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Räumlich-zeitliche Analyse der Auswirkungen des Sprühens von Insektiziden in Innenräumen mit ultrakleinen Mengen auf die Aedes aegypti-Dichte in Haushalten | Schädlinge und Vektoren

Dieses Projekt analysierte Daten aus zwei groß angelegten Experimenten mit sechs Pyrethroid-Sprührunden 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. Diese sind (i) auf die kürzlich erfolgte Verwendung von Ultra-Low-Volume-Insektiziden (ULV) in Haushalten und (ii) auf die Verwendung von ULV in benachbarten oder nahegelegenen Haushalten zurückzuführen. Wir verglichen die Anpassung des Modells an verschiedene mögliche Gewichtungsschemata zur Sprüheffektivität, die auf unterschiedlichen zeitlichen und räumlichen Abklingfunktionen basieren, um die verzögerten Effekte von ULV-Insektiziden zu erfassen.
Unsere Ergebnisse zeigen, dass der Rückgang der A. aegypti-Häufigkeit innerhalb eines Haushalts hauptsächlich auf das Besprühen innerhalb desselben Haushalts zurückzuführen ist, während das Besprühen in benachbarten Haushalten keinen zusätzlichen Effekt hatte. Die Wirksamkeit der Sprühmaßnahmen sollte anhand der Zeit seit dem letzten Sprühen beurteilt werden, da wir keinen kumulativen Effekt durch aufeinanderfolgendes Sprühen feststellen konnten. Basierend auf unserem Modell schätzten wir, dass die Wirksamkeit des Sprühens etwa 28 Tage nach dem Sprühen um 50 % abnahm.
Die Reduzierung der Population der Aedes aegypti-Mücke in Haushalten hing in erster Linie von der Anzahl der Tage seit der letzten Behandlung in einem bestimmten Haushalt ab. Dies unterstreicht die Bedeutung der Sprühabdeckung in Hochrisikogebieten, wobei die Sprühhäufigkeit von der lokalen Übertragungsdynamik abhängt.
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 ernährt sich hauptsächlich und häufig von 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 kommt es regelmäßig zu Dengue-Ausbrüchen, die jährlich schätzungsweise 390 Millionen Fälle verursachen [6, 7]. Da weder eine Behandlung noch ein wirksamer und allgemein verfügbarer Impfstoff verfügbar ist, beruhen Prävention und Kontrolle der Dengue-Übertragung auf der Reduzierung der Mückenpopulationen durch verschiedene Vektorkontrollmaßnahmen, typischerweise das Versprühen von Insektiziden, die auf erwachsene Mücken abzielen [8].
In dieser Studie nutzten wir Daten aus zwei groß angelegten, replizierten Feldversuchen mit Ultra-Low-Volume-Pyrethroid-Sprühanwendungen in Innenräumen der Stadt Iquitos im peruanischen Amazonasgebiet [14]. Ziel war es, die räumlich und zeitlich verzögerten Effekte von Ultra-Low-Volume-Sprühanwendungen auf die Aedes-aegypti-Population in Haushalten über den einzelnen Haushalt hinaus abzuschätzen. Eine frühere Studie untersuchte die Wirkung von Ultra-Low-Volume-Behandlungen in Abhängigkeit davon, ob sich die Haushalte innerhalb oder außerhalb eines größeren Interventionsbereichs befanden. In dieser Studie versuchten wir, die Behandlungseffekte auf einer feineren Ebene, nämlich auf der Ebene einzelner Haushalte, zu analysieren, um den relativen Beitrag von Behandlungen innerhalb des Haushalts im Vergleich zu Behandlungen in benachbarten Haushalten zu verstehen. Zeitlich schätzten wir den kumulativen Effekt wiederholter Sprühanwendungen im Vergleich zur letzten Sprühanwendung auf die Reduzierung der Aedes-aegypti-Population in Haushalten, um die erforderliche Sprühhäufigkeit zu verstehen und den Rückgang der Sprühwirksamkeit im Zeitverlauf zu bewerten. Diese Analyse kann die Entwicklung von Vektorkontrollstrategien unterstützen und Informationen für die Parametrisierung von Modellen liefern, um deren Wirksamkeit vorherzusagen [22, 23, 24].
Visuelle Darstellung des Ringdistanzschemas zur Berechnung des Anteils der Haushalte innerhalb eines Rings in einer bestimmten Entfernung von Haushalt i, die in der Woche vor t mit Insektiziden behandelt wurden (alle Haushalte i liegen innerhalb von 1000 m der Pufferzone). In diesem Beispiel aus L-2014 befand sich Haushalt i im behandelten Gebiet, und die Befragung der erwachsenen Tiere wurde nach der zweiten Sprührunde durchgeführt. Die Distanzringe basieren auf den bekannten Flugdistanzen von Aedes aegypti-Mücken. Distanzringe B basieren auf einer gleichmäßigen Verteilung alle 100 m.
Wir haben ein einfaches Maß b getestet, indem wir den Anteil der Haushalte innerhalb eines Rings in einer bestimmten Entfernung vom Haushalt i berechnet haben, die in der Woche vor t mit Pestiziden behandelt wurden (Zusatzdatei 1: Tabelle 4).
Dabei ist h die Anzahl der Haushalte im Ring r und r die Entfernung zwischen dem Ring und Haushalt i. Die Entfernungen zwischen den Ringen werden unter Berücksichtigung der folgenden Faktoren bestimmt:
Relative Modellanpassung der zeitgewichteten Sprüheffektfunktion innerhalb von Haushalten. Dickere rote Linien repräsentieren die am besten passenden Modelle, wobei die dickste Linie die am besten passenden Modelle und die anderen dicken Linien Modelle darstellen, deren WAIC sich nicht signifikant vom WAIC des am besten passenden Modells unterscheidet. B. Zerfallsfunktion angewendet auf die Tage seit dem letzten Sprühen, die zu den fünf am besten passenden Modellen gehörten, sortiert nach dem durchschnittlichen WAIC in beiden Experimenten.
Die geschätzte Reduzierung der Aedes aegypti-Bestände pro Haushalt hängt von der Anzahl der Tage seit der letzten Besprühung ab. Die angegebene Gleichung drückt die Reduzierung als Verhältnis aus, wobei die Rate Ratio (RR) das Verhältnis des Sprühszenarios zum Nicht-Sprühen-Basisszenario darstellt.
Das Modell schätzte, dass die Wirksamkeit des Sprühmittels etwa 28 Tage nach dem Sprühen um 50 % nachließ, während sich die Populationen von Aedes aegypti etwa 50–60 Tage nach dem Sprühen fast vollständig erholt hatten.
In dieser Studie beschreiben wir die Auswirkungen des Sprühens von Pyrethroiden in sehr geringen Mengen in Innenräumen auf die Aedes-aegypti-Population in Haushalten als Funktion des Zeitpunkts und der räumlichen Ausdehnung des Sprühens in der Nähe des Haushalts. Ein besseres Verständnis der Dauer und der räumlichen Ausdehnung der Sprüheffekte auf Aedes-aegypti-Populationen wird dazu beitragen, optimale Ziele für die räumliche Abdeckung und die erforderliche Sprühhäufigkeit bei Vektorkontrollmaßnahmen zu identifizieren und die Modellierung zu unterstützen, in der verschiedene potenzielle Vektorkontrollstrategien verglichen werden. Unsere Ergebnisse zeigen, dass die Reduktion der Aedes-aegypti-Population innerhalb eines einzelnen Haushalts durch das Sprühen innerhalb desselben Haushalts bewirkt wurde, während das Besprühen von Haushalten in benachbarten Gebieten keine zusätzlichen Effekte hatte. Die Auswirkungen des Sprühens auf die Aedes-aegypti-Population in Haushalten hingen hauptsächlich von der Zeit seit dem letzten Sprühen ab und nahmen innerhalb von 60 Tagen allmählich ab. Es wurde keine weitere Reduktion der Aedes-aegypti-Populationen infolge der kumulativen Wirkung mehrerer Sprühvorgänge in Haushalten beobachtet. Kurz gesagt: Die Zahl der Aedes aegypti hat abgenommen. Die Anzahl der Aedes aegypti-Mücken in einem Haushalt hängt hauptsächlich von der Zeit ab, die seit der letzten Besprühung in diesem Haushalt vergangen ist.
Eine wichtige Einschränkung unserer Studie besteht darin, dass wir das Alter der gesammelten adulten Aedes aegypti-Mücken nicht kontrolliert 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 des Besprühens in benachbarten Haushalten auf die A. aegypti-Häufigkeit in einem bestimmten Haushalt fanden, können wir nicht mit Sicherheit davon ausgehen, dass es in Gebieten, in denen häufig gesprüht wird, keinen regionalen Effekt auf die A. aegypti-Populationsdynamik gibt.
Zu den weiteren Limitationen unserer Studie gehört, dass wir eine Notfallspritzung des Gesundheitsministeriums etwa zwei Monate vor der experimentellen Spritzung von L-2014 nicht berücksichtigen konnten, da detaillierte Informationen zu Ort und Zeitpunkt fehlten. Frühere Analysen zeigten, dass diese Spritzungen im gesamten Untersuchungsgebiet ähnliche Wirkungen hatten und eine gemeinsame Basis für die Aedes aegypti-Dichte bildeten. Tatsächlich begannen sich die Aedes aegypti-Populationen zu erholen, als die experimentellen Spritzungen durchgeführt wurden [14]. Die unterschiedlichen Ergebnisse der beiden Versuchszeiträume könnten zudem auf Unterschiede im Studiendesign und der unterschiedlichen Anfälligkeit von Aedes aegypti gegenüber Cypermethrin zurückzuführen sein, wobei S-2013 sensitiver war als L-2014 [14]. Wir berichten über die konsistentesten Ergebnisse aus den beiden Studien und schließen das an das L-2014-Experiment angepasste Modell als unser finales Modell ein. Da sich das experimentelle Design von L-2014 besser zur Beurteilung der Auswirkungen der jüngsten Sprühmaßnahmen auf die Populationen der Aedes aegypti-Mücke eignet und die lokalen Populationen der Aedes aegypti 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 Anstieg der Sprühzerfallskurve, der in dieser Studie beobachtet wurde, kann auf eine Kombination aus der Abbaurate von Cypermethrin und der Populationsdynamik von Mücken 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 rasch zerfallend nach der Anwendung und als minimale Rückstände gelten, ist ihre Abbaurate in Innenräumen viel langsamer als im Freien, und mehrere Studien haben gezeigt, dass Cypermethrin nach dem Versprühen monatelang in der Raumluft und im Staub verbleiben kann [45,46,47]. Die Häuser in Iquitos sind oft in dunklen, engen Korridoren mit wenigen Fenstern gebaut, was die verringerte Abbaurate durch Photolyse erklären könnte [14]. Außerdem ist Cypermethrin in niedrigen Dosen für empfindliche Aedes aegypti-Mücken hochgiftig (LD50 ≤ 0,001 ppm) [48]. Aufgrund der hydrophoben Natur von Cypermethrinrückständen ist es unwahrscheinlich, dass es aquatische Mückenlarven beeinträchtigt. Dies erklärt die Erholung der adulten Tiere aus aktiven Larvenhabitaten im Laufe der Zeit, wie in der Originalstudie beschrieben, mit einem höheren Anteil nicht oviparer Weibchen in behandelten Gebieten als in Pufferzonen [14]. Der Lebenszyklus der Aedes aegypti-Mücke vom Ei bis zum adulten Tier kann je nach Temperatur und Mückenart 7 bis 10 Tage dauern. [49] Die verzögerte Erholung der Populationen adulter Mücken kann außerdem dadurch erklärt werden, dass Cypermethrinrückstände einige neu geschlüpfte Adulte sowie einige eingeschleppte Adulte aus nie behandelten Gebieten töten oder abwehren, sowie durch eine reduzierte Eiablage aufgrund der geringeren Zahl adulter Tiere [22, 50].
Modelle, die die gesamte Historie früherer Sprühaktionen in Haushalten berücksichtigten, wiesen eine geringere Genauigkeit und schwächere Effektschätzungen auf als Modelle, die nur das jüngste Sprühdatum berücksichtigten. Dies sollte nicht als Beleg dafür verstanden werden, dass einzelne Haushalte nicht erneut behandelt werden müssen. Die Erholung der A. aegypti-Populationen, die in unserer Studie sowie in früheren Studien [14] kurz nach den Sprühaktionen beobachtet wurde, legt nahe, dass Haushalte in einer durch die lokale Übertragungsdynamik bestimmten Häufigkeit erneut behandelt werden müssen, um die Unterdrückung von A. aegypti wiederherzustellen. Die Sprühhäufigkeit sollte in erster Linie darauf ausgerichtet sein, die Wahrscheinlichkeit einer Infektion weiblicher Aedes aegypti zu verringern, die durch die erwartete Länge der extrinsischen Inkubationszeit (EIP) bestimmt wird – die Zeit, die ein Vektor benötigt, der 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 im Fall von Denguefieber die menschliche Bevölkerung 14 Tage lang ansteckend bleiben und neu auftretende Mücken infizieren, selbst wenn durch das Versprühen von Insektiziden alle infizierten erwachsenen Überträger abgetötet werden [54]. Um die Ausbreitung von Denguefieber einzudämmen, sollten die Abstände zwischen den Sprühvorgängen kürzer sein als die zwischen den Insektizidbehandlungen, um neu auftretende Mücken, die infizierte Wirte stechen könnten, zu eliminieren, bevor sie andere Mücken infizieren können. Sieben Tage können als Richtlinie und praktische Maßeinheit für Vektorkontrollbehörden verwendet werden. Somit wäre das wöchentliche Versprühen von Insektiziden über mindestens drei Wochen (um die gesamte Infektionsdauer des Wirtes abzudecken) ausreichend, um die Übertragung von Denguefieber zu verhindern, und unsere Ergebnisse legen nahe, dass die Wirksamkeit der vorherigen Sprühvorgänge bis dahin nicht signifikant verringert wäre [13]. Tatsächlich gelang es den Gesundheitsbehörden in Iquitos, die Dengue-Übertragung während eines Ausbruchs zu reduzieren, indem sie über einen Zeitraum von mehreren Wochen bis Monaten drei Runden mit Insektiziden mit extrem geringen Mengen in geschlossenen Räumen versprühten.
Unsere Ergebnisse zeigen, dass die Auswirkungen des Besprühens von Innenräumen auf die Haushalte beschränkt blieben, in denen es durchgeführt wurde. Das Besprühen benachbarter Haushalte führte nicht zu einer weiteren Reduzierung der Aedes aegypti-Populationen. Erwachsene Aedes aegypti-Mücken können sich in der Nähe oder im Haus aufhalten, wo sie schlüpfen, sich bis zu 10 m entfernt sammeln und eine durchschnittliche Distanz von 106 m zurücklegen. [36] Daher hat das Besprühen der Umgebung eines Hauses möglicherweise keinen signifikanten Einfluss auf die Aedes aegypti-Population in diesem Haus. Dies unterstützt frühere Befunde, wonach das Besprühen außerhalb oder um Häuser herum keine Auswirkungen hatte [18, 55]. Wie bereits erwähnt, kann es jedoch regionale Auswirkungen auf die Populationsdynamik von A. aegypti geben, die unser Modell nicht erfassen kann.


Beitragszeit: 06.02.2025