تجزیه و تحلیل مکانی-زمانی اثرات سمپاشی حشره‌کش‌های با حجم بسیار کم در فضای داخلی بر تراکم پشه آئدس اجیپتی خانگی | آفات و ناقلین

این پروژه داده‌های دو آزمایش در مقیاس بزرگ شامل شش دور سم‌پاشی پیرتروئید در فضای داخلی طی یک دوره دو ساله در شهر ایکیتوس در آمازون پرو را تجزیه و تحلیل کرد. ما یک مدل چندسطحی مکانی برای شناسایی علل کاهش جمعیت پشه آئدس اجیپتی که ناشی از (۱) استفاده اخیر خانوار از حشره‌کش‌های با حجم بسیار کم (ULV) و (۲) استفاده از ULV در خانوارهای همسایه یا نزدیک بود، توسعه دادیم. ما برازش مدل را با طیف وسیعی از طرح‌های وزن‌دهی اثربخشی سم‌پاشی ممکن بر اساس توابع مختلف واپاشی زمانی و مکانی مقایسه کردیم تا اثرات تأخیری حشره‌کش‌های ULV را ثبت کنیم.
نتایج ما نشان می‌دهد که کاهش فراوانی A. aegypti در یک خانه در درجه اول به دلیل سم‌پاشی در همان خانه بوده است، در حالی که سم‌پاشی در خانه‌های همسایه هیچ اثر اضافی نداشته است. اثربخشی فعالیت‌های سم‌پاشی باید بر اساس زمان سپری شده از آخرین سم‌پاشی ارزیابی شود، زیرا ما اثر تجمعی از سم‌پاشی‌های متوالی پیدا نکردیم. بر اساس مدل ما، تخمین زدیم که اثربخشی سم‌پاشی تقریباً 28 روز پس از سم‌پاشی 50 درصد کاهش یافته است.
کاهش جمعیت پشه‌های آئدس اجیپتی خانگی در درجه اول به تعداد روزهای گذشته از آخرین درمان در یک خانه خاص بستگی داشت، که اهمیت پوشش اسپری در مناطق پرخطر را برجسته می‌کند و فراوانی اسپری به پویایی انتقال محلی بستگی دارد.
پشه آئدس اجیپتی ناقل اصلی چندین آربوویروس است که می‌توانند باعث اپیدمی‌های بزرگی از جمله ویروس دنگی (DENV)، ویروس چیکونگونیا و ویروس زیکا شوند. این گونه پشه در درجه اول از انسان تغذیه می‌کند و اغلب از انسان تغذیه می‌کند. این پشه به خوبی با محیط‌های شهری سازگار شده است [1،2،3،4] و در بسیاری از مناطق گرمسیری و نیمه‌گرمسیری ساکن شده است [5]. در بسیاری از این مناطق، شیوع دنگی به صورت دوره‌ای تکرار می‌شود و سالانه حدود 390 میلیون مورد ابتلا به آن گزارش می‌شود [6، 7]. در غیاب درمان یا واکسن مؤثر و در دسترس، پیشگیری و کنترل انتقال دنگی به کاهش جمعیت پشه‌ها از طریق اقدامات مختلف کنترل ناقل، معمولاً اسپری کردن حشره‌کش‌هایی که پشه‌های بالغ را هدف قرار می‌دهند، متکی است [8].
در این مطالعه، ما از داده‌های دو آزمایش میدانی تکرارشونده و در مقیاس بزرگ از سم‌پاشی با حجم بسیار کم در فضای داخلی خانه در شهر ایکیتوس، در آمازون پرو [14]، برای تخمین اثرات تأخیری مکانی و زمانی سم‌پاشی با حجم بسیار کم بر فراوانی پشه آئدس اجیپتی خانگی فراتر از خانوارهای تکی استفاده کردیم. یک مطالعه قبلی، تأثیر درمان‌های با حجم بسیار کم را بسته به اینکه خانوارها در داخل یا خارج از یک منطقه مداخله بزرگتر بودند، ارزیابی کرد. در این مطالعه، ما به دنبال تجزیه اثرات درمان در سطح دقیق‌تر، در سطح خانوارهای تکی، بودیم تا سهم نسبی درمان‌های درون خانوار را در مقایسه با درمان‌های خانوارهای همسایه درک کنیم. از نظر زمانی، ما اثر تجمعی سم‌پاشی مکرر را در مقایسه با آخرین سم‌پاشی بر کاهش فراوانی پشه آئدس اجیپتی خانگی تخمین زدیم تا تعداد دفعات سم‌پاشی مورد نیاز را درک کنیم و کاهش اثربخشی سم‌پاشی را در طول زمان ارزیابی کنیم. این تجزیه و تحلیل می‌تواند به توسعه استراتژی‌های کنترل ناقل کمک کند و اطلاعاتی را برای پارامترسازی مدل‌ها برای پیش‌بینی اثربخشی آنها ارائه دهد [22، 23، 24].
نمایش بصری طرح فاصله حلقه‌ای که برای محاسبه نسبت خانوارهای درون یک حلقه در فاصله معین از خانوار i که در هفته قبل از t با حشره‌کش‌ها سم‌پاشی شده‌اند (همه خانوارهای i در فاصله ۱۰۰۰ متری منطقه حائل قرار دارند) استفاده می‌شود. در این مثال از L-2014، خانوار i در منطقه سم‌پاشی شده بود و بررسی بزرگسالان پس از دور دوم سم‌پاشی انجام شد. حلقه‌های فاصله بر اساس فواصلی هستند که پشه‌های Aedes aegypti به پرواز در می‌آورند. حلقه‌های فاصله B بر اساس توزیع یکنواخت هر ۱۰۰ متر هستند.
ما یک معیار ساده b را با محاسبه نسبت خانوارهای درون یک حلقه در فاصله معین از خانوار i که در هفته قبل از t با آفت‌کش‌ها تیمار شده بودند، آزمایش کردیم (فایل تکمیلی ۱: جدول ۴).
که در آن h تعداد خانوارها در حلقه r و r فاصله بین حلقه و خانوار i است. فاصله بین حلقه‌ها با در نظر گرفتن عوامل زیر تعیین می‌شود:
برازش نسبی مدل تابع اثر اسپری درون خانوار با وزن زمانی. خطوط قرمز ضخیم‌تر نشان‌دهنده بهترین مدل‌ها هستند، که در آن ضخیم‌ترین خط نشان‌دهنده بهترین مدل‌ها و سایر خطوط ضخیم نشان‌دهنده مدل‌هایی هستند که WAIC آنها تفاوت معنی‌داری با WAIC بهترین مدل برازش‌شده ندارد. تابع واپاشی B اعمال شده بر روی روزهای پس از آخرین اسپری که در پنج مدل برتر برازش قرار داشتند، بر اساس میانگین WAIC در هر دو آزمایش رتبه‌بندی شدند.
کاهش تخمینی تعداد پشه آئدس اجیپتی به ازای هر خانوار با تعداد روزهای گذشته از آخرین سمپاشی مرتبط است. معادله ارائه شده، کاهش را به صورت یک نسبت بیان می‌کند، که در آن نسبت نرخ (RR) نسبت سناریوی سمپاشی به حالت پایه بدون سمپاشی است.
این مدل تخمین زد که اثربخشی اسپری تقریباً ۲۸ روز پس از سمپاشی ۵۰٪ کاهش یافته است، در حالی که جمعیت پشه آئدس اجیپتی تقریباً ۵۰ تا ۶۰ روز پس از سمپاشی به طور کامل بهبود یافته بود.
در این مطالعه، ما اثرات سم‌پاشی با حجم بسیار کم پایرتروئید در فضای داخلی بر فراوانی آئدس اجیپتی خانگی را به عنوان تابعی از زمان و میزان مکانی سم‌پاشی در نزدیکی خانه توصیف می‌کنیم. درک بهتر از مدت زمان و میزان مکانی اثرات سم‌پاشی بر جمعیت آئدس اجیپتی به شناسایی اهداف بهینه برای پوشش مکانی و دفعات سم‌پاشی مورد نیاز در طول مداخلات کنترل ناقل و مدل‌سازی مقایسه استراتژی‌های مختلف کنترل ناقل بالقوه کمک خواهد کرد. نتایج ما نشان می‌دهد که کاهش جمعیت آئدس اجیپتی در یک خانه واحد توسط سم‌پاشی در همان خانه انجام شده است، در حالی که سم‌پاشی خانه‌های مناطق همسایه هیچ اثر اضافی نداشته است. اثرات سم‌پاشی بر فراوانی آئدس اجیپتی خانگی در درجه اول به زمان گذشته از آخرین سم‌پاشی بستگی داشته و به تدریج طی 60 روز کاهش یافته است. در نتیجه اثر تجمعی سم‌پاشی‌های متعدد خانگی، کاهش بیشتری در جمعیت آئدس اجیپتی مشاهده نشد. به طور خلاصه، تعداد آئدس اجیپتی کاهش یافته است. تعداد پشه‌های آئدس آجیپتی در یک خانه عمدتاً به مدت زمان گذشته از آخرین سم‌پاشی در آن خانه بستگی دارد.
یکی از محدودیت‌های مهم مطالعه ما این است که سن پشه‌های بالغ Aedes aegypti جمع‌آوری‌شده را کنترل نکردیم. تجزیه و تحلیل‌های قبلی این آزمایش‌ها [14] روندی را به سمت توزیع سنی پایین‌تر پشه‌های ماده بالغ (افزایش نسبت پشه‌های ماده بدون زایمان) در مناطق تحت درمان با L-2014 در مقایسه با منطقه حائل نشان داد. بنابراین، اگرچه ما اثر توضیحی اضافی از سم‌پاشی در خانه‌های مجاور بر فراوانی A. aegypti در یک خانه مشخص پیدا نکردیم، اما نمی‌توانیم مطمئن باشیم که هیچ اثر منطقه‌ای بر پویایی جمعیت A. aegypti در مناطقی که سم‌پاشی به طور مکرر انجام می‌شود، وجود ندارد.
از دیگر محدودیت‌های مطالعه ما می‌توان به عدم توانایی در محاسبه سم‌پاشی اضطراری انجام شده توسط وزارت بهداشت تقریباً 2 ماه قبل از سم‌پاشی آزمایشی L-2014 به دلیل عدم وجود اطلاعات دقیق در مورد مکان و زمان آن اشاره کرد. تجزیه و تحلیل‌های قبلی نشان داده‌اند که این سم‌پاشی‌ها اثرات مشابهی در سراسر منطقه مورد مطالعه داشته‌اند و یک مبنای مشترک برای تراکم Aedes aegypti تشکیل داده‌اند. در واقع، جمعیت‌های Aedes aegypti هنگام انجام سم‌پاشی آزمایشی شروع به بازیابی کردند [14]. علاوه بر این، تفاوت نتایج بین دو دوره آزمایش ممکن است به دلیل تفاوت در طراحی مطالعه و حساسیت متفاوت Aedes aegypti به سایپرمترین باشد، به طوری که S-2013 حساس‌تر از L-2014 است [14]. ما سازگارترین نتایج را از دو مطالعه گزارش می‌کنیم و مدل برازش شده با آزمایش L-2014 را به عنوان مدل نهایی خود در نظر می‌گیریم. با توجه به اینکه طرح آزمایشی L-2014 برای ارزیابی تأثیر سم‌پاشی‌های اخیر بر جمعیت پشه‌های Aedes aegypti مناسب‌تر است، و اینکه جمعیت‌های محلی Aedes aegypti در اواخر سال 2014 در برابر پیرتروئیدها مقاومت نشان داده‌اند [41]، ما این مدل را انتخابی محافظه‌کارانه‌تر و مناسب‌تر برای دستیابی به اهداف این مطالعه در نظر گرفتیم.
شیب نسبتاً صاف منحنی تجزیه اسپری مشاهده شده در این مطالعه ممکن است به دلیل ترکیبی از نرخ تخریب سایپرمترین و پویایی جمعیت پشه باشد. حشره‌کش سایپرمترین مورد استفاده در این مطالعه، یک پیرتروئید است که در درجه اول از طریق فوتولیز و هیدرولیز تجزیه می‌شود (DT50 = 2.6-3.6 روز) [44]. اگرچه معمولاً تصور می‌شود که پیرتروئیدها پس از استفاده به سرعت تجزیه می‌شوند و بقایای آنها حداقل است، اما نرخ تخریب پیرتروئیدها در داخل خانه بسیار کندتر از خارج از خانه است و مطالعات متعددی نشان داده‌اند که سایپرمترین می‌تواند ماه‌ها پس از سم‌پاشی در هوای داخل خانه و گرد و غبار باقی بماند [45،46،47]. خانه‌ها در ایکیتوس اغلب در راهروهای تاریک و باریک با پنجره‌های کم ساخته می‌شوند که ممکن است کاهش نرخ تخریب ناشی از فوتولیز را توضیح دهد [14]. علاوه بر این، سایپرمترین در دوزهای پایین برای پشه‌های حساس Aedes aegypti بسیار سمی است (LD50 ≤ 0.001 ppm) [48]. با توجه به ماهیت آبگریزی سایپرمترین باقیمانده، بعید است که بر لاروهای پشه آبزی تأثیر بگذارد، و این امر توضیح می‌دهد که چرا پشه‌های بالغ در طول زمان از زیستگاه‌های فعال لاروی، همانطور که در مطالعه اصلی توضیح داده شده است، با نسبت بالاتری از پشه‌های ماده غیر تخم‌گذار در مناطق تحت درمان نسبت به مناطق حائل، بهبود می‌یابند [14]. چرخه زندگی پشه Aedes aegypti از تخم تا بالغ می‌تواند بسته به دما و گونه پشه 7 تا 10 روز طول بکشد.[49] تأخیر در بهبود جمعیت پشه‌های بالغ را می‌توان بیشتر با این واقعیت توضیح داد که سایپرمترین باقیمانده برخی از پشه‌های بالغ تازه ظهور کرده و برخی از پشه‌های بالغ معرفی شده از مناطقی که هرگز تحت درمان قرار نگرفته‌اند را می‌کشد یا دفع می‌کند، و همچنین کاهش تخم‌گذاری به دلیل کاهش تعداد پشه‌های بالغ [22، 50].
مدل‌هایی که کل تاریخچه سم‌پاشی خانگی گذشته را شامل می‌شدند، دقت کمتر و تخمین اثر ضعیف‌تری نسبت به مدل‌هایی داشتند که فقط آخرین تاریخ سم‌پاشی را شامل می‌شدند. این نباید به عنوان مدرکی مبنی بر عدم نیاز خانوارها به درمان مجدد تلقی شود. بازیابی جمعیت‌های A. aegypti که در مطالعه ما و همچنین در مطالعات قبلی [14]، اندکی پس از سم‌پاشی مشاهده شد، نشان می‌دهد که خانوارها باید با فرکانسی که توسط دینامیک انتقال محلی تعیین می‌شود، دوباره درمان شوند تا سرکوب A. aegypti دوباره برقرار شود. فرکانس سم‌پاشی باید در درجه اول با هدف کاهش احتمال عفونت Aedes aegypti ماده انجام شود، که با طول مورد انتظار دوره کمون خارجی (EIP) تعیین می‌شود - زمانی که طول می‌کشد تا ناقلی که از خون آلوده تغذیه کرده است، برای میزبان بعدی عفونی شود. به نوبه خود، EIP به سویه ویروس، دما و سایر عوامل بستگی دارد. برای مثال، در مورد تب دنگی، حتی اگر اسپری حشره‌کش تمام ناقلین بالغ آلوده را از بین ببرد، جمعیت انسانی ممکن است به مدت 14 روز عفونی باقی بماند و پشه‌های تازه ظهور یافته را آلوده کند [54]. برای کنترل شیوع تب دنگی، فواصل بین اسپری‌ها باید کوتاه‌تر از فواصل بین درمان‌های حشره‌کش باشد تا پشه‌های تازه ظهور یافته که ممکن است میزبان‌های آلوده را قبل از اینکه بتوانند سایر پشه‌ها را آلوده کنند، نیش بزنند، از بین بروند. هفت روز می‌تواند به عنوان یک راهنما و یک واحد اندازه‌گیری مناسب برای سازمان‌های کنترل ناقل استفاده شود. بنابراین، اسپری حشره‌کش هفتگی به مدت حداقل 3 هفته (برای پوشش کل دوره عفونی میزبان) برای جلوگیری از انتقال تب دنگی کافی خواهد بود و نتایج ما نشان می‌دهد که اثربخشی اسپری قبلی تا آن زمان به طور قابل توجهی کاهش نخواهد یافت [13]. در واقع، در ایکیتوس، مقامات بهداشتی با انجام سه دور اسپری حشره‌کش با حجم بسیار کم در فضاهای بسته در طول یک دوره چند هفته تا چند ماه، انتقال دنگی را در طول شیوع بیماری با موفقیت کاهش دادند.
در نهایت، نتایج ما نشان می‌دهد که تأثیر سم‌پاشی داخل خانه محدود به خانه‌هایی بود که در آنها سم‌پاشی انجام شده بود و سم‌پاشی خانه‌های همسایه، جمعیت پشه آئدس اجیپتی را بیشتر کاهش نداد. پشه‌های بالغ آئدس اجیپتی می‌توانند در نزدیکی یا داخل خانه، جایی که تخم می‌گذارند، باقی بمانند، تا 10 متر دورتر جمع شوند و به طور متوسط ​​106 متر مسافت را طی کنند.[36] بنابراین، سم‌پاشی اطراف یک خانه ممکن است تأثیر قابل توجهی بر تعداد پشه‌های آئدس اجیپتی در آن خانه نداشته باشد. این یافته‌های قبلی را تأیید می‌کند که سم‌پاشی در خارج یا اطراف خانه‌ها هیچ تأثیری نداشته است [18، 55]. با این حال، همانطور که در بالا ذکر شد، ممکن است اثرات منطقه‌ای بر پویایی جمعیت آئدس اجیپتی وجود داشته باشد که مدل ما قادر به تشخیص آن نیست.