Efeitos do fungicida Difenoconazol e do herbicida Tebuthiuron em larvas do mosquito Aedes aegypti (Diptera: Culicidae)

Abstract

O Aedes aegypti é o vetor de importantes arbovírus, são holometábolos, com ciclo de vida constituída por ovos, larvas, pupas e adultos. O intestino médio tem papel central em diferentes aspectos da biologia do mosquito, atuando em diferentes processos fisiológicos, como digestão e absorção de nutrientes. O epitélio é formado por três tipos celulares: células digestivas, regenerativas e enteroendócrinas. Todo o epitélio é completamente remodelado durante a metamorfose, onde ocorrem diferentes processos celulares que culminam na proliferação, diferenciação e morte celular do epitélio intestinal, com a participação de diferentes vias, que atuam como amplificador, retransmissor e integrador de sinais de uma gama diversificada de estímulos extracelulares, controlando os diferentes processos celulares. Compostos químicos de uso comercial, como os fungicidas e os herbicidas, apresentam propriedades que causam danos potencias ao meio ambiente e organismos não-alvos, levando a uma bioacumulação nos organismos e a uma transferência trófica subsequente para os predadores. Assim, foi demostrado a possível toxicidade do fungicida difenoconazol e do herbicida tebutiuron, avaliando os efeitos causados pela exposição nas larvas de A. aegypti. A exposição ao difenoconazol (concentração de campo) levou a uma significativa mortalidade larval (80%) e afetou negativamente a atividade locomotora. Além disso, a exposição reduziu a atividade das enzimas superóxido dismutase (SOD), glutationa S-transferase (GST) e da catalase (CAT), levando a um desequilíbrio no estado antioxidante, além da ativação da via de apoptose ativada por Caspase-3 e da autofagia das células digestivas do intestino médio. A exposição também comprometeu a diferenciação celular e a reorganização do tecido, como demostrado pela diminuição das proteínas positivas para Wnt, Armadillo, Caderina, Notch/Delta e Prospero e a redução no número de células proliferativas positivas para PH3 e das células enteroendócrinas positivas para FMRF-amida, prejudicando a manutenção do epitélio intestinal. A exposição ao tebutiuron causou 50% de mortalidade em 72h após a exposição, e estimulou a atividade locomotora em relação ao controle. A exposição ao herbicida mostrou desorganização do epitélio intestinal larval, além de diminuir a atividade enzimática da SOD e CAT, que pode estar ligado a inativação dessas enzimas pelo excesso de produção das espécies reativas de oxigênio (ROS). Por outro lado, a exposição ao herbicida não levou ao aumento na detecção de Caspase-3, LC3/AB e JNK nas células digestivas, porém, houve diminuição das células positivas para ERK 1/2, Wnt, Armadillo, Caderina, Notch/Delta e Prospero, afetando a diferenciação celular e reorganização do tecido e também diminuição do número de células em proliferação, positivas para PH3 e das células enteroendócrinas FMRF-positivas, indicando que pode haver comprometimento na remodelação e renovação do epitélio intestinal. Assim, o difenoconazol e o tebutiuron são produtos que causam danos importantes ao intestino médio larval, indicando que há uma toxicidade em larvas de A. aegypti, comprometimento sua sobrevivência e desenvolvimento, além de ser prejudicial ao meio ambiente, pois, ambos são utilizados comercialmente na agricultura, que podem afetar outras espécies, atingindo níveis tróficos superiores, que pode causar danos em todo ecossistema. No entanto, são necessários mais estudos para compreender melhor os efeitos tóxicos em diferentes organismos não-alvos aquáticos, que embora o modo de ação de cada composto não tenha como alvo os insetos, foi demostrado ter um efeito negativo. Palavras-chave: Agroquímicos. Efeitos subletais. Sinalização Celular. Organismos não-alvo.

Aedes aegypti is the vector of important arboviruses, they are holometabolous, with a life cycle consisting of eggs, larvae, pupae and adults. The midgut plays a central role in different aspects of mosquito biology, acting in different physiological processes, such as digestion and absorption of nutrients. The epithelium is formed by three cell types: digestive, regenerative and enteroendocrine cells. The entire epithelium is completely remodeled during metamorphosis, where different cellular processes occur that culminate in the proliferation, differentiation and cell death of the intestinal epithelium, with the participation of different pathways, which act as an amplifier, relay and integrator of signals from a diverse range of extracellular stimuli, controlling the different cellular processes. Commercially used chemical compounds, such as fungicides and herbicides, have properties that cause potential damage to the environment and non-target organisms, leading to bioaccumulation in organisms and subsequent trophic transfer to predators. Thus, the possible toxicity of the fungicide difenoconazole and the herbicide tebuthiuron was demonstrated, evaluating the effects caused by exposure on A. aegypti larvae. Exposure to difenoconazole (field concentration) led to significant larval mortality (80%) and negatively affected locomotors activity. In addition, exposure reduced the activity of superoxide dismutase (SOD), glutathione S-transferase (GST) and catalase (CAT) enzymes, leading to an imbalance in antioxidant status, in addition to activation of the Caspase-3-activated apoptosis pathway, and the autophagy of midgut digestive cells. Exposure also compromised cell differentiation and tissue reorganization, as shown by the decrease in Wnt, Armadillo, Cadherin, Notch/Delta, and Prospero positive proteins and the reduction in the number of PH3-positive proliferative cells and FMRF-positive enteroendocrine cells -amide, impairing the maintenance of the intestinal epithelium. Tebuthiuron exposure caused 50% mortality within 72 hours of exposure, and stimulated locomotors activity relative to control. Exposure to the herbicide showed disorganization of the larval intestinal epithelium, in addition to decreasing the enzymatic activity of SOD and CAT, which may be linked to the inactivation of these enzymes by the excess production of reactive oxygen species (ROS). On the other hand, exposure to the herbicide did not lead to an increase in the detection of Caspase- 3, LC3/AB and JNK in the digestive cells, however, there was a decrease in the number of positive cells for ERK 1/2, Wnt, Armadillo, Cadherin, Notch/Delta and Prospero, affecting cell differentiation and tissue reorganization and also decreasing the number of proliferating cells, positive for PH3 and FMRF-positive enteroendocrine cells, indicating that there may be impairment in the remodeling and renewal of the intestinal epithelium. Thus, difenoconazole and tebuthiuron are products that cause significant damage to the larval midgut, indicating that there is toxicity in A. aegypti larvae, compromising their survival and development, in addition to being harmful to the environment, since both are used commercially in agriculture, which can affect other species, reaching higher trophic levels, which can cause damage to the entire ecosystem. However, more studies are needed to better understand the toxic effects on different non-target aquatic organisms, which although the mode of action of each compound does not target insects, it has been shown to have a negative effect. Keywords: Agrochemicals. Sublethal Effects. Cell Signaling. Non-target Organisms.