疟疾是一个致命的全球负担
女按蚊蚊子传播疟原虫寄生虫导致疟疾.近几十年来,以蚊子种群为目标的控制方法,如经杀虫剂处理的蚊帐,大大减少了疟疾负担。然而,疟疾仍然是疾病和死亡的毁灭性原因在热带和亚热带地区,2019年有超过40万人死亡,2.2亿例病例。为了在防治疟疾的斗争中取得进一步进展,我们需要对影响传播的因素有更深入的了解,因为蚊子种群对杀虫剂的抵抗力越来越强。
疟原虫在蚊子体内的发育是复杂的
疟疾传播的一个关键决定因素是寄生虫在蚊子体内发育所需的时间。当蚊子通过叮咬被感染的人而在血液中摄取了疟疾寄生虫后,这些寄生虫会经历一系列的发育过程,直到它们最终入侵蚊子的唾液腺,然后在新的叮咬中传播。从蚊子感染到能够继续传播之间的时间被称为外部潜伏期(EIP,约为10-14天)恶性疟原虫实验室感染)。它对传播的影响与蚊子的死亡率有关:在相同寿命的蚊子中,具有较短EIP的寄生虫比具有较长EIP的寄生虫传播得更快,时间更长。
正如许多生长过程一样,EIP会受到环境温度的影响,但它也与蚊子体内可用的营养资源有关。我们以前的工作结果表明,雌虫产卵数量的减少增加了寄生虫的大小,缩短了EIP,加速了唾液腺内寄生虫的出现。寄生虫能够有效地利用卵发育后积累的脂质资源。
蚊子自然会多次进食
鉴于EIP和蚊子体内资源之间的联系,我们的最新研究考虑了蚊子额外吸血对寄生虫发育速度的影响。在自然种群,冈比亚疟蚊雌性咬人是为了在每一轮的卵发育中获取营养,这一过程可能有好几轮。这种多重进食行为在实验室实验中很难重现疟原虫这限制了我们对其对疟疾传播的潜在影响的理解,但这更接近于实地种群中发生的情况。
额外的血液饲料会加速寄生虫的发育并增加疟疾传播的可能性
在我们的研究中在雌蚊感染疟疾寄生虫3天后,为它们提供第二餐血液恶性疟原虫极大地增加了正在发育的寄生虫的体积,加速了唾液腺中传播形式的出现,将EIP缩短2.3天(21%),使这些蚊子的传染性更快。增加的可用资源,特别是氨基酸和脂质,由额外的血液餐提供,显然是可获得的,并有可能被寄生虫吸收。疟原虫因此具有显著的可塑性,可以利用蚊子可用的营养物质来加速其发育。事实上,在几种蚊子与病原体的相互作用中也有类似的结果,所以这可能是寄生虫增加传播到下一个宿主的机会的更普遍的机制。
将我们的发现纳入撒哈拉以南非洲的一个数学模型,揭示了疟疾传播潜力,一个参数称为R0,合并多次血液喂养可能比之前认为的要高。由于已经在进食的自然蚊子种群正在成倍增长,这表明多重血液进食作为传播驱动因素的贡献目前被低估,在这些流行地区消除这种情况可能比预期的更具有挑战性。
对控制疟疾有什么影响?
我们的数据表明,首先,寄生虫可以通过较年轻的蚊子传播,众所周知,这些蚊子对杀虫剂的杀灭敏感性较低,这可能对现有的以杀虫剂为基础的策略(蚊帐和室内残留喷雾剂)的效果产生负面影响。
其次,鼓励蚊子以附近的动物而不是人为食的策略(动物预防)可能不如预期的那么有效,因为动物血液虽然在营养上与人血液不同,但仍可能加速蚊子体内的发育,增加了雌性以人类为食时传播寄生虫的可能性。
最后,减少干扰产蛋量的控制策略按蚊种群,例如基因工程种群抑制基因驱动,可能增加蚊子内部对寄生虫可用的资源,加速它们的发育,并无意中有利于疟疾的传播。
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