Published October 19, 2022
| Version v1
Publication
Open
Molecular analysis of knockdown resistance (kdr) mutations in the voltage-gated sodium channel gene of Aedes aegypti populations from Saudi Arabia
Creators
- 1. University of Manchester
- 2. Ministry of Health
- 3. Saudi Center for Disease Prevention and Control
- 4. King Abdulaziz University
- 5. Chiang Mai University
- 6. Delta Air Lines (United States)
- 7. Vector (United States)
- 8. Kyambogo University
- 9. Jazan University
Description
Abstract Background The Aedes aegypti mosquito is the primary vector for dengue, chikungunya, yellow fever and Zika viruses worldwide. The first record of Ae. aegypti in southwestern Saudi Arabia was in 1956. However, the first outbreak and cases of dengue fever were reported in 1994, and cases have increased in recent years. Vector control for Ae. aegypti mainly uses pyrethroid insecticides in outdoor and indoor space spraying. The constant use of pyrethroids has exerted intense selection pressure for developing target-site mutations in the voltage-gated sodium channel ( vgsc ) gene in Ae. Aegypti against pyrethroids—mutations that have led to knockdown resistance ( kdr ). Methods Aedes aegypti field populations from five regions (Jazan, Sahil, Makkah, Jeddah and Madinah) of southwestern Saudi Arabia were genotyped for known kdr mutations in domains IIS6 and IIIS6 of the vgsc gene using polymerase chain reaction (PCR) amplification and sequencing. We estimated the frequency of kdr mutations and genotypes from Saudi Arabia as well as from other countries, Thailand, Myanmar (Southeast Asia) and Uganda (East Africa). We constructed haplotype networks to infer the evolutionary relationships of these gene regions. Results The three known kdr mutations, S989P, V1016G (IIS6) and F1534C (IIIS6), were detected in all five regions of Saudi Arabia. Interestingly, the triple homozygous wild genotype was reported for the first time in two individuals from the highlands of the Jazan region and one from the Al-Quoz, Sahil region. Overall, nine genotypes comprising four haplotypes were observed in southwestern Saudi Arabia. The median-joining haplotype networks of eight populations from Saudi Arabia, Southeast Asia and East Africa for both the IIS6 and IIIS6 domains revealed that haplotype diversity was highest in Uganda and in the Jazan and Sahil regions of Saudi Arabia, whereas haplotype diversity was low in the Jeddah, Makkah and Madinah regions. Median-joining haplotype networks of both domains indicated selection acting on the kdr -mutation containing haplotypes in Saudi Arabia. Conclusions The presence of wild type haplotypes without any of the three kdr mutations, i.e. that are fully susceptible, in Saudi Arabia indicates that further consideration should be given to insecticide resistance management strategies that could restore pyrethroid sensitivity to the populations of Ae. aegypti in Saudi Arabia as part of an integrative vector control strategy. Graphical Abstract
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
خلفية مجردة البعوضة الزاعجة المصرية هي الناقل الرئيسي لفيروسات حمى الضنك والشيكونغونيا والحمى الصفراء وزيكا في جميع أنحاء العالم. كان أول سجل لـ Ae. aegypti في جنوب غرب المملكة العربية السعودية في عام 1956. ومع ذلك، تم الإبلاغ عن أول تفشي وحالات حمى الضنك في عام 1994، وزادت الحالات في السنوات الأخيرة. تستخدم مكافحة ناقلات مرض الزاعجة المصرية بشكل أساسي المبيدات الحشرية البيرثرويدية في رش المساحات الخارجية والداخلية. مارس الاستخدام المستمر للبيريثرويدات ضغطًا انتقائيًا مكثفًا لتطوير طفرات الموقع المستهدف في جين قناة الصوديوم ذات الجهد الكهربي ( vgsc) في Ae. المصرية ضد البيرثرويدات - الطفرات التي أدت إلى مقاومة الضربة القاضية ( KDR ). طرق تنميط مجموعات حقول الزاعجة المصرية من خمس مناطق (جازان وساحل ومكة وجدة والمدينة المنورة) في جنوب غرب المملكة العربية السعودية لطفرات kdr المعروفة في المجالات IIS6 و IIIS6 من جين vgsc باستخدام تضخيم وتسلسل تفاعل البوليميراز المتسلسل (PCR). قدرنا تواتر طفرات KDR والأنماط الجينية من المملكة العربية السعودية وكذلك من دول أخرى، تايلاند وميانمار (جنوب شرق آسيا) وأوغندا (شرق إفريقيا). لقد أنشأنا شبكات النمط الفرداني لاستنتاج العلاقات التطورية لهذه المناطق الجينية. النتائج تم اكتشاف طفرات KDR الثلاثة المعروفة، S989P و V1016G (IIS6) و F1534C (IIIS6)، في جميع المناطق الخمس في المملكة العربية السعودية. ومن المثير للاهتمام أنه تم الإبلاغ عن النمط الجيني البري الثلاثي المتماثل الزيجوت لأول مرة في شخصين من مرتفعات منطقة جازان وواحد من منطقة القوز والساحل. بشكل عام، لوحظت تسعة أنماط وراثية تضم أربعة أنماط فردية في جنوب غرب المملكة العربية السعودية. كشفت شبكات الأنماط الفردية الوسيطة لثمانية سكان من المملكة العربية السعودية وجنوب شرق آسيا وشرق إفريقيا لكل من مجالات IIS6 و IIIS6 أن تنوع الأنماط الفردية كان الأعلى في أوغندا وفي منطقتي جازان والساحل في المملكة العربية السعودية، في حين كان تنوع الأنماط الفردية منخفضًا في مناطق جدة ومكة المكرمة والمدينة المنورة. أشارت شبكات النمط الفرداني متوسطة الانضمام لكلا المجالين إلى الاختيار الذي يعمل على طفرة KDR التي تحتوي على الأنماط الفردانية في المملكة العربية السعودية. الاستنتاجات يشير وجود الأنماط الفردية من النوع البري دون أي من طفرات KDR الثلاثة، أي المعرضة تمامًا، في المملكة العربية السعودية إلى أنه ينبغي إيلاء مزيد من الاعتبار لاستراتيجيات إدارة مقاومة المبيدات الحشرية التي يمكن أن تعيد حساسية البيرثرويد لسكان Ae. aegypti في المملكة العربية السعودية كجزء من استراتيجية تكاملية لمكافحة ناقلات الأمراض. الملخص الرسوميTranslated Description (French)
Résumé Contexte Le moustique Aedes aegypti est le principal vecteur des virus de la dengue, du chikungunya, de la fièvre jaune et du Zika dans le monde. Le premier enregistrement d'Ae. aegypti dans le sud-ouest de l'Arabie saoudite remonte à 1956. Cependant, la première épidémie et les premiers cas de dengue ont été signalés en 1994, et les cas ont augmenté ces dernières années. La lutte antivectorielle pour Ae. aegypti utilise principalement des insecticides pyréthrinoïdes dans la pulvérisation dans l'espace extérieur et intérieur. L'utilisation constante de pyréthroïdes a exercé une pression de sélection intense pour développer des mutations du site cible dans le gène du canal sodique voltage-dépendant ( vgsc) chez l'Ae. Aegypti contre les pyréthroïdes - mutations qui ont conduit à une résistance à la détonation ( kdr ). Méthodes Les populations de terrain d'Aedes aegypti de cinq régions (Jazan, Sahil, Makkah, Jeddah et Madinah) du sud-ouest de l'Arabie saoudite ont été génotypées pour des mutations kdr connues dans les domaines IIS6 et IIIS6 du gène vgsc en utilisant l'amplification et le séquençage par réaction en chaîne de la polymérase (PCR). Nous avons estimé la fréquence des mutations et des génotypes du kdr en Arabie saoudite ainsi que dans d'autres pays, en Thaïlande, au Myanmar (Asie du Sud-Est) et en Ouganda (Afrique de l'Est). Nous avons construit des réseaux d'haplotypes pour déduire les relations évolutives de ces régions génétiques. Résultats Les trois mutations kdr connues, S989P, V1016G (IIS6) et F1534C (IIIS6), ont été détectées dans les cinq régions d'Arabie saoudite. Fait intéressant, le génotype sauvage triple homozygote a été signalé pour la première fois chez deux individus des hautes terres de la région de Jazan et un de la région d'Al-Quoz, Sahil. Au total, neuf génotypes comprenant quatre haplotypes ont été observés dans le sud-ouest de l'Arabie saoudite. Les réseaux d'haplotypes se joignant à la médiane de huit populations d'Arabie saoudite, d'Asie du Sud-Est et d'Afrique de l'Est pour les domaines IIS6 et IIIS6 ont révélé que la diversité des haplotypes était la plus élevée en Ouganda et dans les régions de Jazan et de Sahil en Arabie saoudite, tandis que la diversité des haplotypes était faible dans les régions de Djeddah, de La Mecque et de Médine. Les réseaux d'haplotypes se joignant à la médiane des deux domaines indiquaient une sélection agissant sur les haplotypes contenant la mutation kdr en Arabie saoudite. Conclusions La présence d'haplotypes de type sauvage sans aucune des trois mutations kdr, c'est-à-dire entièrement sensibles, en Arabie Saoudite indique qu'il convient d'examiner plus avant les stratégies de gestion de la résistance aux insecticides qui pourraient restaurer la sensibilité des pyréthrinoïdes aux populations d'Ae. aegypti en Arabie Saoudite dans le cadre d'une stratégie de lutte antivectorielle intégrative. Résumé graphiqueTranslated Description (Spanish)
Antecedentes abstractos El mosquito Aedes aegypti es el principal vector de los virus del dengue, chikungunya, fiebre amarilla y Zika en todo el mundo. El primer registro de Ae. aegypti en el suroeste de Arabia Saudita fue en 1956. Sin embargo, el primer brote y los casos de dengue se notificaron en 1994, y los casos han aumentado en los últimos años. El control de vectores para Ae. aegypti utiliza principalmente insecticidas piretroides en la pulverización de espacios exteriores e interiores. El uso constante de piretroides ha ejercido una intensa presión de selección para desarrollar mutaciones en el sitio diana en el gen del canal de sodio dependiente de voltaje (vgsc) en Ae. Aegypti contra piretroides, mutaciones que han llevado a la resistencia al derribo ( kdr ). Métodos Se genotiparon poblaciones de campo de Aedes aegypti de cinco regiones (Jazan, Sahil, Makkah, Jeddah y Madinah) del suroeste de Arabia Saudita para mutaciones kdr conocidas en los dominios IIS6 y IIIS6 del gen vgsc utilizando amplificación y secuenciación de la reacción en cadena de la polimerasa (PCR). Estimamos la frecuencia de mutaciones y genotipos de kdr de Arabia Saudita, así como de otros países, Tailandia, Myanmar (sudeste asiático) y Uganda (África oriental). Construimos redes de haplotipos para inferir las relaciones evolutivas de estas regiones génicas. Resultados Las tres mutaciones conocidas de kdr, S989P, V1016G (IIS6) y F1534C (IIIS6), se detectaron en las cinco regiones de Arabia Saudita. Curiosamente, el genotipo salvaje triple homocigoto se informó por primera vez en dos individuos de las tierras altas de la región de Jazan y uno de la región de Al-Quoz, Sahil. En general, se observaron nueve genotipos que comprenden cuatro haplotipos en el suroeste de Arabia Saudita. Las redes de haplotipos de unión mediana de ocho poblaciones de Arabia Saudita, el sudeste asiático y África oriental para los dominios IIS6 e IIIS6 revelaron que la diversidad de haplotipos era más alta en Uganda y en las regiones de Jazan y Sahil de Arabia Saudita, mientras que la diversidad de haplotipos era baja en las regiones de Jeddah, Makkah y Madinah. Las redes de haplotipos de unión a la mediana de ambos dominios indicaron una selección que actúa sobre la mutación kdr que contiene haplotipos en Arabia Saudita. Conclusiones La presencia de haplotipos de tipo silvestre sin ninguna de las tres mutaciones kdr, es decir, que son totalmente susceptibles, en Arabia Saudita indica que se debe considerar más a fondo las estrategias de manejo de la resistencia a los insecticidas que podrían restaurar la sensibilidad a los piretroides en las poblaciones de Ae. aegypti en Arabia Saudita como parte de una estrategia integradora de control de vectores.Files
s13071-022-05525-y.pdf
Files
(2.4 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:9edb77f5046b0a2cbb1ee0c9461481e0
|
2.4 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- التحليل الجزيئي لطفرات مقاومة الضربة القاضية (KDR) في جين قناة الصوديوم ذات الجهد الكهربائي لسكان الزاعجة المصرية من المملكة العربية السعودية
- Translated title (French)
- Analyse moléculaire des mutations de résistance aux chocs (kdr) dans le gène du canal sodique voltage-dépendant des populations d'Aedes aegypti d'Arabie saoudite
- Translated title (Spanish)
- Análisis molecular de mutaciones de resistencia a la caída (kdr) en el gen del canal de sodio regulado por voltaje de poblaciones de Aedes aegypti de Arabia Saudita
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4306844727
- DOI
- 10.1186/s13071-022-05525-y
References
- https://openalex.org/W119169996
- https://openalex.org/W1505847197
- https://openalex.org/W1577320795
- https://openalex.org/W1830227252
- https://openalex.org/W1946252112
- https://openalex.org/W1982038156
- https://openalex.org/W2027284191
- https://openalex.org/W2040766687
- https://openalex.org/W2058860498
- https://openalex.org/W2064289452
- https://openalex.org/W2069984543
- https://openalex.org/W2076059917
- https://openalex.org/W2086023870
- https://openalex.org/W2096420865
- https://openalex.org/W2101023957
- https://openalex.org/W2111344124
- https://openalex.org/W2120013457
- https://openalex.org/W2128880918
- https://openalex.org/W2154845780
- https://openalex.org/W2159565672
- https://openalex.org/W2161651799
- https://openalex.org/W2183057989
- https://openalex.org/W2193134264
- https://openalex.org/W2195165660
- https://openalex.org/W2329564155
- https://openalex.org/W2346795915
- https://openalex.org/W2439129345
- https://openalex.org/W2473014184
- https://openalex.org/W2475543551
- https://openalex.org/W2484172152
- https://openalex.org/W2525424881
- https://openalex.org/W2560375803
- https://openalex.org/W2603006155
- https://openalex.org/W2605108321
- https://openalex.org/W2735034964
- https://openalex.org/W2738161666
- https://openalex.org/W2891363365
- https://openalex.org/W2900744933
- https://openalex.org/W2909107261
- https://openalex.org/W2920135474
- https://openalex.org/W2934254844
- https://openalex.org/W2941088215
- https://openalex.org/W2954311083
- https://openalex.org/W2969853418
- https://openalex.org/W2976086803
- https://openalex.org/W2994718838
- https://openalex.org/W3016624862
- https://openalex.org/W3021436581
- https://openalex.org/W3048701102
- https://openalex.org/W3080359817
- https://openalex.org/W3130200169
- https://openalex.org/W3152558499
- https://openalex.org/W3179220666
- https://openalex.org/W3184377918
- https://openalex.org/W3200262194
- https://openalex.org/W4220959903
- https://openalex.org/W4281785864