Синантропные насекомые часто оказывают неблагоприятное влияние на здоровье человека, будучи механическими переносчиками возбудителей болезней, а продукты их жизнедеятельности провоцируют аллергические реакции и астму [1]. Синантропные мухи, тараканы и муравьи отнесены к группам насекомых, чьё присутствие является показателем антисанитарных условий в помещениях по переработке и хранению пищевых продуктов [2]. Однако чрезмерное и часто бесконтрольное использование химических инсектицидов может приводить к увеличению загрязнения окружающей среды, негативно влиять на здоровье человека и вызывать развитие устойчивости к инсектицидам у целевых насекомых [3]. Снижение эффективности инсектицидов способно провоцировать некоторых специалистов практического звена на завышение их дозировки, что усугубляет негативное воздействие на окружающую среду [4]. Поэтому для оптимизации борьбы с устойчивыми насекомыми необходимо характеризовать устойчивость целевого объекта к инсектицидам [5]. В базе данных Мичиганского университета приведены сведения о 466 случаях резистентности комнатной мухи Musca domestica (Diptera: Muscidae) к 66 инсектицидам (5-е место среди устойчивых членистоногих), что свидетельствует о глобальном характере проблемы [6, 7].

При сравнительном исследовании изменения резистентности насекомых важно использовать стандартные лабораторные культуры, чувствительные к инсектицидам. Благодаря короткому циклу развития и лёгкости круглогодичного культивирования в лабораторных условиях комнатная муха стала оптимальным модельным объектом для исследований резистентности к инсектицидам, механизмов детоксикации и активации инсектицидов, других сопровождающих развитие устойчивости биологических процессов. В этом качестве комнатная муха используется в России с 1960-х гг. В настоящее время в инсектарии Института дезинфектологии ФБУН «Федеральный научный центр гигиены им. Ф.Ф. Эрисмана» Роспотребнадзора содержится чувствительная культура комнатной мухи S-НИИД, исходным материалом для которой послужила линия Cooper, полученная из Ротамстедской лаборатории (Великобритания) в 1990-х гг. По уровням чувствительности к инсектицидам культура комнатной мухи S-НИИД сходна с другими содержащимися в научных лабораториях мира чувствительными культурами, такими как SSS [8], WHO [9], Perm-S [10], что подтверждено многочисленными исследованиями. Показатели чувствительности к инсектицидам имаго комнатной мухи культуры S-НИИД приведены в методических указаниях МУ 3.5.2.4105–24 [11].

В развитии устойчивости членистоногих к инсектицидам и акарицидам наблюдаются три периода: первый этап — толерантность (показатели резистентности (ПР) 1–10×, отбор в пределах нормы реакции, определяющий неспецифическую полифакториальную толерантность); второй этап — скачкообразное возрастание общей устойчивости за счёт увеличения доли резистентных особей в популяции (ПР 11–50×, 51–100×, 101–500×); третий этап — практически полная элиминация чувствительных особей из популяции и стабилизация резистентности на максимальном уровне (ПР 501–5000×) [12, 13].

Цель работы — ретроспективное сравнение чувствительности к инсектицидам комнатной мухи в России.

ФОРМИРОВАНИЕ РЕЗИСТЕНТНОСТИ К ХЛОРОРГАНИЧЕСКИМ ИНСЕКТИЦИДАМ

В СССР комнатная муха M. domestica была первым видом синантропных насекомых, у которых отметили развитие резистентных популяций к хлор- (ХОС) и фосфорорганическим (ФОС) инсектицидам. Начальный период развития резистентности M. domestica к ХОС выявлен в 1950 г. в Сочи в конце первого сезона применения этого инсектицида и наблюдался в течение 5 лет. ПР к дихлордифенилтрихлорэтану (ДДТ) составил 3–8×. В это же время выявлена толерантность к гексахлорциклогексан (ГХЦГ, линдан) в Севастополе, Ташкенте, Куйбышеве (5–6×) [14–16].

Второй этап формирования резистентности к ХОС (в 1957–1960 гг.) наступил в результате их десятилетнего применения. Была выявлена резистентность мух из Бреста, Мытищ, Ташкента (20×, 28× и 64× соответственно). Таким образом, во многих регионах СССР использование препаратов на основе ДДТ и ГХЦГ оказалось неэффективным из-за развития к ним резистентности через 10–12 лет после начала массового применения.

Третий этап развития резистентности не наступил, поскольку средства группы ХОС в 1989 г. были запрещены к применению на территории РСФСР. Тем не менее через 10 лет после запрещения применения ХОС в 1995–1999 гг. была отмечена резистентность к ДДТ более 30× в различных районах Москвы, что может быть связано с уже развившейся у популяций M. domestica к тому времени резистентностью к пиретроидам и наличием гена Kdr, общего для ДДТ и пиретроидов [16].

ФОРМИРОВАНИЕ РЕЗИСТЕНТНОСТИ К ФОСФОРОРГАНИЧЕСКИМ ИНСЕКТИЦИДАМ

В 1955–60-х гг. началось применение ФОС, и, в частности, хлорофоса (трихлорфона). Начальный этап формирования резистентности наступил уже через 3 года применения (3×) и продолжался в течение 10 лет (5–8×). В начале 1970-х гг. наступил второй этап: произошло выраженное нарастание резистентности к хлорофосу. ПР увеличились в Минске, Бресте, Рязани и Москве до 35–87×, Мытищах и Душанбе — до 65–186×. В 1973 г. ПР к хлорофосу во всех городах продолжал увеличиваться и достиг 233× в Душанбе, 115× в Москве, 130× в Мытищах, 86× в Бресте, 127× в Киеве, 103× в Ленинабаде [16, 17]. В дальнейшем ареал резистентных к хлорофосу популяций расширился, а регистрируемые уровни резистентности составили 100–300×. Третий этап развития резистентности M. domestica к хлорофосу зафиксирован с 1990-х гг.: все изученные в этот период популяции в Москве, Московской, Тверской, Астраханской областях были резистентны к хлорофосу (500–700×) [18, 19]. В 1996–1997 гг. часть московских популяций комнатной мухи была резистентна к ДДВФ (2,2-дихлорэтенилдиметилфосфат, дихлофос) (29–48×), тогда как в других точках сбора Москвы были найдены популяции, чувствительные и слабо толерантные к нему (0,7–3,0×). Популяции мух, резистентные к хлорофосу и ДДВФ, оказались устойчивы и к другим ФОС (азаметифос — толерантность 3–6× и резистентность 17–22×) [20, 21], а также к соединениям других химических классов, например, представителю пиретроидов тетраметрину [16, 18]. В настоящее время у исследованных популяций комнатной мухи в Московской и Калужской областях выявлены только чувствительность и слабая толерантность к хлорпирифосу — 0,6–3,7× [22].

Пять точечных мутаций в гене ацетилхолинэстеразы (АХЭ, AChE, ace-1, ace-2) комнатной мухи, а именно: Val180 → Leu, Gly262→ Ala, Gly262 → Val, Phe327 → Tyr и Gly365 → Ala (по отдельности или в комбинации) вносят вклад в устойчивость к ФОС и карбаматам [23]. В России у комнатной мухи выявлены две мутации в гене ace-2 (G342A, G342V). Аллель G342A обнаружена у 10% и 60% исследованных особей из двух популяций, частота аллели составила 5% и 30% соответственно. Аллель G342V выявлена в одной популяции у 40% исследованных особей с частотой 25% [24].

ФОРМИРОВАНИЕ РЕЗИСТЕНТНОСТИ К ПИРЕТРОИДАМ

Начальный период резистентности M. domestica к пиретроидам соответствовал их широкому внедрению в практику с 1980-х гг. и длился примерно до 2000 г., все изученные в этот период популяции были чувствительными или толерантными. В местах отлова — на промышленных предприятиях, свалках бытовых отходов и др. — не проводились дезинсекционные мероприятия против синантропных мух, поэтому резистентность отсутствовала, как, например, в Псковской области ПР к перметрину и тетраметрину составлял 0,4–1,6×. У M. domestica из Московской области в 1991 г. выявлена слабая толерантность к перметрину (0,2–2,9×), тетраметрину (0,8–3,5×) и фенвалерату (2,0×) [21]. Следует отметить, что в Тюменской области в 2017 г. была выявлена только слабая толерантность M. domestica к дельтаметрину (2,0×), циперметрину (2,1×), перметрину (1,5×) и чувствительность и эсфенвалерату (1,1×) [25]. В Москве второй этап становления резистентности к пиретроидам зафиксирован в 1996 г. Отдельные популяции M. domestica оказались резистентными к перметрину (30×) и в разной степени устойчивыми к пиретроидам другого строения: к тетраметрину (5–344×), фенотрину (6,6–57×), циперметрину (11–39×) и фенвалерату (1,6–10×). Исследования 1997 г. в 4 местах отлова показали резистентность к перметрину 20–440× и тетраметрину 11–17× [21, 26].

Третий этап развития резистентности M. domestica к пиретроидам впервые описан в 1997 г. в Москве (резистентность одной из популяций к перметрину составила 4000×) [21]. Затем в 1999 г. в Тюменской области у выборок насекомых, обитающих в помещениях животноводческих ферм, зафиксирован ПР к циансодержащим пиретроидам 800–1600×. Следует отметить, что на этом фоне резистентность к ФОС не превышала 60×, а к карбаматам — 10×. К 2003 г. резистентность M. domestica к дельтаметрину превысила 4600× [27]. В 2021 г. в Московской и Калужской областях зарегистрирована сверхвысокая устойчивость M. domestica к циперметрину (900×) [22, 28].

Комнатная муха выработала устойчивость к пиретроидам благодаря трём основным мутациям Kdr (Knockdown resistance) в гене Vssc натриевых каналов: kdr-his (L1014H) — 5–8×; kdr (L1014F) — 7–34×; super-kdr (M918T + L1014F) — 37–400× устойчивость, а также мутациям типа N (D600N + M918T + L1014F) и типа 1B (T929I + L1014F). Второй важный механизм устойчивости к пиретроидам у комнатных мух —усиленный метаболизм ксенобиотиков цитохромом P450. Избыточная экспрессия CYP6D1v1 у насекомых отвечает за устойчивость к пиретроидам и встречается во всем мире [29, 30]. В Тюменской области в трёх выборках 2021–2023 гг. из природных популяций M. domestica в животноводческих помещениях выявлена одна мутация в гене Vssc (L1014F), связанная с устойчивостью к пиретроидам. Резистентная аллель L1014F присутствовала у 40–70% исследованных особей всех трёх популяций с частотой 30–55% [24]. У популяций M. domestica, резистентных к ФОС и пиретроидам, установлено повышение активности холинэстеразы в головном отделе и карбоксилэстеразы в брюшном отделе [20]. У резистентных популяций M. domestica выявлена метаболическая резистентность, обусловленная повышенным уровнем активности монооксигеназ (2,25–4,36 раза) и глутатион-S-трансферазы (в 2,02–2,18 раза) [31].

ФОРМИРОВАНИЕ РЕЗИСТЕНТНОСТИ К ДРУГИМ ИНСЕКТИЦИДАМ

В настоящее время в Тюменской области резистентность M. domestica к фипронилу отсутствует [32–35]. В центре европейской части России резистентность комнатной мухи к фипронилу весьма различна: в Можайском районе Московской области выявлена толерантность (5–8×) (начальный этап развития устойчивости), в Калуге и Красногорске — резистентность (46–75×) (второй этап). Полученные данные позволяют констатировать устойчивость природных популяций комнатной мухи к приманкам на основе фипронила, причём ПР достигает в Можайском районе 6,3–7,0×, а в Калуге и Красногорске — 30–76× [22, 28].

Резистентность к фенилпиразолам определяется геном Rdl (Resistance to dieldrin), общим для ХОС диенового синтеза (ГХЦГ) и фипронила. Мутация A302S кодирует субъединицу ГАМК-рецептора (GABA) у насекомых и обеспечивает устойчивость к фипронилу [36, 37].

Современные результаты исследований комнатных мух из животноводческих хозяйств в Тюменской области выявили несколько популяций мух, толерантных (1,8–5,0×) (первый этап) и резистентных (57×) (второй этап) к ацетамиприду [32, 33, 38] Недавние исследования, проведённые в Московской и Калужской областях, показали высокую резистентность комнатной мухи и тиаметоксаму и клотианидину (100–>333×) [22, 28].

Лиганд-зависимые ионные каналы с цистеиновой петлёй широко распространены у позвоночных и беспозвоночных животных и являются мишенями для неоникотиноидов и фенилпиразолов [39]. Мутации в генах никотиновых ацетилхолиновых рецепторов (НАХР, nAChR), снижение экспрессии чувствительных рецепторов и повышение активности ферментов метаболизма (цитохромов P450, глутатион-S-трансфераз) приводят к резистентности к неоникотиноидам. Обнаружены повышенная экспрессия гена цитохрома P450 CYP6CY3, связанного с метаболической резистентностью, и замена аргинина на треонин, вызывающая точечную мутацию (R81T) в β1-субъединице НАХР в D-петле [40]. Две мутации — V65I и V104I — были обнаружены в β1-субъединице НАХР у популяций тли, устойчивых к неоникотиноидам [41].

К новым для медицинской дезинсекции хлорфенапиру и индоксакарбу у всех изученных популяций комнатной мухи установлена полная чувствительность имаго. Эти действующие вещества следует активнее использовать на территории страны в схемах ротации, поскольку устойчивость к ним ещё не сформировалась [22, 32, 33, 38].

Таким образом, за последние 25 лет произошёл рост резистентности к пиретроидам на фоне снижения устойчивости к ФОС. Перекрёстная резистентность, возникающая в ответ на давление фактора отбора одной группой инсектицидов, приводит к тому, что насекомые оказываются устойчивы к препаратам других классов, даже к тем, действию которых ранее они не подвергались [42, 43]. Ярким примером перекрёстной резистентности является возникновение гена kdr, общего для механизмов устойчивости к ДДТ и пиретроидами. Отмечены случаи перекрёстной устойчивости и между другими классами инсектицидов: пиретроидами и авермектинами, пиретроидами и ФОС, неоникотиноидами и пиретроидами и ФОС.

Для эффективного подавления развития резистентности следует руководствоваться схемами ротации применяемых средств борьбы. В комплекс дезинсекционных мероприятий необходимо включать не только последовательную и своевременную замену действующих веществ одной группы веществами другой с иным механизмом действием, но и использовать разные препаративные формы, чередуя противоличиночные мероприятия с уничтожением имаго. Перспективными действующими веществами являются представители следующих групп: пирролы, оксадиазины, диамиды, регуляторы развития насекомых. Наряду с обработками химическими инсектицидными средствами нужно проводить преобразования окружающей среды, направленные на сокращение потенциальных мест выплода синантропных мух.