Идентификация механизмов устойчивости к пестицидам у клещей крупного рогатого скота

Клещ крупного рогатого скота (Rhipicephalus (Boophilus) microplus) наносит огромный экономический ущерб животноводству. В Бразилии, по оценкам 2014 года, убытки от этого паразита составляют $3.2 млрд в год. Клещ контролируется пестицидами, что приводит к отбору устойчивых штаммов. В настоящее время паразит в Бразилии в той или иной степени устойчив ко всем коммерческим препаратам.

Наиболее широко используемый противопаразитарный препарат — ивермектин. Он действует как аналог нейромедиатора GABA, связываясь с глутамат-управляемыми хлоридными каналами (нейрорецепторами, характерными для беспозвоночных). Это блокирует нейропередачу, парализует мышцы и вызывает гибель клеща.

Ивермектин используется с 1981 года, что позволило R. microplus развить устойчивость. Исследователи из Университета Сан-Паулу и Института ветеринарных исследований IPVDF изучили механизмы этой устойчивости.

Механизмы устойчивости

Устойчивость может быть связана с физиологической способностью к детоксикации или толерантности к токсикантам. Этот процесс опосредован ферментными семействами:

Клещи, производящие эти вещества, выживали под действием ивермектина и давали устойчивое потомство.

Летальные биотесты

Цель исследования — выявить ключевые белки в детоксикации ивермектина у мультирезистентного штамма клеща Juarez. Для сравнения использовался чувствительный штамм Mozo.

Использовались специфические ингибиторы белков:

  • Пиперонил бутоксид (PBO) — для цитохрома P450
  • S,S,S-трибутил фосфоротритиоат (DEF) — для эстераз
  • Диэтил малеат (DEM) — для GSTs
  • Циклоспорин А (CsA) — для ABC-транспортеров

Первый этап биотестов показал явную разницу в реакции штаммов на ивермектин:

  • Через 4 часа воздействия погибли все личинки чувствительного штамма (Mozo).
  • Смертность личинок устойчивого штамма (Juarez) достигла лишь 40% и оставалась на этом уровне через 24 часа.

Второй этап — тестирование ивермектина в комбинации с каждым из ингибиторов. Результаты показали, что ингибирование всех четырёх семейств белков повышало смертность, но ABC-транспортеры сыграли наиболее важную роль.

При ингибировании циклоспорином А (CsA) в концентрации 12 µM смертность устойчивого штамма резко возросла:

  • Ивермектин отдельно: 40% смертности за 4 и 24 часа.
  • Ивермектин + CsA: 50% смертности за 3 часа 20 минут и ~100% за 24 часа.

"Летальное время для 50% смертности устойчивого штамма при воздействии ивермектина с CsA почти совпало с таковым для чувствительного штамма под действием одного ивермектина, что свидетельствует о почти полном обращении резистентного фенотипа штамма Juarez", — отметила Татьяна Торрес.

Выводы и перспективы

Исследование предоставило доказательства действия механизмов детоксикации у ивермектин-устойчивого R. microplus. Полученные знания могут помочь в разработке новых стратегий борьбы с устойчивостью в полевых условиях.

"Например, протестированные нами ингибиторы или другие молекулы со схожим действием могут быть включены в коммерческие препараты на основе ивермектина", — предложила Торрес.

В рамках более широкого проекта учёные продолжают исследовать замены в последовательностях генов, кодирующих эти четыре семейства белков, а также изменения в уровне их экспрессии, чтобы установить причинно-следственные связи между функцией генов и метаболической устойчивостью к ивермектину.

2018-11-14