تحليل مكاني زمني لتأثيرات رش المبيدات الحشرية بكميات صغيرة جدًا داخل المنازل على كثافة بعوضة الزاعجة المصرية | الآفات والناقلات

حلل هذا المشروع بيانات من تجربتين واسعتي النطاق، شملتا ست جولات من رش البيرثرويد داخل المنازل على مدى عامين في مدينة إكيتوس البيروفية الواقعة على ضفاف الأمازون. وقد طورنا نموذجًا مكانيًا متعدد المستويات لتحديد أسباب انخفاض أعداد بعوضة الزاعجة المصرية، والذي نتج عن (أ) الاستخدام المنزلي الحديث لمبيدات الحشرات منخفضة الحجم (ULV)، و(ب) استخدام المبيدات منخفضة الحجم في المنازل المجاورة. وقارنا مدى ملاءمة النموذج مع مجموعة من مخططات ترجيح فعالية الرش المحتملة، استنادًا إلى دوال انحدار زمنية ومكانية مختلفة، وذلك لتحديد الآثار المتأخرة لمبيدات الحشرية منخفضة الحجم.
تشير نتائجنا إلى أن انخفاض وفرة بعوضة الزاعجة المصرية داخل المنزل الواحد يعود في المقام الأول إلى الرش داخل المنزل نفسه، بينما لم يُحدث الرش في المنازل المجاورة أي تأثير إضافي. ينبغي تقييم فعالية أنشطة الرش بناءً على الوقت المنقضي منذ آخر رشة، حيث لم نجد تأثيرًا تراكميًا للرش المتتالي. بناءً على نموذجنا، قدّرنا أن فعالية الرش انخفضت بنسبة 50% بعد حوالي 28 يومًا من الرش.
كانت الانخفاضات في أعداد بعوض الزاعجة المصرية في المنازل تعتمد في المقام الأول على عدد الأيام منذ آخر علاج في منزل معين، مما يسلط الضوء على أهمية تغطية الرش في المناطق عالية الخطورة، مع اعتماد تواتر الرش على ديناميكيات انتقال العدوى المحلية.
بعوضة الزاعجة المصرية هي الناقل الرئيسي للعديد من الفيروسات المنقولة بالمفصليات (الأربوفيروسات) التي يمكن أن تسبب أوبئة واسعة النطاق، بما في ذلك فيروس حمى الضنك (DENV)، وفيروس شيكونغونيا، وفيروس زيكا. يتغذى هذا النوع من البعوض بشكل أساسي على البشر، وكثيرًا ما يتغذى عليهم. وهو متكيف جيدًا مع البيئات الحضرية [1،2،3،4]، وقد استعمر العديد من المناطق في المناطق الاستوائية وشبه الاستوائية [5]. في العديد من هذه المناطق، تتكرر حالات تفشي حمى الضنك بشكل دوري، مما يؤدي إلى ما يقدر بنحو 390 مليون حالة سنويًا [6، 7]. في غياب علاج أو لقاح فعال ومتوفر على نطاق واسع، تعتمد الوقاية من انتقال حمى الضنك والسيطرة عليه على تقليل أعداد البعوض من خلال تدابير مختلفة لمكافحة النواقل، وعادةً ما تشمل رش المبيدات الحشرية التي تستهدف البعوض البالغ [8].
في هذه الدراسة، استخدمنا بيانات من تجربتين ميدانيتين مكررتين واسعتي النطاق للرش الداخلي بالبيرثرويد بكميات منخفضة للغاية في مدينة إكيتوس، في منطقة الأمازون البيروفي [14]، لتقدير التأثيرات المتأخرة مكانيًا وزمانيًا للرش بكميات منخفضة للغاية على وفرة بعوضة الزاعجة المصرية في المنازل خارج نطاق المنزل الفردي. قامت دراسة سابقة بتقييم تأثير معالجات الكميات المنخفضة للغاية اعتمادًا على ما إذا كانت المنازل داخل منطقة تدخل أكبر أم خارجها. في هذه الدراسة، سعينا إلى تحليل تأثيرات المعالجة على مستوى أدق، على مستوى الأسرة الفردية، لفهم المساهمة النسبية للمعالجات داخل الأسرة مقارنة بالمعالجات في الأسر المجاورة. من الناحية الزمنية، قمنا بتقدير التأثير التراكمي للرش المتكرر مقارنة بأحدث رش على تقليل وفرة بعوضة الزاعجة المصرية في المنازل لفهم وتيرة الرش المطلوبة وتقييم انخفاض فعالية الرش بمرور الوقت. يمكن أن يساعد هذا التحليل في تطوير استراتيجيات مكافحة النواقل وتوفير المعلومات اللازمة لمعلمة النماذج للتنبؤ بفعاليتها [22، 23، 24].
تمثيل مرئي لمخطط مسافة الحلقة المستخدم لحساب نسبة الأسر داخل حلقة على مسافة معينة من المنزل i التي عولجت بالمبيدات الحشرية في الأسبوع السابق للأسبوع t (جميع الأسر i تقع ضمن نطاق 1000 متر من المنطقة العازلة). في هذا المثال من L-2014، كانت الأسرة i موجودة في المنطقة المعالجة، وأُجري مسح للحشرات البالغة بعد الجولة الثانية من الرش. تستند حلقات المسافة إلى المسافات التي يُعرف أن بعوض الزاعجة المصرية يطير بها. تستند حلقات المسافة B إلى توزيع منتظم كل 100 متر.
لقد قمنا باختبار مقياس بسيط b عن طريق حساب نسبة الأسر داخل حلقة على مسافة معينة من الأسرة i والتي تم معالجتها بالمبيدات الحشرية في الأسبوع السابق لـ t (الملف الإضافي 1: الجدول 4).
حيث h هو عدد الأسر في الحلقة r، وr هي المسافة بين الحلقة والأسرة i. تُحدد المسافات بين الحلقات مع مراعاة العوامل التالية:
التوافق النسبي للنموذج لدالة تأثير الرش داخل المنزل المُرجّح زمنيًا. تُمثّل الخطوط الحمراء الأكثر سمكًا النماذج الأكثر ملاءمة، حيث يُمثّل الخط الأكثر سمكًا النماذج الأكثر ملاءمة، بينما تُمثّل الخطوط السميكة الأخرى النماذج التي لا يختلف مُؤشّر WAIC الخاص بها بشكل كبير عن مُؤشّر WAIC الخاص بالنموذج الأكثر ملاءمة. ب. دالة الاضمحلال مُطبّقة على الأيام منذ آخر رشّة والتي كانت ضمن أفضل خمسة نماذج ملاءمة، مُرتّبة حسب متوسط ​​مُؤشّر WAIC في كلتا التجربتين.
يُعزى الانخفاض المُقدَّر في أعداد بعوض الزاعجة المصرية لكل أسرة إلى عدد الأيام منذ آخر رشة. تُعبِّر المعادلة المُعطاة عن الانخفاض كنسبة مئوية، حيث تُمثِّل نسبة المعدل (RR) نسبة سيناريو الرش إلى خط الأساس لعدم الرش.
وقدر النموذج أن فعالية الرش انخفضت بنسبة 50% بعد حوالي 28 يومًا من الرش، في حين تعافت أعداد بعوضة الزاعجة المصرية بشكل كامل تقريبًا بعد حوالي 50 إلى 60 يومًا من الرش.
في هذه الدراسة، نصف آثار رش البيرثرويد بكميات قليلة للغاية داخل المنازل على وفرة بعوضة الزاعجة المصرية في المنازل كدالة لتوقيت الرش ومداه المكاني بالقرب من المنزل. سيساعد الفهم الأفضل لمدة ومدى آثار الرش على أعداد بعوضة الزاعجة المصرية في تحديد الأهداف المثلى للتغطية المكانية وتواتر الرش المطلوب أثناء تدخلات مكافحة النواقل، كما سيساعد في وضع نماذج لمقارنة استراتيجيات مكافحة النواقل المحتملة المختلفة. تُظهر نتائجنا أن انخفاض أعداد بعوضة الزاعجة المصرية داخل المنزل الواحد كان مدفوعًا بالرش داخل المنزل نفسه، في حين أن رش المنازل في المناطق المجاورة لم يكن له تأثير إضافي. اعتمدت آثار الرش على وفرة بعوضة الزاعجة المصرية في المنازل بشكل أساسي على الوقت المنقضي منذ آخر رش، وانخفضت تدريجيًا على مدار 60 يومًا. لم يُلاحظ أي انخفاض إضافي في أعداد بعوضة الزاعجة المصرية نتيجة للتأثير التراكمي للرش المنزلي المتعدد. باختصار، انخفض عدد بعوضة الزاعجة المصرية. يعتمد عدد بعوض الزاعجة المصرية في المنزل بشكل أساسي على الوقت الذي مر منذ الرش الأخير في هذا المنزل.
من أهم قيود دراستنا عدم مراعاة عمر بعوض الزاعجة المصرية البالغ الذي جُمِع. وقد أظهرت التحليلات السابقة لهذه التجارب [14] اتجاهًا نحو توزيع أعمار أصغر للإناث البالغات (زيادة في نسبة الإناث غير المولودات) في المناطق المعالجة بـ L-2014 مقارنةً بالمنطقة العازلة. وبالتالي، على الرغم من عدم وجود تأثير تفسيري إضافي للرش في المنازل المجاورة على وفرة الزاعجة المصرية في منزل معين، لا يمكننا الجزم بعدم وجود تأثير إقليمي على ديناميكيات أعداد الزاعجة المصرية في المناطق التي يُرش فيها البعوض بكثرة.
تشمل القيود الأخرى لدراستنا عدم القدرة على تفسير الرش الطارئ الذي أجرته وزارة الصحة قبل شهرين تقريبًا من الرش التجريبي L-2014 بسبب نقص المعلومات التفصيلية عن موقعه وتوقيته. أظهرت التحليلات السابقة أن هذه الرشات كان لها تأثيرات مماثلة في جميع أنحاء منطقة الدراسة، مما يشكل خط أساس مشترك لكثافة بعوضة الزاعجة المصرية؛ في الواقع، بدأت مجموعات بعوضة الزاعجة المصرية في التعافي عند إجراء الرش التجريبي [14]. علاوة على ذلك، قد يكون الاختلاف في النتائج بين فترتي التجربة راجعًا إلى الاختلافات في تصميم الدراسة واختلاف حساسية بعوضة الزاعجة المصرية للسايبرمثرين، حيث كانت S-2013 أكثر حساسية من L-2014 [14]. نبلغ عن النتائج الأكثر اتساقًا من الدراستين وندرج النموذج الملائم لتجربة L-2014 كنموذجنا النهائي. ونظرًا لأن التصميم التجريبي L-2014 أكثر ملاءمة لتقييم تأثير الرش الأخير على مجموعات بعوض الزاعجة المصرية، وأن مجموعات الزاعجة المصرية المحلية طورت مقاومة للمبيدات الحشرية في أواخر عام 2014 [41]، فقد اعتبرنا هذا النموذج خيارًا أكثر تحفظًا وأكثر ملاءمة لتحقيق أهداف هذه الدراسة.
قد يكون المنحدر المسطح نسبيًا لمنحنى تحلل الرش الملحوظ في هذه الدراسة ناتجًا عن مزيج من معدل تحلل السيبرمثرين وديناميكيات أعداد البعوض. مبيد السيبرمثرين الحشري المستخدم في هذه الدراسة هو بيرثرويد يتحلل بشكل أساسي من خلال التحلل الضوئي والتحلل المائي (DT50 = 2.6-3.6 يوم) [44]. على الرغم من أن البيرثرويدات يُعتقد عمومًا أنها تتحلل بسرعة بعد الاستخدام وأن بقاياها ضئيلة، إلا أن معدل تحلل البيرثرويدات أبطأ بكثير في الداخل منه في الخارج، وقد أظهرت العديد من الدراسات أن السيبرمثرين يمكن أن يستمر في الهواء والغبار الداخليين لأشهر بعد الرش [45،46،47]. غالبًا ما تُبنى المنازل في إكيتوس في ممرات مظلمة وضيقة ذات نوافذ قليلة، مما قد يفسر انخفاض معدل التحلل بسبب التحلل الضوئي [14]. بالإضافة إلى ذلك، فإن السايبرمثرين شديد السمية للبعوض الزاعج المصري الحساس بجرعات منخفضة (LD50 ≤ 0.001 جزء في المليون) [48]. ونظرًا للطبيعة الكارهة للماء للسايبرمثرين المتبقي، فمن غير المرجح أن يؤثر على يرقات البعوض المائي، مما يفسر تعافي البالغين من موائل اليرقات النشطة بمرور الوقت كما هو موضح في الدراسة الأصلية، مع وجود نسبة أعلى من الإناث غير البيوضة في المناطق المعالجة مقارنة بالمناطق العازلة [14]. يمكن أن تستغرق دورة حياة بعوض الزاعجة المصرية من البيضة إلى البالغ من 7 إلى 10 أيام اعتمادًا على درجة الحرارة ونوع البعوض. [49] ويمكن تفسير التأخير في تعافي أعداد البعوض البالغ بشكل أكبر بحقيقة أن السايبرمثرين المتبقي يقتل أو يصد بعض البالغين الذين ظهروا حديثًا وبعض البالغين الذين تم إدخالهم من مناطق لم يتم علاجها أبدًا، بالإضافة إلى انخفاض في وضع البيض بسبب انخفاض أعداد البالغين [22، 50].
كانت النماذج التي تضمنت التاريخ الكامل للرش المنزلي السابق أقل دقة وتقديرات تأثير أضعف من النماذج التي تضمنت فقط تاريخ الرش الأحدث. لا ينبغي اعتبار هذا دليلاً على أن الأسر الفردية لا تحتاج إلى إعادة العلاج. يشير تعافي مجموعات الزاعجة المصرية الملحوظ في دراستنا، وكذلك في الدراسات السابقة [14]، بعد الرش بفترة وجيزة، إلى أن الأسر بحاجة إلى إعادة العلاج بتردد تحدده ديناميكيات الانتقال المحلية لإعادة تأسيس قمع الزاعجة المصرية. يجب أن يهدف تردد الرش في المقام الأول إلى تقليل احتمالية إصابة إناث الزاعجة المصرية، والتي سيتم تحديدها من خلال الطول المتوقع لفترة الحضانة الخارجية (EIP) - الوقت الذي يستغرقه الناقل الذي التهم الدم المصاب ليصبح معديًا للمضيف التالي. بدوره، سيعتمد EIP على سلالة الفيروس ودرجة الحرارة وعوامل أخرى. على سبيل المثال، في حالة حمى الضنك، حتى لو أدى رش المبيدات الحشرية إلى قتل جميع النواقل البالغة المصابة، فقد يظل السكان مُعدين لمدة 14 يومًا وقد يصيبون البعوض الناشئ حديثًا [54]. للسيطرة على انتشار حمى الضنك، يجب أن تكون الفترات الفاصلة بين الرشات أقصر من الفترات الفاصلة بين معالجات المبيدات الحشرية للقضاء على البعوض الناشئ حديثًا الذي قد يلدغ العوائل المصابة قبل أن يتمكن من إصابة البعوض الآخر. يمكن استخدام سبعة أيام كدليل ووحدة قياس مناسبة لوكالات مكافحة النواقل. وبالتالي، فإن رش المبيدات الحشرية أسبوعيًا لمدة 3 أسابيع على الأقل (لتغطية كامل فترة العدوى للعائل) سيكون كافيًا لمنع انتقال حمى الضنك، وتشير نتائجنا إلى أن فعالية الرش السابق لن تنخفض بشكل كبير بحلول ذلك الوقت [13]. في الواقع، في إكيتوس، نجحت السلطات الصحية في الحد من انتقال حمى الضنك أثناء تفشي المرض من خلال إجراء ثلاث جولات من رش المبيدات الحشرية بكميات صغيرة للغاية في أماكن مغلقة على مدى عدة أسابيع إلى عدة أشهر.
أخيرًا، تُظهر نتائجنا أن تأثير الرش الداخلي اقتصر على المنازل التي نُفذ فيها، وأن رش المنازل المجاورة لم يُخفِّض أعداد بعوضة الزاعجة المصرية بشكل أكبر. يمكن لبعوض الزاعجة المصرية البالغ البقاء بالقرب من المنزل أو داخله حيث يفقس، ويتجمع على بُعد يصل إلى 10 أمتار، ويقطع مسافة متوسطة تبلغ 106 أمتار.[36] وبالتالي، قد لا يكون لرش المنطقة المحيطة بالمنزل تأثير كبير على أعداد بعوضة الزاعجة المصرية فيه. وهذا يدعم النتائج السابقة التي تُفيد بأن الرش خارج المنازل أو حولها لم يُؤثِّر [18، 55]. ومع ذلك، وكما ذُكر سابقًا، قد تكون هناك تأثيرات إقليمية على ديناميكيات أعداد بعوضة الزاعجة المصرية لا يستطيع نموذجنا اكتشافها.