La malària continua sent una de les principals causes de mort i malaltia a l'Àfrica, amb la càrrega més gran entre els nens menors de 5 anys. Els mitjans més eficaços per prevenir la malaltia són els agents insecticides de control de vectors dirigits als mosquits Anopheles adults. Com a resultat de l'ús generalitzat d'aquestes intervencions, la resistència a les classes d'insecticides més utilitzades s'ha estès ara per tot Àfrica. Entendre els mecanismes subjacents que condueixen a aquest fenotip és essencial tant per fer un seguiment de la propagació de la resistència com per desenvolupar noves eines per superar-la.
En aquest estudi, hem comparat la composició del microbioma de poblacions d'Anopheles gambiae, Anopheles cruzi i Anopheles arabiensis resistents als insecticides de Burkina Faso amb poblacions sensibles als insecticides, també d'Etiòpia.
No hem trobat diferències en la composició de la microbiota entre resistents als insecticides iinsecticida-poblacions susceptibles a Burkina Faso. Aquest resultat va ser confirmat per estudis de laboratori de colònies de dos països de Burkina Faso. En canvi, en els mosquits Anopheles arabiensis d'Etiòpia, es van observar diferències clares en la composició de la microbiota entre els que van morir i els que van sobreviure a l'exposició a insecticides. Per investigar més la resistència d'aquesta població d'Anopheles arabiensis, vam realitzar la seqüenciació d'ARN i vam trobar una expressió diferencial de gens de desintoxicació associats a la resistència als insecticides, així com canvis en els canals iònics respiratoris, metabòlics i sinàptics.
Els nostres resultats suggereixen que en alguns casos la microbiota pot contribuir al desenvolupament de la resistència als insecticides, a més dels canvis en el transcriptoma.
Tot i que sovint es descriu la resistència com un component genètic del vector Anopheles, estudis recents han demostrat que el microbioma canvia en resposta a l'exposició a insecticides, cosa que suggereix un paper d'aquests organismes en la resistència. De fet, els estudis de vectors de mosquits Anopheles gambiae a Amèrica del Sud i Centre han demostrat canvis significatius en el microbioma epidèrmic després de l'exposició als piretroides, així com canvis en el microbioma global després de l'exposició a organofosfats. A l'Àfrica, la resistència als piretroides s'ha associat amb canvis en la composició de la microbiota al Camerun, Kenya i Costa d'Ivori, mentre que l'Anopheles gambiae adaptat al laboratori ha mostrat canvis en la seva microbiota després de la selecció de la resistència als piretroides. A més, el tractament experimental amb antibiòtics i l'addició de bacteris coneguts en mosquits Anopheles arabiensis colonitzats al laboratori van mostrar una major tolerància als piretroides. En conjunt, aquestes dades suggereixen que la resistència als insecticides pot estar relacionada amb el microbioma del mosquit i que aquest aspecte de la resistència als insecticides es podria aprofitar per al control de vectors de malalties.
En aquest estudi, hem utilitzat la seqüenciació 16S per determinar si la microbiota de mosquits colonitzats en laboratori i recollits al camp a l'Àfrica occidental i oriental difereix entre els que van sobreviure i els que van morir després de l'exposició a la deltametrina piretroide. En el context de la resistència als insecticides, comparar la microbiota de diferents regions d'Àfrica amb diferents espècies i nivells de resistència pot ajudar a comprendre les influències regionals sobre les comunitats microbianes. Les colònies de laboratori eren de Burkina Faso i es van criar en dos laboratoris europeus diferents (An. coluzzii a Alemanya i An. arabiensis al Regne Unit), els mosquits de Burkina Faso representaven les tres espècies d'An. gambiae, i els mosquits d'Etiòpia representaven An. arabiensis. Aquí, mostrem que Anopheles arabiensis d'Etiòpia tenia diferents signatures de microbiota en mosquits vius i morts, mentre que Anopheles arabiensis de Burkina Faso i dos laboratoris no. L'objectiu d'aquest estudi és investigar més la resistència als insecticides. Vam realitzar una seqüenciació d'ARN a les poblacions d'Anopheles arabiensis i vam trobar que els gens associats amb la resistència als insecticides estaven regulats, mentre que els gens relacionats amb la respiració estaven alterats generalment. La integració d'aquestes dades amb una segona població d'Etiòpia va identificar gens clau de desintoxicació a la regió. Una comparació addicional amb Anopheles arabiensis de Burkina Faso va revelar diferències significatives en els perfils del transcriptoma, però encara va identificar quatre gens clau de desintoxicació que estaven sobreexpressats a tot Àfrica.
A continuació, es van seqüenciar els mosquits vius i morts de cada espècie de cada regió mitjançant la seqüenciació 16S i es van calcular les abundàncies relatives. No es van observar diferències en la diversitat alfa, cosa que indica que no hi ha diferències en la riquesa de la unitat taxonòmica operativa (OTU); tanmateix, la diversitat beta va variar significativament entre països, i els termes d'interacció per al país i l'estat de vius/morts (PANOVA = 0,001 i 0,008, respectivament) van indicar que hi havia diversitat entre aquests factors. No es van observar diferències en la variància beta entre països, cosa que indica diferències similars entre grups. El diagrama d'escala multivariant de Bray-Curtis (figura 2A) va mostrar que les mostres estaven en gran part segregades per ubicació, però hi va haver algunes excepcions notables. Diverses mostres de l'An. arabiensis i una mostra de la comunitat An. coluzzii es va solapar amb una mostra de Burkina Faso, mentre que una mostra de l'An. arabiensis de Burkina Faso es van solapar amb les mostres d'An. arabiensis, la qual cosa pot indicar que la microbiota original es va mantenir aleatòriament durant moltes generacions i en diverses regions. Les mostres de Burkina Faso no estaven clarament segregades per espècies; s'esperava aquesta manca de segregació ja que els individus es van agrupar posteriorment tot i que provenien de diferents ambients larvaris. De fet, els estudis han demostrat que compartir un nínxol ecològic durant l'etapa aquàtica pot influir significativament en la composició de la microbiota [50]. Curiosament, mentre que les mostres i comunitats de mosquits de Burkina Faso no van mostrar diferències en la supervivència o la mortalitat dels mosquits després de l'exposició a insecticides, les mostres etíops estaven clarament segregades, cosa que suggereix que la composició de la microbiota d'aquestes mostres d'Anopheles està associada amb la resistència als insecticides. Les mostres es van recollir al mateix lloc, cosa que pot explicar l'associació més forta.
La resistència als insecticides piretroides és un fenotip complex i, tot i que els canvis en el metabolisme i les dianes estan relativament ben estudiats, els canvis en la microbiota només es comencen a explorar. En aquest estudi, demostrem que els canvis en la microbiota poden ser més importants en determinades poblacions; caracteritzem encara més la resistència als insecticides a Anopheles arabiensis de Bahir Dar i mostrem canvis en les transcripcions conegudes associades a la resistència, així com canvis significatius en els gens relacionats amb la respiració que també eren evidents en un estudi anterior d'ARN-seq de poblacions d'Anopheles arabiensis d'Etiòpia. En conjunt, aquests resultats suggereixen que la resistència als insecticides en aquests mosquits pot dependre d'una combinació de factors genètics i no genètics, probablement perquè les relacions simbiòtiques amb bacteris autòctons poden complementar la degradació dels insecticides en poblacions amb nivells més baixos de resistència.
Estudis recents han relacionat l'augment de la respiració amb la resistència als insecticides, d'acord amb els termes d'ontologia enriquida a Bahir Dar RNAseq i les dades etíops integrades obtingudes aquí; novament suggerint que la resistència dóna lloc a un augment de la respiració, ja sigui com a causa o com a conseqüència d'aquest fenotip. Si aquests canvis condueixen a diferències en el potencial d'espècies reactives d'oxigen i nitrogen, com s'ha suggerit anteriorment, això podria afectar la competència del vector i la colonització microbiana mitjançant la resistència bacteriana diferencial a l'eliminació de ROS per bacteris comensals a llarg termini.
Les dades que es presenten aquí proporcionen evidència que la microbiota pot influir en la resistència als insecticides en determinats entorns. També vam demostrar que An. els mosquits arabiensis a Etiòpia presenten alteracions del transcriptoma similars que confereixen resistència als insecticides; tanmateix, el nombre de gens corresponents als de Burkina Faso és petit. Queden diverses advertències respecte a les conclusions a les quals s'arriba aquí i en altres estudis. En primer lloc, s'ha de demostrar una relació causal entre la supervivència dels piretroides i la microbiota mitjançant estudis metabolòmics o trasplantament de microbiota. A més, cal demostrar la validació de candidats clau en diverses poblacions de diferents regions. Finalment, combinar les dades del transcriptoma amb les dades de la microbiota mitjançant estudis posteriors al trasplantament dirigits proporcionarà informació més detallada sobre si la microbiota influeix directament en el transcriptoma del mosquit pel que fa a la resistència als piretroides. No obstant això, en conjunt, les nostres dades suggereixen que la resistència és tant local com transnacional, posant de manifest la necessitat de provar nous productes insecticides a diverses regions.
Hora de publicació: 24-mar-2025