Low larval vector survival explains unstable malaria in the western Kenya highlands

Authors


Corresponding Author C. J. M. Koenraadt, Department of Entomology, Cornell University, 3136 Comstock Hall, Ithaca, NY, USA. Tel.: +1 607 255 7040; Fax: +1 607 255 0939; E-mail: cjk48@cornell.edu

Summary

Several highland areas in eastern Africa have recently suffered from serious malaria epidemics. Some models predict that, in the short term, these areas will experience more epidemics as a result of global warming. However, the various processes underlying these changes are poorly understood. We therefore investigated malaria prevalence, malaria vector densities and malaria vector survival in a highland area in western Kenya, ranging from approximately 1550–1650 m altitude. Although only five adult malaria vectors were collected during 180 light traps and 180 resting collections over a 23-month study period, malaria was prevalent among school children (average parasite prevalence: 10%). During an extensive survey of potential larval habitats, we identified only seven habitats containing Anopheles gambiae Giles s.l. larvae. Their limited number and low larval densities suggested that their contribution to the adult vector population was small. Experiments on adult and larval survival showed that at this altitude, adult mosquitoes survived inside local houses, but that larval development was severely retarded: only 2 of 500 A. gambiae s.l. larvae developed to the pupal stage, whereas all other larvae died prior to pupation. At present, high vector densities are unlikely because of unfavourable abiotic conditions in the area. However, temporary favourable conditions, such as during El Niño years, may increase larval vector survival and may lead to malaria epidemics.

Abstract

Plusieurs régions de montagnes en Afrique de l'est ont récemment souffert de sérieuses épidémies de malaria. Certains modèles prédisent qu’à court terme, ces régions subiront encore plus d’épidémie à cause du réchauffement climatique globale. Cependant, les différents aspects responsables de ces changements sont peu compris. Dès lors, nous avons investigué la prévalence de la malaria, la densité du vecteur et sa survie dans une région de montagnes dans l'ouest du Kenya, située entre environ 1550 et 1650 m d'altitude. Bien que seuls 5 vecteurs adultes de la malaria aient été collectés au moyen de 180 pièges de lampes et 180 collectes de repos sur une période d’étude de 23 mois, la malaria était prévalente chez les écoliers (prévalence moyenne du parasite: 10%). Au cours d'une surveillance extensive d'habitats potentiels des larves, nous avons identifié seulement 7 habitats contenant des larves de An. gambiae Giles s.1. Leur nombre limité et la faible densité larvaire suggèrent que leur contribution à la population de vecteurs adultes est faible. Des expériences sur la survie des adultes et des larves a montré qu’à cette altitude, les moustiques adultes survivaient à l'intérieur des habitations locales mais, que le développement larvaire y était largement retardé: seuls 2 sur 500 larves de An. gambiae s.1. se sont développés au stade de chrysalides et toutes les autres larves sont mortes avant ce stade. Il est improbable qu'en ce moment, de fortes densités du vecteur soient dues à des conditions abiotiques non favorables dans la région. Cependant, des conditions temporairement favorables telles que les années El Niño peuvent accroître la survie des larves du vecteur et conduire à des épidémies de malaria.

Abstract

Varias áreas en tierras altas del este de África han sufrido recientemente de epidemias serias de malaria. Algunos modelos predicen que, a corto plazo, estas áreas experimentarán más epidemias como resultado del calentamiento global. Sin embargo, los diferentes procesos que subyacen a estos cambios se entienden muy poco. Por lo tanto, hemos investigado la prevalencia de malaria, las densidades del vector de la malaria y la supervivencia del mismo en un área de tierras altas del oeste de Kenia, que se encuentra entre aproximadamente 1550 a 1650 m de altura. Aunque solo se recolectaron cinco vectores de malaria adultos en 180 trampas de luz y 180 capturas en reposo, durante el período de estudio de 23 meses la malaria estuvo presente entre los niños en edad escolar (prevalencia parasitaria promedio: 10%). Durante un estudio extensivo de hábitats potenciales de larvas, se identificaron solamente 7 hábitats con larvas de An. gambiae Giles. Su número limitado y las bajas densidades larvales sugerían que su contribución a la población vectorial adulta era baja. Experimentos sobre la supervivencia adulta y larval demostraron que en esta altitud, los mosquitos adultos sobreviven dentro de las casas locales, pero que el desarrollo larval esta severamente retardado: solo dos de 500 larvas de An. gambiae s.l. se desarrollaban hasta el estado de pupa, mientras que todas las demás morían antes de la pupación. Actualmente es poco probable que las altas densidades vectoriales se deban a condiciones abióticas no favorables en el área. Sin embargo, condiciones temporales favorables, como El Niño, pueden aumentar la supervivencia larval del vector y resultar en epidemias de malaria.

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