BestrijdingsmiddelResistentie bij ziekteverspreidende geleedpotigen, die belangrijk zijn voor de landbouw, diergeneeskunde en volksgezondheid, vormt een ernstige bedreiging voor wereldwijde bestrijdingsprogramma's voor vectoren. Eerdere studies hebben aangetoond dat bloedzuigende geleedpotige vectoren een hoge sterfte kennen wanneer ze bloed opnemen dat remmers bevat van 4-hydroxyphenylpyruvaatdioxygenase (HPPD, het tweede enzym in de tyrosinemetabolische route). Deze studie onderzocht de werkzaamheid van HPPD-remmers in β-triketonherbiciden tegen drie belangrijke muggensoorten, waaronder soorten die traditionele ziekten zoals malaria, opkomende infectieziekten zoals dengue en het zikavirus, en opkomende virale bedreigingen zoals het oropuchevirus en het ursutuvirus overdragen.Deze soorten omvatten zowel muggen die gevoelig zijn voor pyrethroiden als muggen die resistent zijn tegen pyrethroiden.
Alleen nitisidon (en niet mesotrione, sulfadiazine of thiamethoxam) vertoonde een significante werking tegen muggen wanneer bloedzuigende muggen in contact kwamen met behandelde oppervlakken. Er werd geen significant verschil in gevoeligheid voor nitisidon gevonden tussen insecticidegevoelige Anopheles gambiae-muggen en muggenstammen met meerdere resistentiemechanismen. De stof bleek consistent effectief tegen alle drie de geteste muggensoorten, wat wijst op een breed werkingsspectrum tegen belangrijke ziekteverwekkers.
Deze studie toont aan dat nitisidon een nieuw werkingsmechanisme heeft, dat verschilt van de bestaande classificaties van het Insecticide Resistance Action Committee (IRAC), en dat zich richt op het verteringsproces in het bloed. De werkzaamheid van nitisidon tegen resistente stammen en de mogelijkheid tot integratie met bestaande vectorbestrijdingsmaatregelen, zoals behandelde klamboes en het bespuiten van binnenruimtes met insecticiden, maken het een ideale kandidaat voor de uitbreiding van preventie- en bestrijdingsstrategieën voor malaria, dengue, zikavirusziekte en andere opkomende virale ziekten.
Interessant genoeg gebruiken standaard bioassays van de Wereldgezondheidsorganisatie alleen met suiker gevoede muggen om discriminerende concentraties van insecticiden te testen die mogelijk niet dodelijk zijn voor bloedzuigende muggen.[38] Dit benadrukt het belang van het overwegen van potentiële verschillen in effectieve doses tussen bloedzuigende en niet-bloedzuigende muggen, die van invloed kunnen zijn op de residuele werkzaamheid en de ontwikkeling van resistentie. Hoewel discriminerende doses (DD's) doorgaans worden bepaald op basis van LD99-waarden voor bloedzuigende muggen, kunnen verschillen in de fysiologie van insecten hun gevoeligheid beïnvloeden, en daarom weerspiegelt het testen van alleen bloedzuigende muggen mogelijk niet volledig het bereik van resistentieniveaus.
Deze studie richtte zich op de werkzaamheid van drie muggensoorten – Anopheles gambiae, Aedes aegypti en Culex quinquefasciatus – in een bloedzuigtest. Deze test simuleert het landen van een mug op een muur en dient als doelwit voor binnenshuisbehandeling met langwerkende insecticiden (IRS). Alle vrouwelijke muggen werden gedood bij contact met met nitisidon gecoate oppervlakken, maar niet met andere HPPD β-triketonremmers. Het benutten van de opname van HPPD-remmers door de poten van muggen is een veelbelovende strategie om insecticideresistentie te overwinnen en de vectorbestrijding te verbeteren. Deze studie onderstreept de noodzaak van verder onderzoek en ontwikkeling van nitisidon voor binnenshuisbehandeling met langwerkende insecticiden als alternatief voor bestaande insecticidensprays.
Drie methoden voor het beoordelen van de werkzaamheid van nitisidon als extern insecticide werden vergeleken. Er werden verschillen geanalyseerd tussen tests met topische toepassing, toepassing via de poot van het insect en toepassing via een flesje, evenals de toepassingsmethode, de wijze van toediening van het insecticide en de blootstellingstijd.
Ondanks het verschil in sterftecijfers tussen New Orleans en Mukhza bij de hoogste dosis, bleken alle andere concentraties na 24 uur effectiever in New Orleans (gevoelig) dan in Mukhza (resistent).
Om innovatieve strategieën voor vectorbestrijding te onderzoeken, is een veelbelovende aanpak voor het ontdekken van nieuwe insecticiden het uitbreiden van onderzoek buiten de traditionele doelwitten van het zenuwstelsel en ontgiftingsgenen naar de bloedzuigmechanismen van insecten. Eerdere studies hebben aangetoond dat nitisidon giftig is na inname door bloedzuigende insecten of na epidermale absorptie na topische toepassing (met behulp van een oplosmiddel).
Het integreren van gegevens van meerdere detectiemethoden kan de betrouwbaarheid van beoordelingen van de werkzaamheid van insecticiden verbeteren. Er moet echter worden opgemerkt dat van de drie overwogen methoden de topische toepassingsmethode het minst representatief is voor de werkelijke veldomstandigheden. Directe toepassing van insecticiden op de thorax van muggen met behulp van een waterige oplossing bootst de typische blootstelling van Anopheles gambiae sl. niet na [47], hoewel het een benaderende indicatie kan geven van de gevoeligheid van Anopheles voor een bepaalde verbinding. Hoewel zowel de glasplaatmethode als de flesmethode de bioactiviteit meten via contact met de poten, zijn hun resultaten niet direct vergelijkbaar. Verschillen in blootstellingstijd en oppervlaktebedekking kunnen de waargenomen mortaliteit bij elke detectiemethode aanzienlijk beïnvloeden; daarom is de keuze van een geschikte detectiemethode cruciaal voor een nauwkeurige beoordeling van de werkzaamheid van insecticiden.
Het spuiten met insecticiden met residuele werking (RIA) maakt gebruik van het rustgedrag van muggen na het voeden, waardoor ze insecticiden binnenkrijgen bij contact met behandelde oppervlakken. Afbraak van insecticiden, onvoldoende spuitdekking en de behandeling van behandelde oppervlakken (bijvoorbeeld het wassen van muren na de behandeling) kunnen de effectiviteit van RIA aanzienlijk verminderen. Deze problemen leiden tot twee moeilijkheden: (1) muggen kunnen blootstelling aan niet-letale doses overleven; en (2) hoewel resistentie voornamelijk wordt veroorzaakt door letale selectie, kan herhaalde blootstelling aan subletale doses de evolutie van resistentie bevorderen doordat sommige resistente individuen overleven en allelen behouden die geassocieerd zijn met verminderde gevoeligheid [54]. Omdat we bloedzuigende muggen gebruikten in plaats van de in de industrie gangbare suikerzuigende muggen, was een directe vergelijking met eerder gepubliceerde gegevens niet mogelijk. Een vergelijking van de discriminerende dosis (DD) en de vorm van de dosis-responscurve van nitisidon met gegevens voor andere verbindingen [47] is echter bemoedigend. De discriminerende dosis combineert een vaste blootstellingstijd en de hoeveelheid insecticide die in het flesje wordt aangebracht, waarbij de hoeveelheid geadsorbeerde verbinding afhangt van de werkelijke contacttijd op de poot. Op basis van deze resultaten is nitisidon krachtiger dan thiamethoxam, spinosad, mefenoxam en dinotefuran [47], waardoor het een ideale kandidaat is voor nieuwe insecticideformuleringen voor binnenshuis die verder geoptimaliseerd moeten worden. Gezien de helling van de dosis-responscurve (die werd benaderd door de LC95- en LC50-hellingen in Figuur 3 te berekenen), had nitisidon de steilste curve, wat wijst op de hoge werkzaamheid ervan. Dit is consistent met eerdere studies van nitisidon in bloedzuig- en topische tests op een andere tweevleugelige vector, de tseetseevlieg (Glossina morsitans morsitans) [26]. We hebben de werkzaamheid van nitisidon kort getest (met behulp van een glasplaattest) door Kissou-muggen (Figuur S1A) of New Orleans-muggen (Figuur S1B) bloot te stellen aan nitisidon vóór het voeden. Nitisidon bleef effectief op de poten, wat het scenario simuleert van muggen die landen op een muur die vóór het voeden met nitisidon is behandeld, wat verder onderzoek vereist. De werkzaamheid van nitisidon (en andere HPPD-remmers) op de poten kan worden versterkt door combinatie met adjuvantia zoals koolzaadmethylester (RME), zoals beschreven voor andere insecticiden [44, 55]. Door de effecten van RME op *Gnaphalium affine* vóór de voeding te testen (Figuur S2), ontdekten we dat bij een concentratie van 5 mg/m² de combinatie met adjuvantia zoals RME de muggensterfte significant verhoogde.
De kinetiek van de muggendoding door ongeformuleerde nitisidon in verschillende resistente stammen is interessant. De langzamere sterfte van de VK7 2014-stam kan te wijten zijn aan een verdikte epidermis, verminderde bloedconsumptie of versnelde bloedvertering – factoren die we niet hebben onderzocht. Nitisidon vertoonde een lage toxiciteit voor de resistente Culex muheza-muggenstam, wat suggereert dat verder onderzoek bij hogere concentraties (25 tot 125 mg/m²) nodig is. Bovendien zijn Aedes-muggen, net als Culex, minder gevoelig voor nitisidon dan Anopheles-muggen, wat kan wijzen op fysiologische verschillen tussen de twee soorten wat betreft bloedconsumptie en verteringssnelheid [27]. Deze verschillen benadrukken het belang van het begrijpen van soortspecifieke kenmerken bij de evaluatie van bloedgeactiveerde insecticiden. Ondanks de bloedafhankelijke en vertraagde werking kan nitisidon praktische waarde hebben omdat het kan werken voordat muggen eieren leggen of hun algehele vruchtbaarheid kan verminderen. Door zijn unieke werkingsmechanisme, gericht op de tyrosine-afbraakroute door de remming van 4-hydroxyphenylpyruvaatdioxygenase (HPPD), biedt nitisidon veelbelasting als onderdeel van een alomvattende strategie voor vectorbestrijding. De mogelijkheid van resistentieontwikkeling als gevolg van mutaties in de doelwitplaats of metabolische aanpassingen moet echter in overweging worden genomen, en er wordt momenteel verder onderzoek gedaan naar deze mechanismen.
Onze resultaten tonen aan dat nitisidon bloedzuigende muggen doodt via contact met de poten, een mechanisme dat niet wordt waargenomen bij mesotrione, sulfadiazine en thiamethoxam. Dit dodende effect maakt geen onderscheid tussen muggenstammen die gevoelig of zeer resistent zijn voor andere klassen insecticiden, waaronder pyrethroiden, organochloriden en potentiële carbamaten. Bovendien is de epidermale absorptie-efficiëntie van nitisidon niet beperkt tot Anopheles-soorten; dit wordt bevestigd door de werkzaamheid tegen Culex pipiens pallens en Aedes aegypti. Onze gegevens ondersteunen de noodzaak van verder onderzoek om de epidermale absorptie van nitisidon te optimaliseren, bijvoorbeeld door chemische verbetering van de epidermale absorptie of het gebruik van adjuvantia. Dankzij het unieke werkingsmechanisme maakt nitisidon effectief gebruik van het bloedzuiggedrag van vrouwelijke muggen. Dit maakt het een ideale kandidaat voor innovatieve insecticidensprays voor binnenshuis en muggennetten met een langdurige insecticide werking, met name in gebieden waar traditionele methoden voor muggenbestrijding verzwakt zijn door de snelle verspreiding van pyrethroidresistentie.
Geplaatst op: 23 december 2025