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ASSESSING THE EFFECTS OF AEDES AEGYPTI KDR MUTATIONS ON PYRETHROID RESISTANCE AND ITS FITNESS COST
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Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Laboratório de Fisiologia e Controle de Artrópodes Vetores. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Laboratório de Fisiologia e Controle de Artrópodes Vetores. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Laboratório de Biologia Molecular de Insetos. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Laboratório de Fisiologia e Controle de Artrópodes Vetores. Rio de Janeiro, RJ, Brasil / Instituto Nacional de Cieˆncia e Tecnologia em Entomologia Molecular.Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Laboratório de Biologia Molecular de Insetos. Rio de Janeiro, RJ, Brasil / Instituto Nacional de Cieˆncia e Tecnologia em Entomologia Molecular. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Laboratório de Fisiologia e Controle de Artrópodes Vetores. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Laboratório de Fisiologia e Controle de Artrópodes Vetores. Rio de Janeiro, RJ, Brasil / Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia em Entomologia Molecular. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Laboratório de Fisiologia e Controle de Artrópodes Vetores. Rio de Janeiro, RJ, Brasil / Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia em Entomologia Molecular. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Laboratório de Fisiologia e Controle de Artrópodes Vetores. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Laboratório de Biologia Molecular de Insetos. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Laboratório de Fisiologia e Controle de Artrópodes Vetores. Rio de Janeiro, RJ, Brasil / Instituto Nacional de Cieˆncia e Tecnologia em Entomologia Molecular.Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Laboratório de Biologia Molecular de Insetos. Rio de Janeiro, RJ, Brasil / Instituto Nacional de Cieˆncia e Tecnologia em Entomologia Molecular. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Laboratório de Fisiologia e Controle de Artrópodes Vetores. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Laboratório de Fisiologia e Controle de Artrópodes Vetores. Rio de Janeiro, RJ, Brasil / Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia em Entomologia Molecular. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Laboratório de Fisiologia e Controle de Artrópodes Vetores. Rio de Janeiro, RJ, Brasil / Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia em Entomologia Molecular. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Abstract
Pyrethroids are the most used insecticide class worldwide. They target the voltage gated sodium channel (NaV), inducing
the knockdown effect. In Aedes aegypti, the main dengue vector, the AaNaV substitutions Val1016Ile and Phe1534Cys are
the most important knockdown resistance (kdr) mutations. We evaluated the fitness cost of these kdr mutations related to
distinct aspects of development and reproduction, in the absence of any other major resistance mechanism. To accomplish
this, we initially set up 68 crosses with mosquitoes from a natural population. Allele-specific PCR revealed that one couple,
the one originating the CIT-32 strain, had both parents homozygous for both kdr mutations. However, this pyrethroid
resistant strain also presented high levels of detoxifying enzymes, which synergistically account for resistance, as revealed
by biological and biochemical assays. Therefore, we carried out backcrosses between CIT-32 and Rockefeller (an insecticide
susceptible strain) for eight generations in order to bring the kdr mutation into a susceptible genetic background. This new
strain, named Rock-kdr, was highly resistant to pyrethroid and presented reduced alteration of detoxifying activity. Fitness
of the Rock-kdr was then evaluated in comparison with Rockefeller. In this strain, larval development took longer, adults had
an increased locomotor activity, fewer females laid eggs, and produced a lower number of eggs. Under an inter-strain
competition scenario, the Rock-kdr larvae developed even slower. Moreover, when Rockefeller and Rock-kdr were reared
together in population cage experiments during 15 generations in absence of insecticide, the mutant allele decreased in
frequency. These results strongly suggest that the Ae. aegypti kdr mutations have a high fitness cost. Therefore, enhanced
surveillance for resistance should be priority in localities where the kdr mutation is found before new adaptive alleles can be
selected for diminishing the kdr deleterious effects.
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