Mecanismos de interação do carrapato Rhipicephalus microplus com o fungo acaropatogênico Metarhizium anisopliae

Abstract

O carrapato Rhipicephalus microplus é o principal ectoparasita de bovinos. O controle de R. microplus baseia-se principalmente no uso de acaricidas químicos, o que contribuiu para o problema emergente da seleção de populações de carrapatos resistentes. Portanto, há a necessidade do desenvolvimento de métodos mais eficientes/sustentáveis de controle, como o controle biológico utilizando fungos acaropatogênicos. A eficácia do fungo Metarhizium anisopliae de forma isolada ou em associação com acaricida químico para controle do carrapato bovino já foi evidenciada em condições de campo utilizando uma cepa de carrapatos resistente à acaricidas. No entanto, pouco se sabe sobre os mecanismos moleculares de R. microplus envolvidos na sua interação com M. anisopliae e com acaricidas. Assim, o objetivo do presente estudo foi avaliar a resposta de larvas de R. microplus expostas ao fungo, ao acaricida e à associação de ambos. Primeiramente foi realizado um estudo para determinar a metodologia mais indicada para avaliar o efeito in vitro do fungo M. anisopliae sobre larvas de R. microplus. Para isso, comparamos o Teste de Pacote de Larvas modificado (TPL) e o Teste de Imersão de Larvas (TIL). Os valores de tempo letal mediano (TL50) obtido na maior concentração de M. anisopliae (108conídios/mL) foram 24,8 e 9,2 dias para o TPL e TIL, respectivamente. A mortalidade após 21 dias foi de 38% e 98% para o TPL e TIL respectivamente, na mesma concentração. O TIL demonstrou ser o teste mais indicado a ser utilizado, sendo, portanto, escolhido para realização dos experimentos futuros. Em seguida foi realizado um estudo para comparar a suscetibilidade de diferentes isolados de R. microplus ao fungo M. anisopliae. Foram avaliados 67 isolados de campo. Para tanto, as larvas de R. microplus foram imersas em uma suspensão de M. anisopliae (108conídios/mL) durante 5 min. Os tempos letais medianos (TL50) variaram de 2,6 a 24,9 dias A mortalidade observada no 15º dia após o tratamento variou de 26,3 a 100% nas amostras testadas. Esses resultados demonstraram que as populações de campo de R. microplus apresentam uma alta variação em sua suscetibilidade a M. anisopliae. Por fim, foi realizada uma análise transcricional (RNAseq) de larvas de R. microplus expostas a M. anisopliae, cipermetrina, associação de ambos e do controle (não-tratado). A análise dos transcritos dos quatro grupos gerou um total de 507.792 sequências com um tamanho total de 303.160.891 pb. Foram encontrados 31 genes diferencialmente expressos no grupo controle quando comparado com M. anisopliae, 39 com cipermetrina e 73 com M. anisopliae + cipermetrina. M. anisopliae e o grupo da associação apresentaram 81 genes diferencialmente expressos e M. anisopliae e cipermetrina, 46. Houve 177 genes diferencialmente expressos ao comparar M. anisopliae + cipermetrina com larvas expostas à cipermetrina Os resultados deste estudo demonstraram que a associação M. anisopliae + cipermetrina aumentou a expressão de genes relacionados a resposta à agressão, provavelmente pelo fato da associação provocar uma agressão maior ao carrapato e este responder de forma mais rápida, levando à superexpressão de genes de defesa. As descobertas deste estudo fornecem informações sobre as vias e mecanismos moleculares de R. microplus ativados em resposta à interação de M. anisopliae e a acaricida. Além disso, esses estudos estabelecem as bases para pesquisas futuras sobre genes-chave que controlam a suscetibilidade de R. microplus a M. anisopliae. O sinergismo evidenciado em nossos estudos comprova a ideia de que o controle integrado, utilizando o controle biológico com o controle químico é uma opção tanto para o controle de cepas de carrapatos resistentes à acaricidas, quanto para um controle mais rápido de cepas de carrapatos que não apresentam resistência ou que apresentem resistência intermediária.

The tick Rhipicephalus microplus is the major cattle ectoparasite. The control of R. microplus is based mainly on the use of chemical acaricides, which contributed to the emerging problem of the selection of tick populations resistant to acaricides. Therefore, there is a need for the development of more efficient/sustainable methods of control, such as biological control using acari pathogenic fungi. The effectiveness of the fungus Metarhizium anisopliae alone or in association with chemical acaricide to control the bovine tick has already been evidenced under field conditions using an acaricide resistant tick strain. However, to date, little is known about the molecular pathways of R. microplus involved with its interaction with M. anisopliae and with acaricides. Thus, the aim of the present study is to evaluate the response of R. microplus larvae exposed to the fungus, the acaricide and the association of both. Firstly, a study was carried out to determine the most appropriate methodology to evaluate the in vitro effect of the fungus M. anisopliae on larvae of R. microplus tick. For this, we compared the Modified Larval Packet Test (LPT) and the Larval Immersion Test (LIT). The values of lethal time (LT50) obtained in the highest concentration of M. anisopliae (108conidia / mL) were 24.8 and 9.2 days for LPT and LIT, respectively. Mortality after 21 days was 38% and 98% for LPT and LIT, respectively, at the same concentration. The LIT proved to be the most indicated test to be used and was therefore chosen to carry out the following experiments Then, a study was performed to compare the susceptibility of different R. microplus isolates to M. anisopliae fungus. Sixty-seven field isolates were evaluated. For this, R. microplus larvae were immersed in a suspension of M. anisopliae (108conidia/mL) for 5 min. Lethal times (LT50) ranged from 2.6 to 24.9 days. Mortality observed on the 15th day after treatment ranged from 26.3 to 100% in the tested samples. These results demonstrated that R. microplus field populations showed a high variation in their susceptibility to M. anisopliae. Finally, a RNAseq analysis of R. microplus larvae exposed to M. anisopliae, cypermethrin, association of both or untreated (control) was performed. Analysis of the transcripts of the four groups generated a total of 507,792 sequences with a total length of 303,160,891 bp. We found 31 differentially expressed genes in the control group when compared to M. anisopliae, 39 with cypermethrin and 73 with M. anisopliae + cypermethrin. M. anisopliae and the association group had 81 differentially expressed genes and M. anisopliae and cypermethrin, 46 There were 177 differentially expressed genes when comparing M. anisopliae + cypermethrin with cypermethrin exposed larvae. The results of this study demonstrated that the association of M. anisopliae + cypermethrin increased the expression of genes related to response to aggression, possibly because the M. anisopliae + cypermethrin association causes a greater aggression to the tick and, then it could respond quickly, leading to overexpression of defense genes. The findings of this study provide information on the pathways and molecular mechanisms of R. microplus in response to the interaction of M. anisopliae and acaricides. In addition, these studies establish the basis for future research on key genes that control the susceptibility of R. microplus to M. anisopliae. The synergism evidenced in our studies confirms the idea that integrated control using biological control and chemical control is an option both for the control of acaricide resistant tick strains and for a faster control of tick strains that do not show resistance or exhibit intermediate resistance.