ఇథియోపియాకు చెందిన, కానీ బుర్కినా ఫాసోకు చెందని, కీటకనాశక నిరోధక అనోఫెలెస్ దోమలు కీటకనాశకానికి గురైన తర్వాత మైక్రోబయోటా కూర్పులో మార్పులను ప్రదర్శిస్తాయి | పరాన్నజీవులు మరియు వాహకాలు

ఆఫ్రికాలో మలేరియా ఇప్పటికీ మరణాలకు, అనారోగ్యాలకు ఒక ప్రధాన కారణంగా ఉంది, దీని తీవ్రత 5 సంవత్సరాల లోపు పిల్లలపై ఎక్కువగా ఉంది. ఈ వ్యాధిని నివారించడానికి అత్యంత ప్రభావవంతమైన మార్గాలు, వయోజన అనోఫిలస్ దోమలను లక్ష్యంగా చేసుకునే కీటకనాశక వాహక నియంత్రణ కారకాలు. ఈ చర్యలను విస్తృతంగా ఉపయోగించడం వల్ల, సర్వసాధారణంగా వాడే కీటకనాశకాల తరగతులకు నిరోధకత ఇప్పుడు ఆఫ్రికా అంతటా వ్యాపించింది. ఈ నిరోధకత వ్యాప్తిని పర్యవేక్షించడానికి మరియు దానిని అధిగమించడానికి కొత్త సాధనాలను అభివృద్ధి చేయడానికి, ఈ లక్షణానికి దారితీసే అంతర్లీన యంత్రాంగాలను అర్థం చేసుకోవడం అత్యవసరం.
ఈ అధ్యయనంలో, మేము బుర్కినా ఫాసోకు చెందిన కీటకనాశక-నిరోధక అనోఫెలెస్ గాంబియే, అనోఫెలెస్ క్రూజీ మరియు అనోఫెలెస్ అరబియెన్సిస్ జనాభాల మైక్రోబయోమ్ కూర్పును, ఇథియోపియాకు చెందిన కీటకనాశక-సున్నిత జనాభాలతో పోల్చాము.
కీటకనాశక-నిరోధక మరియుపురుగుమందుబుర్కినా ఫాసోలోని సున్నితమైన జనాభా. ఈ ఫలితం బుర్కినా ఫాసోకు చెందిన రెండు దేశాల నుండి సేకరించిన కాలనీలపై జరిపిన ప్రయోగశాల అధ్యయనాల ద్వారా నిర్ధారించబడింది. దీనికి విరుద్ధంగా, ఇథియోపియాకు చెందిన అనోఫెలెస్ అరబియెన్సిస్ దోమలలో, పురుగుమందుల ప్రభావానికి గురై చనిపోయిన వాటికి మరియు బ్రతికిన వాటికి మధ్య మైక్రోబయోటా కూర్పులో స్పష్టమైన తేడాలు గమనించబడ్డాయి. ఈ అనోఫెలెస్ అరబియెన్సిస్ జనాభా యొక్క నిరోధకతను మరింతగా పరిశోధించడానికి, మేము RNA సీక్వెన్సింగ్ నిర్వహించాము మరియు పురుగుమందుల నిరోధకతతో సంబంధం ఉన్న నిర్విషీకరణ జన్యువుల భేదాత్మక వ్యక్తీకరణను, అలాగే శ్వాసకోశ, జీవక్రియ మరియు సినాప్టిక్ అయాన్ ఛానెల్‌లలో మార్పులను కనుగొన్నాము.
మా ఫలితాలు సూచిస్తున్నదేమిటంటే, కొన్ని సందర్భాల్లో ట్రాన్స్క్రిప్టోమ్ మార్పులతో పాటు, మైక్రోబయోటా కూడా పురుగుమందుల నిరోధకత అభివృద్ధికి దోహదపడవచ్చు.
నిరోధకతను తరచుగా అనోఫెలెస్ వాహకం యొక్క జన్యుపరమైన అంశంగా వర్ణించినప్పటికీ, పురుగుమందుల ప్రభావానికి ప్రతిస్పందనగా మైక్రోబయోమ్ మారుతుందని ఇటీవలి అధ్యయనాలు చూపించాయి, ఇది నిరోధకతలో ఈ జీవుల పాత్రను సూచిస్తుంది. నిజానికి, దక్షిణ మరియు మధ్య అమెరికాలోని అనోఫెలెస్ గాంబియే దోమ వాహకాలపై జరిపిన అధ్యయనాలు, పైరెథ్రాయిడ్లకు గురైన తర్వాత వాటి బాహ్యచర్మ మైక్రోబయోమ్‌లో గణనీయమైన మార్పులను, అలాగే ఆర్గానోఫాస్ఫేట్‌లకు గురైన తర్వాత మొత్తం మైక్రోబయోమ్‌లో మార్పులను చూపించాయి. ఆఫ్రికాలో, కామెరూన్, కెన్యా మరియు కోట్ డి'ఐవార్‌లలో మైక్రోబయోటా కూర్పులో మార్పులతో పైరెథ్రాయిడ్ నిరోధకత ముడిపడి ఉంది, అయితే ప్రయోగశాలలో అలవాటుపడిన అనోఫెలెస్ గాంబియే దోమలు పైరెథ్రాయిడ్ నిరోధకత కోసం ఎంపిక చేయబడిన తర్వాత వాటి మైక్రోబయోటాలో మార్పులను చూపించాయి. ఇంకా, ప్రయోగశాలలో స్థిరపడిన అనోఫెలెస్ అరాబియెన్సిస్ దోమలలో యాంటీబయాటిక్స్‌తో ప్రయోగాత్మక చికిత్స మరియు తెలిసిన బ్యాక్టీరియాను జోడించడం వల్ల పైరెథ్రాయిడ్ల పట్ల పెరిగిన సహనం కనిపించింది. ఈ డేటా మొత్తం సూచిస్తున్నదేమిటంటే, కీటకనాశక నిరోధకతకు దోమల మైక్రోబయోమ్‌తో సంబంధం ఉండవచ్చు మరియు కీటకనాశక నిరోధకత యొక్క ఈ అంశాన్ని వ్యాధి వాహకాల నియంత్రణ కోసం ఉపయోగించుకోవచ్చు.
ఈ అధ్యయనంలో, పశ్చిమ మరియు తూర్పు ఆఫ్రికాలో ప్రయోగశాలలో వృద్ధి చేసిన మరియు క్షేత్రస్థాయిలో సేకరించిన దోమలలోని మైక్రోబయోటా, పైరెథ్రాయిడ్ డెల్టామెథ్రిన్‌కు గురైన తర్వాత బ్రతికిన మరియు చనిపోయిన వాటి మధ్య భిన్నంగా ఉందో లేదో నిర్ధారించడానికి మేము 16S సీక్వెన్సింగ్‌ను ఉపయోగించాము. పురుగుమందుల నిరోధకత సందర్భంలో, ఆఫ్రికాలోని వివిధ ప్రాంతాల నుండి, విభిన్న జాతులు మరియు వివిధ స్థాయిల నిరోధకత కలిగిన మైక్రోబయోటాను పోల్చడం, సూక్ష్మజీవుల సముదాయాలపై ప్రాంతీయ ప్రభావాలను అర్థం చేసుకోవడానికి సహాయపడుతుంది. ప్రయోగశాల కాలనీలు బుర్కినా ఫాసో నుండి సేకరించబడ్డాయి మరియు రెండు వేర్వేరు యూరోపియన్ ప్రయోగశాలలలో (జర్మనీలో An. coluzzii మరియు యునైటెడ్ కింగ్‌డమ్‌లో An. arabiensis) పెంచబడ్డాయి. బుర్కినా ఫాసో నుండి వచ్చిన దోమలు An. gambiae జాతి సముదాయంలోని మూడు జాతులకు ప్రాతినిధ్యం వహించగా, ఇథియోపియా నుండి వచ్చిన దోమలు An. arabiensis కు ప్రాతినిధ్యం వహించాయి. ఇక్కడ, ఇథియోపియా నుండి వచ్చిన అనోఫెలెస్ అరబియెన్సిస్ దోమలలో బ్రతికిన మరియు చనిపోయిన దోమలలో విభిన్నమైన మైక్రోబయోటా గుర్తులు ఉన్నాయని, అయితే బుర్కినా ఫాసో మరియు రెండు ప్రయోగశాలల నుండి వచ్చిన అనోఫెలెస్ అరబియెన్సిస్ దోమలలో అలా లేదని మేము చూపిస్తున్నాము. పురుగుమందుల నిరోధకతను మరింతగా పరిశోధించడమే ఈ అధ్యయనం యొక్క లక్ష్యం. మేము అనోఫెలెస్ అరబియెన్సిస్ జనాభాపై RNA సీక్వెన్సింగ్ నిర్వహించి, పురుగుమందుల నిరోధకతకు సంబంధించిన జన్యువులు అధికంగా వ్యక్తీకరించబడ్డాయని, అయితే శ్వాసక్రియకు సంబంధించిన జన్యువులు సాధారణంగా మార్పు చెందాయని కనుగొన్నాము. ఈ డేటాను ఇథియోపియాకు చెందిన రెండవ జనాభాతో అనుసంధానించడం ద్వారా ఈ ప్రాంతంలోని కీలకమైన నిర్విషీకరణ జన్యువులను గుర్తించాము. బుర్కినా ఫాసోకు చెందిన అనోఫెలెస్ అరబియెన్సిస్‌తో మరింత పోల్చి చూసినప్పుడు ట్రాన్స్క్రిప్టోమ్ ప్రొఫైల్స్‌లో గణనీయమైన తేడాలు వెల్లడయ్యాయి, అయినప్పటికీ ఆఫ్రికా అంతటా అధికంగా వ్యక్తీకరించబడిన నాలుగు కీలకమైన నిర్విషీకరణ జన్యువులను గుర్తించాము.
ప్రతి ప్రాంతం నుండి ప్రతి జాతికి చెందిన బ్రతికి ఉన్న మరియు చనిపోయిన దోమలను 16S సీక్వెన్సింగ్ ఉపయోగించి సీక్వెన్స్ చేసి, వాటి సాపేక్ష సమృద్ధిని లెక్కించారు. ఆల్ఫా డైవర్సిటీలో ఎటువంటి తేడాలు గమనించబడలేదు, ఇది ఆపరేషనల్ టాక్సోనమిక్ యూనిట్ (OTU) సమృద్ధిలో తేడాలు లేవని సూచిస్తుంది; అయితే, బీటా డైవర్సిటీ దేశాల మధ్య గణనీయంగా తేడా చూపింది, మరియు దేశం మరియు బ్రతికి/చనిపోయిన స్థితికి సంబంధించిన ఇంటరాక్షన్ టర్మ్స్ (PANOVA వరుసగా 0.001 మరియు 0.008) ఈ కారకాల మధ్య వైవిధ్యం ఉందని సూచించాయి. దేశాల మధ్య బీటా వేరియెన్స్‌లో ఎటువంటి తేడాలు గమనించబడలేదు, ఇది సమూహాల మధ్య సారూప్య వేరియెన్స్‌లను సూచిస్తుంది. బ్రే-కర్టిస్ మల్టీవేరియేట్ స్కేలింగ్ ప్లాట్ (చిత్రం 2A) నమూనాలు ఎక్కువగా ప్రదేశం వారీగా వేరు చేయబడ్డాయని చూపింది, కానీ కొన్ని ముఖ్యమైన మినహాయింపులు ఉన్నాయి. An. arabiensis కమ్యూనిటీ నుండి అనేక నమూనాలు మరియు An. coluzzii కమ్యూనిటీ నుండి ఒక నమూనా బుర్కినా ఫాసో నుండి వచ్చిన ఒక నమూనాతో అతివ్యాప్తి చెందాయి, అయితే బుర్కినా ఫాసో నుండి వచ్చిన An. arabiensis నమూనాలలో ఒకటి An. arabiensis కమ్యూనిటీ నమూనాతో అతివ్యాప్తి చెందింది, ఇది అసలు మైక్రోబయోటా అనేక తరాలుగా మరియు బహుళ ప్రాంతాలలో యాదృచ్ఛికంగా నిర్వహించబడిందని సూచించవచ్చు. బుర్కినా ఫాసో నమూనాలు జాతుల వారీగా స్పష్టంగా వేరు చేయబడలేదు; వేర్వేరు లార్వా వాతావరణాల నుండి వచ్చినప్పటికీ, జీవులను తరువాత కలిపివేయడం వలన ఈ విభజన లేకపోవడం ఊహించబడింది. నిజానికి, జల దశలో ఒకే జీవావరణ సముచిత స్థానాన్ని పంచుకోవడం మైక్రోబయోటా కూర్పును గణనీయంగా ప్రభావితం చేస్తుందని అధ్యయనాలు చూపించాయి [50]. ఆసక్తికరంగా, పురుగుమందుల ప్రభావానికి గురైన తర్వాత బుర్కినా ఫాసో దోమల నమూనాలు మరియు సమూహాలు దోమల మనుగడ లేదా మరణాలలో ఎటువంటి తేడాలను చూపించనప్పటికీ, ఇథియోపియన్ నమూనాలు స్పష్టంగా వేరు చేయబడ్డాయి, ఇది ఈ అనోఫెలెస్ నమూనాలలో మైక్రోబయోటా కూర్పు పురుగుమందుల నిరోధకతతో సంబంధం కలిగి ఉందని సూచిస్తుంది. నమూనాలను ఒకే ప్రదేశం నుండి సేకరించారు, ఇది బలమైన సంబంధాన్ని వివరించవచ్చు.
పైరెథ్రాయిడ్ పురుగుమందులకు నిరోధకత అనేది ఒక సంక్లిష్టమైన ఫినోటైప్, మరియు జీవక్రియ మరియు లక్ష్యాలలో మార్పులు చాలా వరకు బాగా అధ్యయనం చేయబడినప్పటికీ, మైక్రోబయోటాలోని మార్పులను అన్వేషించడం ఇప్పుడిప్పుడే ప్రారంభమవుతోంది. ఈ అధ్యయనంలో, కొన్ని జనాభాలలో మైక్రోబయోటాలోని మార్పులు మరింత ముఖ్యమైనవి కావచ్చని మేము చూపిస్తున్నాము; మేము బహీర్ దార్ నుండి సేకరించిన అనోఫెలెస్ అరబియెన్సిస్‌లో పురుగుమందుల నిరోధకతను మరింతగా వివరిస్తున్నాము మరియు తెలిసిన నిరోధకత-సంబంధిత ట్రాన్‌స్క్రిప్ట్‌లలో మార్పులను, అలాగే శ్వాసక్రియ-సంబంధిత జన్యువులలో గణనీయమైన మార్పులను చూపిస్తున్నాము. ఈ మార్పులు ఇథియోపియా నుండి సేకరించిన అనోఫెలెస్ అరబియెన్సిస్ జనాభాలపై గతంలో జరిపిన ఒక RNA-seq అధ్యయనంలో కూడా స్పష్టంగా కనిపించాయి. ఈ ఫలితాలన్నీ కలిసి, ఈ దోమలలో పురుగుమందుల నిరోధకత జన్యుపరమైన మరియు జన్యుపరమైన-కాని కారకాల కలయికపై ఆధారపడి ఉండవచ్చని సూచిస్తున్నాయి. బహుశా, తక్కువ స్థాయి నిరోధకత ఉన్న జనాభాలలో, స్థానిక బ్యాక్టీరియాతో సహజీవన సంబంధాలు పురుగుమందుల విచ్ఛిన్నానికి తోడ్పడవచ్చు.
ఇటీవలి అధ్యయనాలు పెరిగిన శ్వాసక్రియను కీటకనాశక నిరోధకతతో ముడిపెట్టాయి. ఇది బహీర్ దార్ RNAseqలోని సుసంపన్నమైన ఆంటాలజీ పదాలకు మరియు ఇక్కడ పొందిన సమీకృత ఇథియోపియన్ డేటాకు అనుగుణంగా ఉంది; ఈ ఫినోటైప్‌కు కారణం లేదా పర్యవసానంగా, నిరోధకత పెరిగిన శ్వాసక్రియకు దారితీస్తుందని ఇది మరోసారి సూచిస్తుంది. గతంలో సూచించినట్లుగా, ఈ మార్పులు రియాక్టివ్ ఆక్సిజన్ మరియు నైట్రోజన్ స్పీసీస్ పొటెన్షియల్‌లో తేడాలకు దారితీస్తే, ఇది దీర్ఘకాలిక సహజీవన బ్యాక్టీరియా ద్వారా ROS స్కావెంజింగ్‌కు భిన్నమైన బ్యాక్టీరియా నిరోధకత ద్వారా వెక్టర్ సామర్థ్యం మరియు మైక్రోబియల్ కాలనైజేషన్‌పై ప్రభావం చూపవచ్చు.
ఇక్కడ సమర్పించిన డేటా, కొన్ని వాతావరణాలలో మైక్రోబయోటా పురుగుమందుల నిరోధకతను ప్రభావితం చేయగలదనే దానికి సాక్ష్యాలను అందిస్తుంది. ఇథియోపియాలోని ఆన్. అరబియెన్సిస్ దోమలు కూడా పురుగుమందుల నిరోధకతను కలిగించే ఇలాంటి ట్రాన్స్క్రిప్టోమ్ మార్పులను ప్రదర్శిస్తాయని మేము నిరూపించాము; అయితే, బుర్కినా ఫాసోలోని వాటికి సంబంధించిన జన్యువుల సంఖ్య తక్కువ. ఇక్కడ మరియు ఇతర అధ్యయనాలలో చేరుకున్న నిర్ధారణలకు సంబంధించి అనేక పరిమితులు ఉన్నాయి. మొదటిది, మెటాబోలోమిక్ అధ్యయనాలు లేదా మైక్రోబయోటా మార్పిడిని ఉపయోగించి పైరెథ్రాయిడ్ మనుగడ మరియు మైక్రోబయోటా మధ్య కారణ సంబంధాన్ని నిరూపించాల్సిన అవసరం ఉంది. అదనంగా, వివిధ ప్రాంతాల నుండి బహుళ జనాభాలో కీలక అభ్యర్థుల ధ్రువీకరణను నిరూపించాల్సిన అవసరం ఉంది. చివరగా, లక్షిత మార్పిడి అనంతర అధ్యయనాల ద్వారా ట్రాన్స్క్రిప్టోమ్ డేటాను మైక్రోబయోటా డేటాతో కలపడం వలన, పైరెథ్రాయిడ్ నిరోధకతకు సంబంధించి మైక్రోబయోటా నేరుగా దోమ ట్రాన్స్క్రిప్టోమ్‌ను ప్రభావితం చేస్తుందా లేదా అనే దానిపై మరింత వివరణాత్మక సమాచారం లభిస్తుంది. ఏదేమైనా, మొత్తంగా చూస్తే, మా డేటా నిరోధకత స్థానికంగా మరియు అంతర్జాతీయంగా ఉందని సూచిస్తుంది, ఇది కొత్త పురుగుమందుల ఉత్పత్తులను బహుళ ప్రాంతాలలో పరీక్షించాల్సిన అవసరాన్ని నొక్కి చెబుతుంది.