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.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:27:16Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2007-07-26Bitstream added on 2014-06-13T20:35:32Z : No. of bitstreams: 1 fernandesgarcia_nl_me_jabo.pdf: 541165 bytes, checksum: c8e23f4d551cb84693238f6efb27a6b3 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O presente trabalho procurou verificar a possível interferência do pH do diluidor na eficiência de ixodicidas comerciais. Para tanto, utilizou-se amitraz, clorpirifós, cipermetrina, mais um grupo controle, para verificar os possíveis efeitos de soluções tampão com pH 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 e 11, como diluidores dos ixodicidas, sobre as variáveis: peso médio da oviposição (PMO), relação PMOxPT (peso das teleóginas), porcentagem de eclosão (PE), eficiência reprodutiva (ER) e eficácia da calda (EC). Teleóginas de R. (B.) microplus, obtidas de bovinos infestados com cepa de campo, foram submetidas à biocarrapaticidogramas, uma hora e 24 horas após preparo (HAP) das caldas. O pH do diluente pouco influenciou na eficácia do amitraz nos parâmetros avaliados, embora as linhas de tendência dos resultados para ER e EC tenham mostrado menor ação do ixodicida, à medida que o pH do diluidor aumentava, tanto para uma HAP como para 24 HAP. Para o clorpirifós, os resultados obtidos mostraram diferenças significativas no PMO, PMOxPT e PE nos resultados de uma hora. A ER (uma HAP) e EC (24 HAP) foram influenciadas negativamente pelo pH quando este se elevava. As linhas de tendência dos resultados para ER e EC mostraram diminuição da ação à medida que o pH do diluidor aumentava, tanto para uma hora como para 24 horas. A cipermetrina sofreu pouca influência do pH. Entretanto, a linha de tendência dos resultados para EC foi influenciada pela elevação do pH, quando usada 24 HAP. / The objective of the present research is to check, with commercial ixodicides, the possible interference of the pH of the thinner. For this amitraz, chlorpyrifos, cypermethrin, plus a control group, was used to verify the possible effects of buffer solutions with pH 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 and 11, as thinners of the ixodicides, on the following: medium weight of egg mass (PMO), relationship PMOxPT (weight of the teleogines), percentage of larvae hatch (PE), estimated reproduction (ER) and % control (EC). Teleogines of R. (B.) microplus, obtained from cattle infested with field's strains have been submitted to the in vitro immersion tests, one hour and 24 hours after the solution has been prepared (HAP). The pH of the thinners made little difference on the amitraz on the parameters assessed and, statistically, did not show any significant differences, although the tendency of the results for ER and EC showed less action of ixodicide, as the pH of the thinner increased, as much for one HAP as for 24 HAP. As for chlorpyrifos, the results obtained, statistically showed significant differences on the PMO, PMOxPT and PE in the results of one hour. The ER (one HAP) and EC (24 HAP), were negatively affected by pH when this was augmented. The tendency of the results for ER and EC showed a diminution from the action, as the pH from the thinner augmented, as much for one HAP as for 24 HAP. The cypermetrin suffered less influence from pH. However, the tendency of the results for EC were affected by the elevation of pH, when used 24 HAP.

Orientador: Gervásio Henrique Bechara / Banca: Matias Pablo Juan Szabó / Banca: Hélio José Montassier / Banca: Beatriz Rosseti Ferreira / Banca: Isabel Kinney Ferreira de Miranda Santos / Resumo: 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. / Abstract: 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. / Doutor

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.

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.

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.

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 2014-06-12T15:04:07Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo4415_1.pdf: 476089 bytes, checksum: bfff2f22f85990f6fb497864f0376cec (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2002 / Atualmente o método de maior interesse adotado para o controle de Boophilus microplus, carrapato de um só hospedeiro que acarreta prejuízos globais de milhões de dólares anuais, baseia-se na utilização de fungos entomopatogênicos, sendo Metarhizium anisopliae e Beauveria bassiana os mais utilizados. Este trabalho avaliou a compatibilidade química dos carrapaticidas Cipermetrina High Cis técnica 100 (CHC) e Amitraz sobre M. anisopliae var. acridum. No ensaio químico as concentrações utilizadas foram: 0,20&#956;g; 0,50&#956;g; 1,00&#956;g; 2,00&#956;g; 5,00&#956;g e 10,00&#956;g. Para cada tratamento foram utilizadas cinco repetições e um controle. Os parâmetros analisados foram, a germinação de conídios, o crescimento linear, a esporulação e a condição nuclear. Foi determinada, também a toxicidade. Os menores percentuais de germinação, 49,50%, 58,07% e 51,06% foram observados nos tratamentos com Amitraz nas concentrações 0,20&#956;g; 5,00&#956;g e 10,00&#956;g, respectivamente. O diâmetro da colônia foi afetado no terceiro dia de cultivo (66,67%) na concentração de 0,50&#956;g de CHC. O carrapaticida Amitraz no sexto dia de cultivo na concentração de 10,00&#956;g promoveu um menor percentual de esporulação (33,35%). M. anisopliae var. acridum não apresentou alterações citológicas quando crescido em meio com carrapaticidas. A toxicidade obtida de 46,98% no sexto dia de cultivo, segundo a metodologia utilizada determinou que o produto Amitraz na concentração de 10,00&#956;g é moderadamente tóxico para este fungo. Os resultados obtidos contribuirão para um emprego futuro do controle integrado do B. microplus utilizando-se carrapaticidas químicos e fungos entomopatogênicos

Ticks "are not merely annoying pests but surpass all other anthropods in the number and variety of disease agents for which they are carriers (Chandler 1955). This statement is certainly true of Boophilus decoloratus (Koch), the blue tick, which is probably one of the most important ticks in South Africa. Various studies have been made on the blue tick in Africa, among which are investigations on taxonomy (Hoogstraal 1956); distribution (Theiler 1949 and 1962); ecology (Kraft 1961); disease transmission (Neitz and du Toit 1938; du Toit 1947; Neitz 1956 a and b); control and resistance to insecticides (du Toit, Graf and Bekker 1941; Whitnall and Bradford 1947; Whitehead 1958 and 1959) To date, the behaviour of Boophilus decoloratus has not been studied to any extent. The aim of the present work is to analyse the behaviour of the unfed larvae into its constituent patterns in order to determine what are the significant environmental factors which affect this behaviour. It is also hoped that the present laboratory studies might help in understanding their behaviour in the field. Intro., p. 1.

Lumpy skin disease (LSD) is an economically important and debilitating disease of cattle caused by the lumpy skin disease virus (LSDV), a poxvirus in the genus Capripoxvirus. The disease is of economic importance to farmers in endemic regions and is a major constraint to international trade in livestock and their products. It is characterised by fever, enlargement of superficial lymph nodes, loss of weight, inappetence, salivation, lachrymation and formation of eruptive circumscribed skin lesions. The quality of meat and milk are reduced; there is infertility due to reduced sperm quality, abortions and reduced calving rates. The hides are permanently scarred, thereby reducing their quality and trade may be affected following movement restrictions from affected areas. v Lumpy skin disease has the potential to become an emerging disease because of global climate change and changes in patterns of trade in animals and animal products. The disease has become endemic in Africa except in countries like Libya, Algeria, Tunisia and Morocco, where the disease has never been reported. It has also spread to the Middle East where outbreaks were first reported in Israel (1989), Kuwait (1991), Saudi Arabia (1990) , Lebanon (1993), The United Arab Emirates (2000) and Oman (2010). In endemic areas, LSD outbreaks are common in summer. The persistence of LSDV between inter-epidemic periods has not been determined and there is no carrier state reported in either cattle or wild animals. Transmission of the disease has been associated with a high incidence of biting insects such as in wet conditions. The spread of LSD from Egypt to Israel e.g. was associated with movement of the stable fly, Stomoxys calcitrans. The virus has been recovered from S. calcitrans and Biomya fasciata, caught while feeding on infected animals and transmission by insects is suspected to be mechanical, which has been demonstrated in Aedes aegypti mosquitoes. During the 1957 outbreak of LSD in Kenya, affected animals were observed to have high tick infestations, especially of Amblyomma species. In a pilot trial in 2008 at the University of Pretoria (UP), Department of Veterinary Tropical Diseases (DVTD), Amblyomma hebraeum, Rhipicephalus appendiculatus and R. (B) decoloratus ticks were implicated in the transmission of LSDV. The overall objective of this study was to investigate the vector competence of three common sub-Saharan tick species (R. (B) decoloratus, R. appendiculatus and A. hebraeum) and their potential roles in the epidemiology of LSD. This was achieved by testing for persistence of LSDV in ticks and its subsequent transmission to recipient animals following interrupted feeding, transstadial and transovarial development of the ticks. The over-wintering of LSDV was also investigated during transstadial passage in A. hebraeum and transovarial passage in R. (B) decoloratus. During the study, seven cattle were artificially infected with LSDV to serve as source (donors) of infection to ticks. To test for mechanical / intrastadial transmission and persistence in ticks, adult ticks (A. hebraeum and R. appendiculatus) were partially fed on donor animals and then transferred to recipient animals or collected for testing. To test for transstadial transmission/passage, nymphal stages of A. hebraeum and R. appendiculatus were fed on donor animals until they engorged and dropped. Engorged nymphs were incubated to moult to adults. The emergent adults were placed on recipient animals and also tested for the virus. To test for transovarial transmission and passage R. (B) decoloratus (one- host tick) larvae were fed on donor animals until engorged adults. For R. appendiculatus and A. hebraeum (three-host ticks), adults were fed to repletion on the donor animals. Engorged females were collected and incubated to lay eggs and the eggs were allowed to hatch. The emergent larvae were placed to feed on recipient animals to test for transovarial transmission, while larvae were tested for the presence of the virus. Over-wintering of LSDV in ticks was tested by transstadial passage in A. hebraeum and transovarial passage in R. (B) decoloratus under fluctuating reduced temperatures, simulating wintery climatic conditions. Engorged A. hebraeum nymphs and R. (B) decoloratus females were infected by intracoelomic injection. The presence of the virus in LSDV- infected animals was tested by real-time PCR, virus isolation (VI), and the serum neutralisation test (SNT). Tick saliva was tested by real-time PCR and VI while ticks were tested by immunohistochemistry, transmission electron microscopy, VI and real-time PCR. Mechanical/intrastadial and transstadial transmission is reported in A. hebraeum and R. appendiculatus. Transovarial transmission was reported in A. hebraeum, R. appendiculatus and R. (B) decoloratus. The virus was demonstrated in saliva and tick organs of A. hebraeum and R. appendiculatus adults following both mechanical/intrastadial and transstadial persistence. Transovarial passage of LSDV was demonstrated in R. (B) decoloratus, R. appendiculatus and A. hebraeum larvae. The virus also persisted through cold temperature exposure during transstadial passage in A. hebraeum and transovarial passage in R. appendiculatus. This study confirms the vector competency of A. hebraeum, R. appendiculatus and R. (B) decoloratus ticks for LSDV. It also shows the potential for LSDV to over-winter in ticks and demonstrates that LSDV may persist in ticks during inter-epidemic periods. / Thesis (PhD)--University of Pretoria, 2013. / gm2014 / Veterinary Tropical Diseases / unrestricted