Enzimas relacionadas ao equilíbrio redox em carrapatos e uso vacinal de uma glutationa S-transferase

Abstract

Carrapatos são parasitas hematófagos mundialmente distribuídos. Além do parasitismo, carrapatos são vetores de bactérias, protozoários e vírus, prejudicando a saúde humana e animal. O carrapato Rhipicephalus microplus é o principal parasita transmissor de patógenos entre bovinos, gerando um grande impacto na economia pecuária. Os carrapatos desenvolveram adaptações fisiológicas para transportar, armazenar, metabolizar e secretar componentes tóxicos da sua dieta e do ambiente. Diferentes classes de enzimas estão envolvidas nesses processos, no entanto, o papel de várias dessas enzimas ainda não está caracterizado no carrapato R. microplus. Nesse contexto, os objetivos deste trabalho foram analisar a atuação de enzimas antioxidantes e de detoxificação em fêmeas do carrapato R. microplus e avaliar o potencial de uma glutationa S-transferase (GST) como antígeno vacinal. Os dados demonstram que a grande maioria dos níveis transcricionais e de atividade enzimática no ovário e no corpo gorduroso é maior em fêmeas parcialmente ingurgitadas (PEF- partially engorged female) do que em fêmeas totalmente ingurgitadas (FEF- fully engorged females), com exceção da atividade de glutationa peroxidase, que foi a única enzima com maior atividade no ovário em FEF. Esses resultados sugerem que o carrapato necessita de maior controle de oxidantes nos momentos iniciais de alimentação do que na fase final, em que se prepara para iniciar a postura. No intestino, no entanto, existe uma maior variação sobre os níveis transcricionais e de atividade enzimática entre PEF e FEF. De acordo com a capacidade do carrapato em manter a homeostase redox sem causar estresse oxidativo, os níveis de NADPH mostraram-se inalterados entre PEF e FEF. No entanto, os níveis de glutationa total variaram nos órgãos analisados comparando PEF e FEF, assim como também foi observado no nível transcricional e de atividade enzimática da maioria das enzimas analisadas. O silenciamento de catalase e tiorredoxina redutase não foram capazes de prejudicar a capacidade de alimentação e de postura das fêmeas e de eclosão das larvas, sugerindo a manutenção da função enzimática pelas enzimas remanescentes ao silenciamento, ou ainda, a ativação de mecanismos compensatórios. Finalmente, a rGST-Hl (GST recombinante de Haemaphysalis longicornis) foi capaz de gerar anticorpos que reconhecem as GSTs nativas de Rhipicephalus appendiculatus e Rhipicephalus sanguineus, no entanto, sua utilização como antígeno vacinal mostrou ser eficiente apenas contra R. appendiculatus e não contra R. sanguineus, demonstrando que mesmo espécies evolutivamente próximas podem possuir diferentes mecanismos de evasão da resposta imune do hospedeiro para esse antígeno. Em conjunto, os dados demonstram a complexidade do sistema enzimático antioxidante e de detoxificação no carrapato e sua relação com diversos mecanismos fisiológicos além da alimentação.

Ticks are globally distributed hematophagous parasites. In addition to parasitism, ticks are vectors of bacteria, protozoa and viruses, which damage human and animal health. The Rhipicephalus microplus tick is the major pathogen of cattle, causing a great impact on the livestock economy. Ticks have developed physiological adaptations to transport, store, metabolize and secrete toxic components from the diet and environment. Different classes of enzymes are involved in these processes, however, the role of several of these enzymes is not yet characterized in R. microplus. In this context, the goals of this work were to analyze the performance of antioxidant and detoxification enzymes in partially and fully engorged R. microplus females and to evaluate the vaccine potential of a glutathione S-transferase (GST). Results demonstrate that transcriptional levels and enzymatic activity from ovary and fat body are predominantly higher partially engorged female in (PEF) than in fully engorged females (FEF), except to GPx activity in ovary, the only enzyme with highest enzymatic activity in the FEF stage. These results suggest a fundamental need of the antioxidant potential at the initial feeding moments than in the final phase, when ticks start the laying. In midgut, however, there is a wider variation on the transcriptional levels and enzymatic activity between the PEF and FEF phases. According to the great ability of the tick to maintain redox homeostasis without causing oxidative stress, NADPH levels were unaffected between the PEF and FEF. However, total glutathione levels fluctuate between the PEF and FEF phases according to what was observed at the transcriptional level and the enzymatic activity of most of the enzymes analyzed. The silencing of CAT and TRx reductase did not impair the females feeding and laying capacity, and larvae hatching, indicating the high capacity of remaining enzyme activity, or the activation of compensatory mechanisms. Finally, rGST-H1 (recombinant GST from Haemaphysalis longicornis) was able to induce antibodies that recognize the native GSTs of Rhipicephalus appendiculatus and Rhipicephalus sanguineus, however, their use as a vaccine antigen proved to be efficient only against R. appendiculatus but not against R. sanguineus. This suggests that evolutionarily close species could have different mechanisms of evasion of the immune response. Together, results demonstrate the complexity of the antioxidant enzyme system and detoxification in the tick and its relation with several physiological mechanisms.