Dieses Projekt analysierte Daten aus zwei groß angelegten Experimenten mit sechs Pyrethroid-Sprühzyklen in Innenräumen über einen Zeitraum von zwei Jahren in der peruanischen Amazonasstadt Iquitos. Wir entwickelten ein räumliches Mehrebenenmodell, um die Ursachen für den Rückgang der Aedes-aegypti-Population zu identifizieren, der auf (i) die kürzliche Verwendung von Insektiziden in Ultra-Low-Volume-Konzentrationen (ULV) in Haushalten und (ii) die ULV-Anwendung in benachbarten oder nahegelegenen Haushalten zurückzuführen war. Wir verglichen die Anpassung des Modells an verschiedene Gewichtungsschemata für die Sprühwirksamkeit, die auf unterschiedlichen zeitlichen und räumlichen Abklingfunktionen basieren, um die verzögerten Effekte von ULV-Insektiziden zu erfassen.
Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Reduzierung der Aedes-aegypti-Population innerhalb eines Haushalts primär auf die Sprühmaßnahmen im selben Haushalt zurückzuführen war, während Sprühmaßnahmen in benachbarten Haushalten keinen zusätzlichen Effekt hatten. Die Wirksamkeit der Sprühmaßnahmen sollte anhand des Zeitraums seit der letzten Sprühung bewertet werden, da wir keinen kumulativen Effekt durch aufeinanderfolgende Sprühvorgänge feststellen konnten. Unserem Modell zufolge sank die Sprühwirksamkeit etwa 28 Tage nach der letzten Sprühung um 50 %.
Die Reduzierung der Aedes aegypti-Mückenpopulation in Haushalten hing in erster Linie von der Anzahl der Tage seit der letzten Behandlung in einem bestimmten Haushalt ab, was die Bedeutung der Sprühabdeckung in Risikogebieten unterstreicht, wobei die Sprühhäufigkeit von der lokalen Übertragungsdynamik abhängt.
Die Gelbfiebermücke (Aedes aegypti) ist der Hauptüberträger mehrerer Arboviren, die große Epidemien auslösen können, darunter das Dengue-Virus (DENV), das Chikungunya-Virus und das Zika-Virus. Diese Mückenart saugt hauptsächlich und häufig Menschen. Sie ist gut an städtische Umgebungen angepasst [1,2,3,4] und hat viele Gebiete in den Tropen und Subtropen besiedelt [5]. In vielen dieser Regionen treten Dengue-Ausbrüche regelmäßig wieder auf, was zu schätzungsweise 390 Millionen Fällen jährlich führt [6,7]. Da es weder eine Behandlung noch einen wirksamen und allgemein verfügbaren Impfstoff gibt, beruhen Prävention und Kontrolle der Dengue-Übertragung auf der Reduzierung der Mückenpopulationen durch verschiedene Maßnahmen zur Vektorkontrolle, typischerweise durch das Versprühen von Insektiziden, die auf adulte Mücken abzielen [8].
In dieser Studie nutzten wir Daten aus zwei groß angelegten, replizierten Feldversuchen zur Pyrethroid-Sprühbehandlung in Innenräumen mit ultraniedrigen Sprühvolumina in der Stadt Iquitos im peruanischen Amazonasgebiet [14], um die räumlich und zeitlich verzögerten Effekte dieser Sprühbehandlung auf die Populationsdichte von Aedes aegypti in Haushalten über die Ebene des einzelnen Haushalts hinaus zu schätzen. Eine frühere Studie untersuchte die Wirkung von Behandlungen mit ultraniedrigen Sprühvolumina in Abhängigkeit davon, ob sich die Haushalte innerhalb oder außerhalb eines größeren Interventionsgebiets befanden. In der vorliegenden Studie versuchten wir, die Behandlungseffekte auf einer feineren Ebene, nämlich auf Ebene des einzelnen Haushalts, zu analysieren, um den relativen Beitrag von Behandlungen innerhalb eines Haushalts im Vergleich zu Behandlungen in benachbarten Haushalten zu verstehen. Zeitlich betrachtet schätzten wir den kumulativen Effekt wiederholter Sprühbehandlungen im Vergleich zur letzten Sprühbehandlung auf die Reduzierung der Aedes-aegypti-Population in Haushalten, um die erforderliche Sprühhäufigkeit zu ermitteln und den Rückgang der Sprühwirkung im Laufe der Zeit zu bewerten. Diese Analyse kann zur Entwicklung von Strategien zur Vektorkontrolle beitragen und Informationen für die Parametrisierung von Modellen zur Vorhersage ihrer Wirksamkeit liefern [22, 23, 24].
Visuelle Darstellung des Ringdistanzschemas zur Berechnung des Anteils der Haushalte innerhalb eines Rings in einem bestimmten Abstand von Haushalt i, die in der Woche vor t mit Insektiziden behandelt wurden (alle Haushalte i befinden sich innerhalb von 1000 m der Pufferzone). In diesem Beispiel aus L-2014 befand sich Haushalt i im Behandlungsgebiet, und die Erhebung der adulten Mücken wurde nach der zweiten Sprührunde durchgeführt. Die Distanzringe basieren auf den bekannten Flugdistanzen der Gelbfiebermücke (Aedes aegypti). Die Distanzringe B basieren auf einer gleichmäßigen Verteilung alle 100 m.
Wir testeten ein einfaches Maß b, indem wir den Anteil der Haushalte innerhalb eines Rings in einer bestimmten Entfernung vom Haushalt i berechneten, die in der Woche vor t mit Pestiziden behandelt wurden (Zusatzdatei 1: Tabelle 4).
wobei h die Anzahl der Haushalte im Ring r ist und r die Entfernung zwischen dem Ring und dem Haushalt i. Die Entfernungen zwischen den Ringen werden unter Berücksichtigung der folgenden Faktoren bestimmt:
Relative Modellgüte der zeitgewichteten Sprühwirkungsfunktion innerhalb des Haushalts. Dickere rote Linien stellen die am besten passenden Modelle dar, wobei die dickste Linie das am besten passende Modell repräsentiert und die anderen dicken Linien Modelle, deren WAIC sich nicht signifikant vom WAIC des am besten passenden Modells unterscheidet. B Abklingfunktion angewendet auf die Tage seit der letzten Sprühung, die zu den fünf am besten passenden Modellen gehörten, geordnet nach dem durchschnittlichen WAIC in beiden Experimenten.
Die geschätzte Reduzierung der Aedes-aegypti-Population pro Haushalt hängt von der Anzahl der Tage seit der letzten Sprühbehandlung ab. Die angegebene Gleichung drückt die Reduzierung als Verhältnis aus, wobei das Ratenverhältnis (RR) das Verhältnis des Sprühszenarios zum Ausgangswert ohne Sprühbehandlung darstellt.
Das Modell schätzte, dass die Wirksamkeit der Sprühmaßnahmen etwa 28 Tage nach der Behandlung um 50 % abnahm, während sich die Populationen von Aedes aegypti etwa 50–60 Tage nach der Behandlung fast vollständig erholt hatten.
In dieser Studie beschreiben wir die Auswirkungen der Pyrethroid-Sprühbehandlung in Innenräumen mit ultraniedrigem Volumen auf die Populationsdichte der Gelbfiebermücke (Aedes aegypti) in Haushalten in Abhängigkeit von Zeitpunkt und räumlicher Ausdehnung der Sprühbehandlung in der Nähe des Haushalts. Ein besseres Verständnis der Dauer und räumlichen Ausdehnung der Sprühwirkung auf die Aedes-aegypti-Populationen trägt dazu bei, optimale Ziele für die räumliche Abdeckung und die Sprühfrequenz bei Vektorkontrollmaßnahmen zu identifizieren und die Modellierung verschiedener potenzieller Vektorkontrollstrategien zu verbessern. Unsere Ergebnisse zeigen, dass die Reduzierung der Aedes-aegypti-Population innerhalb eines einzelnen Haushalts auf die Sprühbehandlung im selben Haushalt zurückzuführen ist, während die Sprühbehandlung von Haushalten in benachbarten Gebieten keinen zusätzlichen Effekt hatte. Die Auswirkungen der Sprühbehandlung auf die Populationsdichte der Gelbfiebermücke in Haushalten hingen primär von der Zeit seit der letzten Sprühbehandlung ab und nahmen über 60 Tage allmählich ab. Durch die kumulative Wirkung mehrerer Sprühbehandlungen in Haushalten wurde keine weitere Reduzierung der Gelbfieberpopulation beobachtet. Kurz gesagt, die Anzahl der Gelbfiebermücken ist zurückgegangen. Die Anzahl der Aedes aegypti-Mücken in einem Haushalt hängt hauptsächlich von der Zeit ab, die seit der letzten Schädlingsbekämpfung in diesem Haushalt vergangen ist.
Eine wichtige Einschränkung unserer Studie besteht darin, dass wir das Alter der gesammelten adulten Aedes aegypti-Mücken nicht berücksichtigt haben. Frühere Analysen dieser Experimente [14] zeigten einen Trend zu einer jüngeren Altersverteilung adulter Weibchen (erhöhter Anteil nulliparer Weibchen) in mit L-2014 behandelten Gebieten im Vergleich zur Pufferzone. Obwohl wir keinen zusätzlichen erklärenden Effekt der Sprühaktionen in nahegelegenen Haushalten auf die A. aegypti-Population in einem bestimmten Haushalt feststellen konnten, können wir nicht mit Sicherheit ausschließen, dass es in Gebieten mit häufigen Sprühaktionen regionale Auswirkungen auf die Populationsdynamik von A. aegypti gibt.
Zu den weiteren Einschränkungen unserer Studie gehört, dass wir eine vom Gesundheitsministerium etwa zwei Monate vor der experimentellen Sprühaktion L-2014 durchgeführte Notfallsprühung aufgrund fehlender detaillierter Informationen zu Ort und Zeitpunkt nicht berücksichtigen konnten. Frühere Analysen haben gezeigt, dass diese Sprühaktionen im gesamten Untersuchungsgebiet ähnliche Auswirkungen hatten und somit eine gemeinsame Basislinie für die Aedes-aegypti-Dichte bildeten; tatsächlich begannen sich die Aedes-aegypti-Populationen zu erholen, als die experimentelle Sprühaktion durchgeführt wurde [14]. Darüber hinaus könnten die unterschiedlichen Ergebnisse der beiden Versuchszeiträume auf Unterschiede im Studiendesign und die unterschiedliche Empfindlichkeit von Aedes aegypti gegenüber Cypermethrin zurückzuführen sein, wobei S-2013 empfindlicher als L-2014 war [14]. Wir berichten über die übereinstimmendsten Ergebnisse der beiden Studien und verwenden das für das L-2014-Experiment angepasste Modell als unser endgültiges Modell. Da das Versuchsdesign L-2014 besser geeignet ist, die Auswirkungen der jüngsten Sprühaktionen auf die Populationen der Gelbfiebermücke (Aedes aegypti) zu beurteilen, und da die lokalen Gelbfiebermückenpopulationen Ende 2014 eine Resistenz gegen Pyrethroide entwickelt hatten [41], hielten wir dieses Modell für eine konservativere Wahl und besser geeignet, um die Ziele dieser Studie zu erreichen.
Der relativ flache Verlauf der Sprühabbaukurve in dieser Studie könnte auf eine Kombination aus der Abbaurate von Cypermethrin und der Populationsdynamik der Stechmücken zurückzuführen sein. Das in dieser Studie verwendete Cypermethrin-Insektizid ist ein Pyrethroid, das hauptsächlich durch Photolyse und Hydrolyse abgebaut wird (DT50 = 2,6–3,6 Tage) [44]. Obwohl Pyrethroide im Allgemeinen als schnell abbaubar gelten und nur minimale Rückstände hinterlassen, verläuft ihr Abbau in Innenräumen deutlich langsamer als im Freien. Mehrere Studien haben gezeigt, dass Cypermethrin nach der Anwendung noch Monate später in der Raumluft und im Staub nachweisbar sein kann [45, 46, 47]. Die Häuser in Iquitos sind oft in dunklen, engen Gängen mit wenigen Fenstern gebaut, was die reduzierte Abbaurate aufgrund der Photolyse erklären könnte [14]. Darüber hinaus ist Cypermethrin bereits in niedrigen Dosen hochgiftig für empfindliche Aedes aegypti-Stechmücken (LD50 ≤ 0,001 ppm) [48]. Aufgrund der hydrophoben Eigenschaften von Cypermethrin-Rückständen ist es unwahrscheinlich, dass diese aquatische Mückenlarven beeinträchtigen. Dies erklärt die Erholung der adulten Mückenpopulationen aus aktiven Larvenhabitaten im Laufe der Zeit, wie in der Originalstudie beschrieben, wobei in behandelten Gebieten ein höherer Anteil nicht-eierlegender Weibchen als in Pufferzonen beobachtet wurde [14]. Der Lebenszyklus der Gelbfiebermücke (Aedes aegypti) vom Ei bis zum adulten Insekt kann je nach Temperatur und Mückenart 7 bis 10 Tage dauern [49]. Die verzögerte Erholung der adulten Mückenpopulationen lässt sich möglicherweise weiterhin dadurch erklären, dass Cypermethrin-Rückstände einige frisch geschlüpfte und eingeschleppte adulte Mücken aus unbehandelten Gebieten abtöten oder vertreiben. Zudem führt die geringere Anzahl adulter Mücken zu einer reduzierten Eiproduktion [22, 50].
Modelle, die die gesamte Historie der Sprühbehandlungen in Haushalten berücksichtigten, wiesen eine geringere Genauigkeit und schwächere Effektschätzungen auf als Modelle, die nur das Datum der letzten Sprühbehandlung einbezogen. Dies sollte jedoch nicht als Beweis dafür gewertet werden, dass einzelne Haushalte nicht erneut behandelt werden müssen. Die in unserer Studie sowie in früheren Studien [14] beobachtete Erholung der Aedes-aegypti-Populationen kurz nach der Sprühbehandlung deutet darauf hin, dass Haushalte in einer durch die lokale Übertragungsdynamik bestimmten Häufigkeit erneut behandelt werden müssen, um die Aedes-aegypti-Suppression wiederherzustellen. Die Sprühhäufigkeit sollte primär darauf abzielen, die Infektionswahrscheinlichkeit weiblicher Aedes aegypti zu reduzieren. Diese wird durch die erwartete Länge der extrinsischen Inkubationszeit (EIP) bestimmt – der Zeit, die ein Vektor benötigt, nachdem er sich mit infiziertem Blut vollgesogen hat, um für den nächsten Wirt infektiös zu werden. Die EIP wiederum hängt vom Virusstamm, der Temperatur und anderen Faktoren ab. Beispielsweise kann die menschliche Bevölkerung im Falle von Denguefieber, selbst wenn durch Insektizidspritzungen alle infizierten adulten Vektoren abgetötet werden, noch 14 Tage lang infektiös bleiben und neu schlüpfende Mücken infizieren [54]. Um die Ausbreitung von Denguefieber einzudämmen, sollten die Abstände zwischen den Spritzungen kürzer sein als die Abstände zwischen den Insektizidbehandlungen, um neu schlüpfende Mücken zu eliminieren, die infizierte Wirte stechen könnten, bevor sie andere Mücken infizieren können. Sieben Tage können als Richtwert und praktische Maßeinheit für die Vektorkontrolle dienen. Wöchentliche Insektizidspritzungen über mindestens drei Wochen (um die gesamte Infektionsperiode des Wirtes abzudecken) wären demnach ausreichend, um die Übertragung von Denguefieber zu verhindern. Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Wirksamkeit der vorherigen Spritzungen bis dahin nicht wesentlich abgenommen hätte [13]. Tatsächlich konnten die Gesundheitsbehörden in Iquitos die Dengue-Übertragung während eines Ausbruchs erfolgreich reduzieren, indem sie über mehrere Wochen bis Monate hinweg drei Runden von Insektizidspritzungen mit extrem niedrigem Volumen in geschlossenen Räumen durchführten.
Unsere Ergebnisse zeigen, dass die Wirkung der Innenraumspritzung auf die Haushalte beschränkt war, in denen sie durchgeführt wurde, und dass die Spritzung benachbarter Haushalte die Population von Aedes aegypti nicht weiter reduzierte. Adulte Aedes aegypti-Mücken können in der Nähe oder innerhalb des Hauses, in dem sie schlüpfen, verbleiben, sich bis zu 10 m entfernt versammeln und eine durchschnittliche Strecke von 106 m zurücklegen.[36] Daher hat die Spritzung der Umgebung eines Hauses möglicherweise keinen signifikanten Einfluss auf die Anzahl der Aedes aegypti in diesem Haus. Dies bestätigt frühere Erkenntnisse, dass die Spritzung außerhalb oder um Häuser herum keine Wirkung zeigte [18, 55]. Wie bereits erwähnt, können jedoch regionale Effekte auf die Populationsdynamik von A. aegypti auftreten, die unser Modell nicht erfassen kann.
Veröffentlichungsdatum: 06.02.2025