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

मलेरिया अफ्रीका में मृत्यु और बीमारी का एक प्रमुख कारण बना हुआ है, और इसका सबसे ज़्यादा ख़तरा 5 साल से कम उम्र के बच्चों में है। इस बीमारी की रोकथाम के सबसे प्रभावी उपाय कीटनाशक वाहक नियंत्रण एजेंट हैं जो वयस्क एनोफ़िलीज़ मच्छरों को निशाना बनाते हैं। इन उपायों के व्यापक उपयोग के परिणामस्वरूप, सबसे ज़्यादा इस्तेमाल किए जाने वाले कीटनाशकों के प्रति प्रतिरोध अब पूरे अफ्रीका में व्यापक रूप से फैल चुका है। इस फेनोटाइप को जन्म देने वाले अंतर्निहित तंत्रों को समझना प्रतिरोध के प्रसार पर नज़र रखने और इसे दूर करने के नए उपाय विकसित करने, दोनों के लिए ज़रूरी है।
इस अध्ययन में, हमने बुर्किना फासो से कीटनाशक प्रतिरोधी एनोफिलीज गाम्बिया, एनोफिलीज क्रूजी और एनोफिलीज अरेबियंसिस आबादी की माइक्रोबायोम संरचना की तुलना इथियोपिया से कीटनाशक संवेदनशील आबादी के साथ की।
हमने कीटनाशक प्रतिरोधी और कीटनाशकों के बीच माइक्रोबायोटा संरचना में कोई अंतर नहीं पाया।कीटनाशकबुर्किना फ़ासो में -संवेदनशील आबादी। इस परिणाम की पुष्टि बुर्किना फ़ासो के दो देशों की कॉलोनियों के प्रयोगशाला अध्ययनों से हुई। इसके विपरीत, इथियोपिया के एनोफ़ेलीज़ अरेबियंसिस मच्छरों में, मरने वाले और कीटनाशक के संपर्क में आने से बचे रहने वाले मच्छरों के बीच माइक्रोबायोटा संरचना में स्पष्ट अंतर देखा गया। इस एनोफ़ेलीज़ अरेबियंसिस आबादी के प्रतिरोध की और जाँच करने के लिए, हमने आरएनए अनुक्रमण किया और कीटनाशक प्रतिरोध से जुड़े विषहरण जीनों की विभेदक अभिव्यक्ति के साथ-साथ श्वसन, उपापचयी 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 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 ने पाइरेथ्रोइड के संपर्क में आने के बाद एपिडर्मल माइक्रोबायोम में महत्वपूर्ण परिवर्तन दिखाए हैं, साथ ही ऑर्गेनोफॉस्फेट के संपर्क में आने के बाद समग्र माइक्रोबायोम में भी परिवर्तन हुए हैं। अफ्रीका में, कैमरून, केन्या और कोटे डी आइवर में पाइरेथ्रोइड प्रतिरोध माइक्रोबायोटा की संरचना में बदलाव 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 बताते 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-उपनिवेशित और क्षेत्र-संग्रहित 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 के माइक्रोबायोटा की विभिन्न प्रजातियों और प्रतिरोध के स्तर के साथ तुलना करने से सूक्ष्मजीव समुदायों पर क्षेत्रीय प्रभावों को समझने में मदद मिल सकती है। प्रयोगशाला कॉलोनियां बुर्किना फासो से थीं और दो अलग-अलग यूरोपीय प्रयोगशालाओं (जर्मनी में एन. कोलुज़ी और यूनाइटेड किंगडम में एन. अरेबेंसिस) में पाली गई थीं, बुर्किना फासो के मच्छर एन. गाम्बिया प्रजाति परिसर की सभी तीन प्रजातियों का प्रतिनिधित्व करते थे, और इथियोपिया के मच्छर एन. अरेबेंसिस का प्रतिनिधित्व करते थे। हमने एनोफिलीज़ अरेबियंसिस आबादी पर आरएनए अनुक्रमण किया और पाया कि कीटनाशक प्रतिरोध से जुड़े जीनों का स्तर बढ़ा हुआ था, जबकि श्वसन संबंधी जीनों में सामान्यतः परिवर्तन हुआ था। इथियोपिया की एक दूसरी आबादी के साथ इन आंकड़ों के एकीकरण से इस क्षेत्र में प्रमुख विषहरण जीनों की पहचान हुई। बुर्किना फ़ासो के एनोफिलीज़ अरेबियंसिस के साथ आगे की तुलना से ट्रांसक्रिप्टोम प्रोफाइल में महत्वपूर्ण अंतर सामने आए, लेकिन फिर भी चार प्रमुख विषहरण जीनों की पहचान हुई जो पूरे अफ्रीका में अति-अभिव्यक्त थे।
फिर प्रत्येक क्षेत्र से प्रत्येक प्रजाति के जीवित और मृत मच्छरों को 16S अनुक्रमण का उपयोग करके अनुक्रमित किया गया और सापेक्ष प्रचुरता की गणना की गई। अल्फा विविधता में कोई अंतर नहीं देखा गया, जो ऑपरेशनल टैक्सोनोमिक यूनिट (OTU) 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 परस्पर क्रिया 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 को दर्शाता है। ब्रे-कर्टिस मल्टीवेरिएट स्केलिंग प्लॉट (चित्र 2A) ने दिखाया कि नमूने बड़े पैमाने पर स्थान के आधार पर अलग-अलग थे, लेकिन कुछ उल्लेखनीय अपवाद थे। अरेबियंसिस समुदाय के नमूने में माइक्रोबायोटा की संरचना का विश्लेषण किया, जो यह संकेत दे सकता है कि मूल माइक्रोबायोटा कई पीढ़ियों और कई क्षेत्रों में बेतरतीब ढंग से बना रहा। बुर्किना फासो के नमूनों को प्रजातियों के आधार पर स्पष्ट रूप से अलग नहीं किया गया था; अलगाव की यह कमी अपेक्षित थी क्योंकि अलग-अलग लार्वा वातावरण से उत्पन्न होने के बावजूद व्यक्तियों को बाद में एकत्र किया गया था। वास्तव में, अध्ययनों से पता चला है कि जलीय चरण के दौरान एक पारिस्थितिक स्थान को साझा करना माइक्रोबायोटा की संरचना को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित कर सकता है [50]। दिलचस्प बात यह है कि, जबकि 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, 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,
पाइरेथ्रोइड कीटनाशकों के प्रति प्रतिरोध एक जटिल फेनोटाइप है, और जबकि चयापचय और लक्ष्यों में परिवर्तन अपेक्षाकृत अच्छी तरह से अध्ययन किए जाते हैं, माइक्रोबायोटा में परिवर्तन की खोज अभी शुरू हुई है। इस अध्ययन में, हम दिखाते हैं कि माइक्रोबायोटा में परिवर्तन कुछ आबादी में अधिक महत्वपूर्ण हो सकते हैं; हम आगे बहिर दार से एनोफेलीज अरेबियंसिस में कीटनाशक प्रतिरोध की विशेषता बताते हैं और ज्ञात प्रतिरोध-संबंधित प्रतिलेखों में परिवर्तन दिखाते हैं, साथ ही श्वसन संबंधी जीन में महत्वपूर्ण परिवर्तन भी दिखाते हैं जो इथियोपिया से एनोफेलीज अरेबियंसिस आबादी के पिछले आरएनए-सीक्वेंस 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 आबादी में कीटनाशक क्षरण को पूरक कर सकते हैं।
हाल के अध्ययनों ने श्वसन में वृद्धि को कीटनाशक प्रतिरोध से जोड़ा है, जो बहिर दार आरएनएएसईक्यू में समृद्ध ऑन्कोलॉजी शब्दों और यहाँ प्राप्त एकीकृत इथियोपियाई आँकड़ों के अनुरूप है; यह पुनः सुझाव देता है कि प्रतिरोध के परिणामस्वरूप श्वसन में वृद्धि होती है, या तो इस फेनोटाइप के कारण या परिणाम के रूप में। यदि इन परिवर्तनों के कारण प्रतिक्रियाशील ऑक्सीजन और नाइट्रोजन प्रजातियों की क्षमता में अंतर आता है, जैसा कि पहले सुझाया गया था, तो यह दीर्घकालिक सहभोजी जीवाणुओं द्वारा आरओएस अपमार्जन के प्रति विभेदक जीवाणु प्रतिरोध के माध्यम से वेक्टर क्षमता और सूक्ष्मजीव उपनिवेशण को प्रभावित कर सकता है।
यहाँ प्रस्तुत आँकड़े इस बात का प्रमाण प्रदान करते हैं कि माइक्रोबायोटा कुछ वातावरणों में कीटनाशक प्रतिरोध को प्रभावित कर सकता है। हमने यह भी प्रदर्शित किया कि इथियोपिया में एन. अरेबियंसिस मच्छरों में भी कीटनाशक प्रतिरोध प्रदान करने वाले समान ट्रांसक्रिप्टोम परिवर्तन पाए जाते हैं; हालाँकि, बुर्किना फ़ासो में पाए जाने वाले जीनों के अनुरूप जीनों की संख्या कम है। यहाँ और अन्य अध्ययनों में प्राप्त निष्कर्षों के संबंध में कई चेतावनियाँ शेष हैं। सबसे पहले, मेटाबोलोमिक अध्ययनों या माइक्रोबायोटा प्रत्यारोपण का उपयोग करके पाइरेथ्रॉइड उत्तरजीविता और माइक्रोबायोटा के बीच एक कारण-कार्य संबंध प्रदर्शित किया जाना आवश्यक है। इसके अतिरिक्त, विभिन्न क्षेत्रों की कई आबादियों में प्रमुख उम्मीदवारों के सत्यापन को भी प्रदर्शित किया जाना आवश्यक है। अंत में, लक्षित प्रत्यारोपणोत्तर अध्ययनों के माध्यम से ट्रांसक्रिप्टोम आँकड़ों को माइक्रोबायोटा आँकड़ों के साथ संयोजित करने से इस बारे में अधिक विस्तृत जानकारी प्राप्त होगी कि क्या माइक्रोबायोटा पाइरेथ्रॉइड प्रतिरोध के संबंध में मच्छर ट्रांसक्रिप्टोम को सीधे प्रभावित करता है। हालाँकि, कुल मिलाकर, हमारे आँकड़े बताते हैं कि प्रतिरोध स्थानीय और अंतरराष्ट्रीय दोनों है, जो कई क्षेत्रों में नए कीटनाशक उत्पादों के परीक्षण की आवश्यकता को उजागर करता है।