Die Invasion von Anopheles stephensi in Äthiopien könnte zu einem Anstieg der Malariafälle in der Region führen. Daher ist das Verständnis des Insektizidresistenzprofils und der Populationsstruktur von Anopheles stephensi, die kürzlich in Fike, Äthiopien, nachgewiesen wurde, entscheidend für die Bekämpfung der Überträgermücken und die Eindämmung der Ausbreitung dieser invasiven Malariaart im Land. Nach entomologischer Überwachung von Anopheles stephensi in Fike, Somali-Region, Äthiopien, bestätigten wir das Vorkommen dieser Mücke auf morphologischer und molekularer Ebene. Die Charakterisierung der Larvenhabitate und Tests zur Insektizidempfindlichkeit ergaben, dass A. fixini am häufigsten in künstlichen Behältern gefunden wurde und gegen die meisten getesteten Insektizide für adulte Mücken resistent war (Organophosphate, Carbamate, …).PyrethroideAusgenommen hiervon waren Pirimiphos-methyl und PBO-Pyrethroid. Unreife Larvenstadien waren jedoch gegenüber Temephos empfindlich. Weiterführende vergleichende Genomanalysen wurden mit der zuvor beschriebenen Art Anopheles stephensi durchgeführt. Die Analyse der Anopheles-stephensi-Population in Äthiopien anhand von 1704 biallelischen SNPs zeigte eine genetische Kopplung zwischen A. fixini und Anopheles-stephensi-Populationen in Zentral- und Ostäthiopien, insbesondere zwischen A. jiggigas und A. jiggigas. Unsere Erkenntnisse zu Insektizidresistenzmerkmalen sowie möglichen Ursprungspopulationen von Anopheles fixini können zur Entwicklung von Bekämpfungsstrategien für diesen Malariaüberträger in den Regionen Fike und Jigjiga beitragen, um seine weitere Ausbreitung von diesen beiden Regionen in andere Teile des Landes und über den afrikanischen Kontinent einzudämmen.
Das Verständnis von Mückenbrutstätten und Umweltbedingungen ist entscheidend für die Entwicklung von Strategien zur Mückenbekämpfung, wie beispielsweise den Einsatz von Larviziden (Temephos) und die Bekämpfung der Umwelt (Beseitigung von Larvenhabitaten). Die Weltgesundheitsorganisation (WHO) empfiehlt zudem die Larvenbekämpfung als eine der Strategien zur direkten Kontrolle von Anopheles stephensi in städtischen und stadtnahen Gebieten in Befallsregionen.15 Lässt sich die Larvenquelle nicht beseitigen oder reduzieren (z. B. häusliche oder städtische Wasserreservoirs), kann der Einsatz von Larviziden erwogen werden. Diese Methode der Vektorkontrolle ist jedoch bei der Behandlung großer Larvenhabitate kostspielig.19 Daher stellt die gezielte Bekämpfung spezifischer Habitate mit hoher Anzahl adulter Mücken eine weitere kosteneffektive Alternative dar.19 Die Bestimmung der Empfindlichkeit von Anopheles stephensi gegenüber Larviziden wie Temephos in Fik City kann daher dazu beitragen, fundierte Entscheidungen bei der Entwicklung von Strategien zur Bekämpfung invasiver Malariavektoren in Fik City zu treffen.
Darüber hinaus kann die Genomanalyse zur Entwicklung zusätzlicher Bekämpfungsstrategien für die neu entdeckte Anopheles stephensi beitragen. Insbesondere die Untersuchung der genetischen Diversität und Populationsstruktur von Anopheles stephensi und der Vergleich mit bestehenden Populationen in der Region kann Aufschluss über deren Populationsgeschichte, Ausbreitungsmuster und potenzielle Ursprungspopulationen geben.
Ein Jahr nach dem ersten Nachweis von Anopheles stephensi in Fike, Region Somali, Äthiopien, führten wir eine entomologische Untersuchung durch, um zunächst den Lebensraum der Anopheles-stephensi-Larven zu charakterisieren und ihre Empfindlichkeit gegenüber Insektiziden, einschließlich des Larvizids Temephos, zu bestimmen. Nach der morphologischen Identifizierung führten wir eine molekularbiologische Verifizierung durch und analysierten mithilfe genomischer Methoden die Populationsgeschichte und -struktur von Anopheles stephensi in Fike. Wir verglichen diese Populationsstruktur mit zuvor nachgewiesenen Anopheles-stephensi-Populationen in Ostäthiopien, um das Ausmaß der Besiedlung in Fike zu ermitteln. Darüber hinaus untersuchten wir die genetische Verwandtschaft zu diesen Populationen, um mögliche Ursprungspopulationen in der Region zu identifizieren.
Piperonylbutoxid (PBO) wurde als Synergist gegen zwei Pyrethroide (Deltamethrin und Permethrin) an Anopheles stephensi getestet. Der Synergismustest wurde durchgeführt, indem die Mücken 60 Minuten lang mit 4%igem PBO-Papier vorbehandelt wurden. Anschließend wurden sie für 60 Minuten in Röhrchen mit dem jeweiligen Pyrethroid überführt und ihre Empfindlichkeit gemäß den oben beschriebenen WHO-Mortalitätskriterien bestimmt.24
Um detailliertere Informationen über die potenziellen Ursprungspopulationen der Anopheles stephensi-Population in Fiq zu erhalten, führten wir eine Netzwerkanalyse durch. Hierfür nutzten wir einen kombinierten biallelischen SNP-Datensatz aus Fiq-Sequenzen (n = 20) und aus Genbank extrahierten Anopheles stephensi-Sequenzen von 10 verschiedenen Standorten in Ostäthiopien (n = 183, Samake et al. 29). Wir verwendeten EDENetworks41, das Netzwerkanalysen auf Basis genetischer Distanzmatrizen ohne a priori Annahmen ermöglicht. Das Netzwerk besteht aus Knoten, die Populationen repräsentieren und durch Kanten verbunden sind. Diese Kanten sind mit der Reynolds-Distanz (D)42 gewichtet, die auf Fst basiert und die Stärke der Verbindung zwischen Populationenpaaren angibt41. Je dicker die Kante, desto stärker die genetische Verwandtschaft zwischen den beiden Populationen. Die Knotengröße ist proportional zur Summe der gewichteten Kanten jeder Population. Je größer der Knoten, desto höher ist somit der Knotenpunkt bzw. Konvergenzpunkt des Netzwerks. Die statistische Signifikanz der Knoten wurde mittels 1000 Bootstrap-Replikaten ermittelt. Knoten, die in den Top 5 und 1 der Betweenness Centrality (BC)-Werte (Anzahl der kürzesten genetischen Pfade durch den Knoten) erscheinen, können als statistisch signifikant betrachtet werden43.
Wir berichten über das Auftreten von Anopheles stephensi in großer Zahl während der Regenzeit (Mai–Juni 2022) in Fike, Somali-Region, Äthiopien. Von den über 3.500 gesammelten Anopheles-Larven wurden alle aufgezogen und morphologisch als Anopheles stephensi identifiziert. Die molekulare Identifizierung einer Untergruppe von Larven und weitere molekulare Analysen bestätigten ebenfalls, dass die untersuchte Probe zu Anopheles stephensi gehörte. Alle identifizierten Larvenhabitate von An. stephensi waren künstliche Brutstätten wie mit Plastik ausgekleidete Teiche, geschlossene und offene Wassertanks sowie Fässer, was mit anderen in Ostäthiopien beschriebenen Larvenhabitaten von An. stephensi übereinstimmt45. Das Vorhandensein von Larven anderer An. stephensi-Arten deutet darauf hin, dass An. stephensi die Trockenzeit in Fike überleben kann15, was sich im Allgemeinen von An. arabiensis, dem wichtigsten Malariaüberträger in Äthiopien, unterscheidet46,47. In Kenia wurden Anopheles stephensi-Larven jedoch sowohl in künstlichen Behältern als auch in Bachbettumgebungen gefunden48, was die potenzielle Habitatvielfalt dieser invasiven Anopheles stephensi-Larven unterstreicht und Auswirkungen auf die zukünftige entomologische Überwachung dieses invasiven Malariavektors in Äthiopien und Afrika hat.
Die Studie identifizierte die hohe Prävalenz invasiver, Malaria übertragender Anopheles-Mücken in Fickii, deren Larvenhabitate, den Insektizidresistenzstatus von Adulten und Larven, die genetische Diversität, die Populationsstruktur und potenzielle Quellpopulationen. Unsere Ergebnisse zeigten, dass die Anopheles-fickii-Population gegenüber Pirimiphos-methyl, PBO-Pyrethrin und Temetafos empfindlich war. Daher können diese Insektizide effektiv in Bekämpfungsstrategien für diesen invasiven Malariavektor in der Region Fickii eingesetzt werden. Wir stellten außerdem fest, dass die Anopheles-fickii-Population genetisch mit den beiden wichtigsten Anopheles-Zentren in Ostäthiopien, Jig Jiga und Dire Dawa, verwandt ist und eine engere Verwandtschaft zu Jig Jiga aufweist. Eine verstärkte Vektorkontrolle in diesen Gebieten könnte daher dazu beitragen, eine weitere Ausbreitung von Anopheles-Mücken nach Fickii und in andere Gebiete zu verhindern. Zusammenfassend bietet diese Studie einen umfassenden Ansatz zur Untersuchung aktueller Anopheles-Ausbrüche. Der Stängelbohrer von Stephenson wird auf neue geografische Gebiete ausgeweitet, um das Ausmaß seiner Ausbreitung zu ermitteln, die Wirksamkeit von Insektiziden zu beurteilen und potenzielle Quellpopulationen zu identifizieren, um eine weitere Ausbreitung zu verhindern.
Veröffentlichungsdatum: 19. Mai 2025