PestycydOdporność stawonogów przenoszących choroby, istotna dla rolnictwa, weterynarii i zdrowia publicznego, stanowi poważne zagrożenie dla globalnych programów kontroli wektorów. Wcześniejsze badania wykazały, że krwiopijne stawonogi-nosiciele ponoszą wysoką śmiertelność po spożyciu krwi zawierającej inhibitory dioksygenazy 4-hydroksyfenylopirogronianowej (HPPD, drugiego enzymu w szlaku metabolicznym tyrozyn). W niniejszym badaniu zbadano skuteczność inhibitorów HPPD w herbicydach β-triketonowych przeciwko trzem głównym gatunkom komarów przenoszących choroby tradycyjne, takie jak malaria, nowe choroby zakaźne, takie jak gorączka denga i wirus Zika, oraz nowe zagrożenia wirusowe, takie jak wirus oropuche i wirus ursutu.Gatunki te obejmowały zarówno komary wrażliwe, jak i odporne na pyretroidy.
Tylko nityzydon (nie mezotrion, sulfadiazyna ani tiametoksam) wykazywał znaczącą skuteczność w zwalczaniu komarów, gdy komary ssące krew miały kontakt z powierzchniami poddanymi działaniu środka. Nie stwierdzono istotnych różnic we wrażliwości na nityzydon między komarami Anopheles gambiae wrażliwymi na insektycydy a szczepami komarów o wielu mechanizmach oporności. Związek ten wykazał spójną skuteczność przeciwko wszystkim trzem testowanym gatunkom komarów, co wskazuje na szerokie spektrum działania przeciwko głównym wektorom chorób.
Niniejsze badanie dowodzi, że nityzydon ma nowy mechanizm działania, odmienny od istniejących klasyfikacji Komitetu ds. Oporności na Insektycydy (IRAC), ukierunkowany na proces trawienia krwi. Skuteczność nityzydonu w zwalczaniu szczepów opornych i jego potencjał integracji z istniejącymi metodami zwalczania wektorów, takimi jak moskitiery z odpowiednimi substancjami i opryskiwanie insektycydami wewnątrz pomieszczeń, czynią go idealnym kandydatem do rozszerzenia strategii zapobiegania i zwalczania malarii, dengi, wirusa Zika i innych nowych chorób wirusowych.
Co ciekawe, standardowe biotesty Światowej Organizacji Zdrowia wykorzystują wyłącznie komary karmione cukrem do testowania różnicowych stężeń insektycydów, które mogą być nieśmiertelne dla komarów krwiopijnych.[38] Podkreśla to wagę uwzględnienia potencjalnych różnic w dawkach skutecznych między komarami krwiopijnymi i niekrwiopijnymi, które mogą wpływać na skuteczność resztkową i rozwój oporności. Chociaż dawki różnicujące (DD) są zazwyczaj określane na podstawie wartości LD99 dla komarów krwiopijnych, różnice w fizjologii owadów mogą wpływać na ich podatność, a zatem badanie wyłącznie komarów krwiopijnych może nie w pełni odzwierciedlać zakresu poziomów oporności.
W niniejszym badaniu skoncentrowano się na skuteczności trzech gatunków komarów – Anopheles gambiae, Aedes aegypti i Culex quinquefasciatus – w teście krwiopijstwa, który symuluje lądowanie komara na ścianie i stanowi cel dla zabiegów wewnątrz pomieszczeń z użyciem insektycydów o długotrwałym działaniu (IRS). Wszystkie samice komarów zostały zabite po kontakcie z powierzchniami pokrytymi nityzydonem, ale nie z innymi inhibitorami β-triketonu HPPD. Wykorzystanie wchłaniania inhibitorów HPPD przez odnóża komarów stanowi obiecującą strategię pokonywania oporności na insektycydy i poprawy kontroli wektorów. Niniejsze badanie potwierdza potrzebę dalszych badań i rozwoju nityzydonu w leczeniu wewnątrz pomieszczeń z użyciem insektycydów o długotrwałym działaniu, jako alternatywy dla istniejących oprysków owadobójczych.
Porównano trzy metody oceny skuteczności nityzydonu jako insektycydu zewnętrznego. Przeanalizowano różnice między testami z zastosowaniem aplikacji miejscowej, aplikacji na odnóża owadów i aplikacji butelkowej, a także metodę aplikacji, sposób dostarczania insektycydu oraz czas ekspozycji.
Jednak pomimo różnicy wskaźników śmiertelności pomiędzy Nowym Orleanem i Mukhzą przy najwyższej dawce, wszystkie inne stężenia były skuteczniejsze w Nowym Orleanie (wrażliwe) niż w Mukhzie (oporne) po 24 godzinach.
Aby zbadać innowacyjne strategie zwalczania wektorów, obiecującym podejściem do odkrywania nowych związków owadobójczych jest rozszerzenie badań poza tradycyjne cele układu nerwowego i geny detoksykacji, aby uwzględnić mechanizmy krwiopijności owadów. Wcześniejsze badania wykazały, że nityzydon jest toksyczny po spożyciu przez owady krwiopijne lub po wchłonięciu przez naskórek po zastosowaniu miejscowym (z użyciem rozpuszczalnika).
Integracja danych z wielu metod detekcji może poprawić wiarygodność oceny skuteczności insektycydów. Należy jednak zauważyć, że spośród trzech rozważanych metod, metoda aplikacji miejscowej jest najmniej reprezentatywna dla rzeczywistych warunków terenowych. Bezpośrednie stosowanie insektycydów na tułów komarów za pomocą roztworu wodnego nie naśladuje typowej ekspozycji na Anopheles gambiae sl. [47], chociaż może dostarczać przybliżonego wskazania wrażliwości Anopheles na konkretny związek. Chociaż zarówno metoda płytki szklanej, jak i metoda butelkowa mierzą bioaktywność poprzez kontakt z odnóżami, ich wyniki nie są bezpośrednio porównywalne. Różnice w czasie ekspozycji i pokryciu powierzchni mogą znacząco wpływać na śmiertelność obserwowaną dla każdej metody detekcji; dlatego wybór odpowiedniej metody detekcji ma kluczowe znaczenie dla dokładnej oceny skuteczności insektycydów.
Opryskiwanie insektycydami o efekcie resztkowym (RIA) wykorzystuje zachowanie komarów w spoczynku po żerowaniu, powodując, że połykają one insektycydy po kontakcie z powierzchniami poddanymi działaniu środka. Degradacja insektycydów, niewystarczające pokrycie opryskiem i dotykanie poddanych działaniu środków powierzchni (np. mycie ścian po zabiegu) mogą znacząco zmniejszyć skuteczność RIA. Problemy te prowadzą do dwóch trudności: (1) komary mogą przetrwać ekspozycję na dawki nieśmiertelne; oraz (2) chociaż oporność jest napędzana głównie przez selekcję letalną, powtarzająca się ekspozycja na dawki subletalne może sprzyjać ewolucji oporności, pozwalając niektórym osobnikom odpornym na przeżycie i utrzymanie alleli związanych ze zmniejszoną podatnością [54]. Ponieważ wykorzystaliśmy komary żywiące się krwią, a nie standardowe w branży komary żywiące się cukrem, bezpośrednie porównanie z wcześniej opublikowanymi danymi nie było możliwe. Jednak porównanie dawki dyskryminacyjnej (DD) i kształtu krzywej dawka-odpowiedź nityzydonu z danymi dla innych związków [47] jest zachęcające. Dawka dyskryminacyjna łączy stały czas ekspozycji i ilość insektycydu nałożoną na fiolkę, przy czym ilość zaadsorbowanego związku zależy od rzeczywistego czasu kontaktu z łapą. Na podstawie tych wyników, nityzydon jest silniejszy niż tiametoksam, spinosad, mefenoksam i dinotefuran [47], co czyni go idealnym kandydatem do nowych formulacji insektycydów do stosowania w pomieszczeniach, które wymagają dalszej optymalizacji. Biorąc pod uwagę nachylenie krzywej dawka-odpowiedź (które zostało przybliżone przez obliczenie nachyleń LC95 i LC50 na rysunku 3), nityzydon miał najstromszą krzywą, co wskazuje na jego wysoką skuteczność. Jest to zgodne z wcześniejszymi badaniami nityzydonu w testach karmienia krwią i miejscowych na innym wektorze muchówek, muchie tse-tse (Glossina morsitans morsitans) [26]. Krótko przetestowaliśmy skuteczność nityzydonu (stosując test płytki szklanej), wystawiając komary Kissou (rysunek S1A) lub komary Nowego Orleanu (rysunek S1B) na działanie nityzydonu przed żerowaniem. Nityzydon pozostał skuteczny na odnóżach, symulując scenariusz komarów lądujących na ścianie potraktowanej nityzydonem przed żerowaniem, co wymaga dalszych badań. Skuteczność nityzydonu (i innych inhibitorów HPPD) na odnóżach może być zwiększona przez połączenie z adiuwantami, takimi jak ester metylowy rzepaku (RME), jak opisano dla innych insektycydów [44, 55]. Testując wpływ RME na *Gnaphalium affine* przed żerowaniem (rysunek S2), odkryliśmy, że przy stężeniu 5 mg/m² połączenie z adiuwantami, takimi jak RME, znacząco zwiększyło śmiertelność komarów.
Interesująca jest kinetyka zabijania komarów przez nieformułowany nityzydon w przypadku różnych szczepów opornych. Wolniejsza śmiertelność szczepu VK7 2014 może wynikać z pogrubienia naskórka, zmniejszonego spożycia krwi lub przyspieszonego trawienia krwi – czynników, których nie badaliśmy. Nityzydon wykazał niską toksyczność dla opornego szczepu komara Culex muheza, co sugeruje potrzebę dalszych badań w wyższych stężeniach (25–125 mg/m²). Ponadto, podobnie jak Culex, komary Aedes są mniej wrażliwe na nityzydon niż Anopheles, co może wskazywać na różnice fizjologiczne między tymi dwoma gatunkami pod względem spożycia krwi i szybkości trawienia [27]. Różnice te podkreślają znaczenie zrozumienia cech specyficznych dla gatunku podczas oceny insektycydów aktywowanych krwią. Pomimo zależnego od krwi i opóźnionego działania, nityzydon może mieć praktyczne zastosowanie, ponieważ może działać zanim komary złożą jaja lub zmniejszyć ich ogólną płodność. Ze względu na swój unikalny mechanizm działania, polegający na hamowaniu szlaku degradacji tyrozyny poprzez hamowanie dioksygenazy 4-hydroksyfenylopirogronianowej (HPPD), nityzydon jest obiecującym elementem kompleksowej strategii zwalczania wektorów. Należy jednak wziąć pod uwagę możliwość rozwoju lekooporności z powodu mutacji w miejscu docelowym lub adaptacji metabolicznych, a obecnie trwają dalsze badania mające na celu zgłębienie tych mechanizmów.
Nasze wyniki wskazują, że nityzydon zabija krwiożercze komary poprzez kontakt z odnóżami, co nie jest obserwowane w przypadku mezotrionu, sulfadiazyny i tiametoksamu. Ten efekt zabijania nie rozróżnia szczepów komarów wrażliwych lub wysoce opornych na inne klasy insektycydów, w tym pyretroidy, chlorowodorki organiczne i potencjalne karbaminiany. Co więcej, skuteczność wchłaniania nityzydonu przez naskórek nie ogranicza się do gatunków Anopheles; potwierdza to jego skuteczność przeciwko Culex pipiens pallens i Aedes aegypti. Nasze dane wskazują na potrzebę dalszych badań nad optymalizacją wchłaniania nityzydonu, na przykład poprzez chemiczne zwiększenie wchłaniania przez naskórek lub zastosowanie adiuwantów. Dzięki swojemu unikalnemu mechanizmowi działania, nityzydon skutecznie wykorzystuje krwiożercze zachowanie samic komarów. Dzięki temu jest to idealny kandydat do innowacyjnych oprysków owadobójczych i moskitier do stosowania wewnątrz pomieszczeń, zapewniających długotrwałe działanie owadobójcze, zwłaszcza na obszarach, gdzie tradycyjne metody zwalczania komarów są osłabione z powodu szybkiego rozprzestrzeniania się oporności na pyretroidy.
Czas publikacji: 23-12-2025