Published May 12, 2009 | Version v1
Publication Open

Control of Pyrethroid-Resistant Chagas Disease Vectors with Entomopathogenic Fungi

Creators

  • 1. Universidad Nacional de La Plata
  • 2. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
  • 3. Universidad Nacional de Córdoba
  • 4. National University of Salta
  • 5. Ministerio de Salud

Description

Triatoma infestans-mediated transmission of Tripanosoma cruzi, the causative agent of Chagas disease, remains as a major health issue in southern South America. Key factors of T. infestans prevalence in specific areas of the geographic Gran Chaco region-which extends through northern Argentina, Bolivia, and Paraguay-are both recurrent reinfestations after insecticide spraying and emerging pyrethroid-resistance over the past ten years. Among alternative control tools, the pathogenicity of entomopathogenic fungi against triatomines is already known; furthermore, these fungi have the ability to fully degrade hydrocarbons from T. infestans cuticle and to utilize them as fuel and for incorporation into cellular components.Here we provide evidence of resistance-related cuticle differences; capillary gas chromatography coupled to mass spectrometry analyses revealed that pyrethroid-resistant bugs have significantly larger amounts of surface hydrocarbons, peaking 56.2+/-6.4% higher than susceptible specimens. Also, a thicker cuticle was detected by scanning electron microscopy (32.1+/-5.9 microm and 17.8+/-5.4 microm for pyrethroid-resistant and pyrethroid-susceptible, respectively). In laboratory bioassays, we showed that the virulence of the entomopathogenic fungi Beauveria bassiana against T. infestans was significantly enhanced after fungal adaptation to grow on a medium containing insect-like hydrocarbons as the carbon source, regardless of bug susceptibility to pyrethroids. We designed an attraction-infection trap based on manipulating T. infestans behavior in order to facilitate close contact with B. bassiana. Field assays performed in rural village houses infested with pyrethroid-resistant insects showed 52.4% bug mortality. Using available mathematical models, we predicted that further fungal applications could eventually halt infection transmission.This low cost, low tech, ecologically friendly methodology could help in controlling the spread of pyrethroid-resistant bugs.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

لا يزال انتقال فيروس Triatoma infestans بوساطة Tripanosoma cruzi، العامل المسبب لمرض شاغاس، يمثل مشكلة صحية رئيسية في جنوب أمريكا الجنوبية. العوامل الرئيسية لانتشار T. infestans في مناطق محددة من منطقة غران تشاكو الجغرافية - التي تمتد عبر شمال الأرجنتين وبوليفيا وباراغواي - هي حالات إعادة الإصابة المتكررة بعد رش المبيدات الحشرية ومقاومة البيرثرويدات الناشئة على مدى السنوات العشر الماضية. من بين أدوات التحكم البديلة، فإن إمراض الفطريات المسببة للأمراض الحشرية ضد الترياتومين معروف بالفعل ؛ علاوة على ذلك، تتمتع هذه الفطريات بالقدرة على تحلل الهيدروكربونات بالكامل من بشرة T. infestans واستخدامها كوقود ولدمجها في المكونات الخلوية. نقدم هنا دليلًا على اختلافات البشرة المرتبطة بالمقاومة ؛ كشف كروماتوغرافيا الغاز الشعري المقترن بتحليلات قياس الطيف الكتلي أن الحشرات المقاومة للبيروثرويدات تحتوي على كميات أكبر بكثير من الهيدروكربونات السطحية، حيث تبلغ ذروتها 56.2+/-6.4 ٪ أعلى من العينات الحساسة. كما تم الكشف عن بشرة أكثر سمكًا عن طريق المسح المجهري الإلكتروني (32.1+/-5.9 ميكرومتر و 17.8+/-5.4 ميكرومتر لمقاومة البيرثرويد وحساسية البيرثرويد، على التوالي). في الاختبارات الحيوية المختبرية، أظهرنا أن ضراوة الفطريات المسببة للأمراض الحشرية بوفيريا باسيانا ضد T. infestans قد تعززت بشكل كبير بعد تكيف الفطريات لتنمو على وسيط يحتوي على هيدروكربونات شبيهة بالحشرات كمصدر للكربون، بغض النظر عن حساسية الحشرات للبيريثرويدات. قمنا بتصميم فخ الجذب والعدوى على أساس التلاعب بسلوك T. infestans من أجل تسهيل الاتصال الوثيق مع B. bassiana. أظهرت الفحوصات الميدانية التي أجريت في منازل القرى الريفية الموبوءة بالحشرات المقاومة للبيروثرويد 52.4 ٪ من وفيات الحشرات. باستخدام النماذج الرياضية المتاحة، توقعنا أن المزيد من التطبيقات الفطرية يمكن أن توقف في نهاية المطاف انتقال العدوى. يمكن أن تساعد هذه المنهجية منخفضة التكلفة ومنخفضة التقنية والصديقة للبيئة في السيطرة على انتشار الحشرات المقاومة للبيرثرويد.

Translated Description (French)

La transmission par Triatoma infestans de Tripanosoma cruzi, l'agent causal de la maladie de Chagas, reste un problème de santé majeur dans le sud de l'Amérique du Sud. Les facteurs clés de la prévalence de T. infestans dans des zones spécifiques de la région géographique du Gran Chaco - qui s'étend à travers le nord de l'Argentine, la Bolivie et le Paraguay - sont à la fois des réinfestations récurrentes après la pulvérisation d'insecticides et la résistance émergente aux pyréthroïdes au cours des dix dernières années. Parmi les outils de contrôle alternatifs, la pathogénicité des champignons entomopathogènes contre les triatomines est déjà connue ; en outre, ces champignons ont la capacité de dégrader complètement les hydrocarbures de la cuticule de T. infestans et de les utiliser comme carburant et pour l'incorporation dans des composants cellulaires. Nous fournissons ici des preuves de différences de cuticules liées à la résistance ; la chromatographie en phase gazeuse capillaire couplée à des analyses par spectrométrie de masse a révélé que les insectes résistants aux pyréthroïdes ont des quantités significativement plus importantes d'hydrocarbures de surface, atteignant un pic de 56,2 +/- 6,4 % plus élevé que les échantillons sensibles. De plus, une cuticule plus épaisse a été détectée par microscopie électronique à balayage (32,1 +/- 5,9 micromètres et 17,8 +/- 5,4 micromètres pour la résistance aux pyréthroïdes et la sensibilité aux pyréthroïdes, respectivement). Dans des essais biologiques en laboratoire, nous avons montré que la virulence des champignons entomopathogènes Beauveria bassiana contre T. infestans était significativement améliorée après l'adaptation fongique à la croissance sur un milieu contenant des hydrocarbures de type insectes comme source de carbone, quelle que soit la sensibilité des insectes aux pyréthroïdes. Nous avons conçu un piège à attraction-infection basé sur la manipulation du comportement de T. infestans afin de faciliter le contact étroit avec B. bassiana. Des essais sur le terrain effectués dans des maisons de village rurales infestées d'insectes résistants aux pyréthroïdes ont montré une mortalité de 52,4 %. En utilisant les modèles mathématiques disponibles, nous avons prédit que d'autres applications fongiques pourraient éventuellement arrêter la transmission de l'infection. Cette méthodologie peu coûteuse, peu technologique et respectueuse de l'environnement pourrait aider à contrôler la propagation des insectes résistants aux pyréthroïdes.

Translated Description (Spanish)

La transmisión mediada por Triatoma infestans de Tripanosoma cruzi, el agente causal de la enfermedad de Chagas, sigue siendo un problema de salud importante en el sur de Sudamérica. Los factores clave de la prevalencia de T. infestans en áreas específicas de la región geográfica del Gran Chaco, que se extiende por el norte de Argentina, Bolivia y Paraguay, son las reinfestaciones recurrentes después de la fumigación con insecticidas y la resistencia emergente a los piretroides en los últimos diez años. Entre las herramientas alternativas de control, ya se conoce la patogenicidad de los hongos entomopatógenos contra los triatominos; además, estos hongos tienen la capacidad de degradar completamente los hidrocarburos de la cutícula de T. infestans y utilizarlos como combustible y para su incorporación a los componentes celulares. Aquí proporcionamos evidencia de diferencias de cutícula relacionadas con la resistencia; la cromatografía de gases capilar acoplada a los análisis de espectrometría de masas reveló que los insectos resistentes a los piretroides tienen cantidades significativamente mayores de hidrocarburos superficiales, alcanzando un máximo del 56,2 +/- 6,4% más que las muestras susceptibles. Además, se detectó una cutícula más gruesa mediante microscopía electrónica de barrido (32,1 +/- 5,9 micrómetros y 17,8 +/- 5,4 micrómetros para resistentes a piretroides y susceptibles a piretroides, respectivamente). En bioensayos de laboratorio, demostramos que la virulencia de los hongos entomopatógenos Beauveria bassiana contra T. infestans se mejoró significativamente después de la adaptación fúngica para crecer en un medio que contiene hidrocarburos similares a insectos como fuente de carbono, independientemente de la susceptibilidad de los insectos a los piretroides. Diseñamos una trampa de atracción-infección basada en la manipulación del comportamiento de T. infestans para facilitar el contacto cercano con B. bassiana. Los ensayos de campo realizados en casas de aldeas rurales infestadas con insectos resistentes a los piretroides mostraron una mortalidad del 52,4%. Usando los modelos matemáticos disponibles, predijimos que otras aplicaciones fúngicas podrían eventualmente detener la transmisión de infecciones. Esta metodología de bajo costo, baja tecnología y ecológicamente amigable podría ayudar a controlar la propagación de insectos resistentes a los piretroides.

Files

journal.pntd.0000434&type=printable.pdf

Files (583.4 kB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:2bc6dd5a82f037ddf8af05803bea2beb
583.4 kB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
مكافحة نواقل مرض شاغاس المقاومة للبيروثرويد مع الفطريات المسببة للأمراض الحشرية
Translated title (French)
Contrôle des vecteurs de la maladie de Chagas résistants aux pyréthroïdes avec des champignons entomopathogènes
Translated title (Spanish)
Control de vectores de la enfermedad de Chagas resistentes a piretroides con hongos entomopatógenos

Identifiers

Other
https://openalex.org/W1987071317
DOI
10.1371/journal.pntd.0000434

Is supplement to
https://openalex.org/W4366828502 (Other)
https://openalex.org/W2745506985 (Other)
https://openalex.org/W272929861 (Other)
https://openalex.org/W2432237262 (Other)
https://openalex.org/W2331811853 (Other)
https://openalex.org/W2254735994 (Other)
https://openalex.org/W2182430656 (Other)
https://openalex.org/W2068728899 (Other)
https://openalex.org/W2036038621 (Other)
https://openalex.org/W1971532219 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Argentina

References

  • https://openalex.org/W1691882581
  • https://openalex.org/W1897832661
  • https://openalex.org/W1970976644
  • https://openalex.org/W1974873150
  • https://openalex.org/W1991186095
  • https://openalex.org/W2003707440
  • https://openalex.org/W2006440114
  • https://openalex.org/W2006500919
  • https://openalex.org/W2010187136
  • https://openalex.org/W2013771584
  • https://openalex.org/W2022233807
  • https://openalex.org/W2023894208
  • https://openalex.org/W2028465841
  • https://openalex.org/W2030582958
  • https://openalex.org/W2034039103
  • https://openalex.org/W2049780940
  • https://openalex.org/W2050184435
  • https://openalex.org/W2053451998
  • https://openalex.org/W2057400761
  • https://openalex.org/W2064379119
  • https://openalex.org/W2083815859
  • https://openalex.org/W2093002138
  • https://openalex.org/W2095376763
  • https://openalex.org/W2101278855
  • https://openalex.org/W2101461655
  • https://openalex.org/W2118418399
  • https://openalex.org/W2148176222
  • https://openalex.org/W2156746279
  • https://openalex.org/W2162141752
  • https://openalex.org/W2165070639
  • https://openalex.org/W2171107552
  • https://openalex.org/W2171544704
  • https://openalex.org/W2172863643
  • https://openalex.org/W2173567953
  • https://openalex.org/W2179364911
  • https://openalex.org/W2180580916