Manipülasyon Hipotezi ve Paraziter Manipülasyon: Plasmodium Cinsi Sıtma Paraziti, Anopheles Cinsi Sivrisinekleri Nasıl Kontrol Ediyor?

Parazitler, uygun konak türlerine bulaşmayı artırmak ve yaşam döngülerini tamamlayabilmek için, konak davranışlarını değiştirebilir. Manipülasyon hipotezi olarak da adlandırılan bu fenomenin kanıtları; Toxoplasma gondii, Dicrocoelium dendriticum ve Diplostomum pseudospathaceum gibi birçok parazit türünde çalışılmış ve konuyla ilgili bir takım veriler ortaya çıkartılmıştır. Bu fenomenden faydalanan parazitlerden biri de, her yıl milyonlarca insanı etkileyen, sıtma (İng: "malaria") etkenleridir.

Sıtma, Plasmodium cinsi içerisinde sınıflandırılan Apicomplexan protozoonlardan kaynaklı, memeli ve omurgalılarda şekillenen paraziter bir enfeksiyondur. İnsanlarda Plasmodium falciparum, P. malariae, P. vivax, P. ovale ve P. knowlesi türleri enfeksiyona neden olurken, Anopheles türleri de vektörlük yapmaktadır.

Anopheles sivrisinekleri, sıtma ile enfekte bireyleri (özellikle gametositleri veya parazit sinyal metabolitlerini taşıyan konakları), enfekte olmayan bireylere göre daha sık tercih ederler. Manipülasyon hipotezine göre bunun iki farklı nedeni olduğu düşünülmektedir.

1. Uçucu organik bileşikler (VOC, Volatile Organic Compounds)
2. Deri mikrobiyatası

Bu hipoteze göre, sıtma parazitleri/etkenleri, bulundukları konakların beslenme ve uçma gibi hayati davranışlarını yavaşlatarak, enfektif dönem öncesi, yani etken ookist aşamasındayken sivrisineğin (vektör: Anopheles spp.) yaşamsal faaliyetleri sırasında taşıdığı ölüm riskini azaltır. Paraziter etken, enfektif form olan sporozoit dönemine ulaştığında ise, vektör sivrisinekler beslenme oranını artırarak etkeni sonkonak olan insana kan emme yoluyla aktarırlar.

Sivrisineklerin beslenme davranışları, sadece parazitin varlığına değil, aynı zamanda parazitin gelişim aşamalarına da duyarlıdır.

Uçucu Organik Bileşikler

Emami ve arkadaşlarının yaptığı çalışmada, uçucu organik bileşiklerin artan salınımına bağlı olarak, Plasmodium falciparum metaboliti içeren kanın, etken veya metabolitleri içermeyen kana göre, sivrisinekleri daha fazla cezbettiği görülmüştür.^[1]

Lacroix ve arkadaşları tarafından Kenya'da yapılan çalışmada ise, P. falciparum'un gametositlerini barındıran çocuklar, enfekte olmayan veya parazitin enfektif formunu taşımayan çocuklara kıyasla yaklaşık iki kat daha fazla sivrisinek saldırılarına maruz kaldığı ortaya çıkarılmıştır.^[2]

Vantaux ve arkadaşları tarafından yapılan çalışmada enfektif form olan sporozoitleri taşıyan Anopheles cinsi sivrisineklerin, sıtma etkeni için sonkonak insanları seçme olasılığının, enfekte olmayan veya ookist formunu taşıyan sivrisineklere göre %24 daha fazla olduğunu ortaya çıkarılmıştır.^[3]

Sivrisinekler bu yönelimi sadece parazitin sonkonağı olan insan varlığında göstermektedir. Konak seçimi, sivrisinek için önemli olmayabilir; ancak Plasmodium falciparum sadece hominidlerde veya yakın akraba primatlarda gelişimini tamamlayabilmektedir. Vantaux ve arkadaşları, bu %24 artışın sonuçlarını daha iyi ifade edebilmek için matematiksel bir modelden de faydalanmışlardır. Sonuç olarak, 15 günlük yaşam süresine sahip bu sivrisineklerin sporozoit taşıyan ve taşımayanlar arasında bir karşılaştırma yapılmış, enfekte olmayan sinekler 4 kez insanları ısırırken enfekte olanlar ise 14 kez ısırmışlardır. Bu da enfeksiyonun, bulaştırıcı ısırık sayısını %250 yükselttiğini göstermektedir. Daha uzun bir yaşam süresine sahip sivrisinek türlerinde bulaştırıcı ısırık sayıları daha da fazla olacaktır.

Poostchi ve ark., 2017

Deri Mikrobiyotası

Deride bulunan mikroorganizmaların ter bileşenlerini sivrisinekleri cezbeden uçucu organik bileşiklere dönüştürdüğü bilinmektedir. Penn ve Potts, bu veriye dayanarak sıtma parazitleri ile enfekte olunduğu durumlarda, vektörler tarafından sonkonak olan insanlara karşı da bir duyarlılık olabileceğini öne sürmüşlerdir. Yaptıkları çalışmada, vektörler için cezbedici konakların deri mikrobiyatası yoğunken, cezbetmeyen konaklarda ise tam tersi bir durum söz konusudur. Staphylococcus spp sağlıklı insanlarda cezbedicilik ile pozitif olarak ilişkili iken, Pseudomonas spp için tam tersi durum tespit edilmiştir.^[7] Sıtma etkenlerini enfekte konağın deri bakteri profilini, enfekte olmayanlara göre daha fazla Staphylococcus spp barındıracak şekilde değiştirmesi bu hipoteze desteklemektedir.

Verhulst ve arkadaşlarının insanlar üzerinde yaptığı çalışmada ise, bakteri kaynaklı uçucu organik bileşiklerin (VOC) Plasmodium enfeksiyonu ile ilişkili olduğu dair kanıtlar tespit edilmiştir.^[8] İnsan derisine ait koku örnekleri, P. falciparum ile kontrollü enfeksiyon (öncesinde, sırasında ve sonrasında) boyunca üç ayrı zaman periyodunda analiz edilmiştir. Sonuçlar, bakteri kaynaklı uçucu organik bileşiklerin, Anopheles sivrisineklerinin Plasmodium ile enfekte insanlara yönelik konak arama davranışını yönlendirdiğini destekler niteliktedir. Bu uçucu organik bileşikler, Anofeles gambiae için cezbedicidir ve bu da sıtmayla enfekte olmuş konakların vektörler tarafından tespit edilmesine aracılık etmede deri mikrobiyatasının potansiyel rolünü göstermektedir.

Bununla birlikte bakterilerin vektörler üzerindeki etkilerini ortaya çıkarmada moleküler teknikler kullanılarak, enfekte olanlar ve olmayanlar arasında ya da enfeksiyon öncesi ve sonrası arasındaki deri mikrobiyota profil farklılıklarını ortaya çıkarmak için daha fazla araştırmaya ihtiyaç vardır.

cdc

Enfekte omurgalı konağa karşı artan vektör cezbediciliği/duyarlılığı, konak-vektör temasını artırdığı için parazite evrimsel bir avantaj sağlayacaktır ve bu da muhtemelen bulaşma şansını artıracaktır. Eğer böyle bir fenomen olmasaydı, parazitin henüz enfektif formunu taşımayan vektörler, omurgalı hayvanların saldırılarına maruz kalma veya omurgalılar tarafından öldürülme gibi risklere maruz kalacak, bu da sıtma etkeni için dezavantajlı bir durum olacaktır.

Bu sonuçlardan epidemiyolojik tahmin ve hastalık yönetimi için önemli çıkarımlar yapılabilir. Halk sağlığı stratejileri, sporozoit ile enfekte sivrisinekleri tuzağa düşürmenin yolları, sonkonak olan insanları bulmak için kullandıkları yönelimleri taklit etme veya henüz bulaşıcı olmayan Plasmodium etkenleri barındıran sivrisineklerin davranışlarını tanımlamanın ve onları ısırmadan önce tuzağa düşürmenin olası yollarına odaklanabilir.