综述：蚊子媒介的击倒抗性：分子机制、全球传播及可持续媒介控制的未来方向

《Molecular and Biochemical Parasitology》：Knockdown Resistance in Mosquito Vectors: Molecular Mechanisms, Global Spread, and Future Directions for Sustainable Vector Control

抗性基因kdr在疟疾和登革热媒介中的分子机制、进化趋势及应对策略研究，重点分析电压门控钠通道突变与代谢途径的协同作用，提出基于基因编辑等新兴技术的综合管理方案。

　　

S.G. 安东尼·戈德森

生物技术系，印度泰米尔纳德邦哥印拜陀欣杜斯坦文理学院，邮编641028

摘要

拟除虫菊酯类杀虫剂在疟疾和登革热媒介控制项目中仍占据核心地位。然而，其长期有效性正日益受到击倒抗性（kdr）的威胁。kdr是由于电压门控钠通道（VGSC）基因发生突变所致，尤其是IIS6和IIIS6结构域的突变，这些突变在保持神经元正常功能的同时降低了杀虫剂的结合能力。关键突变包括按蚊物种中的L1014替换以及伊蚊物种中的V1016和F1534变异。这些突变在持续杀虫剂压力下独立出现在多个流行区域。本文综合了分子、功能、进化和操作层面的证据，探讨了kdr如何重塑当前的媒介控制策略。文章总结了等位基因频率变化的全球趋势，电生理学和基因组编辑研究的结果，证实了其致病机制，并通过多基因位点分析展示了抗性的逐步增强。特别强调了靶点突变与代谢解毒途径之间的相互作用，这种相互作用加剧了抗性的强度，并使基因型-表型关系的解读变得复杂。此外，还讨论了监测策略、基于证据的杀虫剂更换阈值、增效剂配方的作用、替代化学类别以及综合媒介管理方法。新兴的基因技术（如CRISPR编辑和基因驱动系统）也在现实的监管和生态框架下进行了评估。通过将分子机制与实地表现和项目决策联系起来，本文将kdr不仅仅视为一种突变类型，而是作为蚊媒疾病控制中选择压力和干预措施可持续性的动态指标。

引言

疟疾和登革热是两种对全球公共卫生造成重大影响的蚊媒疾病。根据世界卫生组织的数据[1]，2023年全球报告了约2.63亿例疟疾病例和59.7万例死亡病例，其中撒哈拉以南非洲地区的传播强度最高。主要的疟疾病媒属于冈比亚按蚊复合体，这类蚊子具有高效性和嗜人性。相比之下，登革热已进入快速全球扩张阶段，2024年报告的病例超过1400万例，死亡人数接近9500人。登革热的传播主要发生在城市和城郊地区，由埃及伊蚊和白纹伊蚊引起，这两种蚊子非常适应人类居住区和人工繁殖环境。尽管疟疾仍然是主要的致死原因，但登革热作为一种城市流行病，其影响因人口增长、无计划的城市化、气候变化和人类流动性增加而迅速加剧。尽管存在这些流行病学差异，这两种疾病都严重依赖基于杀虫剂的媒介控制策略。这种持续的依赖对蚊子种群产生了强大的进化压力。因此，电压门控钠通道（VGSC）基因中的击倒抗性（kdr）突变已成为疟疾和登革热媒介抗性的主要决定因素。早期的高影响力研究描述了VGSC的分子结构以及拟除虫菊酯抗性的生化基础[2]、[3]、[4]。然而，许多现有综述主要集中在突变鉴定和机制描述上。本文不仅记录了突变，还整合了等位基因频率的时间趋势、伊蚊和按蚊之间的抗性轨迹，并将分子发现转化为对公共卫生项目具有实际意义的操作决策框架（图1）。

媒介控制仍是疟疾和登革热预防的基石，尤其是在疫苗覆盖率和治疗干预措施不能提供完全保护的地区。疟疾控制项目主要依赖长效杀虫剂蚊帐（LLINs）和室内滞留喷洒（IRS）。相比之下，登革热控制策略强调空间喷洒、幼虫源头减少、环境管理和社区参与。在这两种系统中，拟除虫菊酯因其快速击倒效果、成本效益和对哺乳动物的相对低毒性而被广泛使用。然而，拟除虫菊酯的持续大规模应用对蚊子种群产生了强烈的定向选择压力。随着时间的推移，这导致了抗性表型的出现和建立。抗性可以通过多种机制产生，包括细胞色素P450单加氧酶、酯酶和谷胱甘肽S-转移酶介导的增强代谢解毒；角质层通透性的改变；行为回避；以及VGSC基因的靶点突变。在这些机制中，kdr突变在疟疾和登革热媒介中是最一致记录和地理分布最广的抗性形式[5]、[6]。因此，对有限种类杀虫剂的反复依赖加速了分子层面的抗性进化。

多个流行地区的纵向等位基因频率数据支持了kdr突变的全球传播（图2）。在巴西东北部，埃及伊蚊中的F1534C突变从2006年的约18%上升到2016年的70%以上。同样，在越南，V1016G突变从21世纪初的不到10%在十年内上升到超过60%，反映了拟除虫菊酯使用的持续选择压力。在疟疾病媒中，冈比亚按蚊中的L1014F突变在21世纪初的估计等位基因频率为0.20，到2010年代中期在布基纳法索和加纳的部分地区上升到了0.80以上。

在坦桑尼亚，广义冈比亚按蚊中的L1014S频率在多次扩大长效杀虫剂蚊帐分发后超过了0.70。这些时间模式表明了定向选择而非偶发突变。在许多地区，kdr频率的上升与WHO敏感性生物测定中的死亡率降低相关。然而，表型抗性往往受到共存代谢机制的影响，导致不同生态环境下的表达差异（[2]；Riveron等人，2014年）。全球监测数据证实，非洲、亚洲和拉丁美洲的kdr突变检测率正在增加，尽管采样强度和监测设计的差异需要谨慎解释。

本文系统地总结了主要登革热和疟疾病媒（包括埃及伊蚊、白纹伊蚊、冈比亚按蚊、致命按蚊和斯蒂芬斯按蚊）中的kdr突变。本文不是将抗性视为一个孤立的分子现象，而是将其置于基因型、表型表达、流行病学趋势和操作响应之间的更广泛连续体中。分析框架整合了分子突变谱型与流行地区记录的时间等位基因变化，并比较了登革热和疟疾病媒系统之间的抗性轨迹，以识别趋同和分歧的进化模式。功能验证研究（包括电生理学检测、转基因表达系统和基于CRISPR的敲入模型）被综合起来，以阐明基因型与表型之间的因果关系。此外，还研究了靶点抗性与代谢解毒途径之间的机制相互作用，以理解抗性的多层次结构。重要的是，本文将分子发现转化为操作考虑，包括抗性监测策略、杀虫剂采购决策和可持续抗性管理框架。新兴的基因组编辑方法在监管和生物安全背景下进行了评估，突出了其科学潜力和治理挑战。与以往的综述相比，本文提供了疟疾-登革热的比较视角，并明确将分子数据与干预历史和公共卫生决策过程联系起来。

节选

靶点抗性的历史出现

击倒抗性（kdr）最初是在20世纪中叶在家蝇Musca domestica中描述的，当时对滴滴涕（DDT）的敏感性降低与神经元钠通道功能的改变有关（表1）。早期的生理学研究表明，抗性昆虫在接触杀虫剂后表现出减弱的击倒反应，表明抗性发生在靶点而非渗透性降低。随后的电生理学研究

vgsc的结构组织和突变热点

昆虫电压门控钠通道（VGSC）是一种大型跨膜蛋白，由四个同源结构域（DI–DIV）组成，每个结构域包含六个跨膜段（S1–S6）（图3）。S4段作为电压传感器，检测膜去极化，而S5和S6段形成离子传导孔。S5和S6之间的连接区域有助于孔的选择性和门控稳定性。拟除虫菊酯类杀虫剂主要与

kdr突变的检测与监测：从靶向基因分型到综合监测

有效管理靶点抗性需要诊断策略，这些策略需要在分子精度和操作可行性之间取得平衡。监测平台在分析灵敏度、可扩展性、基础设施要求和适合长期监测方面存在差异。因此，方法选择直接影响了抗性数据的可靠性，进而影响采购和政策决策。在许多疟疾和登革热流行地区，实验室能力和资金

kdr突变的功能表征：在生物尺度上建立因果关系

要证明电压门控钠通道（VGSC）中的替换确实导致杀虫剂抗性，需要超出统计关联的验证。尽管基因型与降低敏感性之间的现场相关性提供了强有力的流行病学证据，但因果推断需要确认特定的氨基酸替换直接改变了通道行为并产生了可测量的表型后果。因此，功能表征

靶点抗性与代谢抗性机制之间的相互作用

在操作环境中，拟除虫菊酯抗性很少由单一遗传改变引起。相反，蚊子种群经常积累多层抗性机制，这些机制在杀虫剂暴露的不同生物阶段起作用。这种多层次结构改变了抗性强度，使生物测定结果的解释变得复杂，并降低了基于杀虫剂的干预措施的持久性。理解靶点突变与代谢

对媒介控制项目的操作和政策影响

kdr突变在主要疟疾和登革热媒介中的日益普遍对基于杀虫剂的干预措施的持久性有重要影响。拟除虫菊酯仍然是长效杀虫剂蚊帐（LLINs）、室内滞留喷洒（IRS）和空间喷洒操作的核心。靶点敏感性的降低影响了快速击倒效果和延迟的死亡效应。重要的是，公共卫生影响很少是突然的失败；相反，它是

超越传统抗性管理的新兴工具和战略途径

对拟除虫菊酯的持续依赖加速了疟疾和登革热媒介中多基因位点抗性结构的巩固。随着靶点抗性和代谢机制的累积，维持媒介控制项目的长期韧性需要在遗传、化学、生物和操作领域进行多样化。虽然几种下一代方法显示出科学潜力，但大多数仍处于实验阶段或早期实施阶段。

结论

击倒抗性（kdr）已成为疟疾和登革热媒介控制项目中拟除虫菊酯效果的核心决定因素。在持续杀虫剂选择压力下，电压门控钠通道（VGSC）中的反复氨基酸替换，尤其是在IIS6和IIIS6结构域中，不断进化。例如伊蚊物种中的F1534C和V1016变异，以及按蚊物种中的L1014替换，展示了保持抗性的趋同适应性进化

未引用的参考文献

[24]、[25]、[26]、[27]

利益冲突声明

作者声明他们没有可能影响本研究、分析、解释或撰写本手稿的竞争性财务利益或个人关系。没有任何外部资金来源参与了本综述的设计、准备或提交。