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Title: Avaliação do efeito da seleção de populações de campo de Aedes aegypti Linnaeus (1762) com o inseticida organofosforado malathion
Advisor: Valle, Denise
Members of the board: Genta, Fernando Ariel
Villela, Daniel Antunes Maciel
Rezende, Gustavo Lazzaro
Dias, Felipe de Almeida
David, Mariana Rocha
Authors: Loredo, Priscila Viana Medeiros
Coadvisor: Mesquita, Rafael Dias
Affilliation: Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Abstract: No Brasil, organofosforados (OP) e piretróides (PI) foram usados para o controle de larvas e adultos de A. aegypti, respectivamente, desde 1967 e 2000. O uso frequente destes produtos selecionou populações resistentes do vetor. Optou-se então por usar o OP fosforoditioato malathion no controle dos adultos, composto molecularmente diferente do larvicida OP fosforotionato temephos, empregado há mais de 40 anos no país. Acredita-se que a resistência seja principalmente derivada de fatores metabólicos (enzimas que detoxificam o inseticida) ou de mutações nos sítios-alvo dos inseticidas, no Sistema Nervoso Central. Bioensaios com larvas confirmaram a resistência de várias populações ao OP temephos. Inicialmente, bioensaios com mosquitos adultos demonstraram não haver populações naturais brasileiras de A. aegypti classificadas como resistentes ao malathion (dados Laficave), corroborando a viabilidade de seu uso no controle de adultos. Uma vez que o malathion, ainda hoje, é o único composto não-PI aprovado pela OMS para uso em aplicações espaciais, a antecipação de um potencial evento de resistência nas populações naturais do vetor é relevante para subsidiar a continuidade de seu uso. No estudo foram usados bioensaios para avaliar a resistência das amostras do vetor, além de metodologias clássicas e modernas - como a análise dos índices de expressão gênica (RNA-seq) - para investigação dos mecanismos associados à resistência. Foram detectados níveis de resistência elevados contra PI e o OP temephos nas amostras originais das populações de Aracaju/SE e Crato/CE O mesmo não ocorreu para diflubenzuron e malathion, mais recentemente usados no controle do vetor em campo. Quando ambas as populações iniciais são comparadas, os mosquitos de Aracaju tenderam a apresentar menores níveis de resistência a PI e OP e, simultaneamente, maior atividade de enzimas detoxificadoras e maiores custos evolutivos. Neste estudo também foi realizada seleção com malathion: houve aumento nos índices de RR (razão de resistência) para malathion em todas as réplicas biológicas das duas populações. Os dados sugerem ainda, a inexistência de resistência cruzada entre temephos e malathion. De fato, a seleção com malathion parece ter impactado negativamente sobre a RR frente ao temephos, e também a PI. Inusitadamente, foram observados, nos ensaios com PI, aumentos marcados no status de resistência dos grupos controle das duas populações, sem correlação com as frequências kdr - estas tenderam, inclusive, a diminuir. A avaliação bioquímica dos mecanismos de resistência revelou a possibilidade de GST ter tido papel importante na resposta frente aos PI nos grupos controle de Aracaju, mas não nos de Crato. Além disso, a análise RNA-seq identificou 374 transcritos (~2,6%) considerados diferencialmente expressos (DE) em Aracaju (classificados em oito clusters), e um total de 143 transcritos (~1%) considerados DE em Crato (divididos em cinco clusters). Foram detectadas, em pelo menos uma das populações avaliadas, alterações em genes potencialmente relacionados com a resistência por redução da penetração do inseticida através da cutícula \2013 mecanismo que recebe pouca atenção nas avaliações sobre resistência. A possibilidade de enzimas OBP atuarem como \2018apresentadoras de moléculas inseticidas\2019, direcionando sua degradação para enzimas MFO, é discutida, assim como de profenoloxidases agirem na formação da cutícula dos espécimes de Aracaju e Crato.
Abstract: In Brazil, organophosphates (OP) and pyrethroids (PY) were used for the control of larvae and adults of A. aegypti, respectively, since 1967 and 2000. Frequent use of these products selected resistant populations of the vector. It was then chosen to use the OP phosphorodithioate malathion in the control of adults, a molecularly different compound of the OP phosphorothiophate larvicide temephos, employed for more than 40 years in the country. Resistance is supposed to be primarily derived from metabolic factors (enzymes that detoxify the insecticide) or from mutations at the target sites of the insecticides in the Central Nervous System. Bioassays with larvae confirmed the resistance of various populations to the OP temephos. Initially, bioassays with adults showed that any Brazilian natural population of A. aegypti was resistant to malathion (Laficave data), corroborating the viability of its use in adult control. Since malathion is, up to now, the only non-PY compound approved by WHO for use in space spraying, the anticipation of a potential resistance event in the vector natural populations would be relevant to reinforce the continuity of its use. In the present study, we employed bioassays in order to evaluate the resistance of vector samples, in addition to classical and modern methodologies - such as the analysis of gene expression indexes (RNA-seq) - to investigate the resistance mechanisms associated. High resistance levels against PY and the temephos OP were detected in the original samples from Aracaju / SE and Crato / CE populations The same did not occur for diflubenzuron and malathion, both insecticides most recently used in field for vector control. When both initial populations are compared, Aracaju mosquitoes tended to exhibit lower levels of resistance to PY and OP and, simultaneously, higher detoxifying enzyme activity and evolutionary costs. In this study, malathion selection was also performed: there was an increase in the malathion RR (resistance ratio) indexes in all biological replicates of the two populations. The data also point to the lack of cross-resistance between temephos and malathion. Indeed, selection with malathion appears to have negatively impacted temephos and also PY RR levels. Unexpectedly, significant increases in the resistance status of the control groups from both populations were observed in the PY assays, with no correlation with kdr frequencies - these even tended to decrease. Biochemical evaluation of resistance mechanisms revealed the possibility of a relevant GST role in the PY response in the Aracaju, but not in Crato, control groups. In addition, the RNA-seq analysis identified 374 transcripts (~ 2.6%) considered differentially expressed (DE) in Aracaju (classified in eight clusters), and a total of 143 transcripts (~ 1%) considered DE in Crato (divided in five clusters). In at least one of the evaluated populations, we detected changes in genes potentially related to resistance by reduction of insecticide penetration through the cuticle - a mechanism that receives little attention in resistance evaluations. The possibility of OBP enzymes carry the role of 'insecticidal molecules presenters', directing their degradation to MFO enzymes is discussed, as well as that of profenoloxidases participating in the cuticle formation of Aracaju and Crato specimens.
keywords: Aedes
Resistência a Inseticidas
Inseticidas Organofosforados
Malation
Transcriptoma
DeCS: Aedes
Resistência a Inseticidas
Inseticidas Organofosforados
Malation
Transcriptoma
Issue Date: 2017
Citation: LOREDO, Priscila Viana Medeiros. Avaliação do efeito da seleção de populações de campo de Aedes aegypti Linnaeus (1762) com o inseticida organofosforado malathion. 2017. 199 f. Tese (Doutorado em Biologia Parasitária)-Instituto Oswaldo Cruz, Fundação Oswaldo Cruz, Rio de Janeiro, 2017.
Date of defense: 2017
Place of defense: Rio de Janeiro/RJ
Department: Pós-Graduação em Biologia Parasitária
Defense institution: Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz
Program: Programa de Pós-Graduação em Biologia Parasitária
Copyright: restricted access
Appears in Collections:IOC - PGBP - Teses de Doutorado

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