Published May 14, 2020 | Version v1
Publication Open

Comparison of the knockdown resistance locus (<i>kdr</i>) in<i>Anopheles stephensi</i>,<i>An. arabiensis</i>, and<i>Culex pipiens s.l.</i>suggests differing mechanisms of pyrethroid resistance in east Ethiopia

Creators

  • 1. Baylor University
  • 2. Addis Ababa University
  • 3. University of North Carolina at Charlotte
  • 4. University of Georgia
  • 5. Pennsylvania State University
  • 6. Jigjiga University

Description

Abstract The malaria vector, Anopheles stephensi , which is typically restricted to South Asia and the Middle East, was recently detected in the Horn of Africa. Controlling the spread of this vector could involve integrated vector control that considers the status of insecticide resistance of multiple vector species in the region. Previous reports indicate that the knockdown resistance mutations ( kdr ) in the voltage-gated sodium channel ( vgsc ) are absent in both pyrethroid resistant and sensitive variants of An. stephensi in east Ethiopia but similar information on other vector species in the same areas is limited. In this study, kdr and the neighboring intron was analyzed in An. stephensi , An. arabiensis , and Culex pipiens s. l . collected in east Ethiopia between 2016 and 2017. Sequence analysis revealed that all of Cx. pipiens s.l. (n = 42) and 71.6% of the An. arabiensis (n=67) carried kdr L1014F known to confer target-site pyrethroid resistance. Intronic variation was only observed in An. stephensi (segregating sites = 6, haplotypes = 3) previously shown to have no kdr mutations. In addition, no evidence of non-neutral evolutionary processes was detected at the An. stephensi kdr intron which further supports target-site mechanism not being a major resistance mechanism in this An. stephensi population. Overall, these results suggest differences in evolved mechanisms of pyrethroid/DDT resistance in populations of vector species from the same region. Variation in insecticide resistance mechanisms in East Ethiopian mosquito vectors highlight possible species or population specific biological factors and distinct environmental exposures that shape their evolution.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

الملخص تم اكتشاف ناقل الملاريا، الأنوفيلة ستيفينسي ، الذي يقتصر عادة على جنوب آسيا والشرق الأوسط، مؤخرًا في القرن الأفريقي. يمكن أن تنطوي السيطرة على انتشار هذا الناقل على مكافحة متكاملة للنواقل تأخذ في الاعتبار حالة مقاومة المبيدات الحشرية لأنواع متعددة من النواقل في المنطقة. تشير التقارير السابقة إلى أن طفرات مقاومة الضربة القاضية ( kdr ) في قناة الصوديوم ذات بوابات الجهد (vgsc) غائبة في كل من المتغيرات المقاومة للبيريثرويد والحساسة لـ An. Stephensi في شرق إثيوبيا ولكن معلومات مماثلة عن الأنواع الناقلة الأخرى في نفس المناطق محدودة. في هذه الدراسة، تم تحليل KDR والإنترون المجاور في An. stephensi , An. arabiensis , and Culex pipiens s. l . التي تم جمعها في شرق إثيوبيا بين عامي 2016 و 2017. كشف تحليل التسلسل أن كل من Cx. pipiens s.l. (n = 42) و 71.6 ٪ من An. arabiensis (n=67) حملت KDR L1014F المعروف أنها تمنح مقاومة البيرثرويد في الموقع المستهدف. لوحظ التباين الداخلي فقط في An. stephensi (مواقع الفصل = 6، الأنماط الفردانية = 3) التي أظهرت سابقًا عدم وجود طفرات kdr. بالإضافة إلى ذلك، لم يتم اكتشاف أي دليل على عمليات تطورية غير محايدة في انترون أن. ستيفينسي كدر الذي يدعم كذلك آلية الموقع المستهدف ليست آلية مقاومة رئيسية في هذه المجموعة من أن. ستيفينسي. وبشكل عام، تشير هذه النتائج إلى اختلافات في الآليات المتطورة لمقاومة البيريثرويد/الـ دي .دي .تي في مجموعات الأنواع الناقلة من نفس المنطقة. ويسلط التباين في آليات مقاومة المبيدات الحشرية في ناقلات البعوض في شرق إثيوبيا الضوء على العوامل البيولوجية المحتملة الخاصة بالأنواع أو السكان والتعرضات البيئية المتميزة التي تشكل تطورها.

Translated Description (French)

Résumé Le vecteur du paludisme, Anopheles stephensi , qui est généralement limité à l'Asie du Sud et au Moyen-Orient, a été récemment détecté dans la Corne de l'Afrique. Le contrôle de la propagation de ce vecteur pourrait impliquer une lutte antivectorielle intégrée qui prend en compte l'état de résistance aux insecticides de plusieurs espèces de vecteurs dans la région. Des rapports antérieurs indiquent que les mutations de résistance à la détonation ( kdr ) dans le canal sodique voltage-dépendant ( vgsc ) sont absentes chez les variantes résistantes et sensibles aux pyréthrinoïdes d'An. stephensi dans l'est de l'Éthiopie, mais les informations similaires sur d'autres espèces de vecteurs dans les mêmes zones sont limitées. Dans cette étude, kdr et l'intron voisin ont été analysés chez An. stephensi , An. arabiensis et Culex pipiens s. l. collectés dans l'est de l'Éthiopie entre 2016 et 2017. L'analyse de séquence a révélé que tous les Cx. pipiens s.l. (n = 42) et 71,6% des An. arabiensis (n=67) portaient le kdr L1014F connu pour conférer une résistance aux pyréthrinoïdes du site cible. La variation intronique n'a été observée que chez An. stephensi (sites de ségrégation = 6, haplotypes = 3) n'ayant pas de mutations kdr. De plus, aucune preuve de processus évolutifs non neutres n'a été détectée au niveau de l'intron kdr d'An. stephensi, ce qui soutient en outre que le mécanisme du site cible n'est pas un mécanisme de résistance majeur dans cette population d'An. stephensi. Dans l'ensemble, ces résultats suggèrent des différences dans les mécanismes évolués de résistance aux pyréthrinoïdes/DDT dans les populations d'espèces de vecteurs de la même région. La variation des mécanismes de résistance aux insecticides chez les moustiques vecteurs d'Éthiopie orientale met en évidence les facteurs biologiques spécifiques aux espèces ou aux populations possibles et les expositions environnementales distinctes qui façonnent leur évolution.

Translated Description (Spanish)

Resumen El vector de la malaria, Anopheles stephensi , que normalmente se limita al sur de Asia y Oriente Medio, se detectó recientemente en el Cuerno de África. El control de la propagación de este vector podría implicar un control integrado de vectores que considere el estado de resistencia a los insecticidas de múltiples especies de vectores en la región. Informes anteriores indican que las mutaciones de resistencia a la caída ( kdr ) en el canal de sodio regulado por voltaje (vgsc) están ausentes tanto en variantes resistentes como sensibles a piretroides de An. stephensi en el este de Etiopía, pero la información similar sobre otras especies de vectores en las mismas áreas es limitada. En este estudio, se analizó kdr y el intrón vecino en An. stephensi , An. arabiensis y Culex pipiens s. l. recolectados en el este de Etiopía entre 2016 y 2017. El análisis de secuencia reveló que la totalidad de Cx. pipiens s.l. (n = 42) y el 71,6% de An. arabiensis (n=67) portaban kdr L1014F, que se sabe que confiere resistencia a los piretroides en el sitio diana. La variación intrónica solo se observó en An. stephensi (sitios de segregación = 6, haplotipos = 3) que previamente habían demostrado no tener mutaciones kdr. Además, no se detectó evidencia de procesos evolutivos no neutros en el intrón kdr de An. stephensi, lo que respalda aún más que el mecanismo del sitio objetivo no sea un mecanismo de resistencia importante en esta población de An. stephensi. En general, estos resultados sugieren diferencias en los mecanismos evolucionados de resistencia a piretroides/DDT en poblaciones de especies de vectores de la misma región. La variación en los mecanismos de resistencia a los insecticidas en los mosquitos vectores del este de Etiopía destaca posibles factores biológicos específicos de especies o poblaciones y distintas exposiciones ambientales que dan forma a su evolución.

Files

2020.05.13.093898.full.pdf.pdf

Files (476.4 kB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:65da9147604acb37ea9c09a4c0a384bf
476.4 kB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
مقارنة بين موضع المقاومة بالضربة القاضية (<i>KDR</i>) في<i>الأنوفيلة ستيفينسي</i>،<i>An. arabiensis</i>، و<i>Culex pipiens s.l.</i>تشير إلى آليات مختلفة لمقاومة البيريثرويد في شرق إثيوبيا
Translated title (French)
La comparaison du locus de résistance au renversement (<i>kdr</i>) chez<i>Anopheles stephensi</i>,<i>An. arabiensis</i> et<i>Culex pipiens s.l.</i>suggère différents mécanismes de résistance aux pyréthroïdes dans l'est de l'Éthiopie
Translated title (Spanish)
La comparación del locus de resistencia a la caída (<i>kdr</i>) en<i>Anopheles stephensi</i>,<i>An. arabiensis</i> y<i>Culex pipiens s.l.</i>sugiere diferentes mecanismos de resistencia a los piretroides en el este de Etiopía

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3025628706
DOI
10.1101/2020.05.13.093898

Is supplement to
https://openalex.org/W4292373353 (Other)
https://openalex.org/W4255283975 (Other)
https://openalex.org/W2947068622 (Other)
https://openalex.org/W2542372422 (Other)
https://openalex.org/W2462656584 (Other)
https://openalex.org/W2218675651 (Other)
https://openalex.org/W2148270880 (Other)
https://openalex.org/W2101288752 (Other)
https://openalex.org/W1986814882 (Other)
https://openalex.org/W1903848053 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Ethiopia

References

  • https://openalex.org/W1560024057
  • https://openalex.org/W1977743896
  • https://openalex.org/W1985375695
  • https://openalex.org/W1993167637
  • https://openalex.org/W2027034212
  • https://openalex.org/W2040620003
  • https://openalex.org/W2098576362
  • https://openalex.org/W2100444509
  • https://openalex.org/W2102234847
  • https://openalex.org/W2103576487
  • https://openalex.org/W2104416728
  • https://openalex.org/W2110586022
  • https://openalex.org/W2110755408
  • https://openalex.org/W2115837368
  • https://openalex.org/W2121206078
  • https://openalex.org/W2124496274
  • https://openalex.org/W2132393729
  • https://openalex.org/W2158297082
  • https://openalex.org/W2166537326
  • https://openalex.org/W2280220883
  • https://openalex.org/W2342343314
  • https://openalex.org/W2752530114
  • https://openalex.org/W2890592401
  • https://openalex.org/W2913348676
  • https://openalex.org/W2936706172
  • https://openalex.org/W3002217389
  • https://openalex.org/W4247143054
  • https://openalex.org/W4251304755