The dynamics of energy metabolism in the tick embryo / A dinâmica do metabolismo energético em embriões de carrapato

Abstract The cattle tick Rhipicephalus (Boophilus) microplus is an ectoparasite capable of transmitting a large number of pathogens, causing considerable losses in the cattle industry, with substantial damage to livestock. Over the years, important stages of its life cycle, such as the embryo, have been largely ignored by researchers. Tick embryogenesis has been typically described as an energy-consuming process, sustaining cell proliferation, differentiation, and growth. During the embryonic stage of arthropods, there is mobilization of metabolites of maternal origin for the development of organs and tissues of the embryo. Glycogen resynthesis in late embryogenesis is considered as an effective indicator of embryonic integrity. In the cattle tick R.(B. (B.) microplus, glycogen resynthesis is sustained by protein degradation through the gluconeogenesis pathway at the end of the embryonic period. Despite recent advancements in research on tick energy metabolism at the molecular level, the dynamics of nutrient utilization during R. (B.) microplus embryogenesis is still poorly understood. The present review aims to describe the regulatory mechanisms of carbohydrate metabolism during maternal-zygotic transition and identify possible new targets for the development of novel drugs and other control measures against R. (B.) microplus infestations.

Resumo O carrapato bovino Rhipicephalus (B.) microplus é um ectoparasita capaz de transmitir diversos patógenos, sendo responsável por grandes perdas na pecuária pelos danos causados ao gado. Atualmente, muitos estudos têm negligenciado fases importantes do ciclo de vida deste parasita, como a fase embrionária. A embriogênese é classicamente descrita como um processo que demanda um consumo de energia, possibilitando a proliferação celular, diferenciação e crescimento. Além disso, em artrópodes, o estágio da embriogênese é caracterizado pela mobilização de metabolitos de origem materna para o desenvolvimento de novos tecidos e órgãos. A ressíntese de glicogênio no final da embriogênese tem sido descrita em diversas espécies de artrópodes, sendo considerada um indicador de integridade do embrião. No caso do R. (B.) microplus a ressíntese de glicogênio é sustentada pela degradação de proteínas durante a gliconeogênese, no terço final da embriogênese. Apesar dos recentes avanços, no estudo molecular e do metabolismo energético, os mecanismos envolvidos na dinâmica da utilização de diferentes substratos energéticos durante a embriogênese do carrapato R. (B.) microplus ainda é pouco entendido. Diante deste panorama, estudos que descrevam a regulação destes mecanismos e da associação do metabolismo de carboidratos com a transição materno zigótica, pode auxiliar na busca de novos alvos para o desenvolvimento de novos acaricidas e outras intervenções para o controle infestações de R. (B.) microplus.

Alterations in the oxidative metabolism of Rhipicephalus (Boophilus) microplus ticks in response to exposure to the insect growth regulator fluazuron / Alterações no metabolismo oxidativo de carrapatos Rhipicephalus (Boophilus) microplus em resposta à exposição ao regulador de crescimento fluazuron

Abstract Aiming to characterize the potential off-target effects of fluazuron on ticks, biochemical analyses were conducted to evaluate changes in the carbohydrate metabolism of Rhipicephalus (Boophilus) microplus ticks after exposure to fluazuron. Hemolymph and fat body were collected from female ticks before and after (4, 8 and 15 days) exposure to fluazuron. Spectrophotometric analyses were done to quantify glucose concentration and lactate dehydrogenase (LDH) activity in the hemolymph and the concentration of glycogen in the tick’s fat body. High Performance Liquid Chromatography (HPLC) was employed to determine the concentration of carboxylic acids in the hemolymph and to evaluate changes in intermediary metabolic processes requiring oxygen consumption. Increases in the levels of LDH activity and lactic acid concentration indicated that fluazuron enhanced fermentative metabolism in ticks. Exposure to fluazuron was also found to increase glucose concentrations in the hemolymph over time, although no significant differences were noted daily. In addition to expanding the body of knowledge about the mode of action of fluazuron, investigations into these mechanisms may also be useful in discovering new and as yet unexplored secondary effects.

Resumo Com o objetivo de caracterizar os efeitos não-alvo da ação do fluazuron, foram realizados testes bioquímicos para analisar possíveis alterações no metabolismo de carboidratos em carrapatos Rhipicephalus (Boophilus) microplus após sua exposição ao composto. Foram coletados hemolinfa e corpo gorduroso de fêmeas ingurgitadas antes e após (4, 8 e 15 dias) a exposição ao fluazuron. Análises espectrofotométricas foram usadas para quantificar a concentração de glicose e a atividade da lactato desidrogenase (LDH) na hemolinfa e concentração de glicogênio no corpo gorduroso. Cromatografia Líquida de Alta Eficiência (CLAE) foi usada para determinação das concentrações de ácidos carboxílicos na hemolinfa e avaliar possíveis alterações em metabolismo intermediário em relação ao consumo de oxigênio. Aumento na atividade de LDH e concentração de ácido lático indicaram que o fluazuron pode regular o metabolismo fermentativo em carrapatos. A exposição ao fluazuron também aumentou a concentração de glicose na hemolinfa, apesar de não ter havido diferença significativa na comparação entre as médias no mesmo dia de avaliação. Além de aumentar o conhecimento sobre o modo de ação do fluazuron, investigações sobre tais mecanismos também são úteis no descobrimento de novos efeitos secundários ainda não explorados.

Ovary histology and quantification of hemolymph proteins of Rhipicephalus (Boophilus) microplus treated with Melia azedarach / Histologia do ovário e quantificação de proteínas na hemolinfa de Rhipicephalus (Boophilus) microplus tratado com Melia azedarach

This study aimed to analyze ovary histology and quantify total protein in the hemolymph of Rhipicephalus (Boophilus) microplus females treated with hexane extracts from green fruits of Melia azedarach. Eight engorged females were immersed in the extract at 0.25% concentration, and eight in water containing 5% acetone (control). The females were dissected 72 hours after treatment, and the ovaries were weighed and subjected to standard histological techniques. The total protein concentration was measured in the hemolymph of 200 females, of which 100 were treated as described above and 100 served as a control. In the treated group, ovary weight reduction and predominance of immature oocytes were observed. In addition, there were decreases in the diameters of the cytoplasm and germ vesicle of the oocytes in the treated group, compared with the controls. The protein concentration in the hemolymph was higher in the treated group than in the controls. The morphological changes observed in the treated ovaries included: presence of vacuolization; alteration of oocyte morphology, which changed from rounded to elongated; deformation of the chorion; and disorganization of the yolk granules. These results demonstrate the action of M. azedarach fruit extracts on R. (B.) microplus oogenesis.

Este estudo foi desenvolvido, visando analisar a histologia do ovário e quantificar as proteínas totais na hemolinfa de fêmeas de Rhipicephalus (Boophilus) microplus tratadas com extrato hexânico de frutos verdes de Melia azedarach. Oito fêmeas ingurgitadas foram tratadas por imersão com o extrato na concentração de 0,25%, e oito com água contendo 5% de acetona (controle). As fêmeas foram dissecadas 72 horas após o tratamento e os ovários foram pesados e submetidos a técnicas histológicas padrões. A concentração total de proteína foi mensurada na hemolinfa de 200 fêmeas, sendo 100 tratadas como descrito anteriormente e 100 como controle. Foi observada redução do peso dos ovários, predomínio de ovócitos imaturos e houve diminuição nos diâmetros do citoplasma e da vesícula germinal dos ovócitos do grupo tratado em comparação ao controle. A concentração de proteína na hemolinfa foi mais alta no grupo tratado que no controle. As alterações morfológicas observadas nos ovários tratados foram a presença de vacuolizações, alteração da morfologia dos ovócitos que mudaram de redondos para alongados, deformação do córion e desorganização dos grânulos de vitelo. Estes resultados demonstram a ação do extrato de M. azedarach na ovogênese de R. (B.) microplus.