ઇથોપિયાના જંતુનાશક-પ્રતિરોધક એનોફિલિસ મચ્છરો, પરંતુ બુર્કિના ફાસોના નહીં, જંતુનાશકના સંપર્ક પછી માઇક્રોબાયોટા રચનામાં ફેરફાર દર્શાવે છે | પરોપજીવી અને વાહકો

આફ્રિકામાં મેલેરિયા મૃત્યુ અને બીમારીનું મુખ્ય કારણ રહ્યું છે, જેમાં 5 વર્ષથી ઓછી ઉંમરના બાળકોમાં સૌથી વધુ બોજ જોવા મળે છે. આ રોગને રોકવાના સૌથી અસરકારક માધ્યમો જંતુનાશક વેક્ટર નિયંત્રણ એજન્ટો છે જે પુખ્ત વયના એનોફિલિસ મચ્છરોને લક્ષ્ય બનાવે છે. આ હસ્તક્ષેપોના વ્યાપક ઉપયોગના પરિણામે, જંતુનાશકોના સૌથી સામાન્ય રીતે ઉપયોગમાં લેવાતા વર્ગો સામે પ્રતિકાર હવે સમગ્ર આફ્રિકામાં વ્યાપક છે. પ્રતિકારના ફેલાવાને ટ્રેક કરવા અને તેને દૂર કરવા માટે નવા સાધનો વિકસાવવા માટે આ ફેનોટાઇપ તરફ દોરી જતી અંતર્ગત પદ્ધતિઓને સમજવી જરૂરી છે.
આ અભ્યાસમાં, અમે બુર્કિના ફાસોમાંથી જંતુનાશક-પ્રતિરોધક એનોફિલિસ ગેમ્બિયા, એનોફિલિસ ક્રુઝી અને એનોફિલિસ અરેબિએન્સિસ વસ્તીની માઇક્રોબાયોમ રચનાની તુલના ઇથોપિયામાંથી જંતુનાશક-સંવેદનશીલ વસ્તી સાથે કરી.
અમને જંતુનાશક-પ્રતિરોધક અને વચ્ચે માઇક્રોબાયોટા રચનામાં કોઈ તફાવત મળ્યો નથીજંતુનાશક-બુર્કિના ફાસોમાં સંવેદનશીલ વસ્તી. બે બુર્કિના ફાસો દેશોની વસાહતોના પ્રયોગશાળા અભ્યાસ દ્વારા આ પરિણામની પુષ્ટિ કરવામાં આવી હતી. તેનાથી વિપરીત, ઇથોપિયાના એનોફિલિસ અરેબિએન્સિસ મચ્છરોમાં, મૃત્યુ પામેલા અને જંતુનાશક સંપર્કમાં બચી ગયેલા મચ્છરો વચ્ચે માઇક્રોબાયોટા રચનામાં સ્પષ્ટ તફાવત જોવા મળ્યો હતો. આ એનોફિલિસ અરેબિએન્સિસ વસ્તીના પ્રતિકારની વધુ તપાસ કરવા માટે, અમે RNA સિક્વન્સિંગ કર્યું અને જંતુનાશક પ્રતિકાર સાથે સંકળાયેલ ડિટોક્સિફિકેશન જનીનોની વિભેદક અભિવ્યક્તિ, તેમજ શ્વસન, મેટાબોલિક અને સિનેપ્ટિક આયન ચેનલોમાં ફેરફારો શોધી કાઢ્યા.
અમારા પરિણામો સૂચવે છે કે કેટલાક કિસ્સાઓમાં માઇક્રોબાયોટા ટ્રાન્સક્રિપ્ટોમ ફેરફારો ઉપરાંત, જંતુનાશક પ્રતિકારના વિકાસમાં ફાળો આપી શકે છે.
જોકે પ્રતિકારને ઘણીવાર એનોફિલિસ વેક્ટરના આનુવંશિક ઘટક તરીકે વર્ણવવામાં આવે છે, તાજેતરના અભ્યાસોએ દર્શાવ્યું છે કે જંતુનાશક સંપર્કના પ્રતિભાવમાં માઇક્રોબાયોમ બદલાય છે, જે પ્રતિકારમાં આ સજીવો માટે ભૂમિકા સૂચવે છે. ખરેખર, દક્ષિણ અને મધ્ય અમેરિકામાં એનોફિલિસ ગેમ્બિયા મચ્છર વેક્ટરના અભ્યાસોએ પાયરેથ્રોઇડ્સના સંપર્કમાં આવ્યા પછી એપિડર્મલ માઇક્રોબાયોમમાં નોંધપાત્ર ફેરફારો દર્શાવ્યા છે, તેમજ ઓર્ગેનોફોસ્ફેટ્સના સંપર્કમાં આવ્યા પછી એકંદર માઇક્રોબાયોમમાં પણ ફેરફાર દર્શાવ્યા છે. આફ્રિકામાં, પાયરેથ્રોઇડ પ્રતિકાર કેમેરૂન, કેન્યા અને કોટ ડી'આઇવોરમાં માઇક્રોબાયોટાની રચનામાં ફેરફાર સાથે સંકળાયેલો છે, જ્યારે પ્રયોગશાળા-અનુકૂલિત એનોફિલિસ ગેમ્બિયાએ પાયરેથ્રોઇડ પ્રતિકાર માટે પસંદગી પછી તેમના માઇક્રોબાયોટામાં ફેરફાર દર્શાવ્યા છે. વધુમાં, એન્ટિબાયોટિક્સ સાથે પ્રાયોગિક સારવાર અને પ્રયોગશાળા-વસાહત એનોફિલિસ અરેબિયન્સિસ મચ્છરોમાં જાણીતા બેક્ટેરિયાના ઉમેરાથી પાયરેથ્રોઇડ્સ પ્રત્યે સહનશીલતામાં વધારો જોવા મળ્યો. એકસાથે, આ ડેટા સૂચવે છે કે જંતુનાશક પ્રતિકાર મચ્છર માઇક્રોબાયોમ સાથે જોડાયેલ હોઈ શકે છે અને જંતુનાશક પ્રતિકારના આ પાસાને રોગ વેક્ટર નિયંત્રણ માટે ઉપયોગમાં લઈ શકાય છે.
આ અભ્યાસમાં, અમે 16S સિક્વન્સિંગનો ઉપયોગ કરીને નક્કી કર્યું કે પશ્ચિમ અને પૂર્વ આફ્રિકામાં પ્રયોગશાળા-વસાહતી અને ખેતરમાં એકત્રિત મચ્છરોના માઇક્રોબાયોટા બચી ગયેલા અને પાયરેથ્રોઇડ ડેલ્ટામેથ્રિનના સંપર્કમાં આવ્યા પછી મૃત્યુ પામેલા વચ્ચે અલગ છે કે નહીં. જંતુનાશક પ્રતિકારના સંદર્ભમાં, આફ્રિકાના વિવિધ પ્રદેશોમાંથી વિવિધ પ્રજાતિઓ અને પ્રતિકાર સ્તરો સાથે માઇક્રોબાયોટાની તુલના કરવાથી માઇક્રોબાયોટા સમુદાયો પર પ્રાદેશિક પ્રભાવોને સમજવામાં મદદ મળી શકે છે. પ્રયોગશાળા વસાહતો બુર્કિના ફાસોની હતી અને બે અલગ અલગ યુરોપિયન પ્રયોગશાળાઓમાં ઉછેરવામાં આવી હતી (જર્મનીમાં એન. કોલુઝી અને યુનાઇટેડ કિંગડમમાં એન. અરેબિએન્સિસ), બુર્કિના ફાસોના મચ્છરો એન. ગેમ્બિયા પ્રજાતિ સંકુલની ત્રણેય પ્રજાતિઓનું પ્રતિનિધિત્વ કરતા હતા, અને ઇથોપિયાના મચ્છરો એન. અરેબિએન્સિસનું પ્રતિનિધિત્વ કરતા હતા. અહીં, અમે બતાવીએ છીએ કે ઇથોપિયાના એનોફિલ્સ અરેબિએન્સિસમાં જીવંત અને મૃત મચ્છરોમાં અલગ માઇક્રોબાયોટા હસ્તાક્ષર હતા, જ્યારે બુર્કિના ફાસો અને બે પ્રયોગશાળાઓમાંથી એનોફિલ્સ અરેબિએન્સિસમાં એવું નહોતું. આ અભ્યાસનો ઉદ્દેશ જંતુનાશક પ્રતિકારની વધુ તપાસ કરવાનો છે. અમે એનોફિલિસ અરેબિએન્સિસ વસ્તી પર RNA સિક્વન્સિંગ કર્યું અને જોયું કે જંતુનાશક પ્રતિકાર સાથે સંકળાયેલા જનીનો અપરેગ્યુલેટેડ હતા, જ્યારે શ્વસન-સંબંધિત જનીનો સામાન્ય રીતે બદલાયા હતા. ઇથોપિયાની બીજી વસ્તી સાથે આ ડેટાના એકીકરણથી આ પ્રદેશમાં મુખ્ય ડિટોક્સિફિકેશન જનીનો ઓળખાયા. બુર્કિના ફાસોના એનોફિલિસ અરેબિએન્સિસ સાથે વધુ સરખામણી કરવાથી ટ્રાન્સક્રિપ્ટોમ પ્રોફાઇલ્સમાં નોંધપાત્ર તફાવતો જોવા મળ્યા, પરંતુ તેમ છતાં ચાર મુખ્ય ડિટોક્સિફિકેશન જનીનો ઓળખાયા જે સમગ્ર આફ્રિકામાં વધુ પડતા વ્યક્ત થયા હતા.
ત્યારબાદ દરેક પ્રદેશના દરેક પ્રજાતિના જીવંત અને મૃત મચ્છરોને 16S સિક્વન્સિંગનો ઉપયોગ કરીને ક્રમબદ્ધ કરવામાં આવ્યા હતા અને સંબંધિત વિપુલતાની ગણતરી કરવામાં આવી હતી. આલ્ફા વિવિધતામાં કોઈ તફાવત જોવા મળ્યો ન હતો, જે દર્શાવે છે કે કાર્યકારી વર્ગીકરણ એકમ (OTU) સમૃદ્ધિમાં કોઈ તફાવત નથી; જોકે, દેશો વચ્ચે બીટા વિવિધતા નોંધપાત્ર રીતે બદલાઈ હતી, અને દેશ અને જીવંત/મૃત સ્થિતિ માટે ક્રિયાપ્રતિક્રિયાની શરતો (અનુક્રમે PANOVA = 0.001 અને 0.008) દર્શાવે છે કે આ પરિબળો વચ્ચે વિવિધતા અસ્તિત્વમાં છે. દેશો વચ્ચે બીટા ભિન્નતામાં કોઈ તફાવત જોવા મળ્યો ન હતો, જે જૂથો વચ્ચે સમાન ભિન્નતા દર્શાવે છે. બ્રે-કર્ટિસ મલ્ટિવેરિયેટ સ્કેલિંગ પ્લોટ (આકૃતિ 2A) દર્શાવે છે કે નમૂનાઓ મોટાભાગે સ્થાન દ્વારા અલગ કરવામાં આવ્યા હતા, પરંતુ કેટલાક નોંધપાત્ર અપવાદો હતા. An. arabiensis સમુદાયના કેટલાક નમૂનાઓ અને An. coluzzii સમુદાયના એક નમૂના બુર્કિના ફાસોના નમૂના સાથે ઓવરલેપ થયા હતા, જ્યારે Burkina Faso ના An. arabiensis નમૂનાઓમાંથી એક નમૂના An. arabiensis સમુદાય નમૂના સાથે ઓવરલેપ થયા હતા, જે સૂચવી શકે છે કે મૂળ માઇક્રોબાયોટા ઘણી પેઢીઓ અને બહુવિધ પ્રદેશોમાં રેન્ડમ રીતે જાળવવામાં આવ્યો હતો. બુર્કિના ફાસોના નમૂનાઓ પ્રજાતિઓ દ્વારા સ્પષ્ટ રીતે અલગ કરવામાં આવ્યા ન હતા; આ અલગતાનો અભાવ અપેક્ષિત હતો કારણ કે વ્યક્તિઓને પછીથી વિવિધ લાર્વા વાતાવરણમાંથી ઉદ્ભવ્યા હોવા છતાં એકત્રિત કરવામાં આવ્યા હતા. ખરેખર, અભ્યાસોએ દર્શાવ્યું છે કે જળચર તબક્કા દરમિયાન ઇકોલોજીકલ માળખું શેર કરવાથી માઇક્રોબાયોટાની રચના પર નોંધપાત્ર અસર પડી શકે છે [50]. રસપ્રદ વાત એ છે કે, જ્યારે બુર્કિના ફાસોના મચ્છરના નમૂનાઓ અને સમુદાયોએ જંતુનાશકના સંપર્ક પછી મચ્છરના અસ્તિત્વ અથવા મૃત્યુદરમાં કોઈ તફાવત દર્શાવ્યો ન હતો, ત્યારે ઇથોપિયન નમૂનાઓ સ્પષ્ટ રીતે અલગ કરવામાં આવ્યા હતા, જે સૂચવે છે કે આ એનોફિલિસ નમૂનાઓમાં માઇક્રોબાયોટા રચના જંતુનાશક પ્રતિકાર સાથે સંકળાયેલ છે. નમૂનાઓ એક જ સ્થાન પરથી એકત્રિત કરવામાં આવ્યા હતા, જે મજબૂત જોડાણને સમજાવી શકે છે.
પાયરેથ્રોઇડ જંતુનાશકો સામે પ્રતિકાર એક જટિલ ફેનોટાઇપ છે, અને જ્યારે ચયાપચય અને લક્ષ્યોમાં ફેરફારોનો પ્રમાણમાં સારી રીતે અભ્યાસ કરવામાં આવે છે, ત્યારે માઇક્રોબાયોટામાં ફેરફારોનો અભ્યાસ શરૂ થઈ રહ્યો છે. આ અભ્યાસમાં, અમે બતાવીએ છીએ કે ચોક્કસ વસ્તીમાં માઇક્રોબાયોટામાં ફેરફારો વધુ મહત્વપૂર્ણ હોઈ શકે છે; અમે બહિર ડારમાંથી એનોફિલિસ અરેબિએન્સિસમાં જંતુનાશક પ્રતિકારનું વધુ વર્ણન કરીએ છીએ અને જાણીતા પ્રતિકાર-સંકળાયેલ ટ્રાન્સક્રિપ્ટ્સમાં ફેરફારો, તેમજ શ્વસન-સંબંધિત જનીનોમાં નોંધપાત્ર ફેરફારો બતાવીએ છીએ જે ઇથોપિયામાંથી એનોફિલિસ અરેબિએન્સિસ વસ્તીના અગાઉના RNA-seq અભ્યાસમાં પણ સ્પષ્ટ હતા. એકસાથે, આ પરિણામો સૂચવે છે કે આ મચ્છરોમાં જંતુનાશક પ્રતિકાર આનુવંશિક અને બિન-આનુવંશિક પરિબળોના સંયોજન પર આધાર રાખે છે, સંભવતઃ કારણ કે સ્વદેશી બેક્ટેરિયા સાથેના સહજીવન સંબંધો પ્રતિકારના નીચલા સ્તરવાળી વસ્તીમાં જંતુનાશક અધોગતિને પૂરક બનાવી શકે છે.
તાજેતરના અભ્યાસોએ શ્વસનમાં વધારો થવાને જંતુનાશક પ્રતિકાર સાથે જોડ્યો છે, જે બહિર દાર RNAseq માં સમૃદ્ધ ઓન્ટોલોજી શબ્દો અને અહીં મેળવેલા સંકલિત ઇથોપિયન ડેટા સાથે સુસંગત છે; ફરીથી સૂચવે છે કે પ્રતિકાર આ ફેનોટાઇપના કારણ અથવા પરિણામ તરીકે, શ્વસનમાં વધારો તરફ દોરી જાય છે. જો આ ફેરફારો પ્રતિક્રિયાશીલ ઓક્સિજન અને નાઇટ્રોજન પ્રજાતિઓની સંભવિતતામાં તફાવત તરફ દોરી જાય છે, જેમ કે અગાઉ સૂચવવામાં આવ્યું હતું, તો આ લાંબા ગાળાના કોમેન્સલ બેક્ટેરિયા દ્વારા ROS સ્કેવેન્જિંગ માટે વિભેદક બેક્ટેરિયલ પ્રતિકાર દ્વારા વેક્ટર ક્ષમતા અને માઇક્રોબાયલ વસાહતીકરણને અસર કરી શકે છે.
અહીં રજૂ કરાયેલ ડેટા પુરાવા આપે છે કે માઇક્રોબાયોટા ચોક્કસ વાતાવરણમાં જંતુનાશક પ્રતિકારને પ્રભાવિત કરી શકે છે. અમે એ પણ દર્શાવ્યું છે કે ઇથોપિયામાં એન. એરેબિએન્સિસ મચ્છરો જંતુનાશક પ્રતિકાર પ્રદાન કરતા સમાન ટ્રાન્સક્રિપ્ટોમ ફેરફારો દર્શાવે છે; જો કે, બુર્કિના ફાસોમાં જનીનોની સંખ્યા ઓછી છે. અહીં અને અન્ય અભ્યાસોમાં પહોંચેલા તારણો અંગે ઘણી ચેતવણીઓ રહે છે. પ્રથમ, મેટાબોલોમિક અભ્યાસો અથવા માઇક્રોબાયોટા ટ્રાન્સપ્લાન્ટેશનનો ઉપયોગ કરીને પાયરેથ્રોઇડ અસ્તિત્વ અને માઇક્રોબાયોટા વચ્ચેના કારણભૂત સંબંધને દર્શાવવાની જરૂર છે. વધુમાં, વિવિધ પ્રદેશોમાંથી બહુવિધ વસ્તીમાં મુખ્ય ઉમેદવારોની માન્યતા દર્શાવવાની જરૂર છે. છેલ્લે, લક્ષિત પોસ્ટ-ટ્રાન્સપ્લાન્ટેશન અભ્યાસો દ્વારા માઇક્રોબાયોટા ડેટા સાથે ટ્રાન્સક્રિપ્ટોમ ડેટાનું સંયોજન કરવાથી પાયરેથ્રોઇડ પ્રતિકારના સંદર્ભમાં માઇક્રોબાયોટા મચ્છર ટ્રાન્સક્રિપ્ટોમને સીધી અસર કરે છે કે કેમ તે અંગે વધુ વિગતવાર માહિતી મળશે. જો કે, એકસાથે લેવામાં આવે તો, અમારો ડેટા સૂચવે છે કે પ્રતિકાર સ્થાનિક અને આંતરરાષ્ટ્રીય બંને છે, જે બહુવિધ પ્રદેશોમાં નવા જંતુનાશક ઉત્પાદનોનું પરીક્ષણ કરવાની જરૂરિયાતને પ્રકાશિત કરે છે.