Análise da frequência da mutação F1534C relacionada à resistência a inseticidas piretróides em populações de Aedes aegypti de diferentes municípios de Santa Catarina

Abstract

Atualmente, o mosquito que mais causa preocupação em relação à saúde pública é o Aedes aegypti, transmissor da dengue, chikungunya e Zika. Nos anos 2000, inseticidas à base de piretróides começaram a ser amplamente utilizados na tentativa de controlar suas populações, entretanto, estudos apontam que o uso contínuo desses químicos contribui para selecionar indivíduos resistentes. Os piretróides atuam no sistema nervoso do inseto, tendo como local alvo a proteína canal de sódio dependente de voltagem (VGSC, do inglês voltage-gated sodium channel). Mutações pontuais, em genes que codificam as proteínas dos canais de sódio, podem alterar o aminoácido e afetar a ligação do inseticida na proteína devido a alterações estruturais que comprometem a capacidade de ligação no alvo, reduzindo a eficácia do controle por moléculas de inseticidas piretróides. Nessa pesquisa foi estudada a mutação F1534C, que consiste na substituição de uma fenilalanina por uma cisteína na posição 1534 da proteína VGSC. Em indivíduos com genótipo selvagem (F/F), esses compostos induzem o efeito knockdown (kd), levando à morte. Já em indivíduos resistentes (C/C), ocorre resistência ao knockdown (kdr). Os objetivos foram analisar as frequências genotípicas e alélica da mutação F1534C em populações do mosquito Aedes aegypti de diferentes municípios de Santa Catarina e verificar se elas se encontravam em equilíbrio de Hardy–Weinberg. As amostras de mosquitos foram obtidas por meio da Diretoria de Vigilância Epidemiológica de Santa Catarina (DIVE/SC) nos municípios de Chapecó (19 amostras), Concórdia (20), São Miguel do Oeste (17), Caçador (13), Descanso (8) e Itajaí (18), as quais foram coletadas entre agosto de 2019 a março de 2022. O DNA foi extraído e as amostras foram genotipadas utilizando as técnicas de PCR alelo-específico ou sequenciamento da região que contém o ponto de mutação. As amostras de PCR foram visualizadas em géis de agarose corados com GelRed sob luz UV, registrados em fotodocumentador, e os cromatogramas de sequenciamento foram analisados no software FinchTV®. As frequências genotípicas e alélica de Chapecó foram de F/F= 0,16; F/C= 0,47; C/C= 0,37 (alelo resistente= 0,61); em Concórdia F/F= 0; F/C= 0,20; C/C= 0,80 (alelo resistente= 0,90); em São Miguel do Oeste F/F= 0; F/C= 0,41; C/C= 0,59 (alelo resistente= 0,80); em Caçador F/F= 0; F/C= 0,46; C/C= 0,54 (alelo resistente= 0,77); em Descanso F/F= 0; F/C= 0; C/C= 1 (alelo resistente= 1) e em Itajaí F/F= 0,11; F/C= 0,06; C/C= 0,83 (alelo resistente= 0,86). Com relação ao equilíbrio de Hardy-Weinberg, somente a população de Itajaí não estava em equilíbrio (χ²= 10,1473; GL=1). O alelo relacionado à resistência 1534C foi encontrado em altas frequências nas populações de Aedes aegypti analisadas, sugerindo que o uso intensivo de compostos piretróides em programas de controle do vetor, também muito comuns em repelentes vendidos em farmácias e supermercados, tem selecionado indivíduos com genótipo relacionado à resistência. Esses achados reforçam a necessidade de estratégias alternativas para o controle do vetor, a fim de garantir a saúde pública. Monitoramentos com amostras coletadas mais recentemente são necessárias para acompanhar a evolução da frequência desse e outros alelos de resistência a inseticidas nas populações desse vetor.

Currently, the mosquito that represents the greatest concern to public health is Aedes aegypti, the vector of dengue, chikungunya, and Zika. In the 2000s, pyrethroid-based insecticides have been widely used in an attempt to control its populations. However, studies indicate that the continuous use of these chemicals contributes to the selection of resistant individuals. Pyrethroids act on the insect’s nervous system, targeting the voltage-gated sodium channel (VGSC) protein. Point mutations, in genes encoding sodium channels, can alter the amino acid and affect the binding of the insecticide to the protein due to structural changes that compromise target-site binding, thus reducing the effectiveness of control by molecules of this insecticide class. This study focused on the F1534C mutation, which involves the substitution of a phenylalanine by a cysteine at position 1534 of the VGSC protein. In individuals with the wild genotype (F/F), these compounds induce the knockdown (kd) effect, leading to death. In resistant individuals (C/C), knockdown resistance (kdr) occurs. The objectives were to analyze the genotypic and allelic frequencies of the F1534C mutation in Aedes aegypti populations from different cities in Santa Catarina and to verify whether they were in Hardy–Weinberg equilibrium. Mosquito samples were obtained through the Epidemiological Surveillance Directorate of Santa Catarina (DIVE/SC) from of Chapecó (19 samples), Concórdia (20), São Miguel do Oeste (17), Caçador (13), Descanso (8) e Itajaí (18) cities, collected between August 2019 and March 2022. DNA was extracted, and samples were genotyped using allele-specific PCR or sequencing of the region containing the mutation site. PCR samples were visualized on agarose gels stained with GelRed under UV light, documented using a photo documenter, and the sequencing chromatograms were analyzed in FinchTV® software. The genotypic and allelic frequencies were as follows: in Chapecó F/F= 0,16; F/C= 0,47; C/C= 0,37 (resistant allele = 0,61); in Concórdia F/F= 0; F/C= 0,20; C/C= 0,80 (resistant allele = 0,90); in São Miguel do Oeste F/F= 0; F/C= 0,41; C/C= 0,59 (resistant allele = 0,80); in Caçador F/F= 0; F/C= 0,46; C/C= 0,54 (resistant allele = 0,77); in Descanso F/F= 0; F/C= 0; C/C= 1 (resistant allele = 1) and in Itajaí F/F= 0,11; F/C= 0,06; C/C= 0,83 (resistant allele = 0,86). Regarding Hardy–Weinberg equilibrium, only the Itajaí population was not in equilibrium (χ² = 10.1473; df = 1). The 1534C resistance-related allele was found at high frequencies in the analyzed Aedes aegypti populations, suggesting that the intensive use of pyrethroid compounds in vector control programs, also commonly found in repellents sold in pharmacies and supermarkets, has selected individuals with resistance-related genotypes. These findings reinforce the need for alternative strategies for vector control, in order to ensure public health. Monitoring using more recently collected samples is necessary to follow the evolution of this and other insecticide resistance alleles in these vector populations.