Viszerale Leishmaniose (VL), auf dem indischen Subkontinent als Kala-Azar bekannt, ist eine parasitäre Erkrankung, die durch den begeißelten Einzeller Leishmania verursacht wird und unbehandelt tödlich verlaufen kann. Die Sandmücke Phlebotomus argentipes ist der einzige bestätigte Überträger von VL in Südostasien, wo die Krankheit durch die Anwendung von Insektiziden zur Bekämpfung von Leishmaniose in Innenräumen (IRS) bekämpft wird. Der Einsatz von DDT in VL-Bekämpfungsprogrammen führte zur Resistenzentwicklung bei Sandmücken, weshalb DDT durch das Insektizid Alpha-Cypermethrin ersetzt wurde. Da Alpha-Cypermethrin jedoch ähnlich wie DDT wirkt, steigt das Risiko einer Resistenzentwicklung bei Sandmücken unter dem Stress, der durch wiederholte Exposition gegenüber diesem Insektizid entsteht. In dieser Studie untersuchten wir die Empfindlichkeit von Wildmücken und deren F1-Nachkommen mithilfe des CDC-Flaschenbioassays.
Wir sammelten Mücken in 10 Dörfern im Distrikt Muzaffarpur in Bihar, Indien. Acht Dörfer verwendeten weiterhin hochwirksame Insektenschutzmittel.CypermethrinFür die Innenraumbesprühung stellte ein Dorf die Verwendung von hochpotentem Cypermethrin ein, ein anderes Dorf verwendete es nie. Die gesammelten Mücken wurden für eine festgelegte Zeit (3 μg/ml für 40 min) einer vordefinierten diagnostischen Dosis ausgesetzt, und die Knockdown-Rate sowie die Mortalität wurden 24 h nach der Exposition erfasst.
Die Abtötungsraten wildlebender Stechmücken lagen zwischen 91,19 % und 99,47 %, die ihrer F1-Generation zwischen 91,70 % und 98,89 %. 24 Stunden nach der Exposition betrug die Mortalität wildlebender Stechmücken 89,34 % bis 98,93 % und die ihrer F1-Generation 90,16 % bis 98,33 %.
Die Ergebnisse dieser Studie deuten darauf hin, dass sich bei P. argentipes Resistenzen entwickeln können, was die Notwendigkeit einer fortgesetzten Überwachung und Wachsamkeit unterstreicht, um die Kontrolle auch nach Erreichen der Ausrottung aufrechtzuerhalten.
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 die einzigen bestätigten Überträger von VL in Südostasien. Indien steht kurz davor, das Ziel der VL-Eliminierung zu erreichen. Um jedoch nach der Ausrottung weiterhin niedrige Inzidenzraten zu gewährleisten, ist es entscheidend, die Überträgerpopulation zu reduzieren und so eine potenzielle Übertragung zu verhindern.
Die Mückenbekämpfung in Südostasien erfolgt durch die Innenraumspritzung mit synthetischen Insektiziden. Das versteckte Ruheverhalten der Silberbeinmücke macht sie zu einem geeigneten Ziel für die Insektizidbekämpfung mittels Innenraumspritzung [1]. Die Innenraumspritzung mit Dichlordiphenyltrichlorethan (DDT) im Rahmen des Nationalen Malariabekämpfungsprogramms in Indien hatte signifikante positive Nebeneffekte auf die Mückenpopulationen und führte zu einer deutlichen Reduzierung der Viszeralen Leishmaniose (VL) [2]. Diese unbeabsichtigte Eindämmung der VL veranlasste das indische VL-Ausrottungsprogramm, die Innenraumspritzung als primäre Methode zur Bekämpfung der Silberbeinmücke einzuführen. Im Jahr 2005 unterzeichneten die Regierungen von Indien, Bangladesch und Nepal eine Absichtserklärung mit dem Ziel, die VL bis 2015 zu eliminieren [3]. Die Ausrottungsbemühungen, die eine Kombination aus Vektorkontrolle und schneller Diagnose und Behandlung von Krankheitsfällen beim Menschen umfassten, sollten bis 2015 in die Konsolidierungsphase eintreten. Dieses Ziel wurde später auf 2017 und dann auf 2020 verschoben [4]. Der neue globale Fahrplan zur Beseitigung vernachlässigter Tropenkrankheiten sieht die Eliminierung der Viszeralen Leishmaniose bis 2030 vor.[5]
Da Indien nun in die Phase nach der Ausrottung von BCVD eintritt, ist es unerlässlich, die Entwicklung einer signifikanten Resistenz gegen Beta-Cypermethrin zu verhindern. Der Grund für die Resistenz liegt darin, dass DDT und Cypermethrin denselben Wirkmechanismus besitzen, nämlich die gezielte Hemmung des VGSC-Proteins [21]. Daher kann das Risiko einer Resistenzentwicklung bei Sandmücken durch Stress aufgrund regelmäßiger Exposition gegenüber dem hochwirksamen Cypermethrin erhöht sein. Es ist daher unerlässlich, potenzielle, gegen dieses Insektizid resistente Sandmückenpopulationen zu überwachen und zu identifizieren. Ziel dieser Studie war es, den Empfindlichkeitsstatus wildlebender Sandmücken anhand der von Chaubey et al. [20] ermittelten diagnostischen Dosen und Expositionsdauern zu untersuchen. Chaubey et al. [20] untersuchten P. argentipes in verschiedenen Dörfern des Distrikts Muzaffarpur in Bihar, Indien, in denen kontinuierlich mit Cypermethrin behandelte Innenraumspritzsysteme eingesetzt wurden (Dörfer mit kontinuierlicher IPS-Bekämpfung). Der Empfindlichkeitsstatus von wilden P. argentipes aus Dörfern, die die Verwendung von mit Cypermethrin behandelten Sprühsystemen für Innenräume eingestellt hatten (ehemalige IPS-Dörfer), und solchen, die nie mit Cypermethrin behandelte Sprühsysteme für Innenräume verwendet hatten (Nicht-IPS-Dörfer), wurde mittels des CDC-Flaschenbioassays verglichen.
Für die Studie wurden zehn Dörfer ausgewählt (Abb. 1; Tab. 1). Acht dieser Dörfer wiesen eine Vorgeschichte der kontinuierlichen Innenraumbesprühung mit synthetischen Pyrethroiden (Hypermethrin; im Folgenden als „Dörfer mit kontinuierlicher Hypermethrin-Anwendung“ bezeichnet) auf und hatten in den letzten drei Jahren mindestens einen Fall von Viszeraler Leishmaniose (VL) verzeichnet. Von den verbleibenden zwei Dörfern wurde eines, in dem keine Innenraumbesprühung mit Beta-Cypermethrin durchgeführt wurde (Dorf ohne Innenraumbesprühung), als Kontrolldorf ausgewählt. Das andere Dorf, in dem Beta-Cypermethrin nur zeitweise in Innenräumen versprüht wurde (Dorf mit zeitweiser Innenraumbesprühung/ehemaliges Innenraumbesprühungsdorf), diente ebenfalls als Kontrolldorf. Die Auswahl der Dörfer erfolgte in Abstimmung mit dem Gesundheitsamt und dem Team für Innenraumbesprühung sowie nach Validierung des Mikro-Aktionsplans für Innenraumbesprühung im Distrikt Muzaffarpur.
Geografische Karte des Distrikts Muzaffarpur mit den Standorten der im Rahmen der Studie untersuchten 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 Expositionsversuche wurden nach den Methoden von Chaubey et al. [20] und Denlinger et al. [22] hergestellt. Kurz gesagt, wurden 500-ml-Glasflaschen einen Tag vor dem Versuch vorbereitet und die Innenwand der Flaschen mit dem jeweiligen Insektizid beschichtet (die diagnostische Dosis von α-Cypermethrin betrug 3 μg/ml). Dazu wurde eine Acetonlösung des Insektizids (2,0 ml) auf Boden, Wände und Verschluss der Flaschen aufgetragen. Jede Flasche wurde anschließend 30 Minuten lang auf einer Walze getrocknet. Währenddessen wurde der Verschluss langsam abgeschraubt, damit das Aceton verdunsten konnte. Nach 30 Minuten Trocknungszeit wurde der Verschluss entfernt und die Flasche gedreht, bis das gesamte Aceton verdunstet war. Die Flaschen wurden dann über Nacht offen zum Trocknen stehen gelassen. Für jeden Wiederholungsversuch wurde eine Flasche als Kontrolle mit 2,0 ml Aceton beschichtet. Alle Flaschen wurden nach entsprechender Reinigung gemäß der von Denlinger et al. beschriebenen Vorgehensweise für die gesamten Versuche wiederverwendet. und die Weltgesundheitsorganisation [ 22 , 23 ].
Am Tag nach der Insektizidzubereitung wurden 30–40 wildgefangene Mücken (ausgehungerte Weibchen) aus den Käfigen in Röhrchen entnommen und vorsichtig in jedes Röhrchen geblasen. Für jedes mit Insektizid beschichtete Röhrchen, einschließlich der Kontrollgruppe, wurde etwa die gleiche Anzahl an Mücken verwendet. Dieser Vorgang wurde in jedem Dorf mindestens fünf- bis sechsmal wiederholt. Nach 40 Minuten Einwirkzeit des Insektizids wurde die Anzahl der betäubten Mücken erfasst. Alle Mücken wurden mit einem mechanischen Aspirator gefangen, in mit feinem Netzgewebe abgedeckte Pappbehälter (ca. 0,5 Liter) gegeben und in einem separaten Inkubator unter denselben Feuchtigkeits- und Temperaturbedingungen mit derselben Nahrungsquelle (in 30%iger Zuckerlösung getränkte Wattebäusche) wie die unbehandelten Kolonien gehalten. Die Mortalität wurde 24 Stunden nach der Insektizidexposition erfasst. Alle Mücken wurden seziert und untersucht, um die Artzugehörigkeit zu bestätigen. Das gleiche Verfahren wurde mit den F1-Nachkommen durchgeführt. Betäubungs- und Mortalitätsraten wurden 24 Stunden nach der Exposition erfasst. Betrug die Mortalität in den Kontrollflaschen < 5 %, wurde in den Replikaten keine Mortalitätskorrektur vorgenommen. Lag die Mortalität in der Kontrollflasche zwischen 5 % und 20 %, wurde die Mortalität in den Testflaschen des jeweiligen Replikats mithilfe der Abbott-Formel korrigiert. Überschritt die Mortalität in der Kontrollgruppe 20 %, wurde die gesamte Testgruppe verworfen [24, 25, 26].
Mittlere Mortalität von in freier Wildbahn gefangenen P. argentipes-Mücken. Die Fehlerbalken stellen Standardfehler des Mittelwerts dar. Der Schnittpunkt der beiden roten horizontalen Linien mit dem Graphen (90 % bzw. 98 % Mortalität) markiert das Mortalitätsfenster, in dem sich Resistenzen entwickeln können.[25]
Mittlere Mortalität der F1-Nachkommen von wildgefangenen P. argentipes. Die Fehlerbalken stellen den Standardfehler des Mittelwerts dar. Die Kurven, die von den beiden roten horizontalen Linien (90 % bzw. 98 % Mortalität) geschnitten werden, zeigen den Mortalitätsbereich an, in dem sich Resistenz entwickeln kann[25].
Die Mücken im Kontrolldorf Manifulkaha (ohne IRS-Behandlung) zeigten eine hohe Empfindlichkeit gegenüber den Insektiziden. Die mittlere Mortalität (±SE) wildgefangener Mücken 24 Stunden nach der Betäubung bzw. Exposition betrug 99,47 ± 0,52 % bzw. 98,93 ± 0,65 %. Die mittlere Mortalität der F1-Nachkommen lag bei 98,89 ± 1,11 % bzw. 98,33 ± 1,11 % (Tabellen 2 und 3).
Die Ergebnisse dieser Studie deuten darauf hin, dass Silberbein-Sandmücken in Dörfern, in denen das synthetische Pyrethroid α-Cypermethrin routinemäßig eingesetzt wurde, Resistenzen dagegen entwickeln können. Im Gegensatz dazu erwiesen sich Silberbein-Sandmücken aus Dörfern, die nicht vom IRS-/Kontrollprogramm abgedeckt waren, als hochgradig empfindlich. Die Überwachung der Empfindlichkeit wildlebender Sandmückenpopulationen ist wichtig, um die Wirksamkeit der eingesetzten Insektizide zu überprüfen, da diese Information zur Bekämpfung von Insektizidresistenzen beitragen kann. Hohe DDT-Resistenzraten wurden regelmäßig bei Sandmücken aus Endemiegebieten in Bihar aufgrund des historischen Selektionsdrucks durch den Einsatz dieses Insektizids im Rahmen des IRS festgestellt [ 1 ].
Wir stellten fest, dass P. argentipes hochsensibel gegenüber Pyrethroiden ist. Feldversuche in Indien, Bangladesch und Nepal zeigten, dass die Insektizid-Restbesprühung (IRS) in Kombination mit Cypermethrin oder Deltamethrin eine hohe entomologische Wirksamkeit aufwies [19, 26, 27, 28, 29]. Kürzlich berichteten Roy et al. [18] über die Entwicklung von Pyrethroidresistenzen bei P. argentipes in Nepal. Unsere Feldstudie zur Empfindlichkeit zeigte, dass Silberbein-Sandmücken aus Dörfern ohne IRS-Exposition hochsensibel waren. Sandmücken aus Dörfern mit intermittierender/ehemaliger und kontinuierlicher IRS-Anwendung (Mortalität zwischen 90 % und 97 %, mit Ausnahme der Sandmücken aus Anandpur-Haruni, bei denen die Mortalität 24 Stunden nach der Exposition 89,34 % betrug) waren hingegen wahrscheinlich resistent gegen das hochwirksame Cypermethrin [25]. Ein möglicher Grund für die Entwicklung dieser Resistenz ist der Druck durch routinemäßige Innenraumspritzungen (IRS) und fallbezogene lokale Spritzprogramme, die Standardverfahren zur Bekämpfung von Kala-Azar-Ausbrüchen in endemischen Gebieten/Blöcken/Dörfern darstellen (Standardarbeitsanweisung für die Untersuchung und das Management von Ausbrüchen [30]). Die Ergebnisse dieser Studie liefern erste Hinweise auf die Entwicklung eines Selektionsdrucks gegen das hochwirksame Cypermethrin. Leider liegen keine historischen Empfindlichkeitsdaten für diese Region vor, die mit dem CDC-Flaschenbioassay erhoben wurden; alle bisherigen Studien haben die Empfindlichkeit von P. argentipes mithilfe von WHO-Insektizid-imprägniertem Papier untersucht. Die diagnostischen Dosen der Insektizide in den WHO-Teststreifen entsprechen den empfohlenen Identifizierungskonzentrationen von Insektiziden zur Anwendung gegen Malariavektoren (Anopheles gambiae). Die praktische Anwendbarkeit dieser Konzentrationen auf Sandmücken ist unklar, da Sandmücken seltener fliegen als Stechmücken und im Bioassay länger mit dem Substrat in Kontakt bleiben [23].
Synthetische Pyrethroide werden in den von Viszeraler Leishmaniose (VL) betroffenen Gebieten Nepals seit 1992 abwechselnd mit den Pyrethroiden Alpha-Cypermethrin und Lambda-Cyhalothrin zur Bekämpfung von Sandmücken eingesetzt [31]. Deltamethrin wird seit 2012 auch in Bangladesch verwendet [32]. In Wildpopulationen der Silberbeinigen Sandmücke wurde in Gebieten, in denen synthetische Pyrethroide seit Langem eingesetzt werden, eine phänotypische Resistenz festgestellt [18, 33, 34]. Eine nicht-synonyme Mutation (L1014F) wurde in Wildpopulationen der Indischen Sandmücke nachgewiesen und mit einer DDT-Resistenz in Verbindung gebracht. Dies deutet darauf hin, dass Pyrethroidresistenz auf molekularer Ebene entsteht, da sowohl DDT als auch das Pyrethroid Alpha-Cypermethrin dasselbe Gen im Nervensystem des Insekts angreifen [17, 34]. Daher sind eine systematische Bewertung der Cypermethrin-Empfindlichkeit und die Überwachung der Mückenresistenz während der Ausrottungs- und Nachausrottungsphase unerlässlich.
Eine mögliche Einschränkung dieser Studie besteht darin, dass wir den CDC-Vial-Bioassay zur Messung der Empfindlichkeit verwendeten, alle Vergleiche jedoch auf Ergebnissen aus früheren Studien mit dem WHO-Bioassay-Kit basierten. Die Ergebnisse der beiden Bioassays sind möglicherweise nicht direkt vergleichbar, da der CDC-Vial-Bioassay die Knockdown-Rate am Ende des diagnostischen Zeitraums misst, während der WHO-Kit-Bioassay die Mortalität 24 oder 72 Stunden nach Exposition erfasst (letzteres bei langsam wirkenden Substanzen) [35]. Eine weitere mögliche Einschränkung ist die Anzahl der IRS-Dörfer in dieser Studie im Vergleich zu je einem Dorf ohne IRS und einem ehemaligen IRS-Dorf (ehemals ohne IRS). Wir können nicht davon ausgehen, dass die in einzelnen Dörfern eines Distrikts beobachtete Empfindlichkeit der Mückenvektoren repräsentativ für die Empfindlichkeit in anderen Dörfern und Distrikten in Bihar ist. Da Indien in die Phase nach der Eliminierung des Leukämievirus eintritt, ist es unerlässlich, die Entwicklung signifikanter Resistenzen zu verhindern. Eine schnelle Überwachung der Resistenzentwicklung in Sandmückenpopulationen aus verschiedenen Distrikten, Verwaltungsbezirken 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 Identifizierungskonzentrationen überprüft werden, um eine genauere Vorstellung vom Empfindlichkeitsstatus von P. argentipes in diesen Gebieten zu erhalten, bevor Vektorkontrollprogramme zur Aufrechterhaltung niedriger Sandmückenpopulationen und zur Unterstützung der Eliminierung des Leukämievirus angepasst werden.
Die Stechmücke P. argentipes, Überträger des Leukosevirus, zeigt möglicherweise erste Anzeichen einer Resistenz gegen das hochwirksame Cypermethrin. Die regelmäßige Überwachung der Insektizidresistenz in wildlebenden Populationen von P. argentipes ist notwendig, um die epidemiologische Wirkung von Maßnahmen zur Vektorkontrolle aufrechtzuerhalten. Der Wechsel zwischen Insektiziden mit unterschiedlichen Wirkmechanismen und/oder die Bewertung und Zulassung neuer Insektizide sind erforderlich und empfehlenswert, um Insektizidresistenzen zu managen und die Eliminierung des Leukosevirus in Indien zu unterstützen.
Veröffentlichungsdatum: 17. Februar 2025