イリノイ州のクレックス蚊における抵抗パターン
研究によると、イリノイ州のクレス蚊にはさまざまな殺虫剤耐性があることがわかった。
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ベクター媒介病は昆虫によって広がる病気で、世界中で大きな問題になってるんだ。これらの病気は全ての感染症の17%以上を引き起こしていて、2021年には約850,000人が亡くなったんだよ。特に心配されてる病気の一つがウェストナイルウイルス(WNV)だ。このウイルスは主にコレクス蚊によって広がって、軽い熱から深刻な脳の病気まで、いろんな症状を引き起こすことがあるんだ。WNVはアフリカ、ヨーロッパ、中東、北アメリカ、西アジアなど、多くの地域で見つかってるよ。アメリカ本土では、WNVは最も一般的な蚊媒介病で、1999年から2019年の間に51,000件以上のケースが報告された。だけど、軽い症状や医療へのアクセスがないことで多くのケースが報告されてない可能性もあるんだ。
今のところ、WNVに対するワクチンや特効薬は存在しないんだ。ウイルスの拡散を抑えるためには蚊の個体数を管理することが重要で、通常は水源の中の幼虫をターゲットにした蚊の管理プログラムが行われてる。もし蚊の活動が急に増えたり人間のケースが報告されたりしたら、大人の蚊を殺すために農薬を使う緊急対策が取られるんだ。ただ、こうした化学的な対策に頼ることで、農薬が過剰に使われると蚊が殺虫剤に対して抵抗性を持つようになる懸念もあるんだよ。
殺虫剤抵抗性
コレクス蚊の集団では、ピレスロイドや有機リン系農薬などの一般的な殺虫剤に対する抵抗性が確認されてる。蚊が殺虫剤にさらされたときに生き残るためのさまざまなメカニズムがあるんだ。抵抗の主な二つのタイプは、ターゲット部位の突然変異と代謝的抵抗性だ。ターゲット部位の突然変異は、遺伝子が変化して殺虫剤が効かないようになること。例えば、特定のナトリウムチャネル遺伝子の変化によって、一部の蚊がピレスロイドの影響を受けなくなる「ノックダウン抵抗性」というのがある。もう一つの突然変異は、有機リン系殺虫剤のターゲットとなる酵素に影響を与えて、その酵素が効果的でなくなるんだ。
代謝的抵抗性は、蚊が殺虫剤をより早く分解したり、影響を軽減する方法で貯蔵したりできるときに起こる。これには、解毒に関する特定の遺伝子ファミリーの変化が関与することが多いよ。
蚊媒介病のコントロールは、主に殺虫剤に基づく戦略に頼ってるんだ。利用できる殺虫剤の選択肢が限られているから、蚊の集団における抵抗性を監視し管理することが重要なんだ。一部の研究では、イリノイ州のコレクス集団がパーメトリンとマラチオンに対して抵抗性を示したことが分かってるけど、その抵抗性の程度やメカニズムはまだ完全には理解されていないんだ。
イリノイ州のコレクス蚊集団の研究
コレクス蚊の殺虫剤抵抗性をよりよく理解するために、研究者たちはイリノイ州で3つのサンプリングシーズンにわたって研究を行ったんだ。目的は、抵抗性のレベルを測定してその背後にある理由を特定すること。
サンプル収集
研究のために、公衆衛生の重要性に基づいて場所が選ばれ、ウェストナイルウイルスを検出するトラップの近くに設定されたんだ。研究者たちは、メスのコレクス蚊が卵を産むために水と草の混合物を入れた箱を夜間に置いたんだ。翌日、卵の浮き藻の存在をチェックして、これを集めてさらに研究を進めた。
飼育と維持
卵が幼虫に孵化したら、管理された環境で魚の餌、酵母、ウサギの飼料を与えながら育てた。幼虫は成虫になるまで観察されたよ。成虫は自然の生息地を模した条件で飼育され、エネルギーのために砂糖水が供給されたんだ。
抵抗性テスト
研究者たちは、3〜5日齢のメス蚊のパーメトリンとマラチオンに対する抵抗性を評価するために特定のテストを行った。蚊を殺虫剤のコーティングされた瓶に入れて、定められた時間の間に死亡率を監視したんだ。このテストを通じて、殺虫剤にさらされた後に生き残った蚊の数が判明した。特定の時間で90%未満の死亡率が示されると、抵抗性があると判断されたんだ。
遺伝子分析
抵抗性の遺伝的基盤を調査するため、研究者たちはノックダウン抵抗性に関連した遺伝子を解析したよ。蚊のサンプルは、DNAを抽出するために慎重に準備され、処理されたんだ。この遺伝子データにより、抵抗に関連する特定の突然変異が特定されたんだ。
酵素活性テスト
遺伝子分析に加えて、研究者たちは、抵抗性に寄与する酵素があるかを理解するために、いくつかのコレクス蚊をさまざまな生化学的アッセイを使ってテストしたんだ。
結果
この研究は、イリノイ州のコレクス集団の間にかなりの抵抗性のばらつきがあることを明らかにしたよ。ある地域ではパーメトリンへの抵抗性が高かったけど、マラチオンの死亡率はもっと変動があったんだ。全体的に、コレクス・ピピエンスの蚊はコレクス・レスタウアンズに比べて、より多くの抵抗性を示したんだ。
遺伝的抵抗性パターン
この研究では、ノックダウン抵抗性の突然変異が配列されたコレクス・ピピエンスのサンプルの半数に存在していたけど、コレクス・レスタウアンズには存在しなかったんだ。この突然変異の頻度は州の南部で高くて、殺虫剤抵抗性の地域差を示唆してるんだ。
生化学的抵抗性メカニズム
酵素のレベルの測定では、一部のコレクス・ピピエンス集団でα-エステラーゼのレベルが高まっているのが見つかって、これらの酵素がマラチオンへの抵抗性に関連していることが示唆されたんだ。ただ、酵素のレベルの違いは地域によって異なってて、複数の要因が抵抗性に寄与している可能性が示されてるよ。
結論
この研究は、コレクス蚊における殺虫剤抵抗性の複雑な問題を浮き彫りにしてるんだ。発見は、公衆衛生戦略にとって重要で、蚊の個体数を制御してウェストナイルウイルスのような病気の拡散を管理するために欠かせないんだ。
抵抗性がどのように発展し、地域ごとにどのように変わるかを理解することが、より良い管理策や制御手段の情報提供に役立つんだ。この研究は、蚊の殺虫剤抵抗性を継続的に監視する必要があることを強調してるよ。抵抗性レベルを決定する要因には、遺伝的要因と生化学的要因の両方が関与しているから、これらのメカニズムを完全に理解するためにさらなる調査が必要なんだ。この知識は、イリノイ州やその先でベクター媒介病の脅威に対抗するための戦略を適応させるために不可欠なんだよ。
タイトル: Mechanistic evidence of widespread insecticide resistance among Illinois West Nile virus vectors (Culex pipiens and Culex restuans)
概要: BackgroundMosquitoes are major vectors of arboviruses and other vector-borne diseases, making them a significant public health concern worldwide. Mitigation of arboviral outbreaks relies largely on the use of insecticides, but the effectiveness of such responses is threatened by the evolution of insecticide resistance. Monitoring mosquito susceptibility to different insecticides is therefore vital for informed decisions regarding outbreak responses. In this study, we elucidate the patterns of resistance to two insecticide classes within the primary vectors of West Nile virus in the northeast and midwestern regions of the continental United States, Culex pipiens and Culex restuans. Methodology/Principal FindingsEgg collections were performed throughout Illinois from 2018-2020, and adults were tested for insecticide resistance to permethrin and malathion. Individuals from each sampling location were sequenced to determine the presence of kdr target-site mutations, and biochemical assays were performed to determine increases in detoxification enzymes and insensitive acetylcholinesterase. Results from the bottle assays indicate variable resistance rates in Illinois, however lowered mortality was found in most of the regions that were tested. The kdr mutation (L1014F) was present in 50% of Culex pipiens sequenced, and more prevalent in southern Illinois compared with northern and central (p < 0.001). Different mechanisms were predictive of resistance by species and insecticide, with permethrin resistance being affected by kdr-allele frequency and oxidase levels and malathion resistance by - and {beta}-esterases in Cx. pipiens. For Cx. restuans -esterase and oxidase levels were predictive of permethrin resistance while {beta}-esterase and insensitive acetylcholinesterase levels were predictive of malathion resistance. Conclusions/SignificanceWe documented variation in insecticide resistance levels that appear to be driven by population differences in kdr mutation rates and metabolic resistance mechanisms. The presence of different mechanisms in species and regions has implications for approaches to resistance management and highlights the need to implement and maintain insecticide resistance monitoring practices. Author SummaryMosquitoes are the vectors of many major diseases including malaria, dengue, yellow fever, zika, and West Nile virus. Insecticides are often used to control mosquitoes and the outbreaks they cause. However, evidence has shown that populations of different mosquito species worldwide have developed resistance to our most common insecticides. This study shows that West Nile virus vectors in Illinois, (Culex pipiens and Culex restuans) are no exception to this trend. Egg collections were made throughout the state during the 2018-2020 field seasons and the resulting adults were tested for resistance to two common insecticides using the CDCs bottle bioassay protocol. The results indicate that rates of resistance vary throughout the state and population differences in resistance mechanisms are driving this variation.
著者: Kylee Noel, C.-H. Kim, C. M. Stone
最終更新: 2024-09-21 00:00:00
言語: English
ソースURL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.09.17.613396
ソースPDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.09.17.613396.full.pdf
ライセンス: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
変更点: この要約はAIの助けを借りて作成されており、不正確な場合があります。正確な情報については、ここにリンクされている元のソース文書を参照してください。
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