Aumento da Resistência à Malária na África: Um Novo Desafio
A resistência a inseticidas ameaça os esforços de controle da malária em toda a África.
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Índice
- Estratégias Atuais Contra a Malária
- Desafios no Controle da Malária
- Conhecimento Genético sobre Resistência
- O Gene CYP9K1 e Seu Papel
- Variações Regionais nas Frequências Genéticas
- Estudos Genéticos e Descobertas
- Estudos de Laboratório e de Campo
- Desenvolvimento de Ferramentas Diagnósticas
- Implicações para as Estratégias de Controle da Malária
- Conclusão
- Fonte original
A malária é uma doença séria causada por parasitas que se espalham através das picadas de mosquitos infectados. Continua sendo um grande problema de saúde em todo o mundo, especialmente na África. Nos últimos anos, o número de casos de malária aumentou, passando de 233 milhões de casos em 2019 para 249 milhões em 2022. A maioria desses casos está na África, destacando a necessidade urgente de medidas eficazes para controlar e eliminar essa doença.
Estratégias Atuais Contra a Malária
Nos últimos 20 anos, os esforços para reduzir a malária incluíram o uso de Redes Inseticidas de Longa Duração (LLINs) e Pulverização Residual Interna (IRS). Esses métodos foram eficazes em diminuir o número de casos e mortes por malária. Desde 2000, quase 2,5 bilhões de LLINs foram enviados para países onde a malária é comum, o que reduziu bastante o número de pessoas doentes ou que morreram dessa doença. Esses métodos de controle são responsáveis por mais de 70% da queda nas mortes por malária entre 2000 e 2015.
Desafios no Controle da Malária
Apesar dos esforços significativos, algumas áreas da África estão lutando para atingir as metas estabelecidas para erradicar a malária até 2030. Um grande problema é que alguns mosquitos desenvolveram resistência a inseticidas piretróides, os produtos químicos geralmente usados em LLINs e IRS. Relatórios mostram que essa resistência está se espalhando em várias regiões da África, dificultando o controle das populações de mosquitos.
Estudos recentes mostram que mosquitos resistentes a esses inseticidas representam um desafio sério para os métodos de controle da malária. Esses mosquitos resistentes mostraram mudanças em sua composição genética que os ajudam a sobreviver à exposição a inseticidas. Por exemplo, eles produzem certas proteínas que os tornam menos afetados pelos produtos químicos que deveriam matá-los. Alguns também apresentam comportamentos alterados que os ajudam a evitar o contato com os inseticidas.
Conhecimento Genético sobre Resistência
A pesquisa tem se concentrado em entender como os mosquitos resistentes sobrevivem. Estudos mostraram que esses mosquitos têm uma atividade aumentada de genes específicos que ajudam a desintoxicar substâncias nocivas. Mudanças em outros genes, que são os alvos dos inseticidas, também foram observadas, dificultando a ligação eficaz dos produtos químicos.
Em particular, estudos sobre uma espécie de mosquito chamada An. funestus detectaram vários genes-chave associados à resistência a piretróides. Diferentes regiões da África mostram diferentes genes superexpresso nos mosquitos, indicando um quadro complexo do desenvolvimento da resistência no continente.
O Gene CYP9K1 e Seu Papel
Um gene de interesse é o CYP9K1, que está relacionado à resistência em mosquitos An. funestus. Pesquisadores identificaram uma mutação específica neste gene chamada G454A que parece aumentar a capacidade dos mosquitos de resistir aos inseticidas piretróides. Essa mutação foi encontrada pela primeira vez em Uganda e agora está sendo monitorada em outras regiões da África.
Pesquisas sobre o gene CYP9K1 indicam que certas variações afetam a forma como os mosquitos metabolizam os inseticidas. Estudando essas variações, os cientistas pretendem entender melhor seus papéis na resistência e desenvolver estratégias para combatê-las.
Variações Regionais nas Frequências Genéticas
Uma análise abrangente pela África revela que a mutação G454A está se tornando mais comum, especialmente na África Oriental e Central. Mosquitos de Uganda mostraram uma alta frequência do alelo mutante, com o mesmo alelo sendo agora detectado em Camarões. Essa mudança indica que o gene resistente está se espalhando e que regiões antes menos afetadas podem em breve experimentar níveis mais altos de resistência.
Em contraste, a África do Sul parece ter mais diversidade genética em relação à resistência a inseticidas, sugerindo que diferentes mecanismos impulsionam a resistência nessas regiões. Essa complexidade enfatiza a necessidade de estratégias localizadas para combater a malária de forma eficaz.
Estudos Genéticos e Descobertas
Estudos genéticos envolvendo amostras de várias regiões mostraram níveis variados de diversidade no gene CYP9K1. Por exemplo, amostras coletadas em Uganda mostraram baixa diversidade, enquanto aquelas de Camarões mostraram um alto nível de variação genética. No entanto, amostras recentes de Camarões estão começando a se assemelhar às de Uganda, apontando para a possível disseminação do alelo G454A.
A análise também destaca diferenças distintas na forma como a resistência é moldada por fatores ambientais e genéticos locais. Por exemplo, certos haplótipos-combinações de diferentes variações genéticas-são mais comuns em algumas regiões em comparação a outras, revelando como as populações locais se adaptam ao uso de inseticidas.
Estudos de Laboratório e de Campo
Estudos de laboratório e de campo têm sido essenciais para conectar descobertas genéticas a cenários do mundo real. Em ambientes controlados, cientistas testaram como diferentes variações alélicas do gene CYP9K1 afetam a sobrevivência dos mosquitos após a exposição a vários inseticidas. Os resultados mostram que mosquitos que carregam o alelo mutante G454A são mais resistentes a piretróides, confirmando a importância desse gene na resistência prática.
Em testes de campo, a eficácia de diferentes tipos de redes tratadas com inseticidas (ITNs) foi avaliada. A presença da mutação G454A geralmente se correlaciona com a redução da eficácia dessas redes. Quando expostos a certas redes tratadas com inseticidas, os mosquitos com a mutação G454A tinham mais chances de sobreviver em comparação àqueles sem a mutação.
Desenvolvimento de Ferramentas Diagnósticas
Dado o crescimento dos problemas de resistência, é crucial desenvolver ferramentas para rastrear e monitorar a presença de alelos resistentes nas populações de mosquitos. Pesquisadores criaram testes diagnósticos simples baseados em DNA que visam a mutação G454A. Esses testes podem identificar rapidamente se um mosquito carrega o alelo resistente e ajudar a avaliar a disseminação da resistência em várias regiões.
Esses diagnósticos servem como ferramentas valiosas para organizações de saúde que buscam adaptar suas estratégias de controle da malária com base nos perfis de resistência específicos das populações locais de mosquitos.
Implicações para as Estratégias de Controle da Malária
A presença da mutação G454A-CYP9K1 representa desafios significativos para os esforços atuais de controle da malária. À medida que os mosquitos se tornam resistentes a inseticidas comuns, a eficácia de métodos convencionais como LLINs diminui. Essa situação exige novas abordagens que podem incluir o uso de novos inseticidas, tratamentos combinados ou o desenvolvimento de redes que funcionem em conjunto com sinérgicos químicos, como o PBO (piperonil butóxido), que pode aumentar a eficácia dos piretróides.
Com a resistência crescente observada nas populações de mosquitos, o foco também deve se deslocar para o manejo integrado de pragas, que combina controles químicos com estratégias biológicas e ambientais para abordar o problema de forma mais holística.
Conclusão
A malária continua sendo um problema crítico de saúde pública, particularmente na África, onde a resistência a inseticidas está aumentando. Compreender a base genética da resistência, especialmente através do estudo do gene CYP9K1, fornece insights sobre como os mosquitos se adaptam e sobrevivem apesar dos esforços de controle.
A introdução de ferramentas diagnósticas para rastrear a resistência apoiará os esforços para gerenciar e mitigar esses desafios de forma eficaz. Pesquisas contínuas e adaptação de estratégias são essenciais na luta contra a malária, garantindo que as intervenções permaneçam eficazes na proteção da saúde pública nas regiões afetadas.
Título: A single mutation G454A in P450 CYP9K1 drives pyrethroid resistance in the major malaria vector Anopheles funestus reducing bed net efficacy
Resumo: Metabolic resistance to pyrethroids is jeopardizing the effectiveness of insecticide-based interventions against malaria. The complexity of the Africa-wide spatio-temporal evolution of the molecular basis of this resistance, the major genetic drivers should be detected to improve resistance management. Here, we demonstrated that a single amino acid change G454A in the cytochrome P450 CYP9K1 drives pyrethroid resistance in Anopheles funestus vector in East and Central Africa. Polymorphism analysis revealed drastic reduction of diversity of the CYP9K1 gene in Uganda (2014) with the selection of a predominant haplotype (90%), exhibited a G454A mutation. However, 6 years later (2020) the Ugandan 454A-CYP9K1 haplotype was also predominant in Cameroon (84.6%), but absent in Malawi (Southern Africa) and Ghana (West Africa). In vitro comparative heterologous metabolism assays revealed that the mutant-type 454A-CYP9K1 (R) allele metabolises type II pyrethroid (deltamethrin) better than the wild-type G454-CYP9K1 (S) allele. Transgenic Drosophila melanogaster flies expressing the mutant-type 454A-CYP9K1 allele were significantly more resistant to both type I and II pyrethroids than the flies expressing the wild-type G454-CYP9K1 allele. Genotyping with a newly designed DNA-based diagnostic assay targeting the G454A replacement revealed that this mutation is strongly associated with pyrethroid resistance as mosquitoes surviving pyrethroid exposure were significantly more homozygote resistant (Odds ratio = 567, P
Autores: Carlos Simeon Djoko Tagne, M. F. M. Kouamo, M. Tchouakui, A. Muhammad, L. J. L. Mugenzi, N. M. T. Tatchou-Nebangwa, R. F. Thiomela, M. Gadji, M. J. Wondji, J. Hearn, M. H. Desire, S. S. Ibrahim, C. S. Wondji
Última atualização: 2024-04-23 00:00:00
Idioma: English
Fonte URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.04.22.590515
Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.04.22.590515.full.pdf
Licença: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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