Viszerale Leishmaniose (VL), auf dem indischen Subkontinent als Kala-Azar bekannt, ist eine parasitäre Erkrankung, die durch den Geißelprotozoen Leishmania verursacht wird und tödlich sein kann, wenn sie nicht sofort behandelt wird. Die Sandmücke Phlebotomus argentipes ist der einzige bestätigte Überträger von VL in Südostasien, wo die Krankheit durch Innenraum-Restsprühen (IRS), ein synthetisches Insektizid, bekämpft wird. Der Einsatz von DDT in VL-Bekämpfungsprogrammen hat zur Entwicklung von Resistenzen bei Sandmücken geführt und daher wurde DDT durch das Insektizid Alpha-Cypermethrin ersetzt. Alpha-Cypermethrin wirkt jedoch ähnlich wie DDT, sodass das Resistenzrisiko bei Sandmücken unter Stress durch wiederholte Exposition gegenüber diesem Insektizid steigt. In dieser Studie untersuchten wir die Anfälligkeit von Wildmücken und ihrer F1-Nachkommen mithilfe des Flaschen-Bioassays der CDC.
Wir sammelten Mücken aus 10 Dörfern im Distrikt Muzaffarpur in Bihar, Indien. Acht Dörfer setzten weiterhin hochwirksameCypermethrinEin Dorf stellte die Verwendung von hochwirksamem Cypermethrin zum Besprühen von Innenräumen ein, und ein Dorf verwendete nie hochwirksames Cypermethrin zum Besprühen von Innenräumen. Die gesammelten Mücken wurden für eine festgelegte Zeit einer vordefinierten diagnostischen Dosis ausgesetzt (3 μg/ml für 40 Minuten), und die Knockdown-Rate und Mortalität wurden 24 Stunden nach der Exposition aufgezeichnet.
Die Tötungsraten wilder Mücken lagen zwischen 91,19 % und 99,47 %, die ihrer F1-Generationen zwischen 91,70 % und 98,89 %. 24 Stunden nach der Exposition lag die Sterblichkeitsrate wilder Mücken zwischen 89,34 % und 98,93 %, die ihrer F1-Generation zwischen 90,16 % und 98,33 %.
Die Ergebnisse dieser Studie deuten darauf hin, dass sich bei P. argentipes eine Resistenz entwickeln kann, was die Notwendigkeit einer kontinuierlichen Überwachung und Wachsamkeit unterstreicht, um die Kontrolle aufrechtzuerhalten, sobald die Ausrottung erreicht ist.
Viszerale Leishmaniose (VL), auf dem indischen Subkontinent als Kala-Azar bekannt, ist eine parasitäre Erkrankung, die durch den begeißelten Einzeller Leishmania verursacht und durch den Stich infizierter weiblicher Sandmücken (Diptera: Myrmecophaga) übertragen wird. Sandmücken sind der einzige bestätigte Überträger von VL in Südostasien. Indien steht kurz vor der Eliminierung von VL. Um die Inzidenzraten nach der Eradikation niedrig zu halten, ist es jedoch entscheidend, die Vektorpopulation zu reduzieren und so eine mögliche Übertragung zu verhindern.
Die Mückenbekämpfung in Südostasien erfolgt durch Innenraumbesprühung mit synthetischen Insektiziden. Aufgrund ihres heimlichen Ruheverhaltens sind die Silberschenkel ein geeignetes Ziel für die Insektizidbekämpfung durch Innenraumbesprühung [1]. Die Innenraumbesprühung mit Dichlordiphenyltrichlorethan (DDT) im Rahmen des Nationalen Malaria-Kontrollprogramms in Indien hatte erhebliche Folgeeffekte bei der Eindämmung der Mückenpopulationen und einer deutlichen Reduzierung der VL-Fälle [2]. Diese ungeplante VL-Eindämmung veranlasste das indische VL-Ausrottungsprogramm, die Innenraumbesprühung als primäre Methode zur Silberschenkel-Bekämpfung einzuführen. 2005 unterzeichneten die Regierungen Indiens, Bangladeschs und Nepals eine Absichtserklärung mit dem Ziel, VL bis 2015 auszurotten [3]. Die Ausrottungsbemühungen, die eine Kombination aus Vektorkontrolle und schneller Diagnose und Behandlung menschlicher Fälle umfassen, sollten bis 2015 in die Konsolidierungsphase eintreten; dieses Ziel wurde später auf 2017 und dann 2020 herabgesetzt.[4] Der neue globale Fahrplan zur Ausrottung vernachlässigter Tropenkrankheiten sieht die Eliminierung von VL bis 2030 vor.[5]
Da Indien nun in die Phase nach der Ausrottung der BCVD eintritt, muss unbedingt sichergestellt werden, dass sich keine signifikante Resistenz gegen Beta-Cypermethrin entwickelt. Der Grund für die Resistenz liegt darin, dass DDT und Cypermethrin denselben Wirkmechanismus haben, nämlich dass sie auf das VGSC-Protein abzielen[21]. Daher kann das Risiko einer Resistenzentwicklung bei Sandmücken durch Stress aufgrund regelmäßiger Exposition gegenüber dem hochwirksamen Cypermethrin erhöht werden. Es ist daher zwingend erforderlich, potenzielle Sandmückenpopulationen mit Resistenzen gegen dieses Insektizid zu überwachen und zu identifizieren. In diesem Zusammenhang bestand das Ziel dieser Studie darin, den Anfälligkeitsstatus wildlebender Sandmücken anhand von diagnostischen Dosen und Expositionsdauern zu überwachen, die von Chaubey et al. [20] ermittelt wurden. Sie untersuchten P. argentipes aus verschiedenen Dörfern im Distrikt Muzaffarpur in Bihar, Indien, in denen kontinuierlich mit Cypermethrin behandelte Innensprühsysteme eingesetzt wurden (Dörfer mit kontinuierlicher IPS). Der Anfälligkeitsstatus von wildem P. argentipes aus Dörfern, die keine mit Cypermethrin behandelten Sprühsysteme für Innenräume mehr verwendeten (ehemalige IPS-Dörfer), und aus Dörfern, die nie mit Cypermethrin behandelte Sprühsysteme für Innenräume verwendet hatten (Nicht-IPS-Dörfer), wurde mithilfe des Flaschen-Bioassays des CDC verglichen.
Für die Studie wurden zehn Dörfer ausgewählt (Abb. 1; Tabelle 1), von denen acht in der Vergangenheit kontinuierlich synthetische Pyrethroide (Hypermethrin; bezeichnet als Dörfer mit kontinuierlicher Hypermethrinanwendung) in Innenräumen versprüht hatten und in den letzten drei Jahren VL-Fälle (mindestens ein Fall) aufwiesen. Von den verbleibenden zwei Dörfern in der Studie wurde ein Dorf, in dem Beta-Cypermethrin nicht in Innenräumen versprüht wurde (Dorf ohne Innensprühen), als Kontrolldorf ausgewählt, und das andere Dorf, in dem Beta-Cypermethrin zeitweise in Innenräumen versprüht wurde (Dorf mit zeitweisem Innensprühen/Dorf, das früher in Innenräumen gesprüht hatte), wurde als Kontrolldorf ausgewählt. Die Auswahl dieser Dörfer erfolgte nach Abstimmung mit dem Gesundheitsamt und dem Team für Innensprühen sowie der Validierung des Mikro-Aktionsplans für Innensprühen im Distrikt Muzaffarpur.
Geografische Karte des Distrikts Muzaffarpur mit den Standorten der in die Studie einbezogenen Dörfer (1–10). Untersuchungsorte: 1, Manifulkaha; 2, Ramdas Majhauli; 3, Madhubani; 4, Anandpur Haruni; 5, Pandey; 6, Hirapur; 7, Madhopur Hazari; 8, Hamidpur; 9, Noonfara; 10, Simara. Die Karte wurde mit der Software QGIS (Version 3.30.3) und dem Open Assessment Shapefile erstellt.
Die Flaschen für die Expositionsexperimente wurden nach den Methoden von Chaubey et al. [20] und Denlinger et al. [22] hergestellt. Kurz gesagt wurden einen Tag vor dem Experiment 500-ml-Glasflaschen vorbereitet und die Innenwand der Flaschen mit dem angegebenen Insektizid (die diagnostische Dosis von α-Cypermethrin war 3 μg/ml) beschichtet, indem eine Acetonlösung des Insektizids (2,0 ml) auf Boden, Wände und Deckel der Flaschen aufgetragen wurde. Jede Flasche wurde dann 30 Minuten auf einer mechanischen Walze getrocknet. Während dieser Zeit wurde der Deckel langsam abgeschraubt, damit das Aceton verdunsten kann. Nach 30 Minuten Trocknungszeit wurde der Deckel entfernt und die Flasche gedreht, bis das gesamte Aceton verdunstet ist. Die Flaschen wurden dann über Nacht offen trocknen gelassen. Für jeden Wiederholungstest wurde eine Flasche, die als Kontrolle verwendet wurde, mit 2,0 ml Aceton beschichtet. Alle Flaschen wurden während der gesamten Experimente wiederverwendet, nachdem sie entsprechend dem von Denlinger et al. beschriebenen Verfahren gereinigt worden waren. und der Weltgesundheitsorganisation [ 22 , 23 ].
Am Tag nach der Insektizidzubereitung wurden 30–40 wild gefangene Mücken (ausgehungerte Weibchen) aus den Käfigen in den Fläschchen genommen und vorsichtig in jedes Fläschchen geblasen. Für jede insektizidbeschichtete Flasche wurde ungefähr dieselbe Anzahl Fliegen verwendet, einschließlich der Kontrollgruppe. Dies wurde in jedem Dorf mindestens fünf- bis sechsmal wiederholt. Nach 40-minütiger Einwirkung des Insektizids wurde die Anzahl der niedergeschlagenen Fliegen aufgezeichnet. Alle Fliegen wurden mit einem mechanischen Absauggerät eingefangen, in kleine, mit feinem Netz abgedeckte Pappbehälter gegeben und in einen separaten Brutkasten unter denselben Feuchtigkeits- und Temperaturbedingungen mit derselben Nahrungsquelle (in 30%iger Zuckerlösung getränkte Wattebäusche) wie die unbehandelten Kolonien gestellt. Die Mortalität wurde 24 Stunden nach der Einwirkung des Insektizids aufgezeichnet. Alle Mücken wurden seziert und zur Bestätigung der Artidentität untersucht. Dasselbe Verfahren wurde mit den F1-Nachkommenfliegen durchgeführt. Die Niederschlags- und Mortalitätsraten wurden 24 Stunden nach der Einwirkung aufgezeichnet. Wenn die Mortalität in den Kontrollflaschen < 5 % war, wurde in den Replikaten keine Mortalitätskorrektur vorgenommen. Wenn die Mortalität in der Kontrollflasche ≥ 5 % und ≤ 20 % war, wurde die Mortalität in den Testflaschen dieses Replikats mit Abbotts Formel korrigiert. Wenn die Mortalität in der Kontrollgruppe 20 % überschritt, wurde die gesamte Testgruppe verworfen [24, 25, 26].
Mittlere Mortalität von wild gefangenen P. argentipes-Mücken. Die Fehlerbalken stellen die Standardfehler des Mittelwerts dar. Der Schnittpunkt der beiden roten horizontalen Linien mit der Grafik (90 % bzw. 98 % Mortalität) zeigt das Mortalitätsfenster an, in dem sich Resistenzen entwickeln können.[25]
Mittlere Mortalität der F1-Nachkommen von wild gefangenem P. argentipes. Die Fehlerbalken stellen die Standardfehler des Mittelwerts dar. Die von den beiden roten horizontalen Linien geschnittenen Kurven (90 % bzw. 98 % Mortalität) stellen den Mortalitätsbereich dar, in dem sich Resistenzen entwickeln können[25].
Mücken im Kontroll-/Nicht-IRS-Dorf (Manifulkaha) zeigten eine hohe Empfindlichkeit gegenüber den Insektiziden. Die mittlere Mortalität (±SE) der wild gefangenen Mücken 24 Stunden nach Knockdown und Exposition betrug 99,47 ± 0,52 % bzw. 98,93 ± 0,65 %, und die mittlere Mortalität der F1-Nachkommen betrug 98,89 ± 1,11 % bzw. 98,33 ± 1,11 % (Tabellen 2, 3).
Die Ergebnisse dieser Studie deuten darauf hin, dass Silberbein-Sandfliegen in Dörfern, in denen das Pyrethroid (SP) α-Cypermethrin routinemäßig eingesetzt wurde, eine Resistenz gegen das synthetische Pyrethroid (SP) α-Cypermethrin entwickeln können. Im Gegensatz dazu erwiesen sich Silberbein-Sandfliegen aus Dörfern, die nicht vom IRS-Bekämpfungsprogramm abgedeckt waren, als sehr anfällig. Die Überwachung der Anfälligkeit wilder Sandfliegenpopulationen ist wichtig, um die Wirksamkeit der eingesetzten Insektizide zu überwachen, da diese Informationen bei der Bekämpfung von Insektizidresistenzen hilfreich sein können. Aufgrund des historischen Selektionsdrucks durch den Einsatz dieses Insektizids durch den IRS wurden bei Sandfliegen aus endemischen Gebieten Bihars regelmäßig hohe DDT-Resistenzen festgestellt [ 1 ].
Wir stellten fest, dass P. argentipes hochempfindlich auf Pyrethroide reagiert. Feldversuche in Indien, Bangladesch und Nepal zeigten eine hohe entomologische Wirksamkeit von IRS in Kombination mit Cypermethrin oder Deltamethrin [19, 26, 27, 28, 29]. Kürzlich berichteten Roy et al. [18], dass P. argentipes in Nepal eine Resistenz gegen Pyrethroide entwickelt hatte. Unsere Feldstudie zur Empfindlichkeit zeigte, dass Silberbein-Sandfliegen, die wir in Dörfern sammelten, die nicht IRS ausgesetzt waren, hochempfindlich waren. Fliegen, die wir in Dörfern sammelten, in denen zeitweise/ehemaliges oder kontinuierliches IRS angewendet wurde (die Mortalität lag zwischen 90 % und 97 %, mit Ausnahme der Sandfliegen aus Anandpur-Haruni, die 24 Stunden nach der Exposition eine Mortalität von 89,34 % aufwiesen), waren jedoch wahrscheinlich resistent gegen das hochwirksame Cypermethrin [25]. Ein möglicher Grund für die Entwicklung dieser Resistenz ist der Druck, der durch routinemäßiges Sprühen in Innenräumen (IRS) und fallbasierte lokale Sprühprogramme ausgeübt wird. Diese Sprühprogramme sind Standardverfahren zur Kontrolle von Kala-Azar-Ausbrüchen in endemischen Gebieten/Blöcken/Dörfern (Standard Operating Procedure for Outbreak Investigation and Management [30]. Die Ergebnisse dieser Studie liefern erste Hinweise auf die Entwicklung eines Selektionsdrucks gegen das hochwirksame Cypermethrin. Leider stehen für diese Region keine historischen Empfindlichkeitsdaten aus dem Flaschen-Bioassay der CDC zum Vergleich zur Verfügung. In allen früheren Studien wurde die Empfindlichkeit von P. argentipes mit insektizidimprägniertem Papier der WHO überwacht. Die diagnostischen Insektiziddosen in den Teststreifen der WHO stellen die empfohlenen Identifikationskonzentrationen für Insektizide gegen Malariaüberträger (Anopheles gambiae) dar. Die praktische Anwendbarkeit dieser Konzentrationen auf Sandmücken ist unklar, da Sandmücken seltener fliegen als Mücken und im Bioassay mehr Zeit mit dem Substrat in Kontakt verbringen [23].
Synthetische Pyrethroide werden seit 1992 in VL-Endemiegebieten Nepals abwechselnd mit den SPs Alpha-Cypermethrin und Lambda-Cyhalothrin zur Sandfliegenbekämpfung eingesetzt [31]. Deltamethrin wird seit 2012 auch in Bangladesch verwendet [32]. In Wildpopulationen der Silberbeinigen Sandmücke in Gebieten, in denen synthetische Pyrethroide seit langer Zeit verwendet werden, wurde eine phänotypische Resistenz festgestellt [18, 33, 34]. Eine nicht-synonyme Mutation (L1014F) wurde in Wildpopulationen der Indischen Sandmücke festgestellt und mit einer Resistenz gegen DDT in Verbindung gebracht, was darauf hindeutet, dass die Pyrethroidresistenz auf molekularer Ebene entsteht, da sowohl DDT als auch das Pyrethroid (Alpha-Cypermethrin) auf dasselbe Gen im Nervensystem der Insekten abzielen [17, 34]. Daher sind eine systematische Bewertung der Cypermethrin-Empfindlichkeit und eine Überwachung der Mückenresistenz während der Ausrottungs- und Nachausrottungsphase von entscheidender Bedeutung.
Eine potenzielle Einschränkung dieser Studie besteht darin, dass wir zur Messung der Empfindlichkeit den CDC-Fläschchen-Bioassay verwendeten, für alle Vergleiche jedoch Ergebnisse aus früheren Studien mit dem WHO-Bioassay-Kit verwendet wurden. Die Ergebnisse der beiden Bioassays sind möglicherweise nicht direkt vergleichbar, da der CDC-Fläschchen-Bioassay den Knockdown am Ende des Diagnosezeitraums misst, während der WHO-Kit-Bioassay die Mortalität 24 oder 72 Stunden nach der Exposition misst (letzteres für langsam wirkende Verbindungen) [35]. Eine weitere potenzielle Einschränkung ist die Anzahl der IRS-Dörfer in dieser Studie im Vergleich zu einem Nicht-IRS- und einem Nicht-IRS-/ehemaligen IRS-Dorf. Wir können nicht davon ausgehen, dass das Niveau der Anfälligkeit gegenüber Mückenvektoren, das in einzelnen Dörfern eines Distrikts beobachtet wurde, repräsentativ für das Niveau der Anfälligkeit in anderen Dörfern und Distrikten in Bihar ist. Da Indien in die Posteliminierungsphase des Leukämievirus eintritt, ist es zwingend erforderlich, eine signifikante Resistenzentwicklung zu verhindern. Eine schnelle Überwachung der Resistenz in Sandmückenpopulationen aus verschiedenen Distrikten, Blöcken und geografischen Gebieten ist erforderlich. Die in dieser Studie präsentierten Daten sind vorläufig und sollten durch einen Vergleich mit den von der Weltgesundheitsorganisation [35] veröffentlichten Identifikationskonzentrationen überprüft werden, um eine genauere Vorstellung vom Anfälligkeitsstatus von P. argentipes in diesen Gebieten zu erhalten, bevor Vektorkontrollprogramme geändert werden, um die Sandfliegenpopulationen niedrig zu halten und die Eliminierung des Leukämievirus zu unterstützen.
Die Mücke P. argentipes, der Überträger des Leukosevirus, zeigt möglicherweise erste Anzeichen einer Resistenz gegen das hochwirksame Cypermethrin. Um die epidemiologische Wirkung der Vektorkontrollmaßnahmen aufrechtzuerhalten, ist eine regelmäßige Überwachung der Insektizidresistenz in Wildpopulationen von P. argentipes notwendig. Der Einsatz von Insektiziden mit unterschiedlichen Wirkmechanismen und/oder die Evaluierung und Registrierung neuer Insektizide ist notwendig und wird empfohlen, um die Insektizidresistenz zu kontrollieren und die Eliminierung des Leukosevirus in Indien zu unterstützen.
Veröffentlichungszeit: 17. Februar 2025