สารประกอบนิติซิโดน ซึ่งอยู่ในกลุ่มเบต้า-ไตรคีโตน สามารถฆ่ายุงที่ดื้อต่อยาฆ่าแมลงได้โดยการดูดซึมผ่านทางผิวหนัง

   ยาฆ่าแมลงการดื้อยาในแมลงพาหะนำโรค ซึ่งมีความสำคัญต่อการเกษตร สัตวแพทยศาสตร์ และสาธารณสุข ก่อให้เกิดภัยคุกคามร้ายแรงต่อโครงการควบคุมแมลงพาหะนำโรคทั่วโลก การศึกษาที่ผ่านมาแสดงให้เห็นว่าแมลงพาหะดูดเลือดมีอัตราการตายสูงเมื่อกินเลือดที่มีสารยับยั้งเอนไซม์ 4-ไฮดรอกซีฟีนิลไพรูเวตไดออกซิเจเนส (HPPD ซึ่งเป็นเอนไซม์ตัวที่สองในวิถีเมตาบอลิซึมของไทโรซีน) การศึกษานี้จึงตรวจสอบประสิทธิภาพของสารยับยั้ง HPPD ในสารกำจัดวัชพืชกลุ่มเบต้า-ไตรคีโทนต่อยุงพาหะนำโรคหลัก 3 ชนิด ได้แก่ ยุงที่แพร่เชื้อโรคดั้งเดิม เช่น มาลาเรีย โรคติดเชื้ออุบัติใหม่ เช่น ไข้เลือดออกและไวรัสซิกา และภัยคุกคามจากไวรัสอุบัติใหม่ เช่น ไวรัสโอโรพูเชและไวรัสเออร์ซูตูยุงในกลุ่มนี้มีทั้งชนิดที่ไวต่อสารไพรีทรอยด์และชนิดที่ดื้อต่อสารไพรีทรอยด์

มีเพียงนิติซิโดน (ไม่ใช่เมโซไตรโอน ซัลฟาไดอะซีน หรือไทอะเมทอกแซม) เท่านั้นที่แสดงฤทธิ์ควบคุมยุงได้อย่างมีนัยสำคัญเมื่อยุงดูดเลือดสัมผัสกับพื้นผิวที่ได้รับการบำบัด ไม่พบความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญในความไวต่อนิติซิโดนระหว่างยุงอะโนเฟลส์แกมเบียที่ไวต่อยาฆ่าแมลงและสายพันธุ์ยุงที่มีกลไกการดื้อยาหลายอย่าง สารประกอบนี้แสดงประสิทธิภาพที่สม่ำเสมอต่อยุงทั้งสามชนิดที่ทดสอบ แสดงให้เห็นถึงฤทธิ์ครอบคลุมในวงกว้างต่อพาหะนำโรคที่สำคัญ
งานวิจัยนี้แสดงให้เห็นว่านิติซิโดนมีกลไกการออกฤทธิ์แบบใหม่ที่แตกต่างจากการจัดประเภทของคณะกรรมการปฏิบัติการต่อต้านยาฆ่าแมลง (IRAC) ที่มีอยู่เดิม โดยมุ่งเป้าไปที่กระบวนการย่อยในกระแสเลือด ประสิทธิภาพของนิติซิโดนในการต่อต้านสายพันธุ์ที่ดื้อยา และศักยภาพในการบูรณาการกับมาตรการควบคุมพาหะนำโรคที่มีอยู่เดิม เช่น มุ้งชุบสารกันยุงและการฉีดพ่นยาฆ่าแมลงภายในบ้าน ทำให้นิติซิโดนเป็นตัวเลือกที่เหมาะสมสำหรับการขยายกลยุทธ์การป้องกันและควบคุมโรคมาลาเรีย ไข้เลือดออก โรคไวรัสซิกา และโรคไวรัสอุบัติใหม่อื่นๆ
ที่น่าสนใจคือ การทดสอบทางชีวภาพมาตรฐานขององค์การอนามัยโลกใช้ยุงที่กินน้ำตาลเพื่อทดสอบความเข้มข้นของยาฆ่าแมลงที่อาจไม่เป็นอันตรายถึงชีวิตต่อยุงดูดเลือดเท่านั้น[38] ซึ่งเน้นย้ำถึงความสำคัญของการพิจารณาความแตกต่างที่อาจเกิดขึ้นในปริมาณยาที่มีประสิทธิภาพระหว่างยุงดูดเลือดและยุงที่ไม่ดูดเลือด ซึ่งอาจส่งผลต่อประสิทธิภาพที่เหลืออยู่และการพัฒนาความต้านทาน แม้ว่าโดยทั่วไปแล้วปริมาณยาที่แยกแยะได้ (DDs) จะถูกกำหนดโดยอิงจากค่า LD99 สำหรับยุงดูดเลือด แต่ความแตกต่างในสรีรวิทยาของแมลงอาจส่งผลต่อความไวของพวกมัน ดังนั้นการทดสอบเฉพาะยุงดูดเลือดอาจไม่สะท้อนถึงระดับความต้านทานทั้งหมด
การศึกษานี้มุ่งเน้นไปที่ประสิทธิภาพของยุงสามสายพันธุ์ ได้แก่ Anopheles gambiae, Aedes aegypti และ Culex quinquefasciatus ในการทดสอบการดูดเลือด ซึ่งจำลองสถานการณ์ที่ยุงเกาะบนผนังและใช้เป็นเป้าหมายสำหรับการกำจัดแมลงในอาคารด้วยสารฆ่าแมลงออกฤทธิ์ยาวนาน (IRS) ยุงตัวเมียทั้งหมดตายเมื่อสัมผัสกับพื้นผิวที่เคลือบด้วยนิติซิโดน แต่ไม่ตายเมื่อสัมผัสกับสารยับยั้ง HPPD β-triketone อื่นๆ การใช้ประโยชน์จากการดูดซึมสารยับยั้ง HPPD โดยขาของยุงเป็นกลยุทธ์ที่น่าสนใจในการเอาชนะการดื้อยาฆ่าแมลงและปรับปรุงการควบคุมพาหะนำโรค การศึกษานี้สนับสนุนความจำเป็นในการวิจัยและพัฒนานิติซิโดนเพิ่มเติมสำหรับการกำจัดแมลงในอาคารด้วยสารฆ่าแมลงออกฤทธิ์ยาวนานเพื่อเป็นทางเลือกแทนสเปรย์ฆ่าแมลงที่มีอยู่เดิม
มีการเปรียบเทียบวิธีการประเมินประสิทธิภาพของนิติซิโดนในฐานะยาฆ่าแมลงภายนอก 3 วิธี โดยวิเคราะห์ความแตกต่างระหว่างการทดสอบโดยใช้การทาเฉพาะที่ การทาที่ขาแมลง และการทาจากขวด รวมถึงวิธีการใช้ วิธีการส่งยาฆ่าแมลง และระยะเวลาการสัมผัส
อย่างไรก็ตาม แม้จะมีความแตกต่างในอัตราการตายระหว่างนิวออร์ลีนส์และมุคซาที่ขนาดยาสูงสุด แต่ความเข้มข้นอื่นๆ ทั้งหมดกลับมีประสิทธิภาพมากกว่าในนิวออร์ลีนส์ (ไวต่อยา) มากกว่าในมุคซา (ดื้อยา) หลังจาก 24 ชั่วโมง
เพื่อสำรวจกลยุทธ์การควบคุมพาหะนำโรคที่ล้ำสมัย แนวทางที่มีแนวโน้มดีในการค้นพบสารฆ่าแมลงชนิดใหม่คือการขยายขอบเขตการวิจัยออกไปนอกเหนือจากเป้าหมายดั้งเดิมของระบบประสาทและยีนล้างพิษ เพื่อรวมถึงกลไกการดูดเลือดของแมลงด้วย การศึกษาที่ผ่านมาแสดงให้เห็นว่านิติซิโดนเป็นพิษหลังจากแมลงดูดเลือดกินเข้าไป หรือหลังจากดูดซึมผ่านผิวหนังหลังจากการทาเฉพาะที่ (โดยใช้ตัวทำละลาย)
การบูรณาการข้อมูลจากวิธีการตรวจจับหลายวิธีสามารถปรับปรุงความน่าเชื่อถือของการประเมินประสิทธิภาพของยาฆ่าแมลงได้ อย่างไรก็ตาม ควรสังเกตว่าจากสามวิธีที่พิจารณา วิธีการทาเฉพาะที่นั้นเป็นตัวแทนของสภาพสนามจริงได้น้อยที่สุด การใช้ยาฆ่าแมลงโดยตรงกับทรวงอกของยุงโดยใช้สารละลายในน้ำไม่ได้เลียนแบบการสัมผัสตามปกติของ Anopheles gambiae sl. [47] แม้ว่าอาจจะให้ข้อบ่งชี้โดยประมาณเกี่ยวกับความไวของ Anopheles ต่อสารประกอบเฉพาะก็ตาม แม้ว่าทั้งวิธีการใช้แผ่นกระจกและขวดจะวัดกิจกรรมทางชีวภาพผ่านการสัมผัสที่ขา แต่ผลลัพธ์ของทั้งสองวิธีนั้นไม่สามารถเปรียบเทียบกันได้โดยตรง ความแตกต่างในเวลาการสัมผัสและการครอบคลุมพื้นผิวสามารถส่งผลต่ออัตราการตายที่สังเกตได้ด้วยวิธีการตรวจจับแต่ละวิธีอย่างมีนัยสำคัญ ดังนั้น การเลือกวิธีการตรวจจับที่เหมาะสมจึงมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการประเมินประสิทธิภาพของยาฆ่าแมลงอย่างแม่นยำ
การพ่นยาฆ่าแมลงแบบออกฤทธิ์ตกค้าง (RIA) อาศัยพฤติกรรมการพักผ่อนหลังการดูดเลือดของยุง ทำให้ยุงกินยาฆ่าแมลงเมื่อสัมผัสกับพื้นผิวที่ได้รับการบำบัด การเสื่อมสภาพของยาฆ่าแมลง การพ่นที่ไม่ครอบคลุมเพียงพอ และการจัดการพื้นผิวที่ได้รับการบำบัด (เช่น การล้างผนังหลังการบำบัด) สามารถลดประสิทธิภาพของ RIA ได้อย่างมาก ปัญหาเหล่านี้ทำให้เกิดความยากลำบากสองประการ: (1) ยุงสามารถอยู่รอดได้เมื่อสัมผัสกับปริมาณที่ไม่ถึงตาย และ (2) แม้ว่าความต้านทานส่วนใหญ่จะเกิดจากการคัดเลือกที่ทำให้ตาย แต่การสัมผัสกับปริมาณที่ต่ำกว่าระดับที่ทำให้ตายซ้ำๆ สามารถส่งเสริมวิวัฒนาการของความต้านทานได้โดยการอนุญาตให้ยุงที่มีความต้านทานบางตัวอยู่รอดและรักษาอัลลีลที่เกี่ยวข้องกับความไวที่ลดลง [54] เนื่องจากเราใช้ยุงที่ดูดเลือดแทนยุงที่ดูดน้ำตาลซึ่งเป็นมาตรฐานอุตสาหกรรม จึงไม่สามารถเปรียบเทียบโดยตรงกับข้อมูลที่เผยแพร่ก่อนหน้านี้ได้ อย่างไรก็ตาม การเปรียบเทียบปริมาณที่แยกแยะได้ (DD) และรูปร่างของเส้นโค้งการตอบสนองต่อปริมาณของนิติซิโดนกับข้อมูลสำหรับสารประกอบอื่นๆ [47] นั้นเป็นที่น่าพอใจ ปริมาณยาที่ใช้ในการจำแนกจะรวมเวลาการสัมผัสคงที่และปริมาณยาฆ่าแมลงที่ใช้ในขวด โดยปริมาณสารประกอบที่ถูกดูดซับจะขึ้นอยู่กับเวลาสัมผัสจริงบนอุ้งเท้า จากผลลัพธ์เหล่านี้ นิติซิโดนมีฤทธิ์แรงกว่าไทอะเมทอกแซม สปิโนซาด เมเฟนอกแซม และไดโนเทฟูแรน [47] ทำให้เป็นตัวเลือกที่เหมาะสมสำหรับสูตรยาฆ่าแมลงในร่มแบบใหม่ที่ต้องการการปรับปรุงเพิ่มเติม เมื่อพิจารณาความชันของเส้นโค้งการตอบสนองต่อปริมาณยา (ซึ่งประมาณโดยการคำนวณความชันของ LC95 และ LC50 ในรูปที่ 3) นิติซิโดนมีเส้นโค้งที่ชันที่สุด ซึ่งบ่งชี้ถึงประสิทธิภาพสูง สอดคล้องกับการศึกษาครั้งก่อนๆ ของนิติซิโดนในการทดสอบการดูดเลือดและการทดสอบเฉพาะที่กับแมลงพาหะ Diptera อีกชนิดหนึ่ง คือ แมลงวันเซ็ตซี (Glossina morsitans morsitans) [26] เราได้ทดสอบประสิทธิภาพของนิติซิโดน (โดยใช้การทดสอบแผ่นกระจก) โดยให้ยุงคิสซู (รูปที่ S1A) หรือยุงนิวออร์ลีนส์ (รูปที่ S1B) สัมผัสกับนิติซิโดนก่อนดูดเลือด นิติซิโดนยังคงมีประสิทธิภาพที่ขา ซึ่งจำลองสถานการณ์ที่ยุงลงจอดบนผนังที่ได้รับการบำบัดด้วยนิติซิโดนก่อนดูดเลือด ซึ่งจำเป็นต้องมีการตรวจสอบเพิ่มเติม ประสิทธิภาพของนิติซิโดน (และสารยับยั้ง HPPD อื่นๆ) ที่ขาอาจเพิ่มขึ้นได้โดยการใช้ร่วมกับสารเสริมฤทธิ์ เช่น เมทิลเอสเทอร์จากเมล็ดเรพซีด (RME) ดังที่ได้อธิบายไว้สำหรับยาฆ่าแมลงอื่นๆ [44, 55] โดยการทดสอบผลของ RME ต่อ *Gnaphalium affine* ก่อนดูดเลือด (รูปที่ S2) เราพบว่าที่ความเข้มข้น 5 มก./ตร.ม. การใช้ร่วมกับสารเสริมฤทธิ์ เช่น RME ช่วยเพิ่มอัตราการตายของยุงอย่างมีนัยสำคัญ
จลนศาสตร์ของการฆ่ายุงโดยนิติซิโดนที่ไม่ผสมสูตรในสายพันธุ์ที่ดื้อยาต่าง ๆ นั้นน่าสนใจ อัตราการตายที่ช้าลงของสายพันธุ์ VK7 2014 อาจเกิดจากผิวหนังที่หนาขึ้น การบริโภคเลือดที่ลดลง หรือการย่อยเลือดที่เร็วขึ้น ซึ่งเป็นปัจจัยที่เราไม่ได้ทำการศึกษา นิติซิโดนแสดงความเป็นพิษต่ำต่อยุงสายพันธุ์ Culex muheza ที่ดื้อยา ซึ่งบ่งชี้ว่าจำเป็นต้องมีการศึกษาเพิ่มเติมในความเข้มข้นที่สูงขึ้น (25 ถึง 125 มก./ตร.ม.) นอกจากนี้ เช่นเดียวกับ Culex ยุง Aedes มีความไวต่อนิติซิโดนน้อยกว่า Anopheles ซึ่งอาจบ่งชี้ถึงความแตกต่างทางสรีรวิทยาของทั้งสองสายพันธุ์ในแง่ของการบริโภคเลือดและอัตราการย่อย [27] ความแตกต่างเหล่านี้เน้นย้ำถึงความสำคัญของการทำความเข้าใจลักษณะเฉพาะของแต่ละสายพันธุ์เมื่อประเมินยาฆ่าแมลงที่ออกฤทธิ์ในเลือด แม้ว่านิติซิโดนจะออกฤทธิ์ช้าและขึ้นอยู่กับเลือด แต่ก็อาจมีคุณค่าในทางปฏิบัติเพราะสามารถออกฤทธิ์ก่อนที่ยุงจะวางไข่หรือลดความสามารถในการวางไข่โดยรวมของพวกมันได้ เนื่องจากกลไกการออกฤทธิ์ที่เป็นเอกลักษณ์ โดยการกำหนดเป้าหมายไปที่กระบวนการสลายไทโรซีนด้วยการยับยั้ง 4-ไฮดรอกซีฟีนิลไพรูเวตไดออกซิเจเนส (HPPD) ทำให้นิติซิโดนมีศักยภาพในการเป็นส่วนหนึ่งของกลยุทธ์การควบคุมพาหะนำโรคแบบครบวงจร อย่างไรก็ตาม ต้องพิจารณาถึงความเป็นไปได้ของการเกิดการดื้อยาเนื่องจากการกลายพันธุ์ในตำแหน่งเป้าหมายหรือการปรับตัวทางเมตาบอลิซึม และขณะนี้กำลังมีการวิจัยเพิ่มเติมเพื่อสำรวจกลไกเหล่านี้
ผลการศึกษาของเราแสดงให้เห็นว่านิติซิโดนฆ่ายุงดูดเลือดโดยการสัมผัสที่ขา ซึ่งเป็นกลไกที่ไม่พบในเมโซไตรโอน ซัลฟาไดอะซีน และไทอะเมทอกแซม ผลการฆ่านี้ไม่เลือกปฏิบัติระหว่างสายพันธุ์ยุงที่ไวต่อสารฆ่าแมลงชนิดอื่นหรือดื้อต่อสารฆ่าแมลงกลุ่มอื่น ๆ รวมถึงไพรีทรอยด์ ออร์กาโนคลอไรด์ และคาร์บาเมต นอกจากนี้ ประสิทธิภาพการดูดซึมผ่านผิวหนังของนิติซิโดนไม่ได้จำกัดเฉพาะยุงสกุล Anopheles เท่านั้น ซึ่งได้รับการยืนยันโดยประสิทธิภาพในการฆ่ายุง Culex pipiens pallens และ Aedes aegypti ข้อมูลของเราสนับสนุนความจำเป็นในการวิจัยเพิ่มเติมเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการดูดซึมของนิติซิโดน เช่น โดยการเพิ่มการดูดซึมผ่านผิวหนังด้วยวิธีการทางเคมี หรือการใช้สารเสริมฤทธิ์ ด้วยกลไกการออกฤทธิ์ที่เป็นเอกลักษณ์ นิติซิโดนจึงใช้ประโยชน์จากพฤติกรรมการดูดเลือดของยุงตัวเมียได้อย่างมีประสิทธิภาพ ด้วยเหตุนี้ จึงทำให้สารชนิดนี้เป็นตัวเลือกที่เหมาะสมอย่างยิ่งสำหรับสเปรย์ฆ่าแมลงและมุ้งกันยุงภายในอาคารที่มีประสิทธิภาพในการฆ่าแมลงยาวนาน โดยเฉพาะในพื้นที่ที่วิธีการควบคุมยุงแบบดั้งเดิมอ่อนแอลงเนื่องจากการแพร่กระจายอย่างรวดเร็วของเชื้อดื้อยาไพรีทรอยด์