一种新型疟蚊正在非洲城市引发疫情。它的来源地是哪里?

 

基因分析表明,生活在城市的斯氏按蚊很可能来自南亚,并可能带来了对杀虫剂的抗药性。

非洲斯氏按蚊的入侵历史和抗性机制。图片来源:特里斯坦·丹尼斯,利物浦热带医学院/昆士兰大学

 

一览

  • 斯氏按蚊是一种入侵性的城市蚊种,能够传播两种高度危险的疟疾。为了更好地了解它如何入侵非洲,以及可能导致其更难控制的杀虫剂抗性的遗传基础,研究人员对从非洲、中东和南亚各地采集的 645 只蚊子的基因组进行了测序。
  • 他们发现,这种蚊子很可能来自南亚,它本身就具备许多抗药性,能够抵抗常见的杀虫剂,并在吉布提建立了一个“桥头堡种群”。这可能随后在东非和也门引发了多起入侵。
  • 这些发现可以为监测蚊子未来的传播情况以及有针对性地控制蚊子传播提供框架。

一种栖息于城市的蚊子物种出现在非洲,这引起了疟疾专家的警惕。这种原产于南亚和波斯湾地区的斯氏按蚊(Anopheles stephensi) 对许多常用杀虫剂具有抗药性,其在非洲的种群已被证实与吉布提和埃塞俄比亚城市疟疾病例的意外激增有关,并有可能使数百万人面临感染疟疾的风险。

现在,迄今为止针对该物种规模最大的基因组研究揭示了这种蚊子可能如何到达非洲并随后传播,以及可能使其更难控制的杀虫剂抗性的遗传基础。

“如果我们了解它的来源和传播方式,我们就可以利用这些信息来确定重点监测和控制的特定区域,”领导这项研究的英国利物浦热带医学院的特里斯坦·丹尼斯博士说。

什么是斯氏按蚊(An. stephensi) ?它为什么如此危险?

原产于南亚的斯氏按蚊(An. stephensi) 是一种入侵性疟蚊,它对城市生活有着独特的适应能力。与其他主要在农村地区活动的非洲疟疾媒介不同, 斯氏按蚊很容易在水箱、水桶和其他人工容器中繁殖,从而在人口稠密的城镇和城市中大量繁殖。该蚊种能够传播世界上最致命的疟原虫——恶性疟原虫( Plasmodium falciparum) ,以及撒哈拉以南非洲以外地区疟疾的主要病原体—— 间日疟原虫( P. vivax )。 疟疾疫苗主要预防的就是恶性疟原虫感染。

自 2012 年首次在吉布提被发现以来, 斯氏按蚊(An. stephensi) 已扩散至非洲之角和也门,近期在苏丹、肯尼亚、尼日利亚、加纳和尼日尔也有发现。这种蚊子已被证实与城市疟疾的意外爆发有关。例如,2022 年 1 月至 5 月期间,埃塞俄比亚东部城市迪雷达瓦报告了约 2400 例疟疾病例 ——而该市通常每年仅报告约 200 例疟疾病例。

“在疟疾通常被认为是农村疾病,并且控制策略也相应地制定的非洲大陆, 恶性疟原虫间日疟原虫在城市中高度活跃的传播媒介的出现,可能会导致流行病学发生转变,从而威胁到估计 1.26 亿城市居民,并使数十年来在疟疾控制方面取得的进展功亏一篑,”丹尼斯及其同事写道。

另一个问题是,非洲的斯蒂芬氏按蚊种群对几种重要的杀虫剂类别表现出抗药性,包括用于杀虫蚊帐的拟除虫菊酯类杀虫剂和用于室内滞留喷洒的氨基甲酸酯类杀虫剂。然而,到目前为止,尚不清楚究竟是哪些基因变化导致了这种抗药性。

这种蚊子是如何在非洲站稳脚跟并随后扩散的?

为了更好地了解这种蚊子是如何在非洲大陆定居的,以及它对杀虫剂产生抗性的遗传基础,丹尼斯和他的同事对从非洲、中东和南亚各地收集的 645 只斯氏按蚊的基因组进行了测序。

通过研究它们的基因相似性和差异性,研究人员得以重建蚊子进入非洲的旅程,以及帮助其在非洲定居的杀虫剂抗性的起源。

这项发表在 《科学》杂志上的研究发现, 斯氏按蚊很可能来自南亚,并在吉布提建立了一个“桥头堡种群”,随后在东非和也门形成了多个入侵前线。

丹尼斯告诉 VaccinesWork :“我们的数据——以及其他人的——表明港口是主要的入境点,基因数据也支持这一点。”

“我们还可以识别未来可能的传播途径。2020 年在尼日利亚发现了斯氏按蚊 ,2025 年在尼日尔也发现了该蚊种。我们的数据表明,苏丹平坦多风的地形促进了其传播,并提出了萨赫勒走廊(例如乍得和中非共和国)可能是一条传播途径的可能性,只是目前有限的监测尚未发现。查明这一点迫在眉睫。”

“相比之下,我们认为埃塞俄比亚高原可能减缓了蚊子的传播速度,而东非大裂谷可能限制了蚊子对肯尼亚的持续入侵,我们知道东非大裂谷对其他蚊种的迁徙起到了屏障作用。”

杀虫剂抗性如何促成了斯氏按蚊的成功传播?

该研究还表明,许多帮助蚊子抵抗杀虫剂的抗性特征并非在抵达非洲后进化而来,而是从亚洲传入的。这意味着斯氏按蚊可能在抵达非洲时就已经具备了一些抵御常用杀虫剂所需的机制,这或许会使控制该蚊种变得更加困难。

丹尼斯说:“抗药性在苏丹、埃塞俄比亚、也门和肯尼亚普遍存在,而且基因非常一致,因为整个入侵种群都来自同一个有限的基因库。这听起来似乎更容易处理,但实际上恰恰相反:没有可以利用的变异。如果抗药性是在每个国家局部进化而来的,你就会看到一个块状分布的区域,可以根据不同地区使用不同的杀虫剂进行防治。”

这些发现如何能帮助疟疾控制和预防工作?

尽管入侵遍及多个国家,冲突、不安全局势和薄弱的监测系统使得追踪变得困难,但研究人员表示,他们的分析为监测蚊子的传播和有针对性的控制工作提供了一个框架。

丹尼斯说:“了解应该重点关注哪些地理瓶颈点确实很有用。”他以澳大利亚为例,指出澳大利亚通过密集监测和控制措施,阻止了入侵物种白纹伊蚊( Aedes albopictus )从托雷斯海峡向南扩散。丹尼斯说:“同样的道理也适用于东非大裂谷等天然屏障,或者作为潜在入侵点的港口。”

此次入侵很可能是通过南亚的海上贸易传入的,这一发现也表明,应该优先对主要港口进行监控,因为它们可能成为未来入侵的门户。

“但实际上,我怀疑短期内能做的事情相当有限,”丹尼斯说。“入侵性疟疾媒介以前也曾被成功控制过。 例如,阿拉伯按蚊在 20 世纪 30 年代曾短暂入侵巴西,并通过一场协同行动被根除。但考虑到目前已经阻碍监测和控制的安全问题,要在如此广泛的入侵区域内协调多个国家开展此类工作将非常困难。”


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