Participação dos transportadores ABC na destoxificação de acaricidas no carrapato Rhipicephalus (Boophilus) microplus

Abstract

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.