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Efecto de inhibidores de anhidrasa carbonica en larvas de Anopheles albimanus (Diptera, Culicidae).

Resumen: La anhidrasa carbonica (AC) cataliza la conversion reversible del C[O.sub.2] a bicarbonato y participa en mecanismos de alcalinizacion en el intestino de mosquitos. Se evaluo la toxicidad de cuatro inhibidores de anhidrasa carbonica (IAC): acetazolamida (AZM), metazolamida (MZM), etoxzolamida (ETX) y dorzolamida (DZA) en larvas de Anopheles albimanus por monitoreo de mortalidad 24, 48 y 72 horas post aplicacion, a una concentracion de 50 pg/ mi diluido previamente en dimetil sulfoxido. Todos los IAC redujeron la poblacion de larvas en proporciones variables. La ETX mostro la mayor toxicidad que las AZM, MZM y DZA alcanzando una mortalidad superior al 80% despues de 24 horas y del 98% despues de 72 horas de su aplicacion. Nuestros resultados indican que de los IAC, la etoxzolamida, en particular, constituye un candidato valioso como una nueva alternativa de control de formas inmaduras de An. albimanus, considerado el vector primario de malaria en Colombia.

Palabras clave: Larvicida. Control de mosquitos. Vectores. Paludismo.

Abstract: Carbonic anhydrase (CA) catalyzes the reversible conversion of CO2 to bicarbonate and participates in mechanisms of alkalinization in the intestine of mosquitoes. The toxicity of four CA inhibitors (CA1): acetazolamide (AZM), methazolamide (MZM), ethoxolamide (ETX) and dorzolamide (DZA) were evaluated in larvae of Anopheles albimanus by monitoring mortality 24, 48 and 72 hours post application, at a concentration of 50 ug/ml diluted in dimethyl sulfoxide previously. All IAC reduced the population of larvae in variable proportions. ETX showed the highest toxicity, achieving more than 80% mortality after 24 hours and 98% after 72 hours of application. The CAI, AZM, MZM and DZA showed less toxicity (<50% mortality). Our results indicate that the CAI, including ETX in particular, is a worthy candidate as an alternative for the control of An. albimanus, which is considered a primary vector of malaria in Colombia.

Key words: Larvicide. Mosquito Control. Vectors. Malaria.

Effect of carbonic anhydrase inhibitors on Anopheles albimanus larvae (Diptera: Culicidae)

Introduccion

Anopheles (Nyssorhynchus) albimanus (Wiedemann, 1820) (Diptera: Culicidae) es uno de los vectores principales de Plasmodium de humanos en Centro y Sur America (Zimmerman 1992; Sinka et al. 2010; Montoya-Lerma et al. 2011). En Colombia, An. albimanus es considerado vector primario de malaria en areas rurales y periurbanas de la Costa Pacifica y probablemente en la Costa Caribe (Gutierrez el al. 2008). En el control de la malaria se presentan algunas limitaciones que incluyen el desconocimiento de actividades adecuadas para la proteccion y prevencion de la transmision; resistencia de algunas poblaciones de Plasmodium a los medicamentos de uso actual para el tratamiento de la malaria; errores en la aplicacion de insecticidas o aun, resistencia de los vectores a los insecticidas; polucion del medio ambiente y efectos adversos de los insecticidas en humanos y otros organismos (Georghiou y Taylor 1977, Olano et al. 1997; Hemingway y Ranson 2000; Carmona-Fonseca 2003, 2004; Nauen, 2007). Por esta razon, es fundamental la vigilancia de la resistencia a los insecticidas en uso (Fonseca-Gonzalez et al. 2010) y la susceptibilidad de los estadios inmaduros a los insecticidas.

El control de inmaduros es una estrategia mas factible que el de los adultos, dado que limita la capacidad de dispersion de los mosquitos (Blanco el al. 2002). El control de formas inmaduras de anofelinos, requiere el conocimiento de las condiciones de calidad de agua que puede ocupar una especie (Sinka et al. 2010). Ademas, se debe conocer aspectos biologicos basicos que permitan el descubrimiento de blancos necesarios para el desarrollo de nuevos y mejores larvicidas. Un aspecto fundamental en larvas de mosquitos es la alcalinizacion, la cual es indispensable para la supervivencia (Corena et al. 2004). Las enzimas relacionadas con este proceso pertenecen a la familia de las anhidrasas carbonicas (AC), las cuales catalizan la conversion reversible del C[O.sub.2] a bicarbonato (Corena et al. 2002; Smith et al. 2007). La AC es inactivada por dos clases de compuestos: aniones complejos de metales y sulfonamidas no sustituidas, las cuales se unen al ion de zinc de las AC. Algunos de estos compuestos, como la acetazolamida (AZM) y metazolamida (MZM), en larvas de mosquitos como Aedes aegypti, Ae. albopictus, Culex quinquefasciatus, Cx. nigripalpus, Ochlerotatus taeniorhynchus, An. quadrimaculatus, ocasionan un efecto letal variable de acuerdo con la especie (Corena et al. 2004). Sin embargo, hasta el momento se desconoce el efecto de estos compuestos en larvas de An. albimanus. El objetivo de este trabajo fue evaluar el efecto letal de cuatro IAC en larvas de esta especie, bajo condiciones de laboratorio.

Materiales y metodos

Mosquitos. Larvas de An. albimanus, cepa Cartagena (Carrillo et al. 1981), donada por el Instituto Nacional de Salud de Colombia, fueron criadas y mantenidas en el insectario del PECET, Programa de Estudio y Control de Enfermedades Tropicales. En la cria se usaron bandejas plasticas con agua reposada y una combinacion de levadura y peletizado para peces (1:1) como alimento. Los experimentos se desarrollaron a 27 [+ o -] 2[grados]C, ciclo de luz/oscuridad 12:12 y 75 [+ o -] 10% humedad relativa.

Compuestos. Los IAC: acetazolamida (AZM), matazolamida (MZM), etoxzolamida (ETX) (Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, EEUU) y dorzolamida (DZA) (Merck Sharp & Dohme, Chibret, Francia) se obtuvieron comercialmente. Estos son medicamentos de uso humano empleados principalmente como diureticos y en el tratamiento de enfermedades como el glaucoma. Todos los IAC se prepararon en dimetil sulfoxido (DMSO) al 0,5% (Sigma-Aldrich) (Corena et al. 2005). Como control positivo se incluyo un grupo de larvas tratadas con temefos (Abate[R] 1SG granulado) al 1%.

Bioensayos. Se realizaron de acuerdo con las guias establecidas para evaluacion de larvicidas en laboratorio y campo OMS (2005). Veinte larvas de III estadio tardio o IV temprano se transfirieron a recipientes que contenian 100 mi de agua destilada. El experimento se repitio tres veces en dias distintos empleando una concentracion de 50 [micron]g/ml para cada IAC. Esta concentracion fue seleccionada de acuerdo con trabajos de Corena et al. (2004). Los controles utilizados consistieron en un grupo tratado con temefos a 50 [micron]g /ml (control positivo), un grupo con DMSO al 0,5% (diluyente de los IAC) y un grupo sin tratamiento (control negativo). La lectura de la mortalidad se realizo a las 24, 48 y 72 horas post aplicacion.

Criterio de toxicidad y analisis estadistico. La toxicidad de los IAC sobre las larvas se calculo de acuerdo con el porcentaje de mortalidad observada, y sus respectivos intervalos de confianza al 95%, en cada tiempo de evaluacion. Se realizo correccion por formula de Abbot, cuando se encontro mortalidad en los controles entre el 5 y 20%. Se hizo una prueba de Shapiro Wilk para determinar normalidad y un test de Kruskal-Wallis para establecer si habia diferencias significativas en los promedios de mortalidad entre los tratamientos. Luego, se aplicaron pruebas no parametricas de comparaciones multiple mediante el test de Tukey. Los niveles de significancia correspondieron con un valor P < 0.05. Se utilizo el programa Graph Pad Prism 5.

Resultados

El tratamiento de larvas An. albimanus con los IAC produjo una toxicidad variable siendo ETX el que mostro mayor toxicidad y mortalidad. Esta fue mayor al 80% despues de 24 horas de aplicacion y despues de 48 y 72 horas alcanzo su valor maximo de 98% (Fig. 1). Este porcentaje fue significantemente diferente (P < 0,0001), con respecto a los otros IAC y el control sin tratamiento. En contraste, las mortalidades con AZM, MZM y DZA fueron menores al 60%. El control con DMSO no arrojo diferencias estadisticamente significativas con respecto al control. El control positivo registro una mortalidad de 100% en larvas 24 horas despues de la aplicacion (datos no mostrados).

[FIGURA 1 OMITIR]

Discusion

El efecto de mortalidad de algunos IAC sobre estadios inmaduros de insectos ha sido estudiado en pocas especies como Ae. aegypti, An. quadrimaculatus, Cx. quinquefasciatus, Cx. nigripalpus, Oc. taeniorhynchus y Ae. albopictus (Corena et al. 2004). Nuestros hallazgos indican que la MZM produjo el menor efecto toxico (< 40% mortalidad), contrario a lo encontrado por Corena et al. (2004), donde MZM causo una mortalidad del 80% en larvas del mismo genero a una concentracion similar a la utilizada en el presente estudio (10'4 M). La mortalidad en larvas se atribuye al desequilibrio en el pH del intestino medio y la inhibicion de los procesos de transporte de iones (Corena et al. 2004). Las diferencias en el porcentaje de mortalidad para cada especie, pueden obedecer a un mecanismo de respuesta especifico o la presencia de una familia particular de AC (Corena et al. 2004). Una de las formas de comprender mejor el efecto de los IAC, es el analisis de los productos de excrecion liberados en el agua. Si bien este aspecto no se incluyo en este trabajo, seria interesante considerarlo para estudios futuros dado que se pueden esperar variaciones de acuerdo no solo con la especie sino con el estadio evaluado (Corena et al. 2004). El efecto toxico de ETX (mortalidad cercana al 100%) despues de 24 horas, es un resultado importante, comparable al efecto larvicida logrado por compuestos como el temefos(r), utilizado en el control de Ae. aegypti y An. nueztovari en condiciones laboratorio y campo (Gonzalez y Palacio Mosquera, 2009; Maestre et al. 2009). La inclusion del temefos sirvio exclusivamente como un control positivo y no con el proposito de establecer comparaciones con los IAC. ETX posee propiedades inhibitorias sobre el dominio soluble de la alfa-ACl que se encuentra en Ae. aegypti, mostrando afinidad a nivel nanomolar (Fisher et al. 2006). Es muy probable que un dominio homologo exista en An. albimanus y, por tanto, el efecto de ETX en larvas se observe en mayor medida. Ademas, de acuerdo con las propiedades fisicas de la ETX, se indica que es un compuesto practicamente insoluble en el agua, hecho que favorece su permanencia en la superficie del agua, lugar donde se alimentan y permanecen la mayor parte del tiempo las larvas del genero Anopheles logrando de esta forma una mayor mortalidad.

Por otro lado, la ETX en los insectos produce un desequilibrio en el pH del intestino y ademas causa la inhibicion de procesos de transporte de iones (Corena et al. 2004). Las propiedades letales de la ETX sobre la fisiologia de las larvas propende su uso en el control, no sin antes considerar su efecto en organismos no blanco.

Segun nuestros resultados la ETX es un compuesto importante que puede ser utilizado como una estrategia complementaria con las medidas de control. El alto porcentaje de mortalidad observado en larvas expuestas a ETX, senala que podria considerarse como un compuesto promisorio en la busqueda de nuevos blancos larvicidas para An. albimanus.

Agradecimientos

A Evencio Mosquera por su valiosa ayuda en la cria del material biologico empleado en este estudio, a Maria Fernanda Florez, Maria Alejandra Duque, Catalina Marin y Esteban Marin por su colaboracion en la ejecucion de los bioensayos. Este trabajo fue financiado por Colciencias y la Universidad de Antioquia.

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Recibido: 5-jul-2012 "Aceptado: 18-ago-2013

Citacion sugerida:

ROCHA O., LEONARDO; CAROLINA TORRES G.; MARIA CORENA-McLEOD; 1VAN D. VELEZ B. y SARA M. ROBLEDO R. 2013. Efecto de inhibidores de anhidrasa carbonica en larvas de Anopheles albimanus (Diptera, Culicidae). Revista Colombiana de Entomologia 39 (2): 226-228.

(1) PECET, Programa de Estudio y Control de Enfermedades Tropicales, Carrera 53 # 61-30, Torre 2 Laboratorio 632, Sede de Investigacion Universitaria, Universidad de Antioqui a, Medellin, Antioquia. (2) M. Se. Investigador PECET. lrocha94@yahoo.com. (3) M. Sc. Profesora, Universidad de Antioquia, Medellin. aniloract@gmail.com. (4) Ph. D. Directora World Solutions Against Infectious Diseases-WSAID, 4500 San Pablo Road.Jacksonville, FL 32224. pilarcorena@ aol.com. (5) Ph. D. Profesor, Universidad de Antioquia, Medellin. Director del PECET. idvelez@pecet-colombia.org. 6 Post Doc. Profesora, Universidad de Antioquia, Medellin. Investigador PECET. srobledo@saludpublica.udea.edu.co. Autor para correspondencia.
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Author:Rocha O., Leonardo; Torres G., Carolina; Corena-McLeod, Maria; D. Velez B., Ivan; M. Robledo R., Sar
Publication:Revista Colombiana de Entomologia
Date:Jul 1, 2013
Words:2761
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