The cattle tick, Rhipicephalus Boophilus microplus (formerly Boophilus microplus), is the most significant parasite of cattle in Australia and threatens the improvement of cattle production in tropical and subtropical countries worldwide. Some cattle breeds of mainly Bos indicus origin develop a strong resistance to infestation with R. B. microplus, while other breeds of mainly Bos taurus origin will succumb to anaemia and ‘tick worry’ in tick-infested pastures. Resistance to cattle tick infestation is primarily manifest against the larval stage and results in the immature tick failing to make a successful attachment and obtain a meal. It is widely accepted that resistance to tick infestation in cattle is immunologically mediated and involves both cell-mediated and humoral immune responses. Previous research has demonstrated a role for the hypersensitivity response in the rejection of larvae from resistant B. taurus cattle. The immune response to R. B. microplus infestation in B. indicus and B. indicus × B. taurus cattle has not been studied in great detail and this thesis aimed to describe those responses of highly tick-resistant cattle that differ from those of tick-susceptible cattle. A pilot trial was conducted using six tick-resistant Brahman heifers (B. indicus) and six tick-susceptible Holstein-Friesian heifers (B. taurus). The animals were artificially infested for several weeks and blood samples obtained weekly for three weeks during the height of infestation, and on one occasion, skin biopsies obtained. It was found that significant differences existed between the two breeds with respect to the percentage of cellular subsets comprising the peripheral blood mononuclear cell (PBMC) population, cytokine expression by peripheral blood leukocytes (PBL), and levels of tick-specific immunoglobulin G1 (IgG1) antibodies measured in the peripheral circulation. These results in combination with whole genome expression analysis of circulating PBL suggested that the B. indicus cattle had developed a stabilised T cell-mediated response to tick infestation evidenced by their cellular profile and leukocyte cytokine spectrum. The B. taurus cattle demonstrated cellular and gene expression profiles consistent with a sustained innate, inflammatory response to infestation, although high tick-specific IgG1 levels suggested that these animals had also developed a T cell response to infestation. Gene expression analyses using quantitative PCR (qPCR) and whole genome expression platforms indicated that the B. taurus cattle elicited an innate inflammatory response in the skin at the site of larval attachment. This was supported by histological examination of the tick-attachment sites. Conversely, the B. indicus cattle appeared to limit the inflammatory response and instead exhibited increased expression of genes involved in wound healing and the structural integrity of the skin. A second trial was conducted using a group of tick-naïve Santa-Gertrudis heifers to eliminate any innate breed differences that may have confounded the results obtained in the pilot trial. Thirty-five animals were obtained from a tick-free region of Australia; thirty animals were artificially infested weekly for thirteen weeks while five animals remained at a tick-free quarantine property to serve as a control group. Following thirteen weeks of tick infestation the animals in this trial exhibited divergent tick-resistance phenotypes and those carrying the lowest and highest numbers of ticks were classified into tick-resistant (n = 6 animals) and tick-susceptible (n = 6 animals) groups, respectively. The larger number of animals in this study and repeated measurements over the course of the trial enabled a detailed analysis of the effect of tick infestation across all animals, and also within the groups identified as highly resistant or highly susceptible. A cell-mediated response to tick-infestation was detected in all tick-infested animals by twenty-one days after the initial infestation, a response which waned towards the end of the trial when the antibody response became more dominant. Similar to the pilot trial, the tick-susceptible animals developed significantly higher levels of tick-specific IgG1 antibodies compared with the tick-resistant group. Some differences were observed between tick-resistant and tick-susceptible animals with respect to the percentage of cellular subsets comprising the PBMC population. Skin biopsies were taken from these animals prior to initial infestation and then at twenty-one days and ninety-one days after the initial infestation and whole genome expression profiles were produced and analysed. At twenty-one days post infestation both tick-resistant and tick-susceptible animals demonstrated an upregulation of genes involved in leukocyte migration and complement activation, suggestive of an inflammatory response. While this response persisted in the tick-susceptible group at ninety-one days post-infestation, it appeared to lessen in the tick-resistant group. A dominant interleukin-8 (IL-8) response was observed in the skin of the tick-susceptible animals at both time points post-infestation that was not observed in the tick-resistant animals. This thesis demonstrates that tick-susceptible animals respond to infestation with R. B. microplus with an apparently non-protective antibody response, and that tick-resistant animals demonstrate different structural responses in the skin at the tick-attachment site compared with the intense inflammatory response observed in tick-susceptible animals. The results presented here suggest that the extreme susceptibility of pure B. taurus and some B. taurus × B. indicus individuals may be due to their heightened ability to recognise and respond to tick antigens introduced into the host via tick saliva during the blood feeding process. These animals’ increased ability to recognise and respond to these proteins may act to set up a chronic state of inflammation that is beneficial to the tick through increased capillary permeability providing a suitable environment for tick feeding and survival.

Zugl.: Hohenheim, Univ., Diss., 2008. / Enthält u.a. vier Abstracts.

O carrapato Rhipicephalus (Boophilus) microplus é responsável por perdas econômicas substanciais na bovinocultura, acarretando o uso intensivo de acaricidas. Problemas com os resíduos químicos presentes na carne e no leite, o custo dos acaricidas e a seleção de populações de carrapato resistentes, têm estimulado o desenvolvimento de métodos de controle alternativos não-químicos. Muito esforço tem sido despendido para o desenvolvimento de uma vacina contra o carrapato, no entanto, seu desenvolvimento depende da identificação de moléculas e caracterização de seus papéis na fisiologia do carrapato. Nesse sentido, entender melhor os processos envolvidos no desenvolvimento embrionário pode ajudar na identificação de alvos para o controle desse ectoparasita. Foi sugerida previamente a participação da Tick Heme-binding Aspartic Proteinase (THAP), uma aspártico-endopeptidase dos ovos do carrapato, na degradação da vitelina. Neste trabalho, nós avaliamos a função fisiológica e as características bioquímicas adicionais dessa proteína. Para identificar os sítios e o perfil de transcrição do gene da THAP, o RNA total foi extraído de intestino, ovário e corpo gorduroso de fêmeas parcialmente e completamente ingurgitadas e de ovos, e analisado por PCR quantitativo. Esta análise revelou que o gene da THAP é transcrito nos três tecidos, porém maior quantidade de mRNA foi detectada no corpo gorduroso e intestino de fêmeas completamente ingurgitadas, onde o processo de vitelogênese já foi iniciado. Nos ovos, a transcrição do gene da THAP não foi detectada. Para investigar a presença da proteína nos tecidos e ovos foi realizado um westen-blot com soro anti-THAP, que revelou a presença, em pequena quantidade, da proteína na hemolinfa, no intestino e no corpo gorduroso. Maior concentração de proteína foi detectada no ovário de fêmeas completamente ingurgitadas e nos ovos durante todo o desenvolvimento embrionário. Também foi observado que a THAP é sintetizada na forma de pró-endopeptidase e depois do início da embriogênese é convertida à forma ativa por autoproteólise. Uma proteína recombinante (rTHAP) foi produzida pela clonagem da região codificadora no vetor de expressão pET43a e expressão em Escherichia coli. Depois da purificação, a rTHAP apresentou atividade enzimática sobre substrato sintético fluorogênico, sendo especificamente inibida por pepstatina A. Para investigar sua participação na degradação de vitelina (VT), VT purificadas de ovos coletados 1, 7 e 12 dias após a postura foram incubadas com a rTHAP em diferentes pH (3,5; 4,0; 4,5; e 5,0). A análise por SDS-PAGE mostrou que a rTHAP é capaz de hidrolisar VT purificada de ovos coletados 7 dias após a postura em pH 3,5 a 37 ºC. Esta atividade é sensível a heme e inibida por pepstatina A. VT purificadas de ovos coletados 1 e 12 dias após a postura não foram hidrolisadas e em outros pH a atividade da rTHAP não foi eficiente. Nossos resultados sugerem que a THAP é sintetizada principalmente em tecidos extra-ovarianos, estocada nos ovários e incorporada nos oócitos como pró-endopeptidase. Durante a embriogênese, a THAP é ativada a enzima na forma madura desenvolvendo papel no processamento da vitelina do carrapato. / Rhipicephalus (Boophilus) microplus is a one-host tick that causes losses to bovine herds, leading intensive use of chemical acaricides. Problems of chemical residues in meat and milk, costs of acaricides, and development of resistance by ticks, have long been recognized and have helped to stimulate interest in tick control by immunological methods. Major efforts have been made to develop vaccines against tick; however, its development still depends on the identification of tick molecules and characterization of their roles in arthropod physiology. In this sense, to understand the processes involved in embryonic development can help in the identification of additional targets to control this ectoparasite. Previously, an aspartic endopeptidase from tick eggs, named THAP (Tick Heme-binding Aspartic Proteinase), was suggested to be involved in vitellin degradation. In this work, we have investigated the physiological role and additional chemical features of this protein. To identify the site and profiles of the THAP transcription, total RNA extracted from midgut, ovary and fat body from partially and fully engorged females and from eggs was analyzed by qRT-PCR. This analysis showed that THAP mRNA was transcripted in these three tissues. However, highest levels of transcriptions were found in fat body and midgut of fully engorged vitellogenic females. In eggs, THAP mRNA transcription was not detected. In order to investigate the presence of THAP protein in the tissues and eggs, an immunoblot analysis was conducted with an anti-nTHAP serum. The THAP protein was detected in the haemolymph, midgut and fat body and, in higher quantity, in the ovary of fully engorged females, and it was present throughout embryo development. The protein is synthesized as a higher molecular mass form (pro-endopeptidase) and after the onset of embryogenesis THAP is converted into an active form by autocatalysis. A recombinant THAP (rTHAP) was produced through cloning in pET43a vector and expression in Escherichia coli. After the purification the rTHAP was active upon fluorogenic substrate in a reaction specifically inhibit by pepstatin A. To investigate rTHAP vitellin-degradation activity, vitellin (VT) purified from 1-, 7- and 12-day-old eggs were incubated with rTHAP in a range of pHs (3.5, 4.0, 4.5 and 5.0). SDS-PAGE analysis showed that rTHAP is able to hydrolyze VT from 7-day-old eggs in pH 3.5 at 37ºC in a reaction that is heme-sensitive and inhibited by pepstatin A. Vitellins from eggs collected on the 1st and 12th days after oviposition were not hydrolyzed and in other pHs rTHAP activity was not efficient. These results suggest that THAP is synthesized in ovary and extra-ovarian site, stocked in ovary and incorporated by vitellogenic oocytes with a pro-endopeptidase. During embryogenesis, THAP was actived to the mature enzyme and play a role in tick vitellin processing.

Submitted by Nathália Faria da Silva (nathaliafsilva.ufv@gmail.com) on 2017-06-08T13:32:28Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 4048898 bytes, checksum: f5cec7deaee542231b18913fa6a7d0e7 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-08T13:32:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 4048898 bytes, checksum: f5cec7deaee542231b18913fa6a7d0e7 (MD5) Previous issue date: 2004-10-08 / Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais / O carrapato B. microplus é considerado o principal ectoparasita para a pecuária bovina mundial. Seu controle repousa pesadamente sobre a utilização de acaricidas que a cada ano que passa se mostram menos eficientes devido a aquisição de resistência pelo parasita. Como alternativa ecologicamente segura para controlar este parasito, tem sido desenvolvidas vacinas derivadas de antígenos ocultos para o sistema imune do hospedeiro. Porém, falhas vacinais com a glicoproteína Bm86 recombinante já tem sido descritas devido à polimorfismos no seu gene em diferentes populações de B. microplus. Já foi descrito variações de até 8.6% na seqüência deste gene. Uma variante da Bm86, denominada Bm95, foi identificada e também utilizada como vacina recombinante, revertendo os resultados negativos naquelas populações que foram resistentes à vacinação com a Bm86, mas com eficiências variáveis. Pesquisadores do Laboratório de Biologia e Controle de Hematozoários, da Universidade Federal de Viçosa, MG desenvolveram uma vacina sintética composta de três peptídeos derivados da Bm86, sendo que um deles, o 4824, é considerado o principal indutor da produção de anticorpos anti-SBm7462. Com o intuito de avaliar mutações no gene bm86 e a conservação da seqüência peptídica 4824 foram analisadas 30 populações de carrapatos B. microplus, de regiões geograficamente distintas do Brasil e países vizinhos. Para isso foi sintetizado, através do RNA total extraído das amostras, o cDNA que serviu de molde nas reações de PCR para amplificação da seqüência nucleotídica compreendida entre os nucleotídeos 278 – 1071. O material amplificado foi clonado em vetor pGEM ® e seqüenciado em seqüenciador automático pelo método enzimático. A análise foi feita através de alinhamento de múltiplas seqüências pelo programa BioEdit versão 5.0.5 e a verificação de polimorfismos por inspeção visual. As análises confirmaram as conservações das seqüências nucleotídicas e aminoácidicas do peptídeo 4824 e revelaram variabilidade genética dentro do gene bm86 entre as amostras pesquisadas. Através do sequenciamento do fragmento que codifica o peptídeo 4822 foi possível determinar que os testes realizados com a vacina sintética SBm7462 foram em amostras que divergiam em dois aminoácidos da seqüência peptídica da vacina, além de apresentarem variações superiores a 4.94% na seqüência da glicoproteína intestinal. / The tick B. microplus is considered the main ectoparasite for the world bovine cattle. Its control rests heavily about the acaricides use that are less efficient due to resistance acquisition on the part of the parasite to every year that passes. As alternative ecologically holds to control this parasite, it has been developed derived vaccines of cancealed antigens for the immune system of the host. Even so, flaws vaccinate with the protein Bm86 recombinant it has already been described due to the polymorphisms of its gene in different populations of B. microplus. It was already described variations of up to 8.6% in the sequence of this gene. A variant of Bm86, denominated Bm95, it was identified and also used as vaccine recombinant, reverting the negative results in those populations that were resistant to the vaccination with for Bm86 but with variable efficiencies. Researchers of the Laboratory of Biology and Control of Hematozoários, of the Federal University of Viçosa, MG developed a synthetic vaccine composed of three derived peptides of Bm86, and one of them, the 4824, the main inductor of the production of antibodies anti-SBm7462 is considered. With the intuit of evaluating mutations in the gene xiibm86 and the conservation of the sequence peptides 4824, 30 populations of ticks B. microplus were analyzed, of areas geographically different from Brazil and neighboring countries. For that it was synthesized, through extracted total RNA of the samples, the cDNA that served as mold in the reactions of PCR for amplification of the sequence of nucleotides understood among the nucleotides 278 - 1071. The amplified material was cloned in vectorial pGEM® and sequenced in automatic sequencer for the enzymatic method. The analysis was made through alignment of multiple sequences by the program BioEdit version 5.0.5 and the polymorphisms verification for visual inspection. The analyses confirmed the conservations of the sequences nucleotides and amino acids of the peptides 4824 and they revealed genetic variability inside of the gene bm86 among the researched samples. Through the sequencing of the fragment that codes the peptides 4822 it was possible to determine that the tests accomplished with the synthetic vaccine SBm7462 were in samples that diverged in two amino acids of the sequence peptides of the vaccine, besides they present superior variations at 4.94% in the sequence of the intestinal protein.

Submitted by Nathália Faria da Silva (nathaliafsilva.ufv@gmail.com) on 2017-07-19T13:55:20Z No. of bitstreams: 1 texto completo.PDF: 430274 bytes, checksum: a912ed0418d9449f1aa8723bf53fc623 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-07-19T13:55:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.PDF: 430274 bytes, checksum: a912ed0418d9449f1aa8723bf53fc623 (MD5) Previous issue date: 2002-02-19 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / O peptídeo sintético SBm7462 foi avaliado como imunógeno para o controle do carrapato Boophilus microplus em teste misto (estábulo e campo). O estudo se realizou com as doses de 1,0mg e 2,0mg em 30 bovinos da raça holandesa com média de grau de sangue de 91,16% (H/Z), os quais foram mantidos sob o manejo rotineiro no Campo Experimental do Centro Nacional de Pesquisa em Gado de Leite-EMBRAPA/CNPGL em pastos altamente infestados com larvas dessa espécie de carrapato. Os animais foram separados em três grupos: vacinal 2,0mg, vacinal 1,0mg e controle, sendo os grupos vacinais imunizados nos dias 0, 30 e 60 a campo. Foram realizadas a contagem de carrapatos e a coleta de sangue semanalmente, a partir do dia 0. Duas semanas após a terceira inoculação, os animais foram levados para baias individuais e submetidos a uma infestação artificial com um total de 4.500 larvas/animal de B. microplus (amostra “Porto Alegre”). A partir do 19 o dia pós-infestação, foram coletadas as teleóginas desprendidas, contadas, pesadas, identificadas e incubadas em estufa B.O.D. por quinze dias, quando os respectivos ovos foram pesados. A análise da fertilidade desses ovos e a viabilidade das larvas provenientes foram também analisadas. A cinética da produção de anticorpos foi acompanhada através de ELISA, obtendo- se títulos maiores para os grupos vacinais, estatisticamente diferentes do grupo controle (p<0,01). Os parâmetros biológicos foram analisados levando-se em conta o número de teleóginas, peso dos ovos e fertilidade dos ovos. A eficácia foi de 15,8% para a dose de 1,0mg do peptídeo sintético SBm7462 e de 53,29% para 2,0mg, com diferenças estatísticas significativas entre os grupos 1,0mg, 2,0mg e controle (p<0,05). Quanto à avaliação do número de carrapatos a campo, não houve diferença estatística entre os grupos testados. Os resultados obtidos mostram que o peptídeo sintético SBm7462 é uma alternativa viável para o controle do carrapato comum dos bovinos, pela sua eficácia, segurança e baixo custo. / The synthetic peptide SBm7462 was evaluated as immunogen for the control of the tick Boophilus microplus in mixed test (stable and field). The study was done with the quantity of 1,0mg and 2,0mg of the peptide SBm7462 on 30 Holstein female cattles (91,16% H/Z), which were maintained under the routine handling in the experimental field of the Centro Nacional de Pesquisa em Gado de Leite- EMBRAPA/CNPGL on pastures highly infested with larvaes of that tick species. The animals were separate in three groups: vaccinated with 2,0mg, vaccinated with 1,0mg and control, being the vaccinated groups immunized on the days 0, 30 and 60 in field. The count of the adults females ticks and the blood collection were weekly done, starting from the day 0. Two weeks after the third inoculation, the animals were taken to individual stalls and submitted to an artificial infestation with 4.500 larvaes/animal of B. microplus (strain “Porto Alegre”). Starting on the 19 o . day post-infestation, the adult females ticks were collected, counted, identified, weighed and incubated in B.O.D. After 15 days, the respective eggs were weighed. The analysis of the eggs fertility and the viability of the larvaes were also analyzed. The kinetics of the production of antibodies was accompanied through of ELISA, being obtained larger titles for the vaccinated groups with statistic differences to the control group (p < 0,01). The biological parameters were analyzed through of the account the number of adult females ticks, eggs weight and eggs fertility. The efficacy was of 15,8% for the 1,0mg of the synthetic peptide SBm7462 and of 53,29% for the 2,0mg, of the same peptide, with significant statistical differences among the groups 1,0mg, 2,0mg and control (p < 0,05). When compared the number of ticks in field, there was not statistic difference among the tested groups. The obtained results show that the synthetic peptide SBm7462 is a viable alternative for the control of the cattle tick, regarding its efficacy, safety and low cost.

A preocupação com a seleção de populações de R.(B.) microplus resistentes aos acaricidas é mundial. No Brasil, o aparecimento de resistência não é monitorado de maneira sistemática, o que dificulta o seu controle. O presente estudo foi realizado com os objetivos de avaliar a sensibilidade de populações de carrapatos da região Sul do Rio Grande do Sul a carrapaticidas comerciais: formamidinas, piretróides sintéticos, organofosforados e associações de organofosforados e piretróides sintéticos; detectar, através de inquérito epidemiológico, as falhas de manejo ocorridas nas propriedades e suas possíveis correlações com a seleção de populações de carrapatos resistentes às drogas e de comparar o índice de eficácia de produtos comercias à base de amitraz. Para avaliar a sensibilidade das drogas foram analisadas, pelo teste de Drummond, 30 populações de carrapatos de duas regiões fisiográficas do sul do Rio Grande do Sul (Serra do Sudeste e Encosta do Sudeste). Observou-se que a eficácia média dos acaricidas, somente tem diferença entre as regiões (p<0,05) para a deltametrina, sendo maior na Encosta do Sudeste. Entretanto, ao analisar as eficácias mínimas entre as duas regiões, observa-se que há diferença para o amitraz e a cipermetrina (p<0,05), sendo menores na Serra do Sudeste. A maioria das questões abordadas, não apresentou diferença estatística (p<0,05), exceto o número de aplicação de carrapaticidas ao ano que foi maior na Serra do Sudeste. Com o objetivo de realizar um inquérito abordando a percepção dos produtores da região Sul do Rio Grande do Sul, quanto à identificação de populações de R. (B.) microplus difíceis de controlar com acaricidas e os fatores de risco para a seleção de populações de carrapatos resistentes, foram coletados dados sobre o controle do carrapato de bovinos de corte, em 85 propriedades de sete municípios, localizados na região Sul do Estado. Pelos resultados verificou-se a existência de associação entre a dificuldade de controlar o carrapato com os acaricidas e o grau de instrução do proprietário (até o ensino fundamental com OR =3,67 e p =0,01) e o número de aplicação de carrapaticida por ano (superior a quatro com OR = 4,05 e p = 0,006). Esses resultados indicam que propriedades com mais de 100 bovinos de corte em criação extensiva, na região Sul do Rio Grande do Sul apresentam características que podem contribuir para uma maior vida útil dos carrapaticidas do que as verificadas em outras regiões do País. A comparação entre a eficácia de cinco produtos comerciais a base de amitraz, foi realizada através de entrevistas de campo com 100 proprietários de fazendas de gado de leite e corte da região, usando questionário específico. Amostras de R. (B.) microplus, foram coletadas e processadas pelo teste de Drummond, no Laboratório de Parasitologia da Universidade Federal de Pelotas. Através da análise dos resultados verificou-se que em 23% das populações estudadas, o amitraz tem uma eficácia inferior a 69%, sendo que em 29% dessas amostras de carrapato o grau de eficácia foi igual a zero, sugerindo a presença de altos níveis de resistência ao amitraz. Além disso, o produto comercial mais utilizado na região demonstrou o menor índice de eficácia. Alerta-se a respeito da possibilidade da dispersão de populações de carrapatos resistentes, o que justifica a necessidade de direcionar pesquisas visando novas alternativas e produtos para o controle desse parasito. / In this sense, the concern with the emergence of acaricide-resistant R. (B.) microplus populations has reached global proportions. In Brazil, the emergence of resistance is not systematically monitored, which makes tick control more difficult. The present study evaluates tick population sensitivity to commercially available acaricides, in the southern region of the state of Rio Grande do Sul. The acaricides tested were synthetic pyrethroid phormamidines, organophosphorous compounds and associations, as well as synthetic pyrethroid compounds. More specifically, this study conducted a epidemiological investigation to detect failures in husbandry procedures in farms and the potential correlations with acaricide resistance. Also, amitraz-based products were compared for efficiency. The Drummond test was adopted to assess sensitivity to the drugs tested in 30 tick populations from two physiogeographic regions in the south of Rio Grande do Sul (Serra do Sudeste and Encosta do Sudeste). Mean acaricide resistance was statistically significant (p<0.05) only for deltametrine, being higher in the Encosta do Sudeste region. Yet, when minimum drug efficiency was compared for the two regions, statistically significant difference was observed for amitraz and cipermetrine (p<0.05), being higher in the Serra do Sudeste region. Most resistance aspects addressed did not show statistically significant differences (p<0.05), except the number of yearly acaricide applications, which was higher in the Serra do Sudeste region. With a view to gain insights as to the perception local breeders have of the characterization of acaricide resistant R. (B.) microplus populations and of the risk factors involved in the emergence of these populations, data on tick control for meat-producing cattle were collected in 85 farms distributed across seven counties in the region. The results reveal the association between the difficulty to control tick populations with acaricides and literacy of breeders (up to junior high with OR = 3.67 and p = 0.01) and yearly acaricide applications (over 4 applications a year with OR = 4.05 and p = 0.006). The results indicate that local farms with more than 100 meat-producing bovines in extensive breeding regimes were managed in ways that may add to longer acaricide life as compared to values seen for other Brazilian regions. The comparative efficiency for five commercially available amitraz-based acaricides was assessed using a specifically prepared questionnaire to interview 100 breeders in the field who owned milk and finishing cattle farms. R. (B.) microplus specimens were collected and processed using the Drummond test in the Laboratório de Parasitologia of the Universidade Federal de Pelotas. The results show that amitraz efficiency was below 69% in 23% of populations studied. Also, in 29% of these samples, amitraz efficiency was zero, indicating high amitraz resistance values. Moreover, the commercial product most commonly used demonstrates the lowest efficiency index. The results signal the dispersion of acaricide-resistant tick populations, which justifies the need for more research directed to novel tick control measures.

A resistência aos acaricidas é um dos maiores desafios para o controle adequado do carrapato Rhipicephalus (Boophilus) microplus. Entender os mecanismos de resistência aos acaricidas pode ser fundamental para prolongar sua eficiência no controle desse parasita. Transportadores ABC são reconhecidos em um grande número de organismos, pela sua participação na destoxificação de drogas. Eles são proteínas transmembrana, responsáveis por remover da célula compostos tóxicos, endógenos ou exógenos. Desta forma, protegem os organismos e são associados à resistência a drogas em vários nematódeos, artrópodes parasitas e células cancerígenas. No presente trabalho, determinamos a participação de transportadores ABC na destoxificação de compostos tóxicos, com ênfase ao acaricida ivermectina, no carrapato R. microplus. O tratamento com inibidores de transportadores ABC aumentou a toxicidade da ivermectina em larvas e fêmeas adultas de populações de campo resistentes a este acaricida. Inibidores de transportadores ABC também aumentaram a toxicidade de abamectina, moxidectina e clorpirifós, em uma população multirresistente a acaricidas, indicando que estes transportadores são responsáveis pela destoxificação de um grande número de acaricidas estruturalmente não relacionados. Níveis de transcrição significativamente maiores do gene RmABCB10 foram identificados no intestino de fêmeas de populações resistentes à ivermectina e amitraz, comparado à população suscetível, importante indicativo da participação deste transportador ABC na resistência a acaricidas. A toxicidade da ivermectina foi também significativamente aumentada, em uma população de células embrionárias de carrapato resistentes a este acaricida, quando estas foram co-incubadas com um inibidor de transportadores ABC. Além disso, os níveis de transcrição do gene RmABCB10, foram também induzidos nesta mesma população, comparado às células parentais suscetíveis à ivermectina, indicando que mecanismos semelhantes são selecionados in vivo e in vitro, e confirmando a participação de transportadores ABC na resistência à ivermectina. Mostramos ainda, que transportadores ABC responsáveis pelo sequestro e, consequente, destoxificação da molécula heme para o interior dos hemossomos, presentes no intestino do carrapato, são importantes na destoxificação de acaricidas para o interior desta mesma organela. Sugerindo ser este um importante mecanismo de defesa contra os acaricidas no carrapato. O silenciamento gênico do RmABCB10 por RNAi reduziu a destoxificação do heme nos hemossomos e aumentou a toxicidade da ivermectina em uma população resistente, indicando que o mesmo transportador usado para destoxificar heme é responsável pela destoxificação de acaricidas no intestino. Em conjunto, estes resultados revelam a participação de transportadores ABC na destoxificação de compostos endógenos e exógenos no carrapato e sua implicação como um mecanismo de resistência à ivermectina e outros acaricidas. Os dados aqui apresentados representam uma via de destoxificação de acaricidas até então desconhecida. E podem servir como alvo para o desenvolvimento de métodos de diagnóstico e monitoramento da resistência e para o desenvolvimento de drogas e vacinas, contribuindo para o controle do carrapato. / Acaricide resistance is one of the biggest challenges in the control of the tick Rhipicephalus (Boophilus) microplus. Understanding the mechanisms of drug resistance in the cattle tick is critical to prolong the efficacy of acaricides to control this parasite. ABC transporters are recognized in a large number of organisms. They are membrane-integrated proteins responsible for pumping toxic compounds, either exogenous or endogenous, out of the cells, protecting these. In this sense, ABC transporters have been associated with drug resistance in several nematodes, parasitic arthropods and cancer cells. The present study reports on the participation of ABC transporters in the detoxification of toxic compounds, particularly ivermectin, in the tick R. microplus. ABC transporter inhibitors increased ivermectin toxicity in larvae and females of ivermectin-resistant populations. ABC transporter inhibitors also increased the toxicity of abamectin, moxidectin and chlorpyriphos in a multidrug resistant population, suggesting that ABC transporters are responsible for the detoxification of a large number of structurally unrelated acaricides. Increased transcription levels of RmABCB10 found in midgut of females from ivermectinand amitraz-resistant populations, compared to a susceptible tick population, indicated the participation of this ABC transporter in acaricide resistance. Increased ivermectin toxicity in a tick cell line resistant to this acaricide was observed when the cells were co-incubated with an ABC transporter inhibitor. Moreover, transcription levels of RmABCB10 were also increased in this cell line, compared to the parental susceptible cell line, suggesting that similar mechanisms are selected in vivo and in vitro and confirming the participation of ABC transporters in ivermectin resistance. We even showed that ABC transporters responsible for the sequestration and hence detoxification of the heme into the hemosomes present in the midgut of the tick, were also important for the detoxification of acaricides in the same organelle, suggesting this is an important defense mechanisms of the tick against acaricide. The down-regulation of RmABCB10 by RNAi reduced heme detoxification in the hemosomes and increased ivermectin toxicity in resistant females, showing that the same ABC transporter is used to detoxify heme and acaricides in the midgut. Together, these results provide evidence of the participation of ABC transporters in the detoxification of endogenous and exogenous compounds in the tick, and indicate the role of these transporters as a mechanism of resistance to ivermectin and other acaricides. The data reported herein shed light on a new acaricide detoxification mechanism that may be useful in the development of assays to monitor drug resistance and design new anti-tick drugs and vaccines, contributing to the development of novel cattle tick control strategies.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:33:26Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2008-03-28Bitstream added on 2014-06-13T20:24:58Z : No. of bitstreams: 1 pereira_aa_dr_jabo.pdf: 701518 bytes, checksum: 30275264c0f92b3526a95f9d1f38d1a2 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Boophilus microplus, o carrapato do boi, é uma espécie originária do sudeste da Ásia e introduzida no Brasil com a colonização. Atualmente, este ectoparasita possui uma distribuição ampla no país e causa prejuízos econômicos consideráveis. Até o presente, o controle do B. microplus baseiase na aplicação de acaricidas quando o número de carrapatos no hospedeiro é elevado. O conhecimento prévio da ecologia do carrapato em cada região, porém, permitiria um controle estratégico otimizando o uso de acaricidas. Nestas condições, o custo da utilização dos acaricidas diminuiria pelo uso em momento mais eficaz, a contaminação ambiental decresceria pelo uso menos freqüente e a vida útil dos produtos acaricidas seria prolongada. Por este motivo, neste projeto foi realizada uma análise bioecológica do B. microplus na região de Franca, nordeste do Estado São Paulo. Estudando a fase de vida livre do carrapato, determinou-se o período de pré-eclosão (P.E.), tempo entre o desprendimento das teleóginas e o surgimento das primeiras larvas, e a longevidade como tempo total entre a eclosão e o desaparecimento (morte) das últimas. O valor máximo de P.E. (n = 112 dias) foi observado no final da estação seca, em setembro/2006, enquanto o valor mínimo foi de 63 dias em fevereiro de 2007, sendo obtido um valor médio de 83,6 dias. A longevidade (LONG.) máxima das larvas foi de 63 dias, atingida em maio/2006, observada no final da estação chuvosa, e a mínima foi de 7 dias constatada em dezembro de 2005, sendo obtido um valor médio de 21,9 dias. Constatou-se uma grande influência da temperatura (especialmente na pré-eclosão) e pluviosidade (que afetou principalmente a longevidade das larvas). Na fase parasitária, observouse um maior número de parasitos, por animal, no final da estação chuvosa, sendo a média de 61,9 + 48,7, sendo observado o maior pico... / Boophilus microplus, the cattle tick, is a species from the southeast of Asia and it came to Brazil along with colonization. Nowadays, this ectoparasite is found in many places all over the country, causing considerable economic losses. Up to now, the B. microplus control is done by the acaricide usage when host is heavily infested. However, the previous knowledge of tick ecology in every area would allow a strategic control, increasing effectiveness in the acaricide application. Under these conditions, there would be a decrease in the expenses concerning acaricide use due to its effective utilization, the environmental pollution would be smaller because of its lesser use and the acaricide useful life would be longer. Therefore, this project aimed the B. microplus bio-ecological analysis in Franca, in the northeast of São Paulo state. By studying free-living ticks, it has been determined the pre-eclosion period (P.E.), which is the time between the engorged females release and the first larvae eclosion, and the longevity as total time from hatching to death. The maximum P.E. time (112 days) was observed at the end of dry season, in September 2006, while the minimal period was of 63 days in February 2007, being determined a medium period of 83,6 days. The larvae maximum longevity (LONG.) was of 63 days, in May 2006, noticed at the end of rainy season, and the minimal was of 7 days in December 2005, being calculated a medium period of 21,9 days. It was noted a large temperature influence (especially in the pre-eclosion phase) and rainfall influence (which affected mainly the larvae longevity). In the parasitic phase, it was observed a bigger number of parasites per animal at the end of rainy season, getting an average of 61,9 ± 48,7, reaching the highest point in April 2007. It was also realized, in the study area, a number of 4 generations of B. microplus per year, within October 2004 and November 2007.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:33:26Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2005-02-18Bitstream added on 2014-06-13T19:23:21Z : No. of bitstreams: 1 engraciafilho_jr_dr_jabo.pdf: 1694545 bytes, checksum: 8ad1c6f8b8fed915c7876b547c5995cd (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Este trabalho teve como objetivo avaliar a resposta cutânea e a correlação entre contagens de carrapatos e número de mastócitos em pele de bovinos artificialmente infestados. Para tanto, 148 animais F2 provenientes de animais F1 Holandês x Gir, foram infestados artificialmente com 1,0 x 104 larvas de B. microplus por animal e, após 21 dias, foi realizada contagem de carrapatos. Antes da infestação e 21 dias após, foram colhidos fragmentos da pele, os quais foram fixados, processados e corados com May-Grünwald & Giemsa e H.E. Os mastócitos cutâneos dos bovinos F0 (Gir puros), F1 e F2 foram contados em microscópio de luz com retículo ocular quadriculado e objetiva de 40x na derme superficial e profunda, além disso, foram feitas contagens globais de células no sítio de fixação. Os valores obtidos mostraram que a infestação artificial induziu aumento significativo no número de mastócitos na derme de bovinos F2, e que este aumento foi acompanhado por intensa infiltrado de eosinófilos. O exame histopatológico do sítio de fixação dos carrapatos mostrou alterações gerais semelhantes às observadas por outros autores em períodos mais curtos de fixação. A contagem diferencial de células mostrou que houve predomínio de eosinófilos, neutrófilos e mononucleares e que houve significativa correlação negativa entre mastócitos e basófilos e entre mastócitos e neutrófilos. Correlação significativa entre número de carrapatos e contagem de mastócitos só foi observada na derme superficial, após infestação artificial. Também houve correlação altamente significativa entre idade e número de mastócitos. As populações mastocitárias de animais Gir puros e mestiços F1 e F2 não mostraram diferença significativa. / This work had as objective to evaluate the cutaneous response and the correlation between tick infestation and mast cells number in the skin of artificially infested bovines. For this purpose, 148 bovines F2 crossbred Holstein x Gir cattle, were artificially infested with 1,0 x 104 B. microplus larvae and, after 21 days, ticks attached were counted. Before the infestation (B.I.) and 21 days after (A.I.), biopsies of the skin were harvested, fixed, processed and stained with May-Grünwald & Giemsa and H.E. Dermal mast cells of F0 (pure Gir), F1 and F2 crossbred cattle were counted under light microscopy with square-lined ocular reticulum and 40x objective in the superficial and deep dermis. Diferencial inflammatory cells countings of the tick attachment site were also done. The data obtained showed that artificial infestation induced a significant increase in the mast cell number in the dermis of F2 cattle, and that this increase was followed by intense eosinophils infiltration. The histopatological evaluation of the tick feeding sites 21 days A.I. showed general alterations similar to that observed by other authors in shorter periods of tick feeding and, the diferencial cells counts showed a negative correlation between mast cells and basophils and between mast cells and neutrophils. Significant correlation between tick number and mast cells counts were observed in the upper dermis after artificial tick infestation. A correlation was also detected between age and mast cells numbers. No significant differences in the mast cell populations of pure Gir and F1 and F2 crossbred cattle were observed.

A preocupação com a seleção de populações de R.(B.) microplus resistentes aos acaricidas é mundial. No Brasil, o aparecimento de resistência não é monitorado de maneira sistemática, o que dificulta o seu controle. O presente estudo foi realizado com os objetivos de avaliar a sensibilidade de populações de carrapatos da região Sul do Rio Grande do Sul a carrapaticidas comerciais: formamidinas, piretróides sintéticos, organofosforados e associações de organofosforados e piretróides sintéticos; detectar, através de inquérito epidemiológico, as falhas de manejo ocorridas nas propriedades e suas possíveis correlações com a seleção de populações de carrapatos resistentes às drogas e de comparar o índice de eficácia de produtos comercias à base de amitraz. Para avaliar a sensibilidade das drogas foram analisadas, pelo teste de Drummond, 30 populações de carrapatos de duas regiões fisiográficas do sul do Rio Grande do Sul (Serra do Sudeste e Encosta do Sudeste). Observou-se que a eficácia média dos acaricidas, somente tem diferença entre as regiões (p<0,05) para a deltametrina, sendo maior na Encosta do Sudeste. Entretanto, ao analisar as eficácias mínimas entre as duas regiões, observa-se que há diferença para o amitraz e a cipermetrina (p<0,05), sendo menores na Serra do Sudeste. A maioria das questões abordadas, não apresentou diferença estatística (p<0,05), exceto o número de aplicação de carrapaticidas ao ano que foi maior na Serra do Sudeste. Com o objetivo de realizar um inquérito abordando a percepção dos produtores da região Sul do Rio Grande do Sul, quanto à identificação de populações de R. (B.) microplus difíceis de controlar com acaricidas e os fatores de risco para a seleção de populações de carrapatos resistentes, foram coletados dados sobre o controle do carrapato de bovinos de corte, em 85 propriedades de sete municípios, localizados na região Sul do Estado. Pelos resultados verificou-se a existência de associação entre a dificuldade de controlar o carrapato com os acaricidas e o grau de instrução do proprietário (até o ensino fundamental com OR =3,67 e p =0,01) e o número de aplicação de carrapaticida por ano (superior a quatro com OR = 4,05 e p = 0,006). Esses resultados indicam que propriedades com mais de 100 bovinos de corte em criação extensiva, na região Sul do Rio Grande do Sul apresentam características que podem contribuir para uma maior vida útil dos carrapaticidas do que as verificadas em outras regiões do País. A comparação entre a eficácia de cinco produtos comerciais a base de amitraz, foi realizada através de entrevistas de campo com 100 proprietários de fazendas de gado de leite e corte da região, usando questionário específico. Amostras de R. (B.) microplus, foram coletadas e processadas pelo teste de Drummond, no Laboratório de Parasitologia da Universidade Federal de Pelotas. Através da análise dos resultados verificou-se que em 23% das populações estudadas, o amitraz tem uma eficácia inferior a 69%, sendo que em 29% dessas amostras de carrapato o grau de eficácia foi igual a zero, sugerindo a presença de altos níveis de resistência ao amitraz. Além disso, o produto comercial mais utilizado na região demonstrou o menor índice de eficácia. Alerta-se a respeito da possibilidade da dispersão de populações de carrapatos resistentes, o que justifica a necessidade de direcionar pesquisas visando novas alternativas e produtos para o controle desse parasito. / In this sense, the concern with the emergence of acaricide-resistant R. (B.) microplus populations has reached global proportions. In Brazil, the emergence of resistance is not systematically monitored, which makes tick control more difficult. The present study evaluates tick population sensitivity to commercially available acaricides, in the southern region of the state of Rio Grande do Sul. The acaricides tested were synthetic pyrethroid phormamidines, organophosphorous compounds and associations, as well as synthetic pyrethroid compounds. More specifically, this study conducted a epidemiological investigation to detect failures in husbandry procedures in farms and the potential correlations with acaricide resistance. Also, amitraz-based products were compared for efficiency. The Drummond test was adopted to assess sensitivity to the drugs tested in 30 tick populations from two physiogeographic regions in the south of Rio Grande do Sul (Serra do Sudeste and Encosta do Sudeste). Mean acaricide resistance was statistically significant (p<0.05) only for deltametrine, being higher in the Encosta do Sudeste region. Yet, when minimum drug efficiency was compared for the two regions, statistically significant difference was observed for amitraz and cipermetrine (p<0.05), being higher in the Serra do Sudeste region. Most resistance aspects addressed did not show statistically significant differences (p<0.05), except the number of yearly acaricide applications, which was higher in the Serra do Sudeste region. With a view to gain insights as to the perception local breeders have of the characterization of acaricide resistant R. (B.) microplus populations and of the risk factors involved in the emergence of these populations, data on tick control for meat-producing cattle were collected in 85 farms distributed across seven counties in the region. The results reveal the association between the difficulty to control tick populations with acaricides and literacy of breeders (up to junior high with OR = 3.67 and p = 0.01) and yearly acaricide applications (over 4 applications a year with OR = 4.05 and p = 0.006). The results indicate that local farms with more than 100 meat-producing bovines in extensive breeding regimes were managed in ways that may add to longer acaricide life as compared to values seen for other Brazilian regions. The comparative efficiency for five commercially available amitraz-based acaricides was assessed using a specifically prepared questionnaire to interview 100 breeders in the field who owned milk and finishing cattle farms. R. (B.) microplus specimens were collected and processed using the Drummond test in the Laboratório de Parasitologia of the Universidade Federal de Pelotas. The results show that amitraz efficiency was below 69% in 23% of populations studied. Also, in 29% of these samples, amitraz efficiency was zero, indicating high amitraz resistance values. Moreover, the commercial product most commonly used demonstrates the lowest efficiency index. The results signal the dispersion of acaricide-resistant tick populations, which justifies the need for more research directed to novel tick control measures.