تجزیه و تحلیل فضایی-زمانی اثرات سمپاشی حشره کش با حجم فوق العاده کوچک بر روی تراکم Aedes aegypti خانگی - سایپرز، باشگاه دانش آفات و ناقلین

این پروژه داده‌های دو آزمایش در مقیاس بزرگ را که شامل شش دور سمپاشی پیرتروئید داخلی در یک دوره دو ساله در شهر آمازون پرو در ایکویتوس بود، تجزیه و تحلیل کرد. ما یک مدل چندسطحی فضایی را برای شناسایی علل کاهش جمعیت Aedes aegypti که ناشی از (1) استفاده اخیر خانگی از حشره‌کش‌های با حجم بسیار کم (ULV) و (ب) استفاده از ULV در خانواده‌های همسایه یا مجاور است، ایجاد کردیم. ما تناسب مدل را با طیف وسیعی از طرح‌های وزن‌دهی اثربخشی اسپری بر اساس عملکردهای پوسیدگی زمانی و مکانی متفاوت مقایسه کردیم تا اثرات تأخیر حشره‌کش‌های ULV را به تصویر بکشیم.
نتایج ما نشان می‌دهد که کاهش فراوانی A. aegypti در یک خانوار در درجه اول به دلیل سمپاشی در همان خانوار بود، در حالی که سمپاشی در خانواده‌های همسایه هیچ اثر اضافی نداشت. اثربخشی فعالیت های سمپاشی باید بر اساس زمان از آخرین سمپاشی ارزیابی شود، زیرا ما اثر تجمعی از سمپاشی پی در پی پیدا نکردیم. بر اساس مدل ما، ما تخمین زدیم که اثر اسپری تقریباً 28 روز پس از سمپاشی 50٪ کاهش یافته است.
کاهش جمعیت پشه Aedes aegypti خانگی عمدتاً به تعداد روزهای پس از آخرین درمان در یک خانوار معین بستگی داشت، که اهمیت پوشش اسپری در مناطق پرخطر را برجسته می‌کند، با فرکانس اسپری وابسته به دینامیک انتقال محلی.
Aedes aegypti ناقل اولیه چندین آربوویروس است که می تواند باعث اپیدمی های بزرگ شود، از جمله ویروس دنگی (DENV)، ویروس چیکونگونیا و ویروس زیکا. این گونه پشه عمدتاً از انسان تغذیه می کند و اغلب از انسان تغذیه می کند. این به خوبی با محیط های شهری سازگار است [1،2،3،4] و بسیاری از مناطق در مناطق گرمسیری و نیمه گرمسیری را مستعمره کرده است [5]. در بسیاری از این مناطق، شیوع دنگی به طور دوره ای تکرار می شود که منجر به تخمینی 390 میلیون مورد در سال می شود [6، 7]. در غیاب درمان یا یک واکسن موثر و به طور گسترده در دسترس، پیشگیری و کنترل انتقال دنگی به کاهش جمعیت پشه‌ها از طریق اقدامات کنترل ناقل مختلف، معمولاً اسپری حشره‌کش‌هایی که پشه‌های بالغ را هدف قرار می‌دهند، متکی است [8].
در این مطالعه، ما از داده‌های دو آزمایش میدانی در مقیاس بزرگ و تکراری سمپاشی با حجم بسیار کم پیرتروئید داخلی در شهر Iquitos، در آمازون پرو [14] استفاده کردیم تا اثرات تاخیر مکانی و زمانی پاشش با حجم فوق‌العاده بر فراوانی Aedes aegypti خانگی فراتر از خانواده‌های فردی را تخمین بزنیم. یک مطالعه قبلی تأثیر درمان‌های با حجم فوق‌العاده 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 درمانی در سطحی دقیق‌تر، در سطح فردی خانواده، برای درک سهم نسبی درمان‌های درون خانواری در مقایسه با درمان‌ها در خانواده‌های همسایه بودیم. به طور موقت، ما اثر تجمعی تکرار سمپاشی را در مقایسه با سمپاشی اخیر بر کاهش فراوانی Aedes aegypti خانگی برای درک فراوانی سمپاشی مورد نیاز و ارزیابی کاهش اثربخشی اسپری در طول زمان تخمین زدیم. این تجزیه و تحلیل می تواند به توسعه استراتژی های کنترل برداری کمک کند و اطلاعاتی را برای پارامترسازی مدل ها برای پیش بینی اثربخشی آنها فراهم کند [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 قرار داشت 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 داخل یک حلقه در فاصله معینی از خانواده i آزمایش کردیم که در هفته قبل از t با آفت‌کش‌ها درمان شدند (فایل اضافی 1: جدول 4).
که در آن h تعداد خانوارهای حلقه r و r فاصله بین حلقه و خانواده i است. فاصله بین حلقه ها با در نظر گرفتن عوامل زیر تعیین می شود:
برازش مدل نسبی تابع اثر اسپری خانگی وزن‌دار با زمان. خطوط قرمز ضخیم‌تر نشان‌دهنده بهترین مدل‌ها هستند، که در آن ضخیم‌ترین خط نشان‌دهنده بهترین مدل‌ها و خطوط ضخیم دیگر نشان‌دهنده مدل‌هایی است که WAIC تفاوت قابل‌توجهی با بهترین مدل‌های WAIC ندارد. B تابع پوسیدگی برای روزهای پس از آخرین اسپری اعمال شد که در پنج مدل برتر برتر قرار داشتند، که بر اساس میانگین WAIC در هر دو آزمایش رتبه‌بندی شدند.
کاهش تخمین زده شده در تعداد Aedes aegypti در هر خانوار به تعداد روزهای پس از آخرین سمپاشی مربوط می شود. معادله داده شده کاهش را به عنوان یک نسبت بیان می کند، که در آن نسبت سرعت (RR) نسبت سناریوی سمپاشی به خط پایه بدون اسپری است.
این مدل تخمین زد که اثربخشی اسپری تقریباً 28 روز پس از سمپاشی 50٪ کاهش یافت، در حالی که جمعیت Aedes aegypti تقریباً 50 تا 60 روز پس از سمپاشی تقریباً به طور کامل بهبود یافته بودند.
در این مطالعه، ما اثرات اسپری پایرتروئید با حجم فوق‌العاده داخلی را بر فراوانی Aedes aegypti خانگی به عنوان تابعی از زمان و وسعت فضایی سمپاشی در نزدیکی خانه توصیف می‌کنیم. درک بهتر مدت و میزان فضایی اثرات سمپاشی بر روی جمعیت‌های Aedes aegypti به شناسایی اهداف بهینه برای پوشش فضایی و فرکانس پاشش مورد نیاز در طول مداخلات کنترل بردار کمک می‌کند و مدل‌سازی را با مقایسه استراتژی‌های مختلف کنترل بردار بالقوه آشنا می‌کند. نتایج ما نشان می‌دهد که کاهش جمعیت Aedes aegypti در یک خانوار با سمپاشی در همان خانوار انجام می‌شود، در حالی که سمپاشی خانوارها در مناطق همسایه هیچ اثر اضافی نداشت. اثرات سمپاشی بر فراوانی Aedes aegypti خانگی در درجه اول به زمان از آخرین سمپاشی بستگی داشت و به تدریج طی 60 روز کاهش یافت. کاهش بیشتر در جمعیت Aedes aegypti به عنوان یک نتیجه از اثر تجمعی سمپاشی های متعدد خانگی مشاهده نشد. به طور خلاصه، تعداد Aedes aegypti کاهش یافته است. تعداد پشه های Aedes aegypti در یک خانوار عمدتاً به مدت زمانی که از آخرین سمپاشی در آن خانوار گذشته است بستگی دارد.
محدودیت مهم مطالعه ما این است که ما سن پشه های بالغ Aedes aegypti جمع آوری شده را کنترل نکردیم. تحلیل‌های قبلی این آزمایش‌ها [14] گرایشی به سمت توزیع سن جوان‌تر زنان بالغ (افزایش نسبت زنان نخست‌زا) در مناطق تحت درمان با L-2014 در مقایسه با منطقه حائل نشان داد. بنابراین، اگرچه ما یک اثر توضیحی اضافی از سمپاشی در خانوارهای مجاور بر فراوانی A. aegypti در یک خانوار معین پیدا نکردیم، نمی‌توانیم مطمئن باشیم که هیچ اثر منطقه‌ای بر پویایی جمعیت A. aegypti در مناطقی که سمپاشی مکرراً رخ می‌دهد وجود ندارد.
سایر محدودیت‌های مطالعه ما شامل عدم توانایی در محاسبه سمپاشی اضطراری انجام شده توسط وزارت بهداشت تقریباً 2 ماه قبل از سمپاشی آزمایشی L-2014 به دلیل عدم اطلاعات دقیق در مورد مکان و زمان آن است. تجزیه و تحلیل های قبلی نشان داده است که این اسپری ها اثرات مشابهی در سراسر منطقه مورد مطالعه داشتند و یک خط پایه مشترک برای تراکم Aedes aegypti تشکیل می دادند. در واقع، زمانی که سمپاشی آزمایشی انجام شد، جمعیت Aedes aegypti شروع به بهبود کردند [14]. علاوه بر این، تفاوت در نتایج بین دو دوره آزمایشی ممکن است به دلیل تفاوت در طراحی مطالعه و حساسیت متفاوت Aedes aegypti به سایپرمترین باشد، با S-2013 حساس تر از L-2014 [14]. ما منسجم‌ترین نتایج را از دو مطالعه گزارش می‌کنیم و مدل برازش شده برای آزمایش L-2014 را به عنوان مدل نهایی خود درج می‌کنیم. با توجه به اینکه طرح آزمایشی L-2014 برای ارزیابی تأثیر سمپاشی اخیر بر جمعیت پشه Aedes aegypti مناسب‌تر است، و جمعیت‌های محلی Aedes aegypti در اواخر سال 2014 نسبت به پیرتروئیدها مقاومت نشان داده بودند [41]، ما این مدل را انتخاب محافظه‌کارانه‌تر و مناسب‌تر این مطالعه برای دستیابی به اهداف می‌دانیم.
شیب نسبتا صاف منحنی فروپاشی اسپری مشاهده شده در این مطالعه ممکن است به دلیل ترکیبی از نرخ تخریب سیپرمترین و پویایی جمعیت پشه باشد. حشره کش سایپرمترین مورد استفاده در این مطالعه یک پیرتروئید است که عمدتاً از طریق فتولیز و هیدرولیز تجزیه می شود (DT50 = 2.6-3.6 روز) [44]. اگرچه معمولاً پیرتروئیدها پس از کاربرد به سرعت تجزیه می‌شوند و باقیمانده‌ها حداقل هستند، سرعت تخریب پیرتروئیدها در داخل خانه بسیار کندتر از فضای باز است و چندین مطالعه نشان داده‌اند که سایپرمترین می‌تواند ماه‌ها پس از سمپاشی در هوا و گرد و غبار داخل خانه باقی بماند [45،46،47]. خانه‌ها در Iquitos اغلب در راهروهای تاریک و باریک با پنجره‌های کمی ساخته می‌شوند که ممکن است کاهش نرخ تخریب ناشی از فوتولیز را توضیح دهد [14]. علاوه بر این، سایپرمترین برای پشه های حساس Aedes aegypti در دوزهای پایین (LD50 ≤ 0.001 ppm) بسیار سمی است [48]. با توجه به ماهیت آبگریز باقیمانده سایپرمترین، بعید است که بر لارو پشه های آبزی تأثیر بگذارد، که بازیابی افراد بالغ از زیستگاه های فعال لارو را در طول زمان توضیح می دهد، همانطور که در مطالعه اصلی توضیح داده شد، با نسبت بالاتری از ماده های غیر تخمگذار در مناطق تحت درمان نسبت به مناطق حائل [14]. چرخه زندگی پشه Aedes aegypti از تخم تا بزرگسال بسته به دما و گونه پشه می تواند 7 تا 10 روز طول بکشد.[49] تأخیر در بهبود جمعیت پشه‌های بالغ را می‌توان با این واقعیت توضیح داد که سیپرمترین باقی‌مانده، برخی از بزرگسالان تازه ظهور شده و برخی بزرگسالان معرفی‌شده را از مناطقی که هرگز درمان نشده‌اند، می‌کشد یا دفع می‌کند، و همچنین کاهش تخم‌گذاری به دلیل کاهش تعداد بالغین [22، 50].
مدل‌هایی که کل تاریخچه سمپاشی خانگی گذشته را شامل می‌شدند، دقت ضعیف‌تر و تخمین‌های اثر ضعیف‌تری نسبت به مدل‌هایی داشتند که فقط آخرین تاریخ سمپاشی را شامل می‌شدند. این نباید به عنوان مدرکی در نظر گرفته شود که نشان می دهد خانواده های فردی نیازی به درمان مجدد ندارند. بازیابی جمعیت A.aegypti مشاهده شده در مطالعه ما، و همچنین در مطالعات قبلی [14]، مدت کوتاهی پس از سمپاشی، نشان می دهد که خانوارها نیاز به درمان مجدد در فرکانس تعیین شده توسط دینامیک انتقال محلی برای برقراری مجدد سرکوب A. aegypti دارند. هدف فرکانس اسپری باید در درجه اول کاهش احتمال عفونت Aedes aegypti ماده باشد، که با طول مورد انتظار دوره کمون بیرونی (EIP) تعیین می شود - مدت زمانی که طول می کشد تا ناقلی که بر روی خون آلوده نفوذ کرده است به میزبان بعدی عفونی شود. به نوبه خود، EIP به سویه ویروس، دما و عوامل دیگر بستگی دارد. به عنوان مثال، در مورد تب دنگی، حتی اگر اسپری حشره کش همه ناقلان بالغ آلوده را از بین ببرد، جمعیت انسانی ممکن است به مدت 14 روز عفونی باقی بماند و ممکن است پشه های تازه در حال ظهور را آلوده کند [54]. برای کنترل شیوع تب دنگی، فواصل بین سمپاشی ها باید کوتاه تر از فواصل بین درمان های حشره کش باشد تا پشه های تازه ظهوری که ممکن است میزبان های آلوده را قبل از آلوده کردن پشه های دیگر نیش بزنند، از بین ببرند. هفت روز می تواند به عنوان یک راهنما و یک واحد اندازه گیری مناسب برای آژانس های کنترل برداری استفاده شود. بنابراین، سمپاشی هفتگی حشره کش به مدت حداقل 3 هفته (برای پوشش کل دوره عفونی میزبان) برای جلوگیری از انتقال تب دنگی کافی است و نتایج ما نشان می دهد که اثر سمپاشی قبلی تا آن زمان به طور قابل توجهی کاهش نمی یابد [13]. در واقع، در ایکویتوس، مقامات بهداشتی با انجام سه دور سمپاشی حشره کش با حجم بسیار کم در فضاهای بسته طی یک دوره چند هفته تا چند ماه، با موفقیت انتقال دنگی را در طی یک شیوع کاهش دادند.
در نهایت، نتایج ما نشان می‌دهد که تأثیر سمپاشی در داخل خانه محدود به خانواده‌هایی بود که در آن انجام شد و سمپاشی خانوارهای همسایه باعث کاهش بیشتر جمعیت Aedes aegypti نشد. پشه‌های بالغ Aedes aegypti می‌توانند در نزدیکی یا داخل خانه‌ای که از تخم بیرون می‌آیند، باقی بمانند، تا 10 متر دورتر جمع شوند، و مسافت متوسط ​​106 متر را طی کنند.[36] بنابراین، سمپاشی اطراف خانه ممکن است تأثیر قابل توجهی بر تعداد Aedes aegypti در آن خانه نداشته باشد. این یافته‌های قبلی را تأیید می‌کند که سمپاشی در بیرون یا اطراف خانه هیچ تأثیری نداشت [18، 55]. با این حال، همانطور که در بالا ذکر شد، ممکن است اثرات منطقه ای بر پویایی جمعیت A. aegypti وجود داشته باشد که مدل ما قادر به تشخیص آن نباشد.