Anopheles là gì? Các công bố khoa học về Anopheles

Anopheles gambiae là vector chính của bệnh sốt rét, căn bệnh gây ảnh hưởng đến hơn 500 triệu người và làm hơn 1 triệu người tử vong mỗi năm. Đã thu thập phạm vi trình tự 10 lần của chủng PEST của A. gambiae và lắp ráp thành các scaffold bao phủ 278 triệu cặp base. Tổng cộng, 91% bộ gen được tổ chức thành 303 scaffold; scaffold lớn nhất dài 23.1 triệu cặp base. Có sự thay đổi di truyền đáng kể trong chủng này, và sự tồn tại rõ ràng của hai kiểu haplotype với tần số gần như bằng nhau ("kiểu haplotype kép") trong một phần lớn của bộ gen có thể phản ánh tính chất khác giống của chủng PEST. Chuỗi trình tự cho thấy sự suy luận bảo thủ về hơn 400,000 đa hình nucleotide đơn lẻ, có phân bố mật độ hai cực rõ rệt. Phân tích trình tự bộ gen chỉ ra bằng chứng mạnh mẽ về khoảng 14,000 chuyển đoạn mã hóa protein. Sự mở rộng nổi bật trong các gia đình protein có khả năng tham gia vào sự bám dính tế bào và miễn dịch đã được ghi nhận. Phân tích tag trình tự biểu hiện của các gen điều chỉnh bởi việc ăn máu đã cung cấp cái nhìn sâu sắc vào các thích nghi sinh lý của một loài côn trùng hút máu.

Tế bào hồng cầu tổng hợp các thành phần chính của hệ thống tương tự bổ thể của muỗi, nhưng vai trò của chúng trong việc kích hoạt các phản ứng chống Plasmodium chưa được xác định rõ. Hiệu ứng của việc kích hoạt tín hiệu <i>Toll</i> trong tế bào hồng cầu lên sự sống sót của <i>Plasmodium</i> đã được nghiên cứu bằng cách chuyển tế bào hồng cầu hoặc huyết thanh không tế bào từ muỗi cho mà tại đó chất ức chế <i>cactus</i> đã bị làm câm. Những lần chuyển này đã làm tăng cường đáng kể khả năng miễn dịch chống Plasmodium, chỉ ra rằng tế bào hồng cầu là những nhân tố hoạt động trong việc kích hoạt hệ thống tương tự bổ thể, thông qua một hoặc nhiều yếu tố hiệu quả được điều chỉnh bởi con đường <i>Toll</i>. Phân tích so sánh các quần thể tế bào hồng cầu giữa các giống muỗi nhạy cảm G3 và giống kháng L3-5 <i>Anopheles gambiae</i> không cho thấy sự khác biệt đáng kể nào trong điều kiện cơ bản hoặc khi đáp ứng với nhiễm <i>Plasmodium berghei</i>. Phản ứng của muỗi nhạy cảm với các loài <i>Plasmodium</i> khác nhau cho thấy các động học tương tự sau khi nhiễm với <i>P. berghei,</i><i>P. yoelii</i> hoặc <i>P. falciparum,</i> nhưng mức độ đáp ứng tiên tiến mạnh mẽ hơn ở các cặp muỗi-ký sinh trùng ít tương thích hơn. Các con đường tín hiệu <i>Toll, Imd,</i><i>STAT</i> hay <i>JNK</i> không cần thiết cho sự sản xuất các yếu tố biệt hoá tế bào hồng cầu (HDF) nhằm đáp ứng với nhiễm <i>P. berghei</i>, nhưng sự gián đoạn của <i>Toll, STAT</i> hoặc <i>JNK</i> làm gián đoạn sự biệt hóa tế bào hồng cầu đáp ứng với HDF. Chúng tôi kết luận rằng tế bào hồng cầu là các nhân tố chủ chốt trung gian phản ứng chống Plasmodium của <i>A. gambiae</i>.

Màng lưới tẩm pyrethroid đang ngày càng đóng vai trò quan trọng trong việc chống lại sốt rét, đặc biệt trong các khu vực mà bệnh sốt rét ổn định. Hơn 90% tỷ lệ mắc bệnh sốt rét hàng năm hiện nay (khoảng 500 triệu trường hợp lâm sàng với tối đa 2 triệu ca tử vong) ở Châu Phi, nơi mà vector chính là Anopheles gambiae s.s. Do tình trạng kháng pyrethroid đã được báo cáo tại loài muỗi này, các kỹ thuật đơn giản và đáng tin cậy là rất cần thiết để đặc trưng hóa và giám sát sự kháng này trong thực địa. Ở côn trùng, một cơ chế quan trọng của kháng pyrethroid là do sự thay đổi của protein kênh natri mở cổng điện áp mà gần đây đã cho thấy có liên quan đến các đột biến của gen kênh natri loại para. Chúng tôi chứng minh rằng một trong những đột biến này có mặt ở một số chủng A. gambiae s.s. kháng pyrethroid và mô tả một kiểm tra chẩn đoán dựa trên PCR cho phép phát hiện nó trong bộ gen của các cá thể muỗi. Sử dụng kiểm tra này, chúng tôi đã phát hiện đột biến này trong sáu trên bảy mẫu thực địa từ Tây Phi, tần suất của nó tương quan chặt chẽ với khả năng sống sót khi tiếp xúc với pyrethroid. Kiểm tra chẩn đoán này sẽ mang lại cải thiện quan trọng cho việc giám sát thực địa kháng pyrethroid, trong khuôn khổ các chương trình kiểm soát sốt rét.

Thông qua các phương pháp tin học sinh học, chúng tôi đã xác định được tổng cộng 276 thụ thể liên kết với protein G (GPCRs) từ bộ gen của loài Anopheles gambiae . Bao gồm các GPCRs có khả năng đóng vai trò trong các con đường liên quan đến hầu hết mọi khía cạnh của chu kỳ sống của muỗi. Bảy mươi chín ứng cử viên là thụ thể mùi đã được mô tả cho biểu hiện mô và, cùng với 76 thụ thể vị giác dự kiến, được xem xét về sự tiến hóa phân tử so với loài Drosophila melanogaster . Các ví dụ về sự mở rộng gen chuyên biệt theo dòng dõi đã được quan sát, cũng như một trường hợp bảo tồn trình tự cao bất thường.

Một thử nghiệm thực địa về màn và rèm tẩm permethrin đã được khởi xướng tại miền Tây Kenya vào năm 1990, và một dòng Anopheles gambiae tỏ ra giảm nhạy cảm với permethrin đã được nhân giống từ địa điểm này vào năm 1992. Sự thay thế leucine–phenylalanine tại vị trí 1014 của kênh natri phụ thuộc điện áp là nguyên nhân gây ra kháng permethrin và DDT ở nhiều loài côn trùng, bao gồm cả Anopheles gambiae từ Tây Phi. Chúng tôi đã nhân bản và giải trình tự một đoạn cDNA kênh natri từ dòng kháng permethrin của Kenya và xác định sự thay thế khác (leucine thành serine) tại cùng một vị trí, liên quan đến sự di truyền kháng permethrin trong thế hệ F₂ từ các thế hệ lai di truyền giữa cá thể nhạy và kháng. Phản ứng chuỗi polymerase chuẩn đoán (PCR) được phát triển bởi Martinez‐Torres et al. [(1998) Insect Mol Biol 7: 179–184] để phát hiện các allele kdr trong quần thể thực địa của An. gambiae sẽ không phát hiện allele của Kenya và vì vậy dựa vào xét nghiệm này có thể dẫn đến đánh giá thấp sự phổ biến của kháng pyrethroid ở loài này. Chúng tôi đã điều chỉnh PCR chuẩn đoán để phát hiện đột biến leucine–serine và với chuẩn đoán này, chúng tôi đã chứng minh rằng allele kdr này đã có mặt trong các cá thể thu được từ địa điểm thử nghiệm Kenya vào năm 1986, trước khi màn tẩm pyrethroid được giới thiệu. Kênh natri của An. gambiae đã được định vị vật lý trên nhiễm sắc thể 2L, phân đoạn 20C. Vị trí này tương ứng với vị trí của một locus tính trạng định lượng chính quyết định khả năng kháng permethrin trong dòng An. gambiae của Kenya.

Tỉnh Bắc KwaZulu/Natal (KZN) của Nam Phi nằm giáp Mozambique ở phía nam, giữa Swaziland và Ấn Độ Dương. Để kiểm soát các vector gây bệnh sốt rét tại KZN, các ngôi nhà được phun hàng năm với DDT tồn dư 2 g/m² cho đến năm 1996 khi việc xử lý chuyển sang deltamethrin 20–25 mg/m². Tại Ndumu (27°02′ S, 32°19′ E), tỷ lệ bệnh sốt rét được ghi nhận đã tăng gấp sáu lần từ 1995 đến 1999. Các khảo sát Entomological cuối năm 1999 phát hiện nhóm muỗi Anopheles funestus (Diptera: Culicidae) trú trong các ngôi nhà đã phun ở một số khu vực của Ndumu. Loài vector rất nội trú này đã bị loại khỏi Nam Phi bởi phun DDT trong những năm 1950, khiến An. arabiensis Patton, ít nội trú hơn, trở thành vector quan trọng duy nhất tại KZN. Các ngôi nhà được phun deltamethrin tại Ndumu đã được kiểm tra tính hiệu quả của thuốc diệt côn trùng bằng phương pháp sinh học với An. arabiensis dễ nhiễm bệnh (được nuôi tại phòng thí nghiệm) và cho thấy tỷ lệ chết 100%. Các thành viên của nhóm An. funestus từ các ngôi nhà ở Ndumu (29 con đực, 116 con cái) đã được xác định bằng phương pháp rDNA PCR và phát hiện có bốn loài: 74 An. funestus Giles sensu stricto, 34 An. parensis Gillies, bảy An. rivulorum Leeson và một An. leesoni Evans. Trong số các con cái An. funestus s.s., 5,4% (4/74) dương tính với Plasmodium falciparum qua các xét nghiệm ELISA và PCR. Để kiểm tra kháng pyrethroid, những con muỗi trưởng thành được tiếp xúc với liều phân biệt permethrin và tỷ lệ tử vong được ghi chép 24 giờ sau khi tiếp xúc: tỷ lệ sống sót của đực mạnh bắt tự nhiên là 5/10 An. funestus, 1/9 An. rivulorum và 0/2 An. parensis; tỷ lệ sống sót của thế hệ trưởng thành nuôi từ 19 con cái An. funestus trong phòng thí nghiệm trung bình 14% (sau 1 giờ tiếp xúc với 1% permethrin 25 : 75 cis : trans trên giấy trong bộ thử nghiệm WHO) và 27% (sau 30 phút trong chai chứa 25 μg permethrin 40 : 60 cis : trans). Những Anopheles funestus có tỷ lệ sống sót > 20% trong hai phương pháp thử nghiệm khả năng kháng này gồm 5/19 và 12/19. Thế hệ từ 15 gia đình được thử nghiệm trên giấy tẩm DDT 4% và cho kết quả tử vong 100%. Việc phát hiện tỷ lệ kháng pyrethroid này, gắn liền với sự gia tăng bệnh sốt rét tại Ndumu, có ý nghĩa nghiêm trọng đối với hoạt động kiểm soát vector truyền bệnh sốt rét ở miền nam châu Phi.

Trong vòng đời của loài ký sinh trùng sốt rét, chúng sản xuất một số lượng lớn những giai đoạn sinh sản liên tiếp trong vật chủ có xương sống, tuy nhiên, thực tế trong tự nhiên hầu hết các con muỗi đều không có ký sinh trùng. Rodrigues et al. (p. 1353 ) báo cáo rằng hệ miễn dịch của muỗi được kích hoạt ngay từ đầu khi ký sinh trùng sốt rét (Plasmodium spp.) lần đầu tiên vượt qua hàng rào biểu mô ruột của muỗi. Sự gia tăng đáng kể (gấp 2 đến 3,2 lần) ở một loại duy nhất của tế bào hemocyte (các tế bào miễn dịch côn trùng giống đại thực bào) được cho là có liên quan đến trí nhớ miễn dịch chống lại ký sinh trùng lâu dài. Công trình này có thể sẽ quan trọng cho việc kiểm soát sốt rét và cần thiết để hiểu thêm về trí nhớ miễn dịch ở động vật không xương sống.

Ba dạng nhiễm sắc thể của Anopheles gambiae s.s., được gọi là Bamako, Mopti và Savanna, đã được nghiên cứu bằng các phương pháp xét nghiệm PCR phân tích dựa trên phân tích DNA ribosome liên kết X (rDNA). Nghiên cứu được thực hiện trên một đoạn 1.3 kb chứa một phần của vùng mã hoá 28S và một phần của vùng đệm giữa các gen. Vật liệu được khuếch đại đã bị cắt với mười bốn enzyme hạn chế để phát hiện các đa hình chiều dài đoạn hạn chế (RFLPs). Các enzyme Tru9I và HhaI đã tạo ra các hình thái dải DNA phân biệt Mopti với Savanna và Bamako; hơn nữa, một hình thái 'lai' riêng biệt được nhận diện trong thế hệ con F1 nữ từ cuộc lai giữa Mopti với một trong hai dạng nhiễm sắc thể còn lại. Ý nghĩa chuẩn đoán của xét nghiệm PCR‐RFLP đã được kiểm chứng trên 203 con cái kiểu nhân thể từ các mẫu trường được thu thập tại hai làng ở Mali và một làng ở Burkina Faso. Sự đồng thuận được quan sát giữa phân loại nhiễm sắc thể và phân loại phân tử. Không có hình thái phân tử 'lai' nào được phát hiện ngay cả trong số những cá thể mang kiểu nhân thể hiếm gặp có thể được sinh ra từ giao phối giữa Mopti và Savanna. Kết quả khẳng định các quan sát trước đó chỉ ra sự cản trở dòng gen trong An. gambiae s.s. và khẳng định tình trạng cụ thể của các đơn vị phân loại được đề xuất dựa trên cơ sở di truyền nhiễm sắc thể.

Muỗi sốt rét châu Phi, Anopheles gambiae , chuyên biệt cho việc hoàn tất nhanh chóng quá trình phát triển và sinh sản. Một bữa ăn máu động vật có xương sống là cần thiết cho việc sản xuất trứng, và những lần hút máu nhiều lần sau đó cho phép truyền bệnh sốt rét, Plasmodium spp . Các peptide điều hòa từ 35 gene được chú thích từ genome của A. gambiae có khả năng phối hợp những và các quá trình sinh lý khác. Plasmodium có thể ảnh hưởng đến hoạt động của các peptide giống insulin mới được xác định, phối hợp sự phát triển và sinh sản của vector, A. gambiae , như trong Drosophila melanogaster , Caenorhabditis elegans , và động vật có vú. Thông tin di truyền học này cung cấp cơ sở để mở rộng hiểu biết về quá trình ăn máu và truyền mầm bệnh trong loài muỗi này.