Contrasting patterns of insecticide resistance and knockdown resistance (kdr) in Aedes aegypti populations from Jacarezinho (Brazil) after a Dengue Outbreak

ABSTRACT After a dengue outbreak, the knowledge on the extent, distribution and mechanisms of insecticide resistance is essential for successful insecticide-based dengue control interventions. Therefore, we evaluated the potential changes to insecticide resistance in natural Aedes aegypti populations to Organophosphates (OP) and Pyrethroids (PY) after chemical vector control interventions. After a Dengue outbreak in 2010, A. aegypti mosquitoes from the urban area of Jacarezinho (Paraná, Brazil) were collected in 2011 and 2012. Insecticide resistance to OP Temephos was assessed in 2011 and 2012 by dose–response bioassays adopting WHO-based protocols. Additionally, in both sampling, PY resistance was also investigated by the Val1016Ile mutation genotyping. In 2011, a random collection of mosquitoes was carried out; while in 2012, the urban area was divided into four regions where mosquitoes were sampled randomly. Bioassays conducted with larvae in 2011 (82 ± 10%; RR95 = 3.6) and 2012 (95 ± 3%; RR95 = 2.5) indicated an incipient altered susceptibility to Temephos. On the other hand, the Val1016IIe mutation analysis in 2011, presented frequencies of the 1016Ilekdr allele equal to 80%. Nevertheless, in 2012, when the urban area of Jacarezinho was analyzed as a single unit, the frequency of the mutant allele was 70%. Additionally, the distribution analysis of the Val1016Ile mutation in 2012 showed the mutant allele frequencies ≥60% in all regions. These outcomes indicated the necessity of developing alternative strategies such as insecticide rotations for delaying the evolution of resistance.

Topical and intravitreous administration of cationic nanoemulsions to deliver antisense oligonucleotides directed towards VEGF KDR receptors to the eye.

Antisense oligonucleotides (ODNs) specific for VEGFR-2-(17 MER) and inhibiting HUVEC proliferation in-vitro were screened. One efficient sequence was selected and incorporated in different types of nanoemulsions the potential toxicity of which was evaluated on HUVEC and ARPE19 cells. Our results showed that below 10 microl/ml, a 2.5% mid-chain triglycerides cationic DOTAP nanoemulsion was non-toxic on HUVEC and retinal cells. This formulation was therefore chosen for further experiments. In-vitro transfection of FITC ODNs in ARPE cells using DOTAP nanoemulsions showed that nanodroplets do penetrate into the cells. Furthermore, ODNs are released from the nanoemulsion after 48 h and accumulate into the cell nuclei. In both ex-vivo and in-vivo ODN stability experiments in rabbit vitreous, it was noted that the nanoemulsion protected at least partially the ODN from degradation over 72 h. The kinetic results of fluorescent ODN (Hex) distribution in DOTAP nanoemulsion following intravitreal injection in the rat showed that the nanoemulsion penetrates all retinal cells. Pharmacokinetic and ocular tissue distribution of radioactive ODN following intravitreal injection in rabbits showed that the DOTAP nanoemulsion apparently enhanced the intraretinal penetration of the ODNs up to the inner nuclear layer (INL) and might yield potential therapeutic levels of ODN in the retina over 72 h post injection.

Frecuencia de la mutación KDR ILE1, 016 en aedes aegypti (díptera : culicidae) en zonas de riesgo de dengue en México.

Tesis (Doctor en Ciencias con Acentuación en Entomología Médica) UANL, 2011.

Perfil de resistencia y mutación kdr asociada a insecticidas piretroides en aedes aegypti (L.) (DIPTERA: CULICIDAE) de Veracruz, México.

Tesis (Doctor en Ciencias con Acentuación en Entomología Médica) UANL, 2010.

Association of kinase insert domain-containing receptor (KDR) gene polymorphism/ haplotypes with recurrent spontaneous abortion and genetic structure

Background: Recurrent spontaneous abortion is one of the diseases that can lead to physical, psychological, and, economical problems for both individuals and society. Recently a few numbers of genetic polymorphisms in kinase insert domain-containing receptor (KDR) gene are examined that can endanger the life of the fetus in pregnant women. Objective: The risk of KDR gene polymorphisms was investigated in Iranian women with idiopathic recurrent spontaneous abortion (RSA). Materials and Methods: A case controlled study was performed. One hundred idiopathic recurrent spontaneous abortion patients with at least two consecutive pregnancy losses before 20 weeks of gestational age with normal karyotypes were included in the study. Also, 100 healthy women with at least one natural pregnancy were studied as control group. Two functional SNPs located in KDR gene; rs1870377 (Q472H), and rs2305948 (V297I) as well as one tag SNP in the intron region (rs6838752) were genotyped by using PCR based restriction fragment length polymorphism (PCR-RFLP) technique. Haplotype frequency was determined for these three SNPs’ genotypes. Analysis of genetic STRUCTURE and K means clustering were performed to study genetic variation. Results: Functional SNP (rs1870377) was highly linked to tag SNP (rs6838752) (D´ value=0. 214; χ2 = 16.44, p<0. 001). K means clustering showed that k = 8 as the best fit for the optimal number of genetic subgroups in our studied materials. This result was in agreement with Neighbor Joining cluster analysis. Conclusion: In our study, the allele and genotype frequencies were not associated with RSA between patient and control individuals. Inconsistent results in different populations with different allele frequencies among RSA patients and controls may be due to ethnic variation and used sample size.

Epidemiologia da malária em Cabo Verde - Factores genéticos humanos e estrutura populacional do mosquito vector

A malária, doença parasitária complexa que resulta da interacção entre parasita, hospedeiros humano e vector, constitui um dos principais problemas de saúde a nível mundial. À semelhança de outras doenças parasitárias e infecciosas a malária tem um papel importante na evolução, tendo já sido demonstrado o papel da variação genética humana na resistência à infecção. Após quase meio século de controlo, a malária persiste na ilha de Santiago onde, apesar da baixa endemicidade, os indivíduos apresentam geralmente manifestações moderadas, são diagnosticadas infecções abaixo do nível detectável pela microscopia e o vector se encontra muito próximo da população supostamente susceptível, desconhecendo-se a frequência dos principais polimorfismos genéticos humanos mais relacionados com a doença e a estrutura populacional do mosquito vector. Os objectivos gerais de trabalho desta tese assentam 1) no estudo dos dois clássicos factores genéticos do hospedeiro humano relacionados com a malária, nomeadamente os afectos à anemia das células falciformes, à deficiência em G6PD e a análise dum provável envolvimento da PK e 2) na análise genética das populações do mosquito vector, tentando contribuir para a compreensão da epidemiologia da doença na Ilha, e para a escolha de medidas de controlo apropriadas. Os trabalhos incidiram na detecção do alelo responsável pela hemoglobina S, de polimorfismos no gene da G6PD e da PK em indivíduos não aparentados (Infectados e não Infectados) com análise da sua provável associação com a infecção e, ainda, na genotipagem de loci microssatélites de Anopheles arabiensis com recurso a técnicas baseadas na PCR. Relativamente à anemia falciforme, a frequência dos portadores do traço (indivíduos HbAS) e do alelo HbS foi 6% e 5%, respectivamente, e para as variantes da G6PD, 0,8% para G6PDA- e 0,0% para a G6PDMed, não tendo sido encontrado associação entre os genótipos desses dois factores e a presença de infecção. No que concerne ao gene PKLR não foi encontrada uma associação clara entre os polimorfismos analisados e o estado de infecção, mas foi detectado um acentuado desequilíbrio de linkage entre os loci, apenas nos Não Infectados, o que pode significar que essa região do gene, aparentemente conservada, tenha sido seleccionada por fornecer protecção contra a infecção e/ou doença. A diversidade genética das populações de A. arabiensis em onze loci microssatélites foi moderada com valores médio de He, variando de 0,481 a 0,522 e a Rs de 4 a 5. O valor da diferenciação genética baseado em 7 loci polimórficos foi baixo (FST=0,012; p<0,001) mas significativo, variando entre 0,001 e 0,023 entre os pares de populações. Não foram detectados os alelos de resistência associados ao gene Kdr. A baixa frequência dos alelos associados à G6PD (A- e Med) tem implicações importantes nas estratégias de controlo definidas pelo Programa Nacional de Luta contra o Paludismo (PNLP), uma vez que a primaquina pode continuar a ser administrada como complemento aos regimes terapêuticos, em caso de necessidade. A população de A. arabiensis em Santiago revelou-se relativamente homogénea e com uma estrutura reduzida o que pode, por um lado, representar uma desvantagem por permitir uma provável dispersão dos genes de resistência. Por outro lado, essa relativa homogeneidade poderá representar uma vantagem para a introdução de um programa de controlo baseado na libertação de mosquitos transgénicos.

Resistência a insecticidas em Anopheles gambiae s.l. na Região de Luanda, Angola

Em Angola, a malária é a principal causa de morbilidade e de mortalidade infantil. O controlo de vectores com recurso aos insecticidas representa uma parte importante da estratégia actual para a prevenção da doença. Em Anopheles gambiae s.s., principal vector de malária em África, estão identificadas duas mutações pontuais no gene que codifica os canais de sódio das membranas das células do sistema nervoso, conferindo resistência knockdown (kdr) aos insecticidas piretróides e ao DDT. Também se encontra descrita para esta espécie uma mutação no gene acetilcolinesterase-1 (ace-1), associada à resistência a carbamatos e organofosfatos. Este trabalho teve como principal objectivo avaliar o nível de resistência aos insecticidas em An. gambiae da província de Luanda, Angola e determinar a frequência destas mutações. Foram realizadas colheitas entomológicas em 2009 e 2010, através da prospeção de criadouros larvares. Os insectos capturados foram criados até a emergência do adulto e sujeitos a ensaios de susceptibilidade a insecticidas, através de testes da OMS. A identificação de espécies e formas moleculares do complexo An. gambiae, bem como a pesquisa de mutações no gene ace-1 foram feitas por PCR-RFLP. A pesquisa de mutações no gene kdr foi realizada por PIRA-PCR. Amostras selecionadas de mosquitos (incluindo uma amostra proveniente de uma colheita de adultos) foram ainda genotipadas para 11 loci microssatélites. Os níveis de resistência para a permetrina, DDT e -cialotrina foram elevados, com taxas de mortalidade inferiores a 70% em ambos os anos. Em contraste, as taxas de mortalidade foram sempre acima de 98% para bendiocarb e fenitrotião, indicadoras de susceptibilidade a estes insecticidas. Todas as amostras processadas foram identificadas como An. gambiae s.s., forma molecular M e não se observou a mutação no gene ace-1 associada à resistência. Em ambos os anos, foi detectada apenas a mutação L1014F no locus kdr e a frequência do alelo mutante (TTT) foi bastante elevada. Em 2009, observou-se uma associação entre genótipos homozigóticos para o alelo 1014F e o fenótipo resistente, para os insecticidas piretróides e para o DDT. O polimorfismo dos loci microssatélites analisados foi elevado, com a riqueza alélica a variar entre 5 (45C1) e 20 (H128) e a heterozigotia esperada entre 0,529 (H577) e 0,862 (H249). A análise genética não revelou um grau de parentesco entre os indivíduos que constituíram as amostras estudadas. Este resultado sugere que os elevados níveis de resistência observados não foram influenciados pelo método de colheita de mosquitos que, em certas condições, poderia contribuir para a amostragem de indivíduos aparentados.

Phenotypic and genotypic profile of pyrethroid resistance in populations of the mosquito Aedes aegypti from Goiânia, Central West Brazil

ABSTRACTINTRODUCTION:The mosquito Aedes aegypti has evolved resistance to pyrethroid insecticides. The present study evaluated Ae. aegypti from Goiânia for the resistant phenotype and for mutations associated with resistance.METHODS:Insecticide dose-response bioassays were conducted on mosquitoes descended from field-collected eggs, and polymerase chain reaction (PCR) was used to genotype 90 individuals at sites implicated in pyrethroid resistance.RESULTS:All mosquito populations displayed high levels of resistance to deltamethrin, as well as high frequencies of the 1016Ile kdr and 1534Cys kdrmutations.CONCLUSIONS:Aedes aegypti populations in the Goiânia area are highly resistant to deltamethrin, presumably due to high frequencies of kdr(knockdown-resistance) mutations.

Terapia gênica com fator de crescimento endotelial vascular 165 para pacientes com angina refratária: mobilização de células progenitoras endoteliais

FUNDAMENTO: O fator de crescimento endotelial vascular (VEGF - vascular endothelial growth factor) induz a mobilização de células progenitoras endoteliais (CPEs) com capacidade de proliferação e diferenciação em células endoteliais, contribuindo, dessa forma, para o processo angiogênico. OBJETIVO: Buscamos avaliar o comportamento de CPEs em pacientes com doença cardíaca isquêmica e angina refratária que receberam injeções intramiocardicas de 2000 µg de VEGF165 como terapia única. MÉTODOS: O estudo foi uma subanálise de um ensaio clínico. Pacientes com doença cardíaca isquêmica avançada e angina refratária foram avaliados para inclusão no estudo. Os critérios de inclusão foram: sinais e sintomas de angina e/ou insuficiência cardíaca apesar de tratamento medicamentoso máximo e área de isquemia miocárdica de, no mínimo, 5% conforme avaliado por uma tomografia computadorizada por emissão de fóton único (TCEFU). Os critérios de exclusão foram: idade > 65 anos, fração de ejeção do ventrículo esquerdo < 25% e cancer diagnosticado. Os pacientes cujos níveis de CPE foram avaliados foram incluídos. A intervenção consistiu na administração de 2000 µg de VEGF 165 de plasmídeo injetado no miocárdio isquêmico. A frequência de células CD34+/KDR+ foi analisada por citometria de fluxo antes e 3, 9, e 27 dias após a intervenção. RESULTADOS: Um total de 9 pacientes foram incluídos, 8 homens, média de idade de 59,4 anos, fração de ejeção ventricular esquerda de 59,3%, e classe de angina predominante III. Observou-se um aumento significativo dos níveis de CPEs no terceiro dia após a intervenção. Todavia, 9 e 27 dias após a intervenção, os níveis de CPEs foram similares aos basais. CONCLUSÃO: Identificamos uma mobilização transitória de CPE, com pico no terceiro dia após a intervenção com VEGF 165 em pacientes com angina refratária. Todavia, os níveis de CPEs apresentaram-se semelhantes aos basais 9 e 27 dias após a intervenção.

Mixed-function oxidases and esterases associated with cross-r esistance between DDT and lambda-cyhalothrin in Anopheles darlingi Root 1926 populations from Colombia

In order to establish the insecticide susceptibility status for Anopheles darlingi in Colombia, and as part of the National Network on Insecticide Resistance Surveillance, five populations of insects from three Colombian states were evaluated. Standardised WHO and CDC bottle bioassays, in addition to microplate biochemical assays, were conducted. Populations with mortality rates below 80% in the bioassays were considered resistant. All field populations were susceptible to deltamethrin, permethrin, malathion and fenitrothion. Resistance to lambda-cyhalothrin and DDT was detected in the Amé-Beté population using both bioassay methods with mortality rates of 65-75%. Enzyme levels related to insecticide resistance, including mixed function oxidases (MFO), non-specific esterases (NSE), glutathione S-transferases and modified acetylcholinesterase were evaluated in all populations and compared with a susceptible natural strain. Only mosquitoes from Amé-Beté presented significantly increased levels of both MFO and NSE, consistent with the low mortalities found in this population. The continued use of lambda-cyhalothrin for An. darlingi control in this locality has resulted in a natural resistance to this insecticide. In addition, DDT resistance is still present in this population, although this insecticide has not been used in Colombia since 1992. Increased metabolism through MFO and NSE may be involved in cross-resistance between lambda-cyhalothrin and DDT, although kdr-type nerve insensitivity cannot be discarded as a possible hypothesis. Additional research, including development of a kdr specific assay for An. darlingi should be conducted in future studies. Our data demonstrates the urgent need to develop local insecticide resistance management and surveillance programs throughout Colombia.

Fitness evaluation of two Brazilian Aedes aegypti field populations with distinct levels of resistance to the organophosphate temephos

In Brazil, decades of dengue vector control using organophosphates and pyrethroids have led to dissemination of resistance. Although these insecticides have been employed for decades against Aedes aegypti in the country, knowledge of the impact of temephos resistance on vector viability is limited. We evaluated several fitness parameters in two Brazilian Ae. aegypti populations, both classified as deltamethrin resistant but with distinct resistant ratios (RR) for temephos. The insecticide-susceptible Rockefeller strain was used as an experimental control. The population presenting the higher temephos resistance level, Aparecida de Goiânia, state of Goiás (RR95 of 19.2), exhibited deficiency in the following four parameters: blood meal acceptance, amount of ingested blood, number of eggs and frequency of inseminated females. Mosquitoes from Boa Vista, state of Roraima, the population with lower temephos resistance level (RR95 of 7.4), presented impairment in only two parameters, blood meal acceptance and frequency of inseminated females. These results indicate that the overall fitness handicap was proportional to temephos resistance levels. However, it is unlikely that these disabilities can be attributed solely to temephos resistance, since both populations are also resistant to deltamethrin and harbour the kdr allele, which indicates resistance to pyrethroids. The effects of reduced fitness in resistant populations are discussed.

Aedes aegypti on Madeira Island (Portugal): genetic variation of a recently introduced dengue vector

The increasing population of Aedes aegypti mosquitoes on Madeira Island (Portugal) resulted in the first autochthonous dengue outbreak, which occurred in October 2012. Our study establishes the first genetic evaluation based on the mitochondrial DNA (mtDNA) genes [cytochrome oxidase subunit I (COI) and NADH dehydrogenase subunit 4 (ND4)] and knockdown resistance ( kdr ) mutations exploring the colonisation history and the genetic diversity of this insular vector population. We included mosquito populations from Brazil and Venezuela in the analysis as putative geographic sources. The Ae. aegypti population from Madeira showed extremely low mtDNA genetic variability, with a single haplotype for COI and ND4. We also detected the presence of two important kdr mutations and the quasi-fixation of one of these mutations (F1534C). These results are consistent with a unique recent founder event that occurred on the island of Ae. aegypti mosquitoes that carry kdr mutations associated with insecticide resistance. Finally, we also report the presence of the F1534C kdr mutation in the Brazil and Venezuela populations. To our knowledge, this is the first time this mutation has been found in South American Ae. aegypti mosquitoes. Given the present risk of Ae. aegypti re-invading continental Europe from Madeira and the recent dengue outbreaks on the island, this information is important to plan surveillance and control measures.

Perfil de Suscetibilidade da População de Aedes aegypti (Diptera: Culicidae) da ilha de Santiago, Cabo Verde, a inseticidas

Em Cabo Verde, arquipélago situado na Costa Ocidental Africana, os primeiros casos de dengue ocorreram em 2009, com a notificação de mais de 21.000 casos, a maioria desses registrados na Ilha de Santiago. O mosquito Aedes aegypti foi identificado como vetor, e ações para seu controle, usando os inseticidas temephos (larvicida) e a deltametrina (adulticida), têm sido implementadas. Objetiva-se com esse trabalho avaliar o atual status de suscetibilidade a inseticidas e caracterizar os mecanismos de resistência nessa população. Amostras de A. aegypti da ilha de Santiago foram coletadas através de armadilhas de oviposição, para o estabelecimento de uma população a ser analisada. Foram realizados bioensaios do tipo dose diagnóstica, usando garrafas impregnadas com doses únicas dos adulticidas malathion (organofosforado), deltametrina (piretróide) e cipermetrina (piretróide), e bioensaios do tipo dose resposta, usando múltiplas concentrações dos inseticidas temephos (organofosforado), Bacillus thuringiensis sorovariedade israelensis (bactéria entomopatogênica) e diflubenzuron (inibidor de síntese de quitina). Para a investigação dos mecanismos de resistências, foram realizados testes bioquímicos com substratos específicos para quantificar a atividade das enzimas glutationa S-transferases, esterases (α, β e PNPA) e oxidases de função mista, ligadas a detoxificação de xenobióticos, e a taxa de inibição da acetilcolinesterase ligada a insensibilidade do sítio alvo. Pesquisou-se também a presença de mutaçõeso do tipo kdr (knock-down resistance) associadas à resistência a piretróides, pela análise da sequência dos exons 20 e 21 no gene do canal de sódio. Nos resultados dos bioensaios constatou-se que a população de A. aegypti investigada apresenta resistência aos piretróides deltametrina e cipermetrina (mortalidade <80%) e ao organofosforado temephos (RR90=4), mas é suscetível ao malathion (mortalidade ≥98%), Bacillus thuringiensis sorovariedade israelensis (RR90=0.8) e ao diflubenzuron (RR90=2,2). Em relação a atividade das enzimas ligadas ao processo de detoxificação, foram detectadas alterações nas glutationa S-transferases (25%), oxidases de função mista (18%), esterase-α (19%) e esterase- β (17%). A taxa de inibição da acetilcolinesterase (6%) e a atividade da esterase-PNPA (7%) mostraram que estas estão inalteradas. Nenhuma das mutações do tipo kdr pesquisadas foi detectada. Estes resultados permitem concluir que a população de A. aegypti da ilha de Santiago, Cabo Verde, é suscetível aos inseticidas, excetuando os piretróides testados e o temephos, usados no seu controle; e que ela apresenta alterações em enzimas detoxificadoras que poderão estar implicadas na resistência a esses compostos.

Therapeutic targeting of tumor growth and angiogenesis with a novel anti-S100A4 monoclonal antibody

S100A4, a member of the S100 calcium-binding protein family secreted by tumor and stromal cells, supports tumorigenesis by stimulating angiogenesis. We demonstrated that S100A4 synergizes with vascular endothelial growth factor (VEGF), via the RAGE receptor, in promoting endothelial cell migration by increasing KDR expression and MMP-9 activity. In vivo overexpression of S100A4 led to a significant increase in tumor growth and vascularization in a human melanoma xenograft M21 model. Conversely, when silencing S100A4 by shRNA technology, a dramatic decrease in tumor development of the pancreatic MiaPACA-2 cell line was observed. Based on these results we developed 5C3, a neutralizing monoclonal antibody against S100A4. This antibody abolished endothelial cell migration, tumor growth and angiogenesis in immunodeficient mouse xenograft models of MiaPACA-2 and M21-S100A4 cells. It is concluded that extracellular S100A4 inhibition is an attractive approach for the treatment of human cancer.

Delivery of antisense oligonucleotide to the cornea by iontophoresis.

We wished to evaluate the potential of iontophoresis to promote the delivery of antisense oligonucleotides (ODN) directed at the vascular endothelial growth factor (VEGF)-R2 receptor (KDR/Flk) to the cornea of the rat eye. Fluorescence (CY5)-labeled ODNs in phosphate-buffered saline (PBS) (20 microM) were locally administered to rat eyes, and their fate within the anterior segment was studied. Thirty-four male, 5-week-old Wistar rats were used for all experiments. The rats were divided in four groups. In group I (12 rats, 12 eyes), the ODNs (20 microM) were delivered by iontophoresis (300 microA for 5 minutes) using a specially designed corneal applicator. In group II (12 rats, 12 eyes), the ODNs (20 microM) were delivered using the same applicator, but no electrical current was applied. In group III (6 rats, 6 eyes), a corneal neovascular reaction was induced prior to the application of ODNs (20 microM), and iontophoresis electrical current was delivered as for group I rats. Group IV (4 rats, 4 eyes) received ODN (60 microM) iontophoresis application (300 microA for 5 minutes) and were used for ODN integrity studies. The animals were killed 5 minutes, 90 minutes, and 24 hours after a single ODN application and studied. Topically applied ODNs using the same iontophoresis applicator but without current do not penetrate the cornea and remain confined to the superficial epithelial layer. ODNs delivered with transcorneoscleral iontophoresis penetrate into all corneal layers and are also detected in the iris. In corneas with neovascularization, ODNs were particularly localized within the vascular endothelial cells of the stroma. ODNs extracted from eye tissues 24 hours after iontophoresis remained unaltered. The iontophoresis current did not cause any detectable ocular damage under these conditions. Iontophoresis promotes the delivery of ODNs to the anterior segment of the eye, including all corneal layers. Iontophoresis of ODNs directed at VEGF-R2 may be used for the design of specific antiangiogenic strategy in diseases of the cornea.