1。背景
非洲疟疾病媒的进食和休息行为的主要决定因素是疟疾传播强度高(
1 ]。在非洲疟疾病媒,
冈比亚疟蚊 年代。年代和
一个。funestus 是适合在许多代喂养和休息在人类的房屋(即endophagy和endophily,分别地。(
1 ,
2 ])。相比之下,
按蚊arabiensis 伺机捕食人类[
3 ,
4 )或牛
1 ,
2 ,
5 - - - - - -
7 )和休息外(exophily) [
8 ]或内部(endophily)房屋
3 ,
4 ),根据可用性的首选主机物种。endophilic向量物种被控制的蚊帐(itn) [
9 ,
10 ),经长效杀虫剂处理的蚊帐)[
11 ,室内残留喷洒(IRS) (
12 ,
13 比exophilic人口)
一个。arabiensis 在非洲的大部分地区。这些表明,疟疾病媒的行为是至关重要的设计有效的控制策略。
户外exophilic的喂养行为
一个。arabiensis 最小化的风险被ITN /目标和/或国税局因为这些措施只应用在室内。最近的一项研究预测,这些干预措施提高外在endophilic死亡率,anthrophilic
一个。冈比亚按蚊的轮, 和
一个。funestus 因此产生抗药性选择压力(
14 ]。这些解释endophilic向量下降的现象,增加exophilic
一个。arabiensis 在非洲的大部分地区(
10 ,
11 ),和转变
一个。冈比亚按蚊的轮 从endophagy exophagy在一些地方(
15 ]。非洲人口的广泛的杀虫剂耐药性疟疾病媒(
16 ,
17 ]表明迫切需要补充替代策略目标的全民覆盖。
昆虫病原真菌的丝状菌类,特别是
绿僵菌属anisopliae 和
白僵菌, 举行一个盛大的承诺作为互补的蚊子控制bio-insecticides [
18 - - - - - -
23 ]。这些都是缓动的(
19 ,
24 )和nonrepellent bio-insecticides
按蚊 和
库蚊 蚊子(
25 ]。这些bio-insecticides杀死蚊子之间接触之后的4到10 d (
18 ,
26 - - - - - -
29日 ),在疟疾寄生虫成为传播这样的寄生虫需要≥12 d开发在一个蚊子(
30. ]。真菌感染也会降低血喂养倾向,一生多产,飞行倾向,和飞行耐力(
19 ,
27 ,
31日 ,
32 ]。真菌感染抑制发展
疟原虫 蚊子体内的寄生虫(
20. ,
32 和杀死蚊子杀虫剂敏感和耐药
22 ,
33 ,
34 ]。基于这些优点,真菌提供了一个潜在的候选人bio-insecticide zooprophylaxis exophilic
一个。arabiensis 。
然而,最佳的方法交付真菌对户外饲养和休息疟疾病媒尚未被开发。一个有效和实用的交付方法需要孢子真菌应用网站上同时最大化曝光,维护孢子的生存能力,并减少所需剂量的分生孢子。很少有点源交付方法测试:(a)屋檐窗帘、挡板目标主机寻求蚊子(
35 ),(b) odour-baited站,陶罐,棉布附着在天花板上屋顶目标静止蚊子(
29日 ,
36 ,
37 ]。然而,只有两种方法,实现高感染率在野生环境人口(> 75%)
一个。arabiensis 通过使用人类睡眠者(
35 ),合成人体气味(
29日 )来吸引这些exophilic zoophilic蚊子。然而,在农村设置,牛,自然首选主机exophilic
一个。arabiensis, 保持接近人类的房子但在泥房子或者木头帖子避难所茅草屋顶或棕榈叶。这样的环境(环境)可能有利于孢子的生存能力和维持其传染性的蚊子。同样重要的是,这种环境可能被动地吸引exophilic
一个。arabiensis 血液在他们喜欢的牛主机和随后在土墙和/或茅草屋顶。然而,这牛环境从来没有利用作为一个选项对exophilic应用真菌
一个。arabiensis 。
当前研究的目的是评估的有效性昆虫病原真菌exophilic的当地居民
一个。arabiensis 当应用于各种交付表面单独或组合:小腿,土墙,棉布的屋顶。
2。材料和方法
2.1。研究网站
Ifakara卫生研究所的研究(IHI)在基隆贝罗河谷,南东部的坦桑尼亚。主要在这山谷包括疟疾病媒
一个。冈比亚按蚊的轮 ,
一个。funestus, 和
一个。arabiensis (
38 - - - - - -
41 ]。最近的研究表明的衰落
一个。冈比亚按蚊的轮 人口在基隆贝罗河谷(
11 ]。然而,exophilic人口
一个。arabiensis 增加在这个山谷和非洲其他地区的
10 ,
11 ]。这个向量的首选主机、牛、通常保存在或接近人类的房屋在基隆贝罗河谷(
42 ]。
2.2。蚊子
2.2.1。Semifield饲养<斜体>疟arabiensis < /斜体>
使用女性Semifield实验
一个。arabiensis 在IHI semifield条件下饲养。的殖民地
一个。arabiensis 成立个人Sagamaganga村的2007年和2008年,维持在一个环境温度变化从25到32°C和51 - 90%的相对湿度在semifield系统[
43 ,
44 ]。
2.2.2。野生数量<斜体>疟arabiensis < /斜体>
进行了小规模的田间试验对自由飞行的野生种群
一个。冈比亚按蚊s.l 在Ulanga Lupiro村区基隆贝罗河谷(8.385°S和36.670°E)。最近的物种识别使用分子生物学技术的聚合酶链反应(PCR)证明的98%
一个。冈比亚按蚊s.l 由野生种群在这个村庄
一个。arabiensis (
45 ]。这证实了
一个。arabiensis 是最主要的疟疾病媒在这个村子里。一般来说,这些蚊子喂牛和其他外部人类房屋在大多数的村庄在基隆贝罗山谷
42 ]。
2.3。真菌分离株,配方和应用程序
两种昆虫病原真菌的丝状菌类被使用:
白僵菌 隔离i93 - 825和
绿僵菌属anisopliae 隔离IP 46。前者和后者用于semifield和小规模的田间试验,分别。这些实验是为了证明交付方法的真菌和不是一个物种之间进行比较。因此,每次实验前,分生孢子可行性Sabouraud葡萄糖琼脂发芽(> 85%)被证实。
真菌分生孢子停牌1:1的混合物高度精炼Enerpar石油(Enerpar M002, BP南部非洲有限公司)和Shellsol石油化学(Shellsol T,南非)。测试的分生孢子悬浮液制备和应用于基于程序交付表面被Mnyone et al。
18 ]。semifield实验,小腿与23毫升暂停治疗
2。3
×
10
10
分生孢子(
1
×
10
9
分生孢子毫升<年代up>−1)。小牛是喷洒暂停使用手持式压力式喷雾机的分生孢子(Minijet SATA、德国)的恒压2条/整个身体包括尾巴和腿。对于小规模的田间试验,小屋的墙壁和屋顶棉布也喷洒23毫升分生孢子悬浮液(
5
×
10
10
分生孢子米<年代up>−2)。在semifield条件,23毫升暂停
5
×
10
10
分生孢子(
2。2
×
10
9
毫升<年代up>−1)喷/小腿的小规模的田间试验。控制小屋和小腿被平等的对待石油混合物。治疗组在研究网站做在树下阴凉处,避免强烈阳光对分生孢子的影响。所有表面,除了cottoncloth,治疗5 h在实验之前,允许适当的干燥。Cottoncloth治疗24小时之前。小腿被克制,树荫下晾干。
2.4。实验装置和设计
2.4.1。净的小屋
矩形净小屋(
1。5
×
1。8
×
2。1
米,图
1 )是由普通蚊帐(萨菲净)和放置在一个网封闭隧道(
One hundred.
×
3所示。5
×
2.70
米)IHI semifield系统。矩形是由固定木制长方形框架从蚊帐里。矩形净小屋被分割为三个室使用的白色衣服:室1左边,右边室2释放室(2),和一个中间室(主机室)。释放室有一个圆形开口,套筒通过蚊子了。顶部的垂直白色衣服分区释放从主机室室侧重中间室形成挡板打开屋檐的1.5厘米。这些开口顶部之间的净和垂直白布模拟开放屋檐,让蚊子从释放室进入主机室。释放室有两个拉链缝。第一狭缝形成进入释放外室和第二狭缝允许进入主机室排出室。这些缝还允许将小牛引入主机室。在本室,有一个小木笼子里(
1.10
×
0.59
×
1
米)抑制小腿不损害净小屋。的地板的净小屋是用尼龙地毯,以方便清理的小腿尿液和粪便和观察死蚊子。一条尼龙地毯上油脂一直围绕着净小屋之外,以确保没有蚂蚁进入小屋,吃(清除)死蚊子。
图1
一个矩形的照片净小屋及其示意图表示。净小屋的部分是(A)左手边释放室,(B)主机或中间室,(C)右边释放室,和(D)开放屋檐挡板让host-seeking蚊子进入主机室。
2.4.2。泥巴小屋
泥巴小屋(
2。2
×
1。6
×
1.77
米,图
2 )建立了以同样的方式人们修建当地房屋Lupiro村庄。小屋的墙壁是用竹竿和土壤来自同一个村庄。墙上贴满了泥浆。屋顶是由茅屋土房。屋顶和墙之间的空间是14厘米以外。内部的挡板向小屋建造逐步减少14厘米3厘米的屋檐。这个锥形屋檐空间允许host-seeking蚊子进入小屋,但阻止他们离开小屋。因此,野生数量
一个。arabiensis 可以吸引以小腿在小屋和休息在泥上的墙上和/或棉布上茅草屋顶。
图2
泥巴小屋Lupiro村与固定(A)棉布屋顶治疗真菌分生孢子,(B)挡板减少出口的蚊子,(C)土墙治疗真菌分生孢子或未经处理的休息蚊子,和(D)开放屋檐允许主机寻求蚊子进入屋内。
2.4.3。实验程序
semifield实验进行
2
×
2
拉丁方设计(LSD)在两个矩形隧道净小屋内建造一个独特的Ifakara系统。从Ifakara社区两小腿是随机挑选的。小腿是治疗真菌分生孢子和第二小腿保持治疗(控制)。一个净小屋包含fungal-treated小腿(治疗)和其他小屋中未经处理的小腿。介绍了这些小牛在主机室晚上6:30。150 - 200女性
一个。arabiensis 被引入到每个释放室和留给饲料在小牛进入开放的屋檐所做的自然环境。第二天早上从释放和主机室所有蚊子都夺回。夺回蚊子被确定是否美联储或得不到食物,然后举行semifield饲养的昆虫监测的后续健康特征包括长期生存和繁殖能力。鸡蛋和天幸存的数量统计和记录。死蚊子在培养皿放在湿润的滤纸,用保鲜膜封起来的,在一个潮湿的孵化室,3 - 5 d,之后他们检查真菌孢子形成。真菌的功效也随着时间的推移(持久性)初步评估暴露蚊子在治疗后3 d fungal-treated小腿。这些实验均重复四次使用四个不同个体的小腿。
小规模实验
3
×
3
LSD在三个茅屋建造的外围Lupiro村庄。两个茅草棚是治疗真菌分生孢子(一个被墙壁和屋顶的其他)和一个小屋是不及时治疗。三个小牛被随机选择从当地社区。只有其中一个小腿被真菌分生孢子和引入未经处理的小屋内,而其他两个治疗小腿被放置在墙上roof-treated小屋,分别。这些小牛被引入到茅屋晚上时间(下午6点),留下过夜。第二天早上,蚊子都是在每个泥房中夺回。蚊子被确定无论是美联储还是没有吃东西。所有这些蚊子都分别转移到一个纸杯,在田间饲养的昆虫来监测他们的生存。也都用湿滤纸血喂蚊子了纸杯的它们产卵4 d后血喂养牛犊(即。
按蚊 蚊子开发鸡蛋后3 - 4天内血喂养(
46 ])。鸡蛋和天幸存下来的数量被记录。蚊子还在semifield加工为孢子形成系统。的小腿旋转小屋之间控制小屋之间变化。因此,小牛花了三天在同一小屋前转移到另一个小屋。这些实验重复三次使用三个不同的个人小腿之间的变化来控制他们的吸引力。
2.5。统计分析
统计分析三种真菌交付方法进行评估的影响(牛、土墙、和棉布屋顶)对exophilic人口
一个。arabiensis 。三个关键参数进行分析:美联储的蚊子比例(喂养成功)和显示真菌产物(孢子形成),鸡蛋(繁殖力),曝光后生存的蚊子(天数)幸存下来。前两个参数是二项反应变量,而最后两个变量是连续反应。
二项式和连续反应变量进行分析利用广义线性混合效应模型使用一个适当的链接功能
R
统计软件包(
47 ),与“治疗”作为固定效应和“复制”作为随机效应。基本模型包括只有随机效应的“复制”,“治疗”的主要作用是补充,形成一个完整的模型。额外的固定效果的治疗的意义被按顺序添加测试这一项基本模型,应用似然比检验(服务)来测试如果他们导致显著改善(
P
<
0.05
)。semifield实验fungus-treated与未经处理的小腿,卡方(
χ
2
)从模型生成比较被用来测试控制和治疗之间的显著差异。而对于小规模的实验中,两个以上的治疗比较,当治疗被确认为是统计学意义,那么图基事后考验(调整多个比较)是用于识别重要的双向差异控制和治疗,在治疗使用
z
值。所有
z
值的小规模的实验报告是来自多个比较
R
统计软件(
47 ]。
生存数据的连续响应变量未感染被排除在分析)(只受感染的蚊子很少是正态分布,因此被适当地使用Cox比例风险模型分析(coxph) [
47 ,
48 ]。这个模型测试蚊子的生存是否交付方法之间的不同(小腿,房子墙壁和屋顶)和天治疗后。脆弱函数被用来结合的随机效应“复制”,和“治疗”是适合作为主要作用
R
统计软件(
21 ]。coxph模型比较不同治疗的生存曲线,给统计显著差异在总体死亡率的风险比(人力资源)值,表明每日的死亡风险(
48 ]。这些风险比率已经取代了直接比较的死亡率在一个特定的时间点上使用
t
测试(
49 - - - - - -
51 ]。人力资源值为- 1指示等于死亡率之间的治疗和控制,一个人力资源值> 1表明治疗死亡率显著大于控制,和人力资源< 1表明显著降低总体死亡率比控制治疗。
4所示。讨论
本研究首次展示了潜在的应用真菌牛和他们的环境(泥墙壁和屋顶)控制exophilic的野生种群
一个。arabiensis 。这些蚊子的高比例强烈吸引了牛和美联储(
>
0.90),成为真菌感染的治疗。值得注意的是,fungus-treated土墙感染蚊子的比例(
~
0.94)比治疗小腿和棉布屋顶在野外条件下或它们的组合。fungus-infected蚊子的繁殖能力在小腿上,泥土墙和屋顶棉布,分别17岁,40岁和27个鸡蛋少比控制。令人惊讶的是,真菌的生存的影响
一个。arabiensis 交付方法之间的相似和/或它们的组合。然而,相对死亡风险的大小的蚊子fungus-treated土墙是2倍以上,在小腿和棉布的屋顶上。因此,牛的环境,主要是土墙的房子,可能是最好的字段交付方法对人口exophilic真菌,zoophilic
一个。arabiensis ,表明bio-insecticide zooprophylaxis。
昆虫病原真菌,尤其是
绿僵菌属anisopliae 和
白僵菌, 有前途的潜在bio-insecticide对抗疟疾的向量(
23 ,
37 ,
50 ]。泥巴墙处理
m . anisopliae IP 46感染中占有相当高的比例
一个。arabiensis (0.94)比所有其他治疗或它们的组合。这exophilic
一个。arabiensis 通常是在牛饲料或对人类如果可用
5 ,
7 ]。因此,牛吸引了很大一部分(
>
0.90)成为美联储和其他的这些蚊子fungus-treated土墙因为真菌分生孢子的油配方nonrepellent [
25 ]。此外,四条边的小屋提供一个更大的表面积比小腿真菌暴露,因此,蚊子回升的可能性比小腿上分生孢子在泥浆的墙上。此外,土墙自然介质(土壤)提供了一个更好的真菌分生孢子附件和生存能力。这些结果支持先前的研究证明当应用真菌分生孢子在土壤介质(例如,泥浆板(
52 ),陶罐/瓷砖[
19 ,
36 ])感染率较高相对于其他基质。其中的一个研究表明,一个潮湿和凉爽的环境在一个煲强化高感染率(
>
92%)
一个。冈比亚按蚊 年代。年代和
一个。funestus 在实验室和提出,人工合成的气味应该包含最大化感染真菌分生孢子(蚊子的数量
36 ]。目前的研究表明,自然首选主机(牛)可以吸引exophilic的高比例
一个。arabiensis ,感染真菌应用于土墙牛的房子
令人意外的是,比例明显低(
~
0.04)美联储的野外
一个。arabiensis 被真菌感染的治疗。美联储可能的解释观察可能是蚊子从fungus-treated小屋飞进控制小屋而血喂养后寻找休息的地方。另外,蚊子可以从fungus-treated小屋被风飘来控制小屋。
真菌是nonrepellent [
25 ),缓动的bio-insecticide [
24 ),让蚊子喂,停留在表面处理(例如,在开发鸡蛋
按蚊 蚊子血喂养后需要3 - 4天开发鸡蛋,(
46 ),随后被杀之前产卵。这项研究表明,fungus-infected
一个。arabiensis 鸡下蛋17-40不到这些蚊子在对照组。可能的解释可能是真菌和蚊子竞争相同的蛋白质资源,因此美联储被感染的蚊子生存比蛋发展分配这些资源。研究中的观察是一致的与其他报道(
19 ,
31日 ]。虽然实验室研究显示,之间没有统计学显著差异由fungus-infected下蛋的数量和未感染的蚊子
53 ),这在很大程度上与类似血粉大小这两个组之间,这样无论枯竭的真菌留给这些蚊子阈值所需的血卷蛋发展(
54 ,
55 ]。
进化力量行动疟疾病媒的繁殖和生存。幸存的真菌感染的机会至少躺几个鸡蛋表明,他们不太可能产生选择压力电阻(
24 ]。的日常存活率
一个。arabiensis 被fungus-treated显著降低表面
>
2倍比控制在semifield和现场条件。然而,相对死亡风险的大小fungus-treated泥浆墙上的蚊子一直在控制的4倍。这些发现与之前的研究相一致,表明fungus-treated表面减少每日的存活率
一个。冈比亚按蚊s.l 比未经处理的表面(
29日 ,
37 ]。同样,观察真菌对蚊子的功效高,当应用于土墙符合这些报道在实验室条件下泥砖(
19 )和泥板(
52 ]。最重要的是,目前的研究表明,fungus-treated土墙杀害
~
70%的野生种群在暴露后11天,这表明这个选项有可能中断传播
恶性疟原虫 需要14天的开发在蚊子传播子孢子(
30. ]。
真菌杀死蚊子的4到10天后根据照射剂量,可行性和毒性的真菌物种/应变,和生理状态的蚊子
19 ,
49 ,
56 ]。因此,研究结果与其他研究相比之前有限制或翻译成应用程序。首先,本研究报告的真菌感染对日常存活率的影响血喂蚊子血液喂蚊子(> 95%),因此不能直接与nonblood喂蚊子在其他的研究中。之前的研究表明,血液资源改善日常存活率的蚊子(
57 - - - - - -
59 ),真菌感染杀死nonblood喂蚊子比血快得多喂的(
49 ]。第二,我们简要地测量持久性semifield条件下真菌分生孢子的小腿。本研究发现,
~
70%的semifield饲养
一个。arabiensis 可能是感染3-days-post treated-calf。然而,详细的实验持久性真菌分生孢子在牛和土墙现在计划在现场条件下进行:(1)测试阳光(紫外线)和降雨的影响的持久性真菌分生孢子在放牧牛、(2)测试湿和干燥季节或烟雾的效果的持久性在土墙上的真菌分生孢子。第三,这是第一个研究应用真菌牛疟疾病媒控制的,因此我们可能不足剂时蚊子。我们喷洒全身真菌分生孢子剂量的小腿
1。0
- - - - - -
2。2
×
10
9
分生孢子毫升<年代up>−1这是略高于剂量测试(
1
×
10
8
分生孢子毫升<年代up>−1)牛控制蜱虫(
60 ,
61年 ]。然而,蜱虫粘在牛身上天,喂养,直到变得肿胀而蚊子苍蝇和土地在牛体内饲料几分钟(临时体外寄生虫)。这表明,蚊子可能是剂量不足。藉由此实验设计来测试不同剂量的真菌分生孢子对野外应用于土墙或小腿
一个。arabiensis 。第四,使用不同的真菌物种在这些实验中:
B单独使用 semifield实验和
m . anisopliae IP 46个小规模的田间试验。目的是不要比较他们的功效,但因为分生孢子的可用性。虽然两种真菌表现出类似的趋势在semifield和现场条件,现在实验正在进行中
m . anisopliae IP 46和
单独使用 同时在现场确认如果他们采取行动对抗疟疾的同一个方向向量在自然环境中。
本研究首次展示了潜在的应用真菌对牛及其环境(泥墙壁和屋顶棉布)exophilic野生的控制
一个。arabiensis 。exophilic的高比例
一个。arabiensis 是吸引fungus-treated和未经处理的牛,美联储和由不同的真菌感染治疗。fungus-treated泥壁感染的比例更高
一个。arabiensis 比所有其他表面处理及其组合。令人惊讶的是,受感染的蚊子的繁殖能力和生存之间的相似的治疗及其组合,但不同的控制。虽然不明显,但这些蚊子的死亡风险的大小fungus-treated土墙是2倍治疗小腿和cottoncloth屋顶。这些结果表明,结合fungus-treated土墙和未经处理的牛的环境可能是可以接受的,便宜,而且容易应用在农村设置,从而使一个完美的bio-insecticide zooprophylaxis可能恭维全民医保的目标。