Mechanisms of acaricide resistance in ticks

Background: In several countries, including Brazil, the livestock industry plays a key role in the country's economy. Brazil has the second largest bovine herd in the world and the biggest commercial herd. Ticks are an ongoing problem for both large operation cattle producers and small family farmers. Rhipicephalus microplus causes expressive losses in cattle breeding, since it occurs in important beef production zones like South America, Africa, and Oceania. Some of the negative consequences of tick infestation to cattle breeding are anemia, loss in milk and beef production, and transmission of Babesia bovis and B. bigemina. Significant losses are caused by the cattle tick (R. microplus) in several regions of the world, costing around US$ 3.3 billion per year to the Brazilian livestock industry alone. The tick control methods are mainly based on synthetic acaricides. However, the improvement of current tick control requires the identification of new molecular targets in tick physiology and development of molecule compounds to target important physiology pathways. The strategies proposed to address this issue are expand the knowledge about the molecules involved in the detoxification of chemicals to enhance the efficacy of the acaricides as well as to develop new compounds for chemical control. Review: Tick control is currently based on chemical acaricides; however, effective control and prevention of tick infestation remain distant goals. In recent decades, a progressive decrease in the efficiency of acaricides due to drug resistance has been observed. Acaricide resistance is an evolutionary adaptation, which implies the existence of behavioral and physiological mechanisms that allow the survival of resistant individuals. Four resistance mechanisms are described: behavioral resistance, reduced drug penetration, target site insensitivity and increased drug detoxification. Augmented drug detoxification may be due to increased activity of enzymes or transporters due to increased gene expression or mutations in some genes. Research focus on mechanisms of acaricide resistance in ticks characterized detoxification pathways based on (1) increased activity of enzymes (cytochrome p450, esterase and GST) which play a role in biochemically altering acaricides towards decreased toxicity and, (2) enhanced excretion of the modified less toxic compounds. To bypass the current problems, a better understanding of the biology, physiology, and molecular biology of the mechanisms of resistance to acaricides is fundamental to prolong their efficiency in controlling ticks. Moreover, identifying the genes and proteins associated with resistance can support in the development of more sensitive diagnostic methods to identify acaricide resistance, as well as improving control strategies. Discussion: In the last years, many researchers have been studying resistance mechanisms and important advances have been made which showed that, in several tick species, ABC transporters, esterases, P-450 cytochromes and glutathione-S-transferases participate in acaricide resistance. The characterization of the alterations in the targets in tick physiology and identification of new drugs with potential to tick control are crucial goals to increase tick control

Effect of cypermethrin on the control of lesser mealworm (Alphitobius diaperinus) and broiler performance / Efeito da cipermetrina no controle de cascudinho (Alphitobius diaperinus) sobre o desempenho de frangos de corte

This study analysed the effectiveness of using different levels of a product based on 6% cypermethrin and 2% citronella on broiler production and control the lesser mealworm (Alphitobius diaperinus). A total of 648 one-day-old chicks (Cobb®) which were allocated to one of three treatments (no application of the commercial product - control, and two concentrations of the product 2.00 and 3.33g/m2) in eight replicates with 27 birds each. The commercial product, which was based on cypermethrin was applied in the chambers with an atomizer. The lesser mealworm population was sampled weekly (1, 7, 14, 21, 28, 35 and 42 days of the experiment) using traps, at three points (front, middle and back) inside the pen. The performance, carcass and cut yields were evaluated. At 21, 28, 35 and 42 days of the experiment, the number of lesser mealworm adults and larvae was lower in the treatment groups involving 2.00 and 3.33g/m2 of the product than in the control group. On the first and 14th days of the study, the number of lesser mealworms adults was lower in the group treated with 3.33g/m2 of the product compared to the control group, although the results did not differ statistically from those obtained with 2.00g/m2 of the product. In conclusion, the application of the commercial product at both concentrations (2.00 and 3.33g/m2) was effective in combating Alphitobius diaperinus adults and larvae, and the performance was not influenced by treatments.(AU)

Este estudo analisou a eficácia do uso de diferentes níveis de um produto à base de cipermetrina a 6% e citronela a 2%, na produção de frangos de corte e no controle do cascudinho (Alphitobius diaperinus). Um total de 648 pintos de um dia de idade (Cobb®) foram distribuídos em três câmaras com os tratamentos (sem aplicação do produto comercial - controle, e duas concentrações do produto comercial - 2,00 e 3,33g/m2) em oito repetições com 27 aves cada. O produto comercial a base de cipermetrina foi aplicado nas câmaras com um atomizador. A população de cascudinho foi amostrada semanalmente (1, 7, 14, 21, 28, 35 e 42 dias do experimento) usando armadilhas, em três pontos (frente, meio e fundo) de cada parcela. Foram avaliados o desempenho, rendimentos de carcaça e cortes. Aos 21, 28, 35 e 42 dias do experimento, o número de adultos e larvas de cascudinho foi menor nos grupos de tratamento envolvendo 2,00 e 3,33g/m2 do produto quando comparado ao grupo controle. No primeiro e no 14º dia do estudo, o número de cascudinhos adultos foi menor no grupo tratado com 3,33g/m2 do produto em comparação ao grupo controle, embora os resultados não tenham diferido estatisticamente daqueles obtidos com 2,00g/m2 do produto. A conversão alimentar de 1 a 21 dias de idade foi significativa, com os melhores resultados para essa variável quando aplicado 3,33g do produto por metro quadrado e no tratamento controle. Em conclusão, a aplicação do produto comercial em ambas as concentrações (2,00 e 3,33g/m2) foi eficaz no combate a adultos e larvas de Alphitobius diaperinus e, não influenciou o desempenho.(AU)

Effect of cypermethrin on the control of lesser mealworm (Alphitobius diaperinus) and broiler performance / Efeito da cipermetrina no controle de cascudinho (Alphitobius diaperinus) sobre o desempenho de frangos de corte

This study analysed the effectiveness of using different levels of a product based on 6% cypermethrin and 2% citronella on broiler production and control the lesser mealworm (Alphitobius diaperinus). A total of 648 one-day-old chicks (Cobb®) which were allocated to one of three treatments (no application of the commercial product - control, and two concentrations of the product 2.00 and 3.33g/m2) in eight replicates with 27 birds each. The commercial product, which was based on cypermethrin was applied in the chambers with an atomizer. The lesser mealworm population was sampled weekly (1, 7, 14, 21, 28, 35 and 42 days of the experiment) using traps, at three points (front, middle and back) inside the pen. The performance, carcass and cut yields were evaluated. At 21, 28, 35 and 42 days of the experiment, the number of lesser mealworm adults and larvae was lower in the treatment groups involving 2.00 and 3.33g/m2 of the product than in the control group. On the first and 14th days of the study, the number of lesser mealworms adults was lower in the group treated with 3.33g/m2 of the product compared to the control group, although the results did not differ statistically from those obtained with 2.00g/m2 of the product. In conclusion, the application of the commercial product at both concentrations (2.00 and 3.33g/m2) was effective in combating Alphitobius diaperinus adults and larvae, and the performance was not influenced by treatments.(AU)

Este estudo analisou a eficácia do uso de diferentes níveis de um produto à base de cipermetrina a 6% e citronela a 2%, na produção de frangos de corte e no controle do cascudinho (Alphitobius diaperinus). Um total de 648 pintos de um dia de idade (Cobb®) foram distribuídos em três câmaras com os tratamentos (sem aplicação do produto comercial - controle, e duas concentrações do produto comercial - 2,00 e 3,33g/m2) em oito repetições com 27 aves cada. O produto comercial a base de cipermetrina foi aplicado nas câmaras com um atomizador. A população de cascudinho foi amostrada semanalmente (1, 7, 14, 21, 28, 35 e 42 dias do experimento) usando armadilhas, em três pontos (frente, meio e fundo) de cada parcela. Foram avaliados o desempenho, rendimentos de carcaça e cortes. Aos 21, 28, 35 e 42 dias do experimento, o número de adultos e larvas de cascudinho foi menor nos grupos de tratamento envolvendo 2,00 e 3,33g/m2 do produto quando comparado ao grupo controle. No primeiro e no 14º dia do estudo, o número de cascudinhos adultos foi menor no grupo tratado com 3,33g/m2 do produto em comparação ao grupo controle, embora os resultados não tenham diferido estatisticamente daqueles obtidos com 2,00g/m2 do produto. A conversão alimentar de 1 a 21 dias de idade foi significativa, com os melhores resultados para essa variável quando aplicado 3,33g do produto por metro quadrado e no tratamento controle. Em conclusão, a aplicação do produto comercial em ambas as concentrações (2,00 e 3,33g/m2) foi eficaz no combate a adultos e larvas de Alphitobius diaperinus e, não influenciou o desempenho.(AU)

Avaliação da efetividade do uso de coleiras impregnadas com deltametrina no controle da leishmaniose visceral no município de Votuporanga, Estado de São Paulo, Brasil, 2014 – 2016 / Evaluation of the effectiveness of using deltamethrinimpregnated collars to control visceral leishmaniasis in the municipality of Votuporanga, State of São Paulo, Brazil, 2014 – 2016

O objetivo deste artigo é apresentar os principais resultados do Projeto de Inovação Tecnológica em Saúde realizado entre 2014 e 2015, destacando-se o uso de coleiras impregnadas com deltametrina a 4% em cães em uma região endêmica para leishmaniose visceral (LV), o município de Votuporanga, São Paulo, Brasil. Neste município, anterior à realização do projeto, eram registrados muitos casos caninos e humanos da doença, com elevada taxa de letalidade. Durante o projeto, foram monitorados cerca de 16,5 mil cães, examinadas 25.700 amostras de sangue, considerando-se as perdas e as entradas de novos animais durante os quatro inquéritos sorológicos. Após sua finalização, verificou-se uma diminuição da prevalência e incidência de LV canina, assim como do número de casos humanos. A diminuição dos casos caninos foi correlacionada positivamente aos casos humanos no período de 2011 a 2016 (Correlação de Pearson de 0.914, p-valor<0.05). Além disso, a análise espacial dos resultados corrobora a diminuição ou desaparecimento da concentração de casos caninos e, consequentemente, de fontes e de infecção nas áreas endêmicas à medida que avançaram no tempo e espaço as diferentes etapas de desenvolvimento do projeto. Apesar da drástica redução na incidência da LV canina, ainda permaneceram algumas áreas críticas. Os resultados delineados sugerem a revisão de protocolos e manuais demonstrando a efetividade do uso das coleiras como medida preventiva e potencial no controle da LV.

This paper aims to present the main results of the Health Technology Innovation Project carried out between 2014 and 2015, which evaluates the use of 4% deltamethrin-impregnated collars in dogs, in an endemic region for visceral leishmaniasis (VL), the municipality of Votuporanga, São Paulo, Brazil. Before this project, Votuporanga had notified canine and human cases of the disease, with a high case fatality rate. We monitored approximately 16.5 thousand dogs, 25,700 blood samples analyzed, considering losses and entrances of new animals during the four serological surveys. After the project, the prevalence and incidence of canine VL decreased as well as the number of human cases. We found a positive correlation between the decrease of infected dogs and human cases from 2011 to 2016 (Pearson correlation of 0.914, p-value <0.05). Furthermore, the spatial analysis of the results indicated areas with canine cases concentration that decreased its intensity or disappeared concomitantly to the project levels in the space-time. Despite the drastic reduction in the incidence of canine VL, some critical areas remain. The current results suggest the review of protocols and manuals demonstrating the effectiveness of the use of collars as a preventive measure and potential in the control of VL.

Avaliação da efetividade do uso de coleiras impregnadas com deltametrina no controle da leishmaniose visceral no município de Votuporanga, Estado de São Paulo, Brasil, 2014 2016 / Evaluation of the effectiveness of using deltamethrinimpregnated collars to control visceral leishmaniasis in the municipality of Votuporanga, State of São Paulo, Brazil, 2014 2016

O objetivo deste artigo é apresentar os principais resultados do Projeto de Inovação Tecnológica em Saúde realizado entre 2014 e 2015, destacando-se o uso de coleiras impregnadas com deltametrina a 4% em cães em uma região endêmica para leishmaniose visceral (LV), o município de Votuporanga, São Paulo, Brasil. Neste município, anterior à realização do projeto, eram registrados muitos casos caninos e humanos da doença, com elevada taxa de letalidade. Durante o projeto, foram monitorados cerca de 16,5 mil cães, examinadas 25.700 amostras de sangue, considerando-se as perdas e as entradas de novos animais durante os quatro inquéritos sorológicos. Após sua finalização, verificou-se uma diminuição da prevalência e incidência de LV canina, assim como do número de casos humanos. A diminuição dos casos caninos foi correlacionada positivamente aos casos humanos no período de 2011 a 2016 (Correlação de Pearson de 0.914, p-valor<0.05). Além disso, a análise espacial dos resultados corrobora a diminuição ou desaparecimento da concentração de casos caninos e, consequentemente, de fontes e de infecção nas áreas endêmicas à medida que avançaram no tempo e espaço as diferentes etapas de desenvolvimento do projeto. Apesar da drástica redução na incidência da LV canina, ainda permaneceram algumas áreas críticas. Os resultados delineados sugerem a revisão de protocolos e manuais demonstrando a efetividade do uso das coleiras como medida preventiva e potencial no controle da LV.(AU)

This paper aims to present the main results of the Health Technology Innovation Project carried out between 2014 and 2015, which evaluates the use of 4% deltamethrin-impregnated collars in dogs, in an endemic region for visceral leishmaniasis (VL), the municipality of Votuporanga, São Paulo, Brazil. Before this project, Votuporanga had notified canine and human cases of the disease, with a high case fatality rate. We monitored approximately 16.5 thousand dogs, 25,700 blood samples analyzed, considering losses and entrances of new animals during the four serological surveys. After the project, the prevalence and incidence of canine VL decreased as well as the number of human cases. We found a positive correlation between the decrease of infected dogs and human cases from 2011 to 2016 (Pearson correlation of 0.914, p-value <0.05). Furthermore, the spatial analysis of the results indicated areas with canine cases concentration that decreased its intensity or disappeared concomitantly to the project levels in the space-time. Despite the drastic reduction in the incidence of canine VL, some critical areas remain. The current results suggest the review of protocols and manuals demonstrating the effectiveness of the use of collars as a preventive measure and potential in the control of VL.(AU)

Efficacy of commercial synthetic pyrethroids and organophosphates associations used to control Rhipicephalus (Boophilus) microplus in Southern Brazil / Eficácia de associações comerciais entre piretroides sintéticos e organofosforados utilizados no controle de Rhipicephalus (Boophilus) microplus na Região Sul do Brasil

This study evaluated the acaricidal efficiency of synthetic pyrethroids (SP) associated with organophosphates (OP) against Rhipicephalus (Boophilus) microplus populations in the state of Rio Grande do Sul, Southern Brazil. Ticks were collected in 54 cattle farms and tested using in vitro adult immersion test against four commercially available acaricide mixtures of SP and OP. Only one of four acaricides, comprising a mixture of cypermethrin, chlorpyrifos, and fenthion, had a mean efficiency higher than 95%, and was effective in 94.44% (51/54) of the cattle farms tested. The acaricide with a mixture of cypermethrin, chlorpyrifos, and citronelall had the lowest mean efficiency (62.11%), and was effective in 29.62% (16/54) of cattle farms tested. Furthermore, R. (B.) microplus in Southern Brazil exhibited differing degrees of resistance to SP and OP mixtures. The results suggest that the presence of fenthion contributes to the higher efficiency of the formulation with this active principle. This is possibly due to its recent commercial availability, as tick populations have been lower challenged with this product. Monitoring the resistance of ticks to carrapaticides is essential to maximize the efficiency of these products in the control of R. (B.) microplus.(AU)

Este estudo avaliou a eficiência acaricida de piretroides sintéticos (SP) associados a organofosforados (OP) sobre populações de Rhipicephalus (Boophilus) microplus no estado do Rio Grande do Sul, Brasil. Carrapatos foram coletados em 54 fazendas de bovinos, testados in vitro pelo teste de imersão de teleóginas, contra quatro associações acaricidas comercialmente disponíveis de SP e OP. Apenas um dos quatro acaricidas, constituído por associação de cipermetrina, clorpirifós e fenthion, teve eficiência média superior a 95%, sendo eficaz em 94,44% (51/54) das fazendas testadas. O acaricida com associação de cipermetrina, clorpirifós e citronelal teve menor eficiência média (62,11%), sendo efetivo em 29,62% (16/54) das fazendas testadas. Além disso, o R. (B.) microplus no sul do Brasil, apresentou diferentes graus de resistência às associações de SP e OP. Os resultados sugerem que a presença do fenthion contribui para a maior eficiência da formulação com esse princípio ativo. Possivelmente, isso ocorre em função da sua recente introdução no mercado, já que as populações de carrapatos foram pouco desafiadas com este produto. Monitorar a resistência dos carrapatos aos carrapaticidas é fundamental para maximizar a eficiência desses produtos no controle de R. (B.) microplus.(AU)

Influence of insecticide on insect fauna of forensic importance in rat carcasses (Rattus norvegicus) exposed in a suburban area near Atlantic rainforest fragments of Southeastern Brazil / Influência de inseticidas sobre a entomofauna de importância forense em carcaças de ratos (Rattus norvegicus) expostos em área suburbana no domínio da Mata Atlântica, no Sudeste do Brasil

Forensic entomology is the science that applies the study of insects, in combination with other forensic disciplines, in investigations. Chemical compounds, common in deaths linked to accidental or deliberate use of poisons or other toxic substances may alter the succession pattern and development of insects presents in corpses, leading to errors in estimating the postmortem interval. Carcasses of rats (Rattus norvegicus) were sprayed with insecticides of pyrethrins and pyrethroids group and exposed in a suburban area in the Atlantic Rainforest domain. The results indicated that pesticides alter the entomological succession, affecting the activity and development of insects found in dead bodies, modifying the duration of stages of decomposition and may lead to an error in estimating the postmortem interval.

A entomologia forense é a ciência que aplica o estudo dos insetos, em associação a outros procedimentos criminalísticos, em investigações de âmbito cível e criminal.Compostos químicos, frequentes em mortes ligadas ao uso acidental ou proposital de venenos, ou outras substâncias tóxicas, podem alterar o padrão de sucessão e o desenvolvimento da entomofauna presente nos cadáveres, levando a erros na estimativa do intervalo pós-morte. Carcaças de ratos (Rattus norvegicus) foram pulverizadas com inseticidas do grupo das piretrinas e piretróides e expostas em área suburbana no Domínio da Mata Atlântica. Os resultados indicaram que inseticidas alteram a sucessão entomológica, prejudicando a atividade e o desenvolvimento dos insetos presentes nos cadáveres, modificando aduração dos estágios da decomposição e podendo levar a um erro na estimativa do intervalo pós-morte.

Influence of insecticide on insect fauna of forensic importance in rat carcasses (Rattus norvegicus) exposed in a suburban area near Atlantic rainforest fragments of Southeastern Brazil / Influência de inseticidas sobre a entomofauna de importância forense em carcaças de ratos (Rattus norvegicus) expostos em área suburbana no domínio da Mata Atlântica, no Sudeste do Brasil

Forensic entomology is the science that applies the study of insects, in combination with other forensic disciplines, in investigations. Chemical compounds, common in deaths linked to accidental or deliberate use of poisons or other toxic substances may alter the succession pattern and development of insects presents in corpses, leading to errors in estimating the postmortem interval. Carcasses of rats (Rattus norvegicus) were sprayed with insecticides of pyrethrins and pyrethroids group and exposed in a suburban area in the Atlantic Rainforest domain. The results indicated that pesticides alter the entomological succession, affecting the activity and development of insects found in dead bodies, modifying the duration of stages of decomposition and may lead to an error in estimating the postmortem interval.(AU)

A entomologia forense é a ciência que aplica o estudo dos insetos, em associação a outros procedimentos criminalísticos, em investigações de âmbito cível e criminal.Compostos químicos, frequentes em mortes ligadas ao uso acidental ou proposital de venenos, ou outras substâncias tóxicas, podem alterar o padrão de sucessão e o desenvolvimento da entomofauna presente nos cadáveres, levando a erros na estimativa do intervalo pós-morte. Carcaças de ratos (Rattus norvegicus) foram pulverizadas com inseticidas do grupo das piretrinas e piretróides e expostas em área suburbana no Domínio da Mata Atlântica. Os resultados indicaram que inseticidas alteram a sucessão entomológica, prejudicando a atividade e o desenvolvimento dos insetos presentes nos cadáveres, modificando aduração dos estágios da decomposição e podendo levar a um erro na estimativa do intervalo pós-morte.(AU)