有机磷杀虫剂暴露影响生殖成功的麻木不仁的乙酰胆碱酯酶冈比亚疟蚊蚊子

介绍

疟疾仍然是传染病中排名在世界范围内引起死亡的主要原因,特别是在低收入国家(1)。这种寄生虫病传染给人类的雌蚊属按蚊。开发了用于疟疾控制的三种策略,包括预防、诊断和治疗。迄今为止,insecticide-based矢量控制通过使用长效杀虫蚊帐(卫)和室内残留喷洒(IRS),预防项目,实现最广泛的策略,仍是最有效的方法,在大多数流行国家疟疾控制(2)。事实上,矢量控制干预措施的保护的人口比例从2010年的29%增加到2018年的50%,占全球一半的人口(3)。

世界卫生组织(WHO)推荐的五类杀虫剂的矢量控制干预措施,包括有机氯、拟除虫菊酯氨基甲酸盐,有机磷和烟碱类(3)。不幸的是,两顶蚊帐和国税局策略的长期成功如今受到杀虫剂耐药机制的广泛出现在蚊子种群,特别是在撒哈拉以南非洲地区(4- - - - - -7)。此外,报告说,如果没有改变当前的趋势在疟疾发病率每1000人口处于危险之中(57例),预测疟疾发病率情况将在2025年和2030年42,48,而不是14岁和6必要实现全球技术战略(GTS)支柱消灭疟疾的2030 (3)。因此,国家疟疾控制规划(NMCPs),国际政策制定者,资助机构应努力增加耐药性监测和监督按向量(8)。因为大多数NMCPs发达的流行国家符合消灭疟疾和根除的目标,似乎重要的杀虫剂耐药性现象的影响疟疾传播更探索和执行策略来减轻这些影响(4)。

在大多数非洲国家,主要疟疾病媒冈比亚疟蚊已经显示multi-resistance现有杀虫剂(9- - - - - -11)。然而,在缺乏一个有效的疟疾疫苗为个人5岁以上,仍有需要寻找替代矢量控制策略,以保护全球人口处于危险之中。

因为相同的杀虫剂建议仍在使用,扩大覆盖面的矢量控制策略导致频繁接触杀虫剂的抗性向量(12)。因此,这些向量可以摄入高剂量的杀虫剂以来抗性等位基因可以让他们延长接触处理材料(13没有被杀)。因此,每个人都应该问杀虫剂残留影响蚊子生活史特性的长期积累。建议即使杀虫剂抗性向量没有直接影响,他们可以显著影响疟疾传播负面影响的生活史特征向量(14)。可用数据表明,健身成本与杀虫剂耐药性有关杀虫剂后曝光。这可能影响疟疾传播影响蚊子生活史特性,如减少寿命(14)。发现更多的生活史特性的影响杀虫剂耐药疟疾病媒控制曝光会有用。向量生物学的知识也被发现是重要的在实现电流控制策略。例如,蚊子食血的理解和host-seeking能力使得矢量控制策略的发展如我)zooprophylaxis把蚊子从人类非人主机设置为诱饵(15);ii)有吸引力的有毒糖鱼饵(澳大利亚),那里的蚊子被杀后糖吃有毒的食物,它们吸引了(15);3)推拉策略旨在减少户外咬(16),通过耦合使用驱虫剂饵陷阱直接从喷地区host-seeking蚊子陷阱(17,18)。

然而,带来的直接后果是鲜为人知的杀虫剂接触向量生活史特性,尤其是生殖成功按蚊蚊子。作出贡献的理解对疟疾病媒控制杀虫剂耐药性影响蚊子生殖系统的基础上,本研究调查的影响暴露于有机氯杀虫剂滴滴涕,有机磷(chlorpyriphos-methyl),氨基甲酸酯(恶虫威)和拟除虫菊酯(氯菊酯)繁殖力和生育两个冈比亚疟蚊菌株。

材料和方法

蚊子菌株和饲养

两个冈比亚疟蚊美国这篇(一个。冈比亚按蚊砂岩)实验室菌株已经可以在传染病病媒传播疾病的昆虫饲养所实验室Abomey-Calavi大学维达(贝宁)被用于这项研究。AcerKis菌株有机磷和氨基甲酸酯类杀虫剂的抗性,是纯合的ace-1^R(G119S)等位基因(19)。KisKdr,是纯合的kdr^R(L1014F)等位基因,对拟除虫菊酯和DDT杀虫剂(20.)。AcerKis和KisKdr应该共享相同的遗传背景,但不同的抗性等位基因(L1014F和G119S)。所有的殖民地一个。冈比亚按蚊维持在最佳条件下饲养之昆虫(27±2°C的温度和相对湿度70±8%)。幼虫在相同条件下饲养与Tetramin dechlorinated水和喂养婴儿鱼粮。出现后,成年蚊子是美联储随意10%蜂蜜溶液保持在30 x30x30厘米的笼子里,直到他们准备好用于进一步分析。

杀虫剂接触

Non-blood-fed蚊子女性年龄在3 - 5天所有菌株都暴露在不同的剂量的杀虫剂使用世卫组织标准垂直管工具包(21)。杀虫剂暴露进行如下:1小时暴露于恶虫威(BDC 0.1%) 0.1%;30分钟接触chlorpyrifos-methyl 0.4% (CM) 0.4%;下午3个小时暴露于氯菊酯0.75%(0.75%)和滴滴涕(DDT 4%) 4%。控制测试也设置为每个应变,让成年女性未经处理的论文。试卷使用不超过5次才被取代。杀虫剂暴露后,蚊子被温柔地转移到控股管提供蜂蜜溶液和10%死亡率记录24小时后。

女性生殖成功的评估

持有期之后,AcerKis和KisKdr女性blood-fed在一只兔子又被允许血液饲料第一食血后的第三天。每个食血会话持续了30分钟。每个应变的妊娠蚊子分别转移到塑料杯含湿绘画纸滤纸产卵。他们被允许以10%蜂蜜溶液直到产卵。雌性产卵的数量记录,和鸡蛋是立体显微镜下计数(徕卡Microsystems EZ4HD)。卵(从单个雌性)转移在不同的塑料托盘装满dechlorinated水,和孵化的幼虫的数量被记录。两个生物进行复制。

数据分析

当控制死亡率≥5%,然后在测试组观察到的死亡率是纠正使用雅培的公式,如下(21):

世卫组织杀虫剂敏感性测试识别浓度标准被用来确定表型的电阻状态暴露蚊子每个类杀虫剂(21)。杀虫剂耐药性状况被宣布当死亡率低于90%。的死亡率超过97%时,蚊子被认为是敏感的。

每个蚊子的繁殖能力应变被评估为鸡蛋的总数超过总数的雌性导致产卵。生育率在每个蚊子应变表示为一个百分比的孵化的幼虫是评估的总数除以第一龄幼虫在鸡蛋的总数。中值被用来估计参数显示非正态分布(Shapiro-Wilk测试:p< 0.05)。繁殖力和生育与克鲁斯卡尔-沃利斯检验使用R版本4.0.1 (www.cran.r-project.org)。所有的p值被Bonferroni修正多重比较方法。包的独立卡方检验“统计数据”是用来比较适用和死亡率比例使用R软件。所有的分析都设置的意义阈值p< 0.05。图形是使用GraphPad棱镜8.0.2软件(美国加州圣地亚哥)。

结果

杀虫剂的敏感性

四百八十(480)冈比亚疟蚊的雌性AcerKis (n = 240)和KisKdr (n = 240)暴露在杀虫剂。在对照组,女性死亡率低于5% (2.5±3.42% AcerKis) (图1一个)除了KisKdr应变(5±4.77%)(图1 b)。

AcerKis阻力都确认恶虫威(48.75±10.95%)和chlorpyriphos-methyl (71.25±9.92%) (图1一个)。KisKdr阻力也证实了DDT(2.63±1.05%)和氯菊酯(42.11±3.44%)(图1 b)。

繁殖成功率

杀虫剂暴露后蚊子的繁殖能力

雌性蚊子在杀虫剂敏感性测试食血后被允许单独产卵。AcerKis雌性产卵也显著减少后接触chlorpyriphos-methyl平均每个女性的卵子数量的49个鸡蛋比恶虫威暴露(82个鸡蛋)和控制(51.5鸡蛋)蚊子(克鲁斯卡尔-沃利斯χ^{2 =}6.4374、df = 2p= 0.040)(图1 c)。AcerKis雌性的比例导致恶虫威暴露的产卵较高(26.83%;CI_95%=[14.22 - 42.99])和chlorpyriphos-methyl暴露的女性(21.74%;CI_95%= (7.46% - 43.70%))。然而,他们控制相比没有显著差异(15.38%;CI_95%=[8.21 - 25.33])(卡方χ²= 2.2944,df = 2,p= 0.318)(图2,表1)。

在KisKdr雌性,接触更多的蛋人幸存了下来DDT (图1 d)。然而,没有观察到显著差异鸡蛋的平均数量在不同群体(78、63.5鸡蛋/女分别控制,DDT和氯菊酯暴露;克鲁斯卡尔-沃利斯χ²= 3.439,df = 2,p= 0.179)(图1 d)。除此之外,在雌性的比例没有区别导致产卵(CI控制:9.21%_95%= (3.79 - 18.06);DDT 4%曝光:13.51%,CI_95%= (6.68 - 23.45);氯菊酯0.75%曝光:CI_95%= (11.47 - 37.84);卡方χ²= 4.265,df = 2,p= 0.118)(图2,表1)。

蚊子杀虫剂暴露后生育

鸡蛋批次从AcerKis收集和KisKdr女性导致允许产卵孵化,和幼虫的数量计算。中值的显著差异的观察幼虫数量AcerKis雌性后恶虫威(65)幼虫和chlorpyriphos-methyl(幼虫)22日曝光控制相比女性(26)幼虫(克鲁斯卡尔-沃利斯χ^{2 =}6.9321、df = 2p= 0.031)(图3一)。然而,孵化率没有显著差异的暴露女性(67.47±20.42%恶虫威和36.32±16.1% chlorpyriphos-methyl)控制女性(46.92±35.47%(相比图3 c)。

结果显示略有增加生育KisKdr女性暴露于DDT(每个女性平均幼虫81.91)相比,其控制(每个女性平均幼虫57.89)(克鲁斯卡尔-沃利斯χ^{2 =}4.221,df = 1,p= 0.039)(图3 b)。见图3 d中,孵化率也略有不同组:60.54%,CI_95%=(44.32 - 76.76)的控制;77.81%可信区间_95%滴滴涕暴露= (68.28 - 87.34);和73.66%可信区间_95%=(63.73 - 83.60),氯菊酯暴露(克鲁斯卡尔-沃利斯χ²= 6.355,df = 2,p= 0.042)。

讨论

迄今为止,矢量控制通过使用杀虫剂浸透蚊子蚊帐和住宅喷涂仍有显著的战略导致了疟疾负担的下降(2)。然而,由于不断增加的杀虫剂耐药性现象,耐蚊子不是立即死亡后接触处理的蚊帐。然而,矢量能力可以减少因为蚊子的杀虫剂残留的长期影响生活史特性后,继续暴露在浸渍蚊帐(14)。当前工作研究有机氯杀虫剂的影响(DDT 4%),氨基甲酸酯(恶虫威0.1%),有机磷(chlorpyriphos-methyl 0.4%),拟除虫菊酯(氯菊酯0.75%)杀虫剂接触冈比亚疟蚊s.s.繁殖力和生育能力。

关于KisKdr女性暴露于氯菊酯,没有观察到显著影响繁殖力和生育能力在这个压力。此外,只有细微差别,孵化率的注意。这些观察表明氯菊酯和恶虫威曝光不直接影响的繁殖成功率一个。冈比亚按蚊蚊子携带kdr^R等位基因。这些知识可以指导选择杀虫剂化合物在实现耐药的管理项目一个。冈比亚按蚊蚊子防止快速失去现有杀虫剂对矢量控制的有效性。然而,在我们的研究中使用的杀虫剂剂量的差别推荐的剂量(21)。他们是低于用于室内残留喷洒和蚊帐浸渍。然后,这将是有趣的调查的影响直接和长期暴露在浸渍蚊帐使用wild-resistant繁殖成功率一个。冈比亚按蚊蚊子。事实上,Mulatier et al。(22)已经报道,暴露在蚊帐浸渍和二氯苯醚菊酯在推荐剂量并不影响繁殖力,生育或生存一个。冈比亚按蚊实验室殖民地携带kdr^R等位基因。它适用于进一步调查工作的长期影响杀虫剂抗性的蚊子对其他生活史特性蚊子矢量能力的关键。

令人惊讶的是,我们观察到雌蚊携带麻木不仁的乙酰胆碱酯酶基因(ace-1^R)接触后幸存chlorpyriphos-methyl显著减少了鸡蛋。这个结果表明,使用的有机磷化合物可能产生负面影响的繁殖力纯合子AcerKis雌蚊。这就意味着杀虫剂阻碍卵子发展或在这个蚊子产卵一般应变的能力。因此,我们假设chlorpyriphos-methyl暴露可能影响关键基因的表达水平在鸡蛋生产和开发中,如交配卵子发生的诱导刺激器(味噌)(23)。还需要进一步的调查来更好地理解过程导致产蛋的中断暴露在杀虫剂的化合物。

此外,虽然AcerKis雌性展示chlorpyriphos-methyl阻力,对蚊子的繁殖能力的影响表明,该杀虫剂可以减少向量密度(即使雌性没有立即死去)从长远来看,减少疟疾传播。事实上,自然的数量冈比亚疟蚊s.l.已经容易甲(24)和其他有机磷化合物,如马拉松(25,26在一些非洲国家。此外,野生种群按蚊coluzzii一种兄弟一个。冈比亚按蚊,也被证明是完全容易杀螟硫磷和甲(27)。

等位基因的存在,赋予杀虫剂抗性的蚊子是相关生理过程的变化,驱动向量健身缺点(28)。例如,Alout et al。(12)报道,暴露在拟除虫菊酯杀虫剂的患病率和强度降低恶性疟原虫感染冈比亚疟蚊轮着kdr^R和ace-1^R等位基因。它也报告说恶性疟原虫抗感染减少向量杀虫剂暴露后生存29日)。博览会拟除虫菊酯杀虫剂也被证明能减少耐药的平价冈比亚疟蚊和按蚊coluzzii蚊子(30.)。一起把所有这些观察,它变得明显,杀虫剂接触之间的交互和蚊子的生活史特性可以表示向量生物学的一个重要方面,可能影响疟疾寄生虫传播的模式和输出向量控制措施。

数据可用性声明

原始数据支持了本文的结论将由作者提供,没有过度的预订。

作者的贡献

点,LSD构思研究中,设计了实验和修订后的手稿。EGS ebj, EA和LD进行了实验。OD获取、分析数据,并起草了手稿。所有作者阅读和批准最终的手稿。

资金

作者感谢威康信托基金会的资金支持是通过中间奖学金在公共卫生和热带医学院(批准109917°n / Z / 15 / Z)授予LSD。

的利益冲突

作者声明,这项研究是进行没有任何商业或财务关系可能被视为一个潜在的利益冲突。

出版商的注意

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