W ramach tego projektu przeanalizowano dane z dwóch eksperymentów na dużą skalę, obejmujących sześć rund oprysków pyretroidami w pomieszczeniach zamkniętych w ciągu dwóch lat w peruwiańskim mieście Iquitos w Amazonii. Opracowaliśmy wielopoziomowy model przestrzenny w celu zidentyfikowania przyczyn spadku populacji komara Aedes aegypti, spowodowanych (i) niedawnym użyciem insektycydów o bardzo niskiej objętości (ULV) w gospodarstwach domowych oraz (ii) stosowaniem ULV w sąsiednich lub pobliskich gospodarstwach domowych. Porównaliśmy dopasowanie modelu z szeregiem możliwych schematów ważenia skuteczności oprysku opartych na różnych funkcjach zaniku czasowego i przestrzennego, aby uchwycić opóźnione skutki insektycydów ULV.
Nasze wyniki wskazują, że zmniejszenie liczebności A. aegypti w gospodarstwie domowym było spowodowane głównie opryskami w tym samym gospodarstwie domowym, podczas gdy opryski w sąsiednich gospodarstwach domowych nie miały dodatkowego efektu. Skuteczność oprysków należy oceniać na podstawie czasu, jaki upłynął od ostatniego oprysku, ponieważ nie zaobserwowaliśmy kumulacji efektu kolejnych oprysków. Na podstawie naszego modelu oszacowaliśmy, że skuteczność oprysków spadła o 50% około 28 dni po oprysku.
Redukcja populacji komarów Aedes aegypti w gospodarstwach domowych zależała przede wszystkim od liczby dni, które upłynęły od ostatniego oprysku w danym gospodarstwie domowym, co podkreśla znaczenie pokrycia opryskiem obszarów wysokiego ryzyka, a częstotliwość oprysków zależała od lokalnej dynamiki transmisji.
Aedes aegypti jest głównym wektorem kilku arbowirusów, które mogą powodować duże epidemie, w tym wirusa dengi (DENV), wirusa chikungunya i wirusa Zika. Ten gatunek komara żywi się głównie ludźmi, a często również ludźmi. Jest dobrze przystosowany do środowisk miejskich [1,2,3,4] i skolonizował wiele obszarów w strefie tropikalnej i subtropikalnej [5]. W wielu z tych regionów epidemie dengi nawracają okresowo, co powoduje szacunkowo 390 milionów przypadków rocznie [6, 7]. W przypadku braku leczenia lub skutecznej i powszechnie dostępnej szczepionki, zapobieganie i kontrola transmisji dengi polegają na redukcji populacji komarów poprzez różne środki kontroli wektorów, zazwyczaj opryskiwanie insektycydami skierowanymi przeciwko dorosłym komarom [8].
W tym badaniu wykorzystaliśmy dane z dwóch dużych, replikowanych prób terenowych opryskiwania pyretroidami w pomieszczeniach o bardzo niskiej objętości w mieście Iquitos, w peruwiańskiej Amazonii [14], aby oszacować opóźnione przestrzennie i czasowo efekty opryskiwania o bardzo niskiej objętości na liczebność Aedes aegypti w gospodarstwach domowych poza pojedynczym gospodarstwem domowym. Wcześniejsze badanie oceniało wpływ zabiegów o bardzo niskiej objętości w zależności od tego, czy gospodarstwa domowe znajdowały się w obrębie, czy poza większym obszarem interwencji. W tym badaniu staraliśmy się rozłożyć efekty zabiegów na poziomie bardziej szczegółowym, na poziomie pojedynczego gospodarstwa domowego, aby zrozumieć względny wkład zabiegów wewnątrz gospodarstwa domowego w porównaniu z zabiegami w sąsiednich gospodarstwach domowych. Czasowo oszacowaliśmy skumulowany efekt powtarzania oprysków w porównaniu z ostatnim opryskiem na zmniejszenie liczebności Aedes aegypti w gospodarstwach domowych, aby zrozumieć częstotliwość potrzebnych oprysków i ocenić spadek skuteczności oprysku w czasie. Analiza ta może pomóc w opracowaniu strategii sterowania wektorowego i dostarczyć informacji do parametryzacji modeli w celu przewidywania ich skuteczności [22, 23, 24].
Wizualna reprezentacja schematu odległości między kręgami, używanego do obliczenia odsetka gospodarstw domowych w kręgu, w danej odległości od gospodarstwa domowego „i”, które zostały poddane zabiegowi insektycydami w tygodniu poprzedzającym „t” (wszystkie gospodarstwa domowe „i” znajdują się w odległości 1000 m od strefy buforowej). W tym przykładzie z L-2014, gospodarstwo domowe „i” znajdowało się na obszarze poddanym zabiegowi, a badanie osobników dorosłych przeprowadzono po drugiej rundzie oprysków. Kręgi odległości są oparte na znanych odległościach, jakie pokonują komary Aedes aegypti. Kręgi odległości B są oparte na równomiernym rozkładzie co 100 m.
Przetestowaliśmy prosty pomiar b, obliczając odsetek gospodarstw domowych w obrębie pierścienia w danej odległości od gospodarstwa domowego i, w których stosowano pestycydy w tygodniu poprzedzającym t (plik dodatkowy 1: tabela 4).
gdzie h to liczba gospodarstw domowych w pierścieniu r, a r to odległość między pierścieniem a gospodarstwem domowym i. Odległości między pierścieniami są określane z uwzględnieniem następujących czynników:
Względne dopasowanie modelu funkcji efektu rozpylania wewnątrz gospodarstwa domowego ważonej czasowo. Grubsze czerwone linie reprezentują modele najlepiej dopasowane, gdzie najgrubsza linia reprezentuje modele najlepiej dopasowane, a pozostałe grube linie reprezentują modele, których WAIC nie różni się istotnie od WAIC modelu najlepiej dopasowanego. B Funkcja zaniku zastosowana do dni od ostatniego rozpylenia, które znajdowały się w pierwszej piątce najlepiej dopasowanych modeli, uszeregowanych według średniej WAIC w obu eksperymentach.
Szacunkowa redukcja liczebności Aedes aegypti w gospodarstwie domowym jest związana z liczbą dni od ostatniego oprysku. Podane równanie wyraża redukcję jako stosunek, gdzie współczynnik intensywności oprysku (RR) to stosunek scenariusza oprysku do scenariusza bazowego bez oprysku.
Model oszacował, że skuteczność oprysku spadła o 50% około 28 dni po oprysku, podczas gdy populacje Aedes aegypti niemal w pełni zregenerowały się około 50–60 dni po oprysku.
W niniejszym badaniu opisujemy wpływ oprysków pyretroidami o bardzo niskiej objętości w pomieszczeniach na liczebność Aedes aegypti w gospodarstwach domowych, jako funkcję czasu i zasięgu przestrzennego oprysków w pobliżu gospodarstwa domowego. Lepsze zrozumienie czasu trwania i zasięgu przestrzennego wpływu oprysków na populacje Aedes aegypti pomoże w określeniu optymalnych celów w zakresie zasięgu przestrzennego i częstotliwości oprysków wymaganych podczas interwencji zwalczania wektorów oraz w modelowaniu porównującym różne potencjalne strategie zwalczania wektorów. Nasze wyniki pokazują, że redukcja populacji Aedes aegypti w obrębie jednego gospodarstwa domowego była spowodowana opryskami w obrębie tego samego gospodarstwa domowego, podczas gdy opryski gospodarstw domowych na obszarach sąsiednich nie miały dodatkowego wpływu. Wpływ oprysków na liczebność Aedes aegypti w gospodarstwach domowych zależał przede wszystkim od czasu od ostatniego oprysku i stopniowo malał w ciągu 60 dni. Nie zaobserwowano dalszej redukcji populacji Aedes aegypti w wyniku kumulacji wielokrotnych oprysków w gospodarstwach domowych. Krótko mówiąc, liczba Aedes aegypti zmniejszyła się. Liczba komarów Aedes aegypti w gospodarstwie domowym zależy przede wszystkim od czasu, jaki upłynął od ostatniego oprysku w tym gospodarstwie domowym.
Istotnym ograniczeniem naszego badania jest to, że nie kontrolowaliśmy wieku zebranych dorosłych komarów Aedes aegypti. Wcześniejsze analizy tych eksperymentów [14] wykazały tendencję do młodszego rozkładu wieku dorosłych samic (zwiększony odsetek samic pierworódek) na obszarach poddanych działaniu środka L-2014 w porównaniu ze strefą buforową. Zatem, chociaż nie zaobserwowaliśmy dodatkowego efektu wyjaśniającego opryskiwania pobliskich gospodarstw domowych na liczebność A. aegypti w danym gospodarstwie domowym, nie możemy być pewni, że nie ma regionalnego wpływu na dynamikę populacji A. aegypti na obszarach, gdzie opryski są częste.
Inne ograniczenia naszego badania obejmują brak możliwości uwzględnienia awaryjnego oprysku przeprowadzonego przez Ministerstwo Zdrowia około 2 miesiące przed eksperymentalnym opryskiem L-2014 z powodu braku szczegółowych informacji na temat jego lokalizacji i czasu. Poprzednie analizy wykazały, że opryski te miały podobne skutki na całym badanym obszarze, tworząc wspólną linię bazową dla zagęszczenia Aedes aegypti; w rzeczywistości populacje Aedes aegypti zaczęły się regenerować, gdy przeprowadzono eksperymentalne opryski [14]. Ponadto różnica w wynikach między dwoma okresami eksperymentalnymi może wynikać z różnic w projekcie badania i różnej wrażliwości Aedes aegypti na cypermetrynę, przy czym S-2013 jest bardziej wrażliwy niż L-2014 [14]. Przedstawiamy najbardziej spójne wyniki z obu badań i uwzględniamy model dopasowany do eksperymentu L-2014 jako nasz ostateczny model. Biorąc pod uwagę, że eksperymentalny projekt L-2014 jest bardziej odpowiedni do oceny wpływu niedawnego oprysku na populacje komarów Aedes aegypti i że lokalne populacje komarów Aedes aegypti rozwinęły odporność na pyretroidy pod koniec 2014 r. [41], uznaliśmy ten model za wybór bardziej konserwatywny i bardziej odpowiedni do osiągnięcia celów niniejszego badania.
Relatywnie płaskie nachylenie krzywej rozpadu oprysku obserwowane w tym badaniu może być spowodowane połączeniem szybkości degradacji cypermetryny i dynamiki populacji komarów. Insektycyd cypermetrynowy stosowany w tym badaniu jest pyretroidem, który degraduje się głównie poprzez fotolizę i hydrolizę (DT50 = 2,6–3,6 dnia) [44]. Chociaż uważa się, że pyretroidy degradują się szybko po zastosowaniu, a pozostałości są minimalne, szybkość degradacji pyretroidów jest znacznie wolniejsza w pomieszczeniach niż na zewnątrz, a kilka badań wykazało, że cypermetryna może utrzymywać się w powietrzu i kurzu wewnętrznym przez miesiące po oprysku [45,46,47]. Domy w Iquitos są często budowane w ciemnych, wąskich korytarzach z niewielką liczbą okien, co może wyjaśniać zmniejszoną szybkość degradacji spowodowaną fotolizą [14]. Ponadto cypermetryna jest wysoce toksyczna dla wrażliwych komarów Aedes aegypti w niskich dawkach (LD50 ≤ 0,001 ppm) [48]. Ze względu na hydrofobową naturę resztkowej cypermetryny mało prawdopodobne jest, aby miała ona wpływ na larwy komarów wodnych, co wyjaśnia regenerację dorosłych osobników z aktywnych siedlisk larw w czasie, jak opisano w oryginalnym badaniu, z wyższym odsetkiem samic niejajorodnych na obszarach poddanych leczeniu niż w strefach buforowych [14]. Cykl życiowy komara Aedes aegypti od jaja do osobnika dorosłego może trwać od 7 do 10 dni w zależności od temperatury i gatunku komara. [49] Opóźnienie w regeneracji populacji dorosłych komarów można dodatkowo wyjaśnić faktem, że resztkowa cypermetryna zabija lub odstrasza niektóre nowo wyklute dorosłe osobniki i niektóre introdukowane dorosłe osobniki z obszarów, które nigdy nie były poddane leczeniu, a także zmniejszeniem składania jaj ze względu na redukcję liczby dorosłych osobników [22, 50].
Modele uwzględniające całą historię wcześniejszych oprysków domowych miały gorszą dokładność i słabsze oszacowania efektu niż modele uwzględniające jedynie ostatnią datę oprysku. Nie należy tego traktować jako dowodu na to, że poszczególne gospodarstwa domowe nie muszą być ponownie poddane zabiegowi. Odnowienie populacji A. aegypti obserwowane w naszym badaniu, jak również w poprzednich badaniach [14], wkrótce po oprysku sugeruje, że gospodarstwa domowe muszą być ponownie poddane zabiegowi z częstotliwością określoną przez lokalną dynamikę transmisji, aby ponownie ustanowić supresję A. aegypti. Częstotliwość oprysków powinna być ukierunkowana przede wszystkim na zmniejszenie prawdopodobieństwa zakażenia samic Aedes aegypti, co będzie określone przez oczekiwaną długość okresu inkubacji zewnętrznej (EIP) – czasu potrzebnego wektorowi, który nasycił się zakażoną krwią, aby stać się zakaźnym dla następnego żywiciela. Z kolei EIP będzie zależeć od szczepu wirusa, temperatury i innych czynników. Na przykład w przypadku dengi, nawet jeśli oprysk insektycydami zabije wszystkie zakażone dorosłe wektory, populacja ludzka może pozostać zakaźna przez 14 dni i zakażać nowo pojawiające się komary [54]. Aby kontrolować rozprzestrzenianie się dengi, odstępy między opryskami powinny być krótsze niż odstępy między zabiegami insektycydowymi, aby wyeliminować nowo pojawiające się komary, które mogą ukąsić zakażonych żywicieli, zanim zdążą zainfekować inne komary. Siedem dni można traktować jako wskazówkę i wygodną jednostkę miary dla agencji zwalczających wektory. Zatem cotygodniowe opryski insektycydami przez co najmniej 3 tygodnie (aby objąć cały okres zakaźności żywiciela) byłyby wystarczające, aby zapobiec przenoszeniu dengi, a nasze wyniki sugerują, że skuteczność poprzedniego oprysku nie uległaby znaczącemu zmniejszeniu w tym czasie [13]. Rzeczywiście, w Iquitos, władze sanitarne skutecznie ograniczyły transmisję dengi podczas epidemii, przeprowadzając trzy rundy oprysków insektycydami o bardzo niskiej objętości w zamkniętych przestrzeniach w okresie od kilku tygodni do kilku miesięcy.
Wreszcie, nasze wyniki pokazują, że wpływ oprysków wewnątrz budynków był ograniczony do gospodarstw domowych, w których je przeprowadzono, a opryskiwanie sąsiednich gospodarstw domowych nie spowodowało dalszej redukcji populacji Aedes aegypti. Dorosłe komary Aedes aegypti mogą przebywać w pobliżu lub wewnątrz domu, gdzie się wylęgają, gromadzą się w odległości do 10 m i pokonują średnią odległość 106 m. [36] Zatem opryskiwanie obszaru wokół domu może nie mieć znaczącego wpływu na liczebność Aedes aegypti w tym domu. Potwierdza to wcześniejsze ustalenia, że opryskiwanie na zewnątrz lub wokół domów nie miało żadnego wpływu [18, 55]. Jednakże, jak wspomniano powyżej, mogą występować regionalne skutki dla dynamiki populacji Aedes aegypti, których nasz model nie jest w stanie wykryć.
Czas publikacji: 06-02-2025