Mecanismos de Resistência a Inseticidas por Raul Narciso C. Guedes Departamento de Biologia Animal Universidade Federal de Viçosa
1. Introdução Grupos de mecanismos de resistência a inseticidas: Comportamentais; Fisiológicos; Bioquímicos;
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
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;
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;
2. Mecanismos Comportamentais Estímulo-independente Estímulo-dependente Gould (1984) Bul. Entomol. Soc. Am.
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)
2. Mecanismos Comportamentais: Irritação Pós-Contato em Traça-das-Brássicas Adams, Hoy, Hall & Nettleton (1992) Pestic. Sci.
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.];
3. Mecanismos Fisiológicos: Redução de Penetração de Fosfina Chaudry (1997) Pestic. Sci.
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;
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;
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.
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;
4.2. Aumento da Destoxificação Metabólica Principais enzimas destoxificativas envolvidas em resistência a inseticidas: Monooxigenases dependentes de citocromo P450; Esterases; Glutationa S-transferases;
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;
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;
4.2. Destoxificação Metabólica: Mono-oxigenases Dependentes de Citocromo P450) Wheelock & Scott (1991) Pestic. Biochem. Physiol.
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;
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.
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
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);
4.2. Destoxificação Metabólica: Glutationa S-transferases Fragoso, Guedes, Oliveira & Rezende (2004) [Em preparo]
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]
4.3. Alteração do Sítio de Ação Inseticida: Alteração de AChE em R. dominica Guedes, Zhu, Kambhampati & Dover (1997) Pestic. Biochem. Physiol.
4.3. Alteração do Sítio de Ação Inseticida: Alteração de AChE em L. decemlineata Zhu, Lee & Clark (1996) Pestic. Biochem. Physiol.
4.3. Alteração do Sítio de Ação Inseticida: Alterações em Canais de Na +
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.