Factors associated with the efficiency of acaricides on different populations of Rhipicephalus microplus / Fatores associados à eficiência de acaricidas sobre diferentes populações de Rhipicephalus microplus

Tick infestation causes major problems in cattle. Tick parasitism accounts for significant economic losses in many beef and dairy herds in the vast majority of the states in the Brazilian territory including the State of Santa Catarina in the southern region of the country. Tick resistance to several active principles occurs due to a number of factors including the indiscriminate, injudicious and inadequate use of tick insecticides. Considering the great importance of fighting off tick infestations in cattle, we evaluated the efficiency of 8 different topical active principles against the ixodid tick R. microplus and identified the main factors that contribute to the development of ticks that are resistant to acaricides in the farms and bovine herds studied. For such purpose, R. microplus telegionae were collected in 39 farms locates in different municipalities of the West of Santa Catarina, south Brazil. At the time of sample collection, information about the management, the history of the acar used in the herd, the number of annual applications of these pesticides, the frequency of acaricide rotation, and the frequency of technical monitoring for strategic tick control were retrieved. We collected this data in order determine contributing factors to the development resistant R. microplus populations. For the sensitivity profile of these ticks to a number of different acaricides tested, 10 engorged females for each principle and a control were used. The results of our study show that most associations between pyrethroids and organophosphates had an efficiency between 96.6% and 100% in the control of R. microplus except for the combination of Alfacipermetrine 15%, Ethion 16%, and Chlorpyrifos 8.5% that had 93.4% of efficiency. Among the chemicals not associated with any other type of compound, Amitraz 12.5% ​​was effective in 98.3% of the cases. In contrast, Cypermethrin 15% had an efficiency in only 25.8% of the farms/herds analyzed. Based on the results of the present study, we may infer that the methods of control and management used by producers may be related to the low indexes of resistance to topical acaricides in the different populations of ticks in the study area.

A infestação por carrapatos em bovinos gera grandes problemas, sendo esse parasito responsável por elevados prejuízos econômicos em diversos rebanhos de produção de corte e também de leite na maioria das regiões brasileiras, inclusive em Santa Catarina. A resistência dos carrapatos frente aos diversos princípios ativos pode ser decorrente de fatores como o uso indiscriminado de carrapaticidas, bem como a inadequada forma de aplicação dos mesmos. Tendo em vista a grande importância em combater essas infestações, buscou-se avaliar a eficiência de oito diferentes princípios ativos de contato contra o carrapato Rhipicephalus microplus, bem como identificar os principais fatores que possam contribuir com a seleção de carrapatos resistentes nas propriedades avaliadas. Para isso, teleóginas de R. microplus foram coletadas em 39 propriedades de diferentes municípios do Oeste de Santa Catarina. No momento da coleta também foram obtidas informações referentes ao sistema de manejo dos animais, histórico dos carrapaticidas utilizados, número de aplicações anuais, frequência de rodízios de acaricidas, e frequência de acompanhamento técnico para controle estratégico, com a finalidade de evidenciar os diferentes fatores que possam estar contribuindo para o surgimento de eventual resistência das populações do R. microplus. A avaliação de suscetibilidade foi realizada através da técnica de biocarrapaticidograma, utilizando 10 teleóginas ingurgitadas para cada princípio e mais o controle. Dentre os principais resultados obtidos, a maioria das associações entre piretróides e organofosforados demonstraram ter eficiência entre 96,6% e 100%, com exceção da associação de Alfacipermetrina 15%, Ethion 16% e Clorpirifós 8,5% com 93,4% de eficiência. Dentre as bases químicas sem nenhum tipo de associação o Amitraz 12,5% demonstrou ser eficaz em 98,3%, em contrapartida a Cipermetrina 15% teve eficiência em apenas 25,8% das propriedades analisadas. A partir dos resultados obtidos, pode se afirmar que as formas de controle e manejo adotados pelos produtores podem estar relacionadas com os baixos índices de resistência aos carrapaticidas de contato, nas diferentes populações de carrapato na região do estudo.

Analysis of Bm86 conserved epitopes: is a global vaccine against Cattle Tick Rhipicephalus microplus possible? / Análise de epítopos conservados da Bm86: é possível uma vacina global contra Carrapato-do-Boi Rhipicephalus microplus?

Abstract The cattle tick Rhipicephalus microplus causes significant economic losses in agribusiness. Control of this tick is achieved mainly through the application of chemical acaricides, often resulting in contamination of animal food products and of the environment. Another major concern associated with acaricide use is the increasing reports of resistance of this tick vector against the active ingredients of many commercial products. An alternative control method is vaccination. However, the commercially available vaccine based on a protein homologous to Bm86 exhibits variations in efficacy relative to the different geographical locations. This study aimed to identify antigenic determinants of the sequences of proteins homologous to Bm86. Phylogenetic analyses were performed to determine the extent of divergence between different populations of R. microplus to identify the sequence that could be used as a universal vaccine against the multiple geographically distinct populations of R. microplus and related tick species. Considering the extensive sequence and functional polymorphism observed among strains of R. microplus from different geographical regions, we can conclude that it may be possible to achieve effective vaccination against these cattle ticks using a single universal Bm86-based antigen.

Resumo O carrapato Rhipicephalus microplus é responsável por perdas significativas no agronegócio. O controle deste carrapato é feito principalmente por meio da aplicação de acaricidas químicos, geralmente resultando na contaminação de produtos de origem animal e do meio ambiente. Outra preocupação importante associada ao uso de acaricidas é o crescente aumento de relatos sobre a resistência deste carrapato a princípios ativos de vários produtos comerciais. Uma alternativa de controle é por meio de vacinação. Porém, a vacina comercializada contendo proteína homóloga à Bm86, apresenta variações de eficácia em relação às diferentes localizações geográficas. Este estudo buscou identificar determinantes antigênicos das sequencias de proteínas homólogas a Bm86. As análises filogenéticas foram feitas para determinar a extensão da divergência entre diferentes populações de R. microplus com o objetivo de identificar a sequência que poderia ser usada como vacina universal contra as múltiplas populações geograficamente distintas de R. microplus e espécies de carrapatos relacionados. Considerando-se a extensa sequência e o polimorfismo observados entre linhagens de R. microplus de diferentes regiões geográficas, podemos concluir que pode ser possível obter uma vacinação efetiva contra esses carrapatos bovinos utilizando um único antígeno universal baseado em Bm86.

Immunogenic potential of Rhipicephalus (Boophilus) microplus aquaporin 1 against Rhipicephalus sanguineus in domestic dogs / Potencial imunogênico da aquaporina 1 de Rhipicephalus (Boophilus) microplus contra o carrapato Rhipicephalus sanguineus em cães domésticos

Abstract This study evaluated a recombinant aquaporin 1 protein of Rhipicephalus (Boophilus) microplus (RmAQP1) as antigen in a vaccine against R. sanguineus. Five dogs were immunized with RmAQP1 (10 µg) + adjuvant (Montanide) (G1), and five were inoculated with adjuvant only (G2), three times. Twenty-one days after the last immunization, animals of both groups were challenged with R. sanguineus larvae, nymphs and adults, and their biotic potential was compared. Blood samples were collected before each immunization and every 28 days after the last immunization for 10 weeks. Serum antibody titers (IgG) were assessed by ELISA. We observed that: engorgement period of adult females from G1 was 12% shorter than G2; larvae from G1 had 8.7% longer engorgement period than G2 and weighed 7.2% less; nymphs from G1 had 4.5% shorter engorgement period than G2 and weighed 3.6% less; although the antibody titers increased following the second immunization, they rapidly decreased after the third immunization. Results indicated low immunoprotection of RmAQP1 against adult R. sanguineus ticks, and possible efficacy on larvae and nymphs fed on immunized dogs. Further studies should be performed for a full evaluation of the immunoprotection of RmAQP1 against R. sanguineus infestations in dogs.

Resumo Este estudo avaliou a proteína recombinante (aquaporina) do carrapato Rhipicephalus (Boophilus) microplus como antígeno em vacina contra Rhipicephalus sanguineus. Cinco cães foram imunizados com RmAQP1 (10 µg) + adjuvante (G1) e cinco foram inoculados apenas com adjuvante (G2), três vezes. 21 dias após a última imunização todos os animais foram desafiados com larvas, ninfas e adultos de R. sanguineus, e potencial biótico dos carrapatos foi comparado. Amostras de sangue foram coletadas antes de cada imunização e a cada 28 dias após a última imunização, durante 10 semanas. Títulos de anticorpos dos soros dos cães foram avaliados por ELISA. Resultados: o período de ingurgitamento das fêmeas do G1 foi 12% mais curto que o período de ingurgitamento de G2; o período de ingurgitamento das larvas do G1 8,7% foi mais longo e o peso 7,2% menor que no caso de G2; o período de ingurgitamento das ninfas do G1 4,5% foi mais curto e peso 3,6% menor que no caso do G2; aumento dos títulos de anticorpos do G1 após a segunda imunização e declínio após a terceira imunização. Os resultados indicaram baixo potencial de imunoproteção de RmAQP1 contra R. sanguineus adultos, e possível eficácia contra larvas e ninfas, na dose testada. Sugere-se desenvolver novos estudos para melhor avaliação da eficácia de RmAQP1 contra R. sanguineus em cães.

Bovine immunoprotection against Rhipicephalus (Boophilus) microplus with recombinant Bm86-Campo Grande antigen / Imunoproteção de bovinos contra Rhipicephalus (Boophilus) microplus com antígeno recombinante Bm86-Campo Grande

The southern cattle fever tick, Rhipicephalus (Boophilus) microplus, is no doubt the most economically important ectoparasite of cattle globally. The inappropriate use of chemical acaricides has driven the evolution of resistance in populations of R. (B.) microplus. Anti-tick vaccines represent a technology that can be combined with acaricides in integrated control programs to mitigate the impact of R. (B.) microplus. The recombinant form of Bm86 antigen from the Campo Grande (rBm86-CG) strain of R. (B.) microplus was produced using the Pichiapastoris expression system to test its ability to immunoprotect cattle against tick infestation. Secretion of rBm86-CG by P. pastoris through the bioprocess reported here simplified purification of the antigen. A specific humoral immune response was detected by ELISA in vaccinated cattle. Immunoblot results revealed that polyclonal antibodies from vaccinated cattle recognized a protein in larval extracts with a molecular weight corresponding to Bm86. The rBm86-CG antigen showed 31% efficacy against the Campo Grande strain of R. (B.) microplus infesting vaccinated cattle. The rBm86-CG is an antigen that could be used in a polyvalent vaccine as part of an integrated program for the control of R. (B.) microplus in the region that includes Mato Grosso do Sul.

O carrapato Rhipicephalus (Boophilus) microplus é, sem dúvidas, o ectoparasito economicamente mais importante para o gado a nível mundial. A utilização inadequada de acaricidas tem impulsionado a evolução da resistência em populações de R. (B.) microplus. Vacinas contra o carrapato representam uma tecnologia que pode ser combinada com acaricidas em programas de controle integrado para diminuir o impacto de R. (B.) microplus. A forma recombinante da Bm86 da cepa Campo Grande (rBm86-CG) de R. (B.) microplus foi produzido utilizando o sistema de expressão em Pichia pastoris para testar sua capacidade de imunoproteção ao gado contra a infestação de carrapatos. A secreção de rBm86-CG em P. pastoris pelo bioprocesso, simplificou a purificação do antígeno. A resposta imune humoral específica foi detectada por ELISA em soros de bovinos vacinados. Resultados de "imunoblot" revelaram que anticorpos policlonais de bovinos vacinados reconheceram uma proteína em extratos de larvas com um peso molecular correspondente à Bm86. O antígeno rBm86-CG mostrou eficácia de 31% contra a amostra CG de R. (B.) microplus utilizada para infestar os bovinos vacinados. Pelos resultados obtidos, concluímos que a rBm86-CG é um antígeno que pode ser usado em uma vacina polivalente, como parte de um programa integrado para o controle de R. (B.) microplus no estado do Mato Grosso do Sul, Brasil.

Rhipicephalus (Boophilus) microplus: expression and characterization of Bm86-CG in Pichia pastoris / Rhipicephalus (Boophilus) microplus: expressão e caracterização da Bm86-CG em Pichia pastoris

The cattle tick Rhipicephalus (Boophilus) microplus is responsible for great economic losses. It is mainly controlled chemically, with limitations regarding development of resistance to the chemicals. Vaccines may help control this parasite, thereby reducing tick pesticide use. In this light, we performed subcloning of the gene of the protein Bm86-GC, the homologue protein that currently forms the basis of vaccines (GavacTM and TickGardPLUS) that have been developed against cattle ticks. The subcloning was done in the pPIC9 expression vector, for transformation in the yeast Pichia pastoris. This protein was characterized by expression of the recombinant Mut+ strain, which expressed greater quantities of protein. The expressed protein (rBm86-CG) was recognized in the Western-blot assay using anti-Gavac, anti-TickGard, anti-larval extract and anti-rBm86-CG polyclonal sera. The serum produced in cattle vaccinated with the antigen CG rBm86 presented high antibody titers and recognized the native protein. The rBm86-GC has potential relevance as an immunogen for vaccine formulation against cattle ticks.

O carrapato-do-boi Rhipicephalus (Boophilus) microplus é responsável por grandes perdas econômicas. Seu controle é principalmente químico e apresenta limitações quanto ao desenvolvimento de resistência aos princípios ativos. As vacinas podem auxiliar no controle deste parasita diminuindo as aplicações de carrapaticidas. Considerando isso, foi realizada a subclonagem do gene da proteína Bm86-CG, proteína homologa a que atualmente é a base das vacinas desenvolvidas (GavacTM e TickGardPLUS) contra o carrapato-do-boi, no vetor de expressão pPIC9, para ser transformado em levedura, Pichia pastoris. Esta proteína foi caracterizada pela expressão da cepa recombinante Mut+ que expressou maior quantidade de proteína. A proteína expressa, rBm86-CG, foi reconhecida no ensaio de Western-blot pelos soros policlonais anti-Gavac, anti-TickGard, anti-Extrato de larva e anti-rBm86-CG. O soro produzido em bovinos vacinados com o antígeno rBm86-CG apresentou altos títulos de anticorpo e reconheceu a proteína nativa. A rBm86-CG possui potencial relevância como imunógeno para formulação vacinal contra o carrapato de bovinos.

Comparison of predicted binders in Rhipicephalus (Boophilus) microplus intestine protein variants BM86 Campo Grande strain, BM86 and BM95 / Comparação da previsão de ligação das variantes de proteína de intestino de Rhipicephalus (Boophilus) microplus Bm86 cepa Campo Grande, Bm86 e Bm95

This paper reports the sequence analysis of Bm86 Campo Grande strain comparing it with Bm86 and Bm95 antigens from the preparations TickGardPLUS and GavacTM, respectively. The PCR product was cloned into pMOSBlue and sequenced. The secondary structure prediction tool PSIPRED was used to calculate alpha helices and beta strand contents of the predicted polypeptide. The hydrophobicity profile was calculated using the algorithms from the Hopp and Woods method, in addition to identification of potential MHC class-I binding regions in the antigens. Pair-wise alignment revealed that the similarity between Bm86 Campo Grande strain and Bm86 is 0.2 percent higher than that between Bm86 Campo Grande strain and Bm95 antigens. The identities were 96.5 percent and 96.3 percent respectively. Major suggestive differences in hydrophobicity were predicted among the sequences in two specific regions.

O objetivo deste estudo foi analisar a seqüência de Bm86 cepa Campo Grande comparando-a com os antígenos Bm86 e Bm95 das preparações TickGardPLUS e GavacTM, respectivamente. O produto de PCR foi clonado em PMOSBlue e seqüenciado. Para calcular os conteúdos de alfa-hélice e fita beta do polipeptídio previsto, foi utilizada a ferramenta de prognóstico de estrutura secundária PSIPRED. O perfil de hidrofobicidade foi calculado usando os algoritmos de Hopp e Woods, além da identificação das possíveis regiões de ligação com MHC classe I nos antígenos. O alinhamento "pair-wise" revelou que a similaridade entre Bm86 cepa Campo Grande e Bm86 é 0,2 por cento maior que aquela entre Bm86 cepa Campo Grande e Bm95. As identidades foram de 96,5 por cento e 96,3 por cento, respectivamente. Com relação à hidrofobicidade, os resultados sugerem que a maior diferença entre as seqüências está localizada em duas regiões específicas.