## 中文标题 白纹伊蚊kdr突变V1016G沿罗马都市区样带的高分辨率时空动态研究

《Current Research in Parasitology & Vector-Borne Diseases》：Fine-scale spatio-temporal dynamics of kdr mutation V1016G in Aedes albopictus along a transect encompassing the Rome metropolitan area

　　

## 摘要专业翻译

研究人员对白纹伊蚊（*Aedes albopictus*）中V1016G突变在11年间的分布与频率进行了时空分析。研究人员评估了意大利罗马市内及周边地区白纹伊蚊种群中的1016G等位基因频率。沿采样样带观察到了高度可变的1016G频率（最高达47.7%）。2012年至2023年期间，罗马市内的V1016G频率平均增加了8.7%。

## 论文解读：白纹伊蚊V1016G kdr突变在罗马都市区样带上的精细时空动态

### 1. 研究背景与科学问题

伊蚊属（*Aedes* spp.）蚊虫是登革热、基孔肯雅热、黄热病、裂谷热和寨卡病毒等多种虫媒病毒的重要传播媒介，在全球范围内造成显著的发病率和死亡率负担。过去这些疾病主要局限于热带地区，但随着白纹伊蚊（*Aedes albopictus*，即亚洲虎蚊）在全球范围内的入侵扩散，虫媒病毒的公共卫生威胁已扩展至温带地区。白纹伊蚊原产于东南亚，近几十年来已在全球广泛定殖，并在南欧及整个地中海地区建立了稳定种群。受城市化进程、人口流动增加和气候变化等因素影响，其分布范围预计还将进一步向北部地区扩展。自2007年意大利东北部首次暴发基孔肯雅热疫情以来，欧洲本地感染的 exotic 虫媒病毒病例数量持续上升，2024年和2025年分别报告了超过200例登革热病例和1000余例基孔肯雅热病例，白纹伊蚊已成为欧洲重大的公共卫生威胁。

欧洲疾病预防控制中心（ECDC）指南建议优先使用昆虫生长调节剂或生物杀幼剂（如以色列苏云金芽孢杆菌，*Bacillus thuringiensis* var. *israelensis*，Bti）来降低蚊虫密度和骚扰度，仅在病毒传播等紧急情况下限制使用化学成蚊杀灭剂。在欧洲，拟除虫菊酯是获准用于成蚊控制的最广泛使用的杀虫剂类别，因其对哺乳动物毒性相对较低且具有高效的杀虫潜力，也广泛用于疟疾流行国家的长效杀虫蚊帐（ITNs）和室内滞留喷洒（IRS）。拟除虫菊酯通过结合电压门控钠通道（voltage-gated sodium channel，VGSC）干扰神经信号传导，导致蚊虫迅速击倒直至死亡。然而，拟除虫菊酯抗性的出现和扩散对全球蚊虫控制规划构成了严峻挑战。

拟除虫菊酯抗性可通过多种机制产生，其中研究最为深入的是代谢抗性机制（以解毒酶过表达为特征）和靶标位点抗性。后者涉及 *vgsc* 基因中的非同义突变，即通常所称的击倒抗性（knockdown resistance，kdr）突变。kdr突变会削弱杀虫剂与VGSC结合的能力，从而降低拟除虫菊酯诱导麻痹和死亡的效果。在欧洲白纹伊蚊入侵范围内，种群对拟除虫菊酯的表型抗性状态在很大程度上仍属未知，主要限制因素在于标准化生物测定方法的实施困难。然而，监测与抗性表型密切相关的kdr突变频率，是获取蚊虫种群抗性状态指示信息的可行替代方案。在白纹伊蚊中，支持其赋予拟除虫菊酯抗性作用的证据最强的替代突变是V1016G和F1534C，尤其是纯合状态下的V1016G等位基因。欧洲已有九个国家报道了1016G等位基因的存在，其中意大利沿海地区的频率最高可达45%。相比之下，1534C等位基因在意大利鲜有报道，但在希腊和塞浦路斯的频率分别可达68%和84%。

kdr等位基因频率的时空变异预计会受到杀虫剂使用不均衡所导致的选择压异质性以及kdr等位基因潜在适合度代价（fitness cost）的共同影响——后者可能在缺乏拟除虫菊酯暴露时导致等位基因频率下降。然而，在温带地区白纹伊蚊入侵范围内，尚缺乏这些参数的数据，且该物种kdr突变的适合度代价问题从未被系统研究过。因此，本研究聚焦于横跨不同地理环境（包括罗马都市区这一人口密集且旅游业繁荣的区域，以及从第勒尼安海沿岸延伸至亚平宁山脉的农村/郊区地带）的样带上1016G等位基因频率的空间变异，同时考察11年时间尺度及蚊虫繁殖季节初期与末期的等位基因时间动态变化。

### 2. 研究内容与结论概述

研究人员利用2012年和2023年两个完整蚊虫活动季沿拉齐奥大区70公里样带采集的白纹伊蚊成蚊样本，通过PCR基因分型检测V1016G突变，并结合广义线性模型（GLM）和广义线性混合模型（GLMM）进行统计分析，系统揭示了该突变在空间、年际和季节三个维度上的精细尺度动态特征。研究结果表明：1016G等位基因在研究区域内广泛分布但呈现显著的空间异质性，频率最高达47.7%；该等位基因频率与人类人口密度呈显著正相关；罗马都市区11年间平均频率显著上升8.7%；2023年蚊虫季节内从早期到晚期平均频率上升6.4%。这些发现为理解温带地区入侵蚊虫种群的杀虫剂抗性演化动态提供了重要的高分辨率数据，对制定抗性管理策略和优化控制干预措施具有重要指导意义。

### 3. 主要关键技术方法

研究人员沿拉齐奥大区一条70公里样带（从第勒尼安海沿岸延伸至亚平宁山脉山麓，涵盖罗马最城市化区域）采用粘捕器进行蚊虫监测采集。2012年（7月至12月）采样21个位点，2023年（4月至12月）采样24个位点，其中9个位点在两个年份均有采样。样本根据地理特征划分四个生态区：第勒尼安海岸区（TC）、罗马都市区西南郊区（SW）、罗马都市区（RM，即GRA环形高速公路以内的高城市化区域）以及罗马东北部亚平宁山脉山麓农村区（NE）。研究人员从成蚊头部和胸部提取基因组DNA，采用PCR方法对VGSC结构域II中的V1016G位点进行基因分型，并通过等位基因特异性引物对2023年部分样本进行F1534C突变检测。统计分析方面，使用广义线性模型（GLM-1）评估2023年1016G等位基因频率与采样点周围300米缓冲区人类人口密度之间的关系；使用广义线性混合模型（GLMM-1）评估2012年与2023年罗马都市区内9个重复采样位点的等位基因频率时间变异；使用广义线性混合模型（GLMM-2）分析2023年24个位点从蚊虫季节早期（5月至7月）至晚期（10月至11月）的频率变化。

### 4. 研究结果

**4.1 研究区域内1016G等位基因频率**

2012年共289只雌性白纹伊蚊（9个位点）和2023年共1345只（24个位点）成功进行了V1016G突变PCR基因分型。2023年随机选取的200个样本中未检测到1534C等位基因。除最北端采样点（NE4，Poggio Mirteto）外，所有位点均检测到1016G等位基因。2012年各位点等位基因频率在1.2%至34%之间（加权平均频率15.4%），2023年在0%至47.7%之间（加权平均频率20.2%）。2012年罗马都市区范围内的1016G等位基因频率在5.8%至34%之间（加权平均17.2%）；2023年都市区范围频率在12.5%至38.5%之间（加权平均24.7%），沿海位点在6.8%至47.7%之间（加权平均26.8%），SW和NE位点分别低于18%和5%。G/G纯合子在2012年44%的位点（4/9）中被检出（频率范围2.9%至10%），在2023年75%的位点（18/24）中被检出（范围1.5%至20%）。

**4.2 1016G等位基因空间分布与人口密度的关系**

GLM-1分析结果显示，2023年1016G等位基因频率与人类人口密度之间存在显著正相关关系（P < 0.001）。人口密度每增加10个单位，1016G预测频率增加3.2%（95% CI：2.6%至3.8%）。罗马都市区位点的等位基因频率普遍较高，人口密度也普遍较高；唯一的例外是沿海的Ladispoli（TC1）位点，该位点表现出最高的1016G等位基因频率（47.7%）和最高的人口密度（559.7人/平方公里）。

**4.3 1016G等位基因频率的时间分析（2012年对比2023年）**

2012年至2023年间，各采样位点的1016G等位基因频率总体上升，增幅从RM7（Cipro）的2.1%至RM2（Villa Bonelli）的20.4%不等。仅有的例外出现在NE3（Fara Sabina：-8.2%）和RM8（Flaminio：-10.1%）。GLMM-1分析结果显示，罗马都市区内7个两年均有采样的位点中，2023年等位基因频率（24.6%；n = 394）显著高于2012年（15.9%；n = 221），总体平均增幅为8.7%（95% CI：4.3%至13.1%）（P < 0.001）。

**4.4 1016G等位基因频率的季节分析（2023年蚊虫季早期对比晚期）**

2023年蚊虫季节内，罗马都市区14个位点中有8个位点从早期（5月至7月；n = 370）至晚期（10月至11月；n = 389）的1016G等位基因频率增幅超过5%，而非都市区大多数位点的季节频率变化较小。频率变化最大的位点为RM5（Roma Aurelia：早期15.6%对比晚期48.6%；变化为+33%）和TC1（Ladispoli：早期53.2%对比晚期42.6%；变化为-10.6%）。GLMM-2结果显示，罗马都市区14个位点从早期到晚期总体平均增幅为6.4%（95% CI：2.2%至10.9%）（P = 0.004）。

### 5. 讨论与结论总结

讨论部分指出，kdr突变的时空频率动态对于评估拟除虫菊酯类处理措施的有效性具有重要意义。2023年V1016G突变在所有24个采样位点中除最北端农村位点外均有检出，且沿海、都市和农村区域间及内部存在显著频率异质性。1016G等位基因频率与人类居住人口密度之间的显著正相关可能反映了人口密度与拟除虫菊酯喷洒强度之间的关联。罗马都市区内部明显的空间频率异质性（12%至38%）可能归因于该市高度差异化的城市化和生态格局所导致的杀虫剂选择压差异，以及该物种短距离飞行扩散能力限制下的局域适应。值得注意的是，频率不低于30%的位点集中在梵蒂冈城附近——该区域为全球游客最密集的旅游区之一，定期灌溉的公寓花园支撑了高密度的白纹伊蚊种群，居民因显著的骚扰感知而启动常规的基于日历的拟除虫菊酯处理。2023年夏季罗马首次发生登革热本地暴发（19例确诊病例发生在该区域），尽管无法评估暴发期间应急喷洒对观测频率的贡献，但2012年RM7位点10%的GG纯合子频率提示这些抗性基因型可能早于暴发处理前即已存在，并可能削弱了应急喷洒阻断病毒传播的效力。11年间8.7%的平均增幅与2023年单个蚊虫季节内6.4%的增幅相比显得有限，这可能提示V1016G突变存在适合度代价的贡献，因为可以合理假设2012年至2023年间拟除虫菊酯使用量并未总体减少。缺乏频率增加的位点可能反映了拟除虫菊酯使用的高度局灶性特征。

研究结论部分翻译如下：总体而言，研究结果表明拟除虫菊酯抗性可能不仅由市政层面在整个旅游季节实施的基于日历的处理所选择（如在旅游沿海位点所示），还可能由私人居民直接或借助害虫防治公司实施的小规模处理所选择。这可能使局部区域面临输入性虫媒病毒感染病例时丧失拟除虫菊酯处理完全有效性的风险。然而，仍需在存在可测量选择压的条件下获得表型证据，以确认拟除虫菊酯使用与V1016G频率增加之间的因果关系，以及靶标位点抗性水平升高对拟除虫菊酯处理有效性的影响程度。