Mecanismos de Resistência a Inseticidas por

Transcrição

1 Mecanismos de Resistência a Inseticidas por Raul Narciso C. Guedes Departamento de Biologia Animal Universidade Federal de Viçosa

2 1. Introdução Grupos de mecanismos de resistência a inseticidas: Comportamentais; Fisiológicos; Bioquímicos;

3 Mecanismos de resistência a inseticidas Mecanismos fisiológicos Mecanismos comportamentais Mecanismos bioquímicos Reclusão em estruturas insensíveis ou quimicamente inertes Redução da penetração Redução da Aumento de sensibilidade destoxificação do sítio de ação metabólica

4 2. Mecanismos Comportamentais Mecanismos pelos quais os insetos conseguem evitar uma dose letal do inseticida; Dependem: Da capacidade de aprendizado do inseto; De modificações genéticas: Nos receptores periféricos de estímulos; Nos sistemas centrais de processamento de estímulos;

5 Tipos: Estímulo-dependentes: 2. Mecanismos Comportamentais Requer estimulação sensorial do inseto durante a expressão do comportamento; Irritabilidade, repelência; Estímulo-independentes: Refratariedade a modificações de superfície ou modificações de ambiente; Xenofobia, exofilia;

6 2. Mecanismos Comportamentais Estímulo-independente Estímulo-dependente Gould (1984) Bul. Entomol. Soc. Am.

7 2. Mecanismos Comportamentais Mosca-chifre: Resistência comportamental do tipo estímulo-dependente (irritabilidade) a piretróides (85x; Lockwood et al. [1985] Environ. Entomol.); Traça-das-brássicas (Plutella xylostella): resistência comportamental tipo estímulodependente (irritação pós-contato)

8 2. Mecanismos Comportamentais: Irritação Pós-Contato em Traça-das-Brássicas Adams, Hoy, Hall & Nettleton (1992) Pestic. Sci.

9 3. Mecanismos Fisiológicos Tipos: Redução da penetração pela cutículo: Gene pen conferindo resistência clorados em mosca-doméstica (RR ca. 10x) [Sawicki & Lord (1970) Pestic. Sci.]; Sequestramento: Gene da esterase E4 conferindo resistência a inseticidas em pulgões Myzus persicae [Devonshire & Sawicki (1979) Nature] Aumento de excreção: Resistência ao malatiom em Rhyzopertha dominica [Matthews (1980) Pestic. Biochem. Physiol.];

10 3. Mecanismos Fisiológicos: Redução de Penetração de Fosfina Chaudry (1997) Pestic. Sci.

11 4. Mecanismos Bioquímicos Quanto a origem: Próprio inseto; Simbiontes (potencialmente importante, mas pouco explorado); Tipos: Deficiência de ativação do inseticida; Aumento da destoxificação metabólica; Alteração do sítio de ação inseticida;

12 4.1. Deficiência de Ativação Vários inseticidas comumente usados são na realidade pré- (ou pró-) inseticidas, pois demandam ativação para expressão de seu potencial tóxico; Exemplos: Tiofosforados, carbossulfam, cartape, oxadiazina, d-endotoxina de B. thuringiensis etc. Comprometimento de enzimas ativadoras em populações de insetos, tornam estas resistentes a pré-inseticidas;

13 4.1. Deficiência de Ativação: d- endotoxina de B. thuringiensis Constatado em Plodia interpunctella, uma traça de produtos armazenados; Oppert, Kramer, Johnson et al. (1986) Biochem. Biophys. Res. Comm.

14 4.2. Aumento da Destoxificação Metabólica Deve-se principalmente a ação de enzimas destoxificativas envolvidas em reações de fase I (= reações em síntese). Nelas um grupo polar reativo (p.ex., -OH, -SH, -NH 2, -COOH) é introduzido numa molécula inseticida tornando-a mais solúvel em água; O efeito mais importante destas reações é tornar o inseticida um substrato mais adequado a ação de reações de fase II (= reações de biossíntese ou conjugações), ou apto a excreção;

15 4.2. Aumento da Destoxificação Metabólica Principais enzimas destoxificativas envolvidas em resistência a inseticidas: Monooxigenases dependentes de citocromo P450; Esterases; Glutationa S-transferases;

16 4.2. Destoxificação Metabólica: Mono-oxigenases Dependentes de Citocromo P450) Componentes do sistema: Citocromo P450; NADPH citocromo P450 redutase; Citocromo b 5 e citocromo b 5 redutase; Fosfolipídeo;

17 4.2. Destoxificação Metabólica: Mono-oxigenases Dependentes de Citocromo P450) Reações catalizadas por monooxigenases dependentes de citocromo P450: Hidroxilação alifática e aromática; Epoxidação; N-, O- ou S-desalquilação; N-hidroxilação; Desaminação, dessulfuração e desalogenação; Sulfoxidação;

18 4.2. Destoxificação Metabólica: Mono-oxigenases Dependentes de Citocromo P450) Wheelock & Scott (1991) Pestic. Biochem. Physiol.

19 4.2. Destoxificação Metabólica: São capazes de hidrolizar ésteres e estão presentes em todos os organismos vivos; Classificação: Tipo A: não são inibidas por fosforados e os metabolizam (arilesterases, fosfatases, fosfotriesterases, paraoxonases etc.); Esterases Tipo B: são sensíveis a inibição por fosforados e os utilizam como substrato suicida (aliesterases, carboxilesterases etc.); Tipo C: não interagem com fosforados;

20 4.2. Destoxificação Metabólica: Esterases Ação de fosfotriesterases em população de R. dominica resistente a clorpirifós metílico Guedes, Zhu, Kambhampati & Dover (1997) Pestic. Biochem. Physiol.

21 4.2. Destoxificação Metabólica: Esterases Ação de fosfotriesterases em população de R. dominica resistente a Vmax distintos clorpirifós metílico [Guedes, Zhu, Kambhampati & Dover (1997) Pestic. Biochem. Physiol]. Mesmo K m

22 4.2. Destoxificação Metabólica: Glutationa S-transferases Frequentemente considerada uma enzima de reação de fase Ii, mas considerada de fase I quando glutationa é utilizada de forma catalítica e posteriormente regenerada, sem ser eliminada na forma conjugada; Glutationa é um tripeptídeo formado por glicina, cisteína e ác. glutâmico; Glutationa S-transferases (GSTs) constituem uma família de isoenzimas envolvidas na conjugação de glutationa reduzida com compostos eletrofílicos (GS alquil, aril e epóxido transferases);

23 4.2. Destoxificação Metabólica: Glutationa S-transferases Fragoso, Guedes, Oliveira & Rezende (2004) [Em preparo]

24 4.3. Alteração do Sítio de Ação Inseticida Alterações na acetilcolinesterase (p.ex. Rhyzopertha dominica) [Guedes et al., 1997abc] Knockdown resistance (KDR): alterações nos canais de Na + (p.ex. mosca doméstica e possivelmente caruncho do milho [Sitophilus zeamais]) [Guedes et al., 1994, 1995; Ribeiro et al., 2003] Redução da sensibilidade de receptores GABA a ciclodienos (p.ex. broca-do-café [Hypothenemus hampei]) (ffrench-constant et al., 1994] Redução da afinidade de receptores intestinais a toxinas de Bacillus thuringiensis (p.ex. traça de produtos armazenados Plodia interpunctella) [McGaughey et al., 1985, 1989]

25 4.3. Alteração do Sítio de Ação Inseticida: Alteração de AChE em R. dominica Guedes, Zhu, Kambhampati & Dover (1997) Pestic. Biochem. Physiol.

26 4.3. Alteração do Sítio de Ação Inseticida: Alteração de AChE em L. decemlineata Zhu, Lee & Clark (1996) Pestic. Biochem. Physiol.

27 4.3. Alteração do Sítio de Ação Inseticida: Alterações em Canais de Na +

28 4.3. Alteração do Sítio de Ação Inseticida: Alterações em Canais de Na + Mutações em canais de Na + associadas a resistência a DDT e piretróides. (A) Sítios de mutação de KDR e super-kdr levando a resistência a piretróides em mosca e lagarta-das-maçãs. (B) Sítios de mutação conferindo resistência ao DDT.