित किया कि इथियोपिया में पाए जाने वाले एन. अरेबिएन्सिस मच्छरों में कीटनाशक प्रतिरोध प्रदान करने वाले समान ट्रांसक्रिप्टोम परिवर्तन दिखाई देते हैं; हालांकि, बुर्किना फासो में पाए जाने वाले जीनों की संख्या यहां कम है। यहां और अन्य अध्ययनों में निकाले गए निष्कर्षों के संबंध में कई सावधानियां बरतनी आवश्यक हैं। सर्वप्रथम, मेटाबोलॉमिक अध्ययनों या सूक्ष्मजीव प्रत्यारोपण के माध्यम से पाइरेथ्रॉइड से बचाव और सूक्ष्मजीवों के बीच एक कारण-कार्य संबंध को सिद्ध करना आवश्यक है। इसके अतिरिक्त, विभिन्न क्षेत्रों की कई आबादी में प्रमुख उम्मीदवारों के सत्यापन को भी सिद्ध करना होगा। अंत में, लक्षित प्रत्यारोपण-पश्चात अध्ययनों के माध्यम से ट्रांसक्रिप्टोम डेटा को सूक्ष्मजीव डेटा के साथ संयोजित करने से इस बारे में अधिक विस्तृत जानकारी प्राप्त होगी कि क्या सूक्ष्मजीव पाइरेथ्रॉइड प्रतिरोध के संबंध में मच्छर के ट्रांसक्रिप्टोम को सीधे प्रभावित करते हैं। हालांकि, कुल मिलाकर, हमारे आंकड़े बताते हैं कि प्रतिरोध स्थानीय और अंतर्राष्ट्रीय दोनों है, जो कई क्षेत्रों में नए कीटनाशक उत्पादों के परीक्षण की आवश्यकता को रेखांकित करता है।