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pmid: "38711138"
title: "Atividade repelente de óleos essenciais ao carrapato-estrela-solitária, Amblyomma americanum."
authors: "Le Mauff A, Norris EJ, Li AY, Swale DR"
journal: "Parasites & vectors"
pubdate: "2024 May 06"
doi: "10.1186/s13071-024-06246-0"
source: "PMC Full Text"

Atividade repelente de óleos essenciais ao carrapato-estrela-solitária, Amblyomma americanum.

Autores

Le Mauff A, Norris EJ, Li AY, Swale DR

Periodico

Parasites & vectors (2024 May 06)

Conteudo

Atividade repelente de óleos essenciais para o carrapato-estrela-solitária, Amblyomma americanum

Introdução
O carrapato-estrela-solitária, Amblyomma americanum, é importante para a saúde humana devido a uma variedade de organismos patogênicos transmitidos aos humanos durante eventos de alimentação, o que ressalta a necessidade de identificar novas abordagens para prevenir picadas de carrapatos. Assim, o objetivo deste estudo foi testar moléculas naturais e sintéticas quanto à atividade repelente contra carrapatos em bioensaios espaciais, de contato e de ponta de dedo humano.

Métodos
A eficácia de óleos essenciais e compostos derivados da natureza como repelentes para ninfas de Am. americanum foi comparada em três diferentes bioensaios: bioensaios de contato, espaciais e de repelência em ponta de dedo.

Resultados
Curvas de resposta à concentração após exposição de contato ao ácido 1R-trans-crisântemico (TCA) indicaram uma concentração de 5,6 μg/cm² necessária para repelir 50% dos carrapatos (RC50), que foi cinco e sete vezes mais ativo do que DEET e nootkatona, respectivamente. Para repelência de contato, a ordem de classificação de repelência a 50 μg/cm² para óleos naturais foi cravo > gerânio > orégano > cedro > tomilho > amíris > patchouli > citronela > zimbro > hortelã-pimenta > cássia. Para bioensaios espaciais, o TCA foi aproximadamente duas vezes mais ativo do que DEET e nootkatona a 50 μg/cm², mas não foi significativamente diferente a 10 μg/cm². Nos ensaios espaciais, tomilho e cássia foram os compostos mais ativos testados, com 100% e 80% dos carrapatos repelidos dentro de 15 min de exposição, respectivamente, e foram aproximadamente duas vezes mais eficazes do que o DEET na mesma concentração. Para traduzir esses ensaios sem hospedeiro para a eficácia quando usados no hospedeiro humano, quantificamos a repelência usando um ensaio de escalada de dedo. TCA, nootkatona e DEET foram igualmente eficazes no ensaio de ponta de dedo, e o óleo de patchouli foi o único óleo natural que repeliu significativamente os carrapatos.

Conclusões
As diferenças na potência repelente com base no tipo de ensaio sugerem que a capacidade de descobrir repelentes ativos contra carrapatos adequados para desenvolvimento pode ser mais complicada do que com outras espécies de artrópodes; além disso, o mecanismo de aplicação em campo deve ser considerado no início do desenvolvimento para garantir a tradução para a eficácia em campo. O TCA, que é derivado da natureza, é um candidato promissor para um repelente de carrapatos que apresenta repelência comparável aos repelentes de carrapatos comercializados.

Resumo Gráfico
Informações Suplementares
A versão online contém material suplementar disponível em 10.1186/s13071-024-06246-0.

Introdução
Carrapatos representam uma ameaça significativa à saúde animal e humana por serem vetores de uma variedade de microrganismos patogênicos que causam doenças. O carrapato-estrela-solitária (Amblyomma americanum) nos EUA é uma grande preocupação, pois é conhecido por ser vetor de diversos patógenos, é um dos carrapatos mais agressivos para humanos em termos de picadas, e há um crescente conjunto de trabalhos sugerindo que picadas de Am. americanum dão origem à síndrome alfa-gal ou alergia à carne vermelha. Assim, há uma necessidade crescente de desenvolvimento de mecanismos que possam prevenir picadas de carrapatos para reduzir a transmissão de patógenos transmitidos por carrapatos ou alergias induzidas por picadas de carrapatos. O uso adequado de repelentes é recomendado pelo Centro de Controle e Prevenção de Doenças dos EUA (CDC) para reduzir ou prevenir picadas de carrapatos e a transmissão horizontal de patógenos transmitidos por carrapatos aos humanos, e o uso de protetores pessoais para prevenir picadas de carrapatos é moderadamente aceito pela população em geral. No entanto, a diversidade química de repelentes de carrapatos disponíveis ao consumidor permanece baixa.
N,N-dietil-m-toluamida, conhecido como DEET, é considerado o ‘padrão ouro’ para repelentes de mosquitos devido à sua alta repelência em diferentes ensaios repelentes e perfil de seletividade positivo. Curiosamente, a repelência a carrapatos do DEET é variável, pois alguns estudos relatam alta eficácia a 10%, enquanto outros relatam que 10% de DEET não é altamente repelente para Ixodes ou Amblyomma . Outros repelentes naturais ou sintéticos, como picaridina, IR3535, óleo de eucalipto-limão, p-mentano-3,8-diol (PMD) e 2-undecanona, demonstraram ter propriedades repelentes para carrapatos, mas sua eficácia e/ou duração da eficácia é inferior ao ideal. Uma revisão da literatura mostra diferenças na eficácia dos repelentes de carrapatos entre os estudos, frequentemente atribuídas a diferenças nas espécies de carrapatos. Por exemplo, 20% de DEET repele quase 100% de Am. americanum por um período prolongado, com uma concentração aproximada para repelir 50% dos carrapatos (RC50) de 10%, enquanto Semmler relatou que altas concentrações de DEET são necessárias para repelir Ixodes ricinus e Dermacentor reticulatus. Embora seja provável que as diferentes eficácias dos repelentes sejam parcialmente devidas a diferenças entre espécies, os ensaios utilizados são altamente variáveis entre os estudos e também podem contribuir para diferenças na repelência. Uma variedade de bioensaios repelentes foi projetada para testar a eficácia de novos repelentes de carrapatos, variando de bioensaios in vitro, como o ensaio em placa de Petri, o bioensaio em papel filtro vertical e o ensaio de carrossel, a ensaios in vivo que medem o engajamento ou a escalada de carrapatos, como o bioensaio de ponta de dedo ou antebraço. O delineamento experimental é particularmente relevante para carrapatos, pois o comportamento de busca por hospedeiro, ou questing, dos carrapatos ixodídeos é específico da espécie e do estágio de vida. Além disso, o delineamento experimental de ensaios in vitro provavelmente não leva em conta estímulos externos relevantes para o comportamento de questing e levanta a questão de quão bem os ensaios in vitro se correlacionam com a eficácia repelente para carrapatos em busca no campo. Embora tenham havido alguns esforços para comparar métodos de bioensaio de repelência para carrapatos, ainda não há consenso sobre o bioensaio mais adequado para testar a repelência a carrapatos.
Considerando (1) a falta de consenso sobre o bioensaio mais adequado para testar a repelência a carrapatos, (2) a falta de repelentes de carrapatos altamente eficazes e (3) o encurtamento do pipeline de comercialização para produtos naturais, o objetivo deste estudo foi comparar a eficácia de óleos essenciais e compostos derivados da natureza como repelentes para ninfas de Am. americanum em três bioensaios diferentes: bioensaios repelentes de contato, espacial e de ponta de dedo. Comparamos a repelência a carrapatos de 16 óleos extraídos de plantas e um repelente de mosquitos derivado da natureza recentemente identificado, ácido 1R-trans-crisântemo (TCA), com repelentes de carrapatos registrados pela EPA, DEET e nootkatona.
Métodos
Produtos Químicos
Acetona foi usada como solvente para todos os ensaios e foi adquirida da Thermo Fisher Scientific (Pittsburgh, PA, EUA). DEET (97%) e (+)-nootkatona (≥ 99,0%, CG) foram adquiridos da Sigma-Aldrich Chemical Co. (St Louis, MO, EUA). Óleo de tomilho (de Thymus zygis), óleo de funcho (de Foeniculum vulgare), óleo de limão (de Citrus limonum), óleo de pimenta-preta (de Piper nigrum) e óleo de cedro (de Cedrus deodora) foram obtidos da Edens Garden (San Clemente, CA, EUA). Óleo de lavanda (de Lavandula angustifolia) e óleo de endro (de Anethum graveolens) foram obtidos da Plant Therapy (Twin Falls, ID, EUA). Outros óleos essenciais testados, como orégano, gerânio, cravo, amíris, patchouli, hortelã-pimenta, citronela e baga de zimbro, foram obtidos da Berje, Inc. (Carteret, NJ, EUA). Reconhecemos que os óleos podem variar em pureza e percentuais de componentes; assim, realizamos cromatografia gasosa/espectrometria de massas (CG/EM) para verificar os componentes de cada lote de óleo utilizado, garantindo que a pureza e os componentes dos óleos fossem padronizados em todos os tratamentos.

Cromatografia Gasosa/Espectrometria de Massas

As análises de cromatografia gasosa-espectrometria de massas (CG/EM) foram realizadas em um Thermo Scientific (Waltham, MA, EUA) Trace 1310 CG acoplado a um detector de massas Thermo Scientific ISQ7000 e equipado com uma coluna capilar Thermo Scientific Trace Gold TG-5SILMS (30 mm, 0,25 mm de diâmetro interno, 0,25 µm de espessura de filme). O programa de temperatura do forno foi iniciado a 50 °C e mantido por 1 min antes de elevar a temperatura a 3 °C/min até 300 °C, mantendo-se então por 10 min. He (99,9999%) foi usado como gás de arraste com uma vazão de 2,2 ml/min. A temperatura do injetor foi de 250 °C com uma razão de split de 1/50. Os espectros de massas foram registrados a 70 eV com uma faixa de massa de m/z 33 a 550. Os constituintes foram identificados e declarados se representassem pelo menos 0,1% do volume total do óleo vegetal. Os constituintes de cada óleo vegetal estão apresentados no Arquivo adicional 1: Tabela S1.

Carrapatos

Ninfas de Amblyomma americanum foram adquiridas do Oklahoma State University Tick Rearing Facility (Departamento de Entomologia; Stillwater, OK, EUA). Os carrapatos foram utilizados em bioensaios de repelência 2–3 semanas após a ecdise e foram mantidos em uma incubadora a 28 °C e 60% UR com ciclo claro:escuro de 12:12 no Laboratório Swale (Instituto de Patógenos Emergentes, Universidade da Flórida) antes de serem utilizados nos ensaios experimentais. O fornecedor declarou que todos os carrapatos utilizados estavam livres de quaisquer patógenos conhecidos.

Bioensaios de repelência

Bioensaio de repelente de contato
Desenho de bioensaios in vitro de repelência para determinar a potência de repelentes em ninfas de Amblyomma americanum. A–B Visão geral esquemática (A) e desenho (B) utilizados para o ensaio de repelência por contato. Uma plataforma de poliestireno, na qual os movimentos do carrapato foram registrados, é projetada conforme mostrado na imagem com três áreas distintas: o lado controle (tratado com acetona), o centro (onde os carrapatos foram colocados no início do experimento) e a zona tratada (tratada com químico ou com acetona para o teste controle). A plataforma é fixada em um recipiente preenchido e rodeado por água para evitar a fuga dos carrapatos. A câmera é posicionada no topo da plataforma e ligada ao software Ethovision, que permite analisar o vídeo obtido. C Desenho mostrando o design utilizado para a repelência espacial de ninfas. A zona controle (entre o meio do tubo e o lado controle) e diferentes zonas assinaladas no tubo por marcas vermelhas e a porcentagem aproximada de repelência em cada zona em relação ao lado tratado (topo do tubo). D Foto de tubos contendo 10 ninfas que foram posicionados horizontalmente. O tubo à esquerda é tratado com TCA, onde os carrapatos estão localizados em direção ao lado da acetona do tubo, e o tubo à direita é o controle solvente, onde os carrapatos estão distribuídos uniformemente por todo o tubo.

Avaliamos a repelência por contato ou atratividade de compostos para ninfas de Am. americanum no período da tarde (12h às 17h) com temperatura e umidade relativa aproximadas de 26 °C e 70% UR. Classificamos a potência dos compostos quantificando o movimento de um carrapato colocado na zona de amortecimento de uma plataforma redonda de poliestireno rodeada por água, na qual foram definidas uma zona não tratada, uma zona tratada e uma zona de amortecimento (Fig. 1A, B). O movimento do carrapato foi rastreado usando o software de gravação de vídeo Ethovision XT e uma câmera Basler acA-1300-60gm (Noldus Information Technology Inc., Leesburg, VA, EUA) montada dentro de uma arena fechada que bloqueava todos os estímulos visuais externos. Importante, o equipamento foi montado sobre borracha para isolamento de vibrações, a fim de reduzir ainda mais a interferência de movimentos dos carrapatos por estímulos externos. A superfície da plataforma de poliestireno foi protegida usando uma camada protetora de bancada (Thermo Fisher Scientific) sobre a qual os papéis de filtro tratados e controle foram colocados antes do experimento. O substrato foi cortado de papéis de filtro redondos de 9 cm de diâmetro (Thermo Fisher Scientific) seguindo as dimensões mostradas na Fig. 1A e B. Os papéis de filtro foram tratados com 200 μl de acetona para o lado controle e 200 μl de solução de tratamento para o lado tratado. Após um tempo de secagem de 10 min na bancada, os dois papéis de filtro foram fixados na plataforma, e o carrapato foi colocado na zona de amortecimento (1,5 cm de largura) da plataforma. Os movimentos foram registrados durante um período de 10 min, e os carrapatos não foram reutilizados para nenhum outro experimento de repelência descrito neste estudo.
Bioensaios com diferentes repelentes foram realizados em ordem aleatória, e um grupo controle com solvente foi utilizado a cada dia e para cada repelente diferente. Para cada composto, várias concentrações foram utilizadas para comparar sua eficácia repelente. DEET e nootkatona foram testados a 1, 10, 50 e 100 µg/cm², enquanto o TCA foi testado a 0,25, 1, 5, 10, 25 e 50 µg/cm², o que permitiu a geração de uma curva de concentração-resposta e a determinação da concentração para repelir 50% dos carrapatos (RC50). Óleos essenciais (isto é, gerânio, orégano, cedro, tomilho, cravo, baga de zimbro, amíris, cássia, citronela, hortelã-pimenta, patchouli, erva-doce, limão, endro, pimenta-preta e lavanda) foram testados a 10 e 50 µg/cm².

A porcentagem de tempo gasto em cada zona da plataforma (ou seja, zonas de controle e tratada) foi obtida dividindo-se o tempo gasto em cada zona pelo tempo total do experimento e multiplicado por 100 para obter uma porcentagem. A porcentagem de tempo gasto na zona tampão, utilizada para colocar os carrapatos no início do experimento, não foi incluída no cálculo do efeito repelente do tratamento testado. Assim, a porcentagem de presença na zona de controle (ou % na zona de controle) foi determinada com a seguinte fórmula: 100 × (tempo total na zona de controle/(tempo total na zona tratada + tempo total na zona de controle)). Importante, todos os carrapatos se moveram da zona tampão durante a gravação.

Bioensaio de repelente espacial

O bioensaio de repelente espacial foi baseado em modificações do ensaio de repelente para mosquitos descrito por Jiang e colaboradores (2019). O comportamento de ninfas de Am. americanum foi observado utilizando um dispositivo horizontal que permitia que os carrapatos se movessem livremente dentro de um tubo de vidro durante um período definido de tempo. Uma tela de malha dupla foi colocada em cada extremidade do tubo de vidro (comprimento: 12,5 cm, diâmetro externo: 2,5 cm, TriKinetics, Waltham, MA, EUA) e mantida no lugar com a extremidade inferior de um tubo de centrífuga de 50 ml (Falcon™, Corning Inc., Corning, NY, EUA) conforme mostrado na Fig. 1C e 1D. Seis furos foram perfurados nas tampas cônicas para evitar a saturação de ar dentro dos tubos de vidro. Todos os tubos foram colocados em uma plataforma de poliestireno (com palitos de madeira colados na plataforma para evitar que os tubos rolassem) e dentro de um recipiente plástico onde a temperatura e a umidade foram mantidas a 26 ± 1 °C e 75 ± 5%, respectivamente. Os tubos de vidro foram descartados após o término do experimento e não foram reutilizados.
Dez ninfas de Am. americanum foram introduzidas dentro de cada tubo de vidro e foram deixadas para se equilibrar ao novo ambiente por 20 minutos antes de iniciar o experimento. Durante este período de equilíbrio, papéis de filtro redondos (diâmetro 2,5 cm, grau 1 Whatman, Sigma Aldrich Chemical Co.) foram tratados com 50 μl de solvente (acetona) controle ou de soluções de tratamento. Os papéis de filtro tratados foram secos por 10 minutos antes de serem colocados dentro da tampa cônica. Os papéis tratados estavam aproximadamente a 50 mm de distância da tela de malha para evitar o contato dos carrapatos com os produtos químicos. A distância entre a tela do lado controle e a tela do lado tratado era o comprimento do tubo de vidro (12,5 cm). A partir disso, definimos que os carrapatos foram repelidos se estivessem localizados dentro da metade controle da câmara, que estava a até 6,25 cm do papel de filtro tratado com acetona até a linha média da câmara de vidro. A localização de cada tubo na plataforma de poliestireno e as extremidades controle ou tratamento foram selecionadas aleatoriamente para cada repetição. Os tratamentos controle consistiram em papéis de filtro tratados apenas com acetona em ambas as extremidades do tubo (Fig. 1D). Para os tratamentos químicos, um lado do tubo foi tratado com acetona e o outro com o repelente putativo dissolvido em acetona (Fig. 1D). Para DEET e nootkatona, testamos 1, 10, 50 e 100 μg/cm². As concentrações testadas para os óleos de gerânio, orégano, cedro, tomilho, cravo, zimbro, amíris, cássia, citronela, hortelã-pimenta, patchouli, erva-doce, limão, endro, pimenta-preta e lavanda foram 1 e 10 μg/cm². As concentrações testadas para TCA foram 1, 10 e 50 μg/cm². A porcentagem de presença de carrapatos na zona controle foi calculada com a seguinte fórmula: 100 × (número de carrapatos na área controle)/(número total de carrapatos), e as posições dos carrapatos foram registradas aos 15 min, 30 min, 1 h e 2 h. Foram realizadas seis repetições para cada tratamento e cada concentração, onde cada repetição continha a repelência de dez indivíduos. O número de grupos controle de carrapatos foi maior do que o de carrapatos testados com produtos químicos porque um grupo controle foi feito para cada repetição para permitir uma análise estatística pareada (n = 230 ninfas controle).
Bioensaio com ponta de dedo
Pontas dos dedos humanos foram utilizadas para testar a repelência a carrapatos sob o protocolo aprovado pelo Conselho de Revisão Institucional (IRB) da Universidade da Flórida (IRB202301534), modificado a partir do trabalho de Carroll et al.. Uma porção da pele foi primeiro protegida por um curativo adesivo transparente que cobria a articulação entre a segunda e a terceira falange até o meio da terceira falange do dedo indicador esquerdo. Um volume de 100 μl de solvente (acetona) ou solução foi aplicado sobre um pedaço de tecido de gaze (1,5 × 6,5 cm cortado de uma compressa não tecida para feridas, General Medi®) e deixado secar à temperatura ambiente por 10 min. O tecido tratado foi então enrolado e fixado na pele protegida usando fita adesiva dupla face Scotch® no início da segunda falange. Os tratamentos químicos foram randomizados. Dez carrapatos foram colocados na ponta do dedo indicador não tratado e deixados subir por 10 min. Ao final do experimento, os carrapatos foram descritos como repelidos se caíssem do dedo ou permanecessem na ponta da primeira falange. As ninfas foram descritas como não repelidas se permanecessem no tecido tratado ou se cruzassem a porção tratada do dedo. Para cada grupo de carrapatos utilizado, os mesmos carrapatos usados nos grupos tratados foram primeiro testados em tratamentos controle para garantir que o indivíduo tentasse subir e não apresentasse comportamento não ambulatorial que pudesse ser visto como repelência no grupo tratado. Cada produto químico e óleo foi testado na concentração de 10 μg/cm² dissolvido em acetona. Entre cada grupo de carrapatos, as mãos foram lavadas com sabão inodoro e água deionizada para evitar a presença do produto químico testado anteriormente. Três a cinco réplicas foram realizadas para cada composto estudado, com cada réplica contendo 10 carrapatos individuais.
Análise estatística
As análises estatísticas foram realizadas utilizando o GraphPad Prism 9 (GraphPad Software, Inc., San Diego, CA, EUA). A porcentagem de presença na zona de controle (% na zona de controle) para o ensaio de contato e espacial foi modificada usando a seguinte fórmula, , para obter porcentagens de repelência comparáveis entre os três bioensaios diferentes. As porcentagens de repelência para todos os ensaios foram comparadas entre a média dos grupos controle (apenas na presença de acetona) e os grupos testados (com um lado tratado com um composto) usando ANOVA two-way comum e o teste LSD de Fisher não corrigido com uma variância agrupada única para o ensaio espacial. Testes de Kruskal-Wallis com teste de Dunn não corrigido foram realizados para o bioensaio de repelência por contato. Os dados de repelência para todas as análises restantes foram corrigidos em relação aos dados pré-teste usando a fórmula de mortalidade corrigida de Abbott. O RC50 do TCA foi obtido por regressão não linear para uma equação logística de quatro parâmetros usando o software GraphPad Prism. O teste t pareado múltiplo foi usado para comparar a repelência do controle e a testada obtida no ensaio da ponta do dedo. Uma matriz de correlação sobre a porcentagem de repelência dos três bioensaios diferentes para todos os produtos químicos e naturais a 10 µg/cm² foi calculada usando o coeficiente de correlação de Spearman não paramétrico.
Resultados
Repelência por contato
Repelência por contato de ninfas de Amblyomma americanum após exposição a óleos essenciais
Tratamento µg/cm² Repelência (± EPM) % Acetona 0 − 10,7 (± 10,9) Gerânio 10 4,0 (± 20,0) Aa 50 89,5 (± 7,2) Ba Orégano 10 − 13,2 (± 22,5) Aa 50 86,5 (± 6,6) Ba Óleo de cedro 10 30,7 (± 19,0) Ab 50 83,7 (± 7,6) Bb Tomilho 10 40,7 (± 19,2) Ab 50 81,6 (± 8,2) Bb Cravo 10 49,1 (± 22,0) Ab 50 91,3 (± 4,8) Ba Bagas de zimbro 10 78,0 (± 13,5) Bd 50 44,8 (± 26,3) Ac Amyris 10 30,8 (± 23,9) Ab 50 78,9 (± 11,8) Bc Cássia 10 27,3 (± 24,2) Ab 50 1,9 (± 25,3) Ad Citronela 10 92,4 (± 4,3) Bd 50 61,7 (± 5,6) Bc Hortelã-pimenta 10 6,2 (± 30,0) Aa 50 30,3 (± 33,5) Ac Patchouli 10 43,1 (± 35,2) Ab 50 62,8 (± 22,3) Bc Funcho 10 58,3 (± 13,3) Bc 50 60,2 (± 22,4) Bc Limão 10 − 20,3 (± 36,8) Aa 50 67,5 (± 19,3) Bc Endro 10 49,2 (± 19,1) Ab 50 80,1 (± 5,6) Bc Pimenta-preta 10 45,8 (± 36,3) Ab 50 63,2 (± 17,5) Bc Lavanda 10 0,46 (± 31) Aa 50 79,4 (± 13,1) Bc
A porcentagem de ninfas repelidas é apresentada como média (6 réplicas, 10 carrapatos por réplica) ± EPM para cada tratamento e ambas as concentrações. A significância estatística é indicada por letras, onde letras maiúsculas representam significância estatística em P < 0,05 em comparação com o controle solvente e letras minúsculas representam comparação com outros óleos na mesma concentração. Grupos não rotulados pela mesma letra maiúscula ou minúscula representam significância estatística em P < 0,05, conforme determinado pelo teste t não pareado (comparação com o controle solvente) ou ANOVA one-way com pós-teste de Tukey (comparação de óleos).
Repelência de contato de ninfas de Amblyomma americanum. A repelência de contato de DEET (A), nookatona (B) e TCA (C) em comparação ao controle com acetona é mostrada com base no tempo total gasto nas zonas de controle não tratado (ctl) em comparação com as zonas tratadas. As barras representam a média (6 réplicas, 10 carrapatos por réplica), e as barras de erro representam o EPM. Os asteriscos representam significância estatística entre a repelência tratada e controle dentro da mesma concentração, onde *P < 0,05, **P < 0,01, ***P < 0,001 e ****P < 0,0001, conforme determinado pelo teste t de Student não pareado. Abaixo de cada concentração, rastreadores de movimento representativos são mostrados como um mapa de linha (topo) e mapa de calor (base) gerados pelo software Ethovision, mostrando os movimentos de um único carrapato ninfal ao longo de 60 segundos para cada composto e cada concentração. O mapa de calor indica o tempo gasto na localização, com azul representando menos tempo e vermelho representando mais tempo em média. D Curvas de dose-resposta para a repelência mediada por TCA, DEET e nookatona. Cada ponto de dados representa a média (n = 10 carrapatos por concentração) de repelência, e as barras de erro representam o DP.

A acetona não apresentou atividade repelente ou atrativa para carrapatos (Tabela 1). A porcentagem de tempo gasto nas áreas de controle versus tratadas da arena e os traços representativos de comportamento do Ethovision para DEET, nookatona e TCA são mostrados na Fig. 2A–C, respectivamente. O TCA foi o repelente mais potente estudado no ensaio de contato, com um valor de RC50 de 5,9 μg/cm² (IC 95% 2,5–8,5 μg/cm², Inclinação: 3,0, r²: 0,64), que foi aproximadamente cinco e sete vezes mais repelente do que DEET (RC50: 26,7 μg/cm², IC 95% 14–40 μg/cm², Inclinação: 2,1, R²: 0,79) e nookatona (RC50: 35,4 μg/cm², IC 95% 12–52 μg/cm², Inclinação: 1,4, R²: 0,49), respectivamente (Fig. 2D). O RC50 do TCA foi significativamente (P < 0,01) menor do que o RC50 para DEET e nookatona (Fig. 2D).

A 10 μg/cm², a baga de zimbro e a citronela repeliram significativamente os carrapatos da superfície tratada, pois a porcentagem de repelência foi 8,3 e 9,6 vezes maior do que para os tratamentos controle, o que foi um aumento estatisticamente significativo (P < 0,01) (Tabela 1). Curiosamente, a baga de zimbro e a citronela foram os únicos dois óleos essenciais que exibiram > 75% de repelência (Tabela 1) a 10 μg/cm². A ordem de potência a 10 μg/cm² foi demonstrada como sendo TCA = citronela = baga de zimbro > erva-doce > endro = cravo-da-índia = pimenta-preta = patchouli = tomilho = DEET = amíris = cedro = cássia > hortelã-pimenta = gerânio = lavanda = nookatona = orégano = limão (Tabela 1, Fig. 2D).
Atividade repelente a 50 μg/cm² foi significativamente (P < 0,01) aumentada para quase todos os óleos essenciais testados em comparação ao controle e a 10 μg/cm² (Tabela 1). A ordem de potência a 50 μg/cm² foi demonstrada como TCA = cravo = gerânio = DEET = orégano = cedro > tomilho > endro = lavanda = amyris = limão = pimenta-do-reino = patchouli = citronela = funcho = nootkatona > zimbro = hortelã-pimenta > cássia (Tabela 1). Por exemplo, gerânio foi 9,4 vezes mais potente, orégano foi 9,1 vezes mais potente, cedro foi 8,8 vezes mais potente, tomilho foi 8,6 vezes mais potente, cravo foi 9,5 vezes mais potente, amyris foi 8,4 vezes mais potente, patchouli foi 6,9 vezes mais potente, funcho foi 6,6 vezes mais potente, limão foi 7,3 vezes mais potente, endro foi 8,5 vezes mais potente, pimenta-do-reino foi 6,9 vezes mais potente e lavanda foi 8,4 vezes mais potente em comparação ao controle. Curiosamente, uma redução significativa na potência para citronela e zimbro foi observada a 50 μg/cm² em comparação a 10 μg/cm² (Tabela 1).
Bioensaio espacial
Repelência espacial de ninfas de Amblyomma amblyomma ao longo do tempo após exposição a 16 óleos essenciais, DEET, nootkatona e TCA
15 min 30 min 1 h 2 h Tratamento μg/cm2 Repelência (± EPM) % Repelência (± EPM) % Repelência (± EPM) % Repelência (± EPM) % Acetona 0 − 12,2 (± 9,04) − 15,7 (± 9,82) − 11,3 (± 11,7) − 9,57 (± 12,6) DEET 1 20 (± 21,6) 5 (± 20,6) 25 (± 22,2) 35 (± 22,2) 10 8 (± 17,4) 24 (± 19,4) 4 (± 24,8) 24 (± 31,87) 50 20 (± 17,1) 53,3 (± 20,4) 83,3 (± 8) 86,7 (± 6,7) Nootkatona 1 − 15 (± 31) − 20 (± 21,6) − 20 (± 24,5) 20 (± 31,6) 10 16 (± 24,8) 32 (± 16,3) 12 (± 24,2) 40 (± 24,5) 50 0 (± 18,6) 13,3 (± 22,3) 23,3 (± 13,1) 66,7 (± 18,4) TCA 1 − 25 (± 17,1) − 5 (± 18,9) 5 (± 26,3) 0 (± 29,4) 10 25 (± 33) 50 (± 19,2) 30 (± 12,9) 65 (± 12,6) 50 45 (± 17,1) 90 (± 10) 80 (± 14,1) 95 (± 5) Gerânio 1 16,4 (± 34,8) 9,7 (± 28,9) 9,1 (± 24,8) 14,6 (± 30) 10 50 (± 33,2) 55 (± 28,7) 55 (± 33) 60 (± 18,3) Orégano 1 − 20 (± 40) − 20 (± 30,6) − 13,3 (± 24) − 26,7 (± 24) 10 26,7 (± 40,6) 13,3 (± 43,7) 66,7 (± 17,6) 73,3 (± 17,6) Cedro 1 − 33,3 (± 17,6) − 53,3 (± 6,7) − 26,7 (± 33,3) − 20 (± 30,6) 10 53,3 (± 17,6) 20 (± 11,6) 20 (± 23,1) 20 (± 11,6) Tomilho 1 26,7 (± 13,3) 46,7 (± 29,1) 73,3 (± 17,6) 66,7 (± 24) 10 100 93,3 (± 6,7) 93,3 (± 6,7) 86,7 (± 13,3) Cravo-da-índia 1 − 4,1 (± 19,1) − 5 (± 49,9) − 5 (± 45,7) − 15 (± 46,5) 10 60 (± 11,6) 66,7 (± 6,7) 80 86,7 (± 6,7) Bagas de zimbro 1 5 (± 26,3) 10 (± 25,2) 15 (± 25) 15 (± 28,7) 10 53,3 (± 6,7) 60 (± 11,6) 53,3 (± 13,3) 53,3 (± 24) Amyris 1 10 (± 48) 10 (± 40,4) 40 (± 24,5) 5 (± 17,1) 10 − 15 (± 27,5) − 5 (± 20,6) 0 (± 18,3) 20 (± 16,3) Cássia 1 20 (± 29,4) 10 (± 33,2) 25 (± 41,1) 25 (± 35) 10 60 (± 23,1) 93,3 (± 6,7) 93,3 (± 6,7) 100 Citronela 1 55 (± 26,3) 60 (± 21,6) 70 (± 23,8) 75 (± 25) 10 − 13,3 (± 17,6) − 13,3 (± 13,3) 0 (± 20) − 26,7 (± 6,7) Hortelã-pimenta 1 3,2 (± 30,4) 8,2 (± 27,2) 12,3 (± 33) 12,3 (± 33) 10 − 20 (± 31,6) − 15 (± 29,9) − 5 (± 33) − 10 (± 46,6) Patchouli 1 60 (± 18,3) 30 (± 25,2) 50 (± 30) 65 (± 23,6) 10 20 (± 11,6) 20 (± 20) 33,3 (± 29,1) 40 (± 20) Funcho 1 5 (± 27,5) 15 (± 29,9) 35 (± 27,5) 30 (± 31,1) 10 15 (± 33,0) 25 (± 29,9) 0 (± 27,1) − 5 (± 35,9) Limão 1 46,7 (± 43,7) 33,3 (± 46,7) 53,3 (± 26,7) 60,0 (± 30,6) 10 10,0 (± 10,0) − 5 (± 15,0) 25,0 (± 15,0) 20,0 (± 18,3) Endro 1 13,3 (± 29,1) 13,3 (± 37,1) 0 (± 40,0) 6,7 (± 33,3) 10 20,0 (± 24,5) 15,0 (± 23,6) 45,0 (± 22,2) 55,0 (± 22,2) Pimenta-preta 1 15 (± 26,3) 15 (± 27,5) 35 (± 32,0) 25 (± 33,0) 10 35 (± 15,0) 35 (± 20,6) 80 (± 20,0) 80 (± 14,1) Lavanda 1 30 (± 23,8) 40 (± 24,5) 50 (± 20,8) 60 (± 14,1) 10 25 (± 35,0) 35 (± 29,9) 55 (± 12,6) 45 (± 23,6)
A porcentagem de ninfas repelidas ao longo do tempo é representada como média (6 réplicas) ± EPM em 15 min, 30 min, 1 h e 2 h para cada tratamento em todas as concentrações testadas.
O TCA não foi um repelente espacial eficaz a 1 μg/cm², mas foi espacialmente ativo a 10 μg/cm², com redução significativa (P < 0,05) da presença de carrapatos na área tratada nos pontos de exposição de 30 min, 1 h e 2 h em comparação ao controle (Tabela 2). Um aumento na repelência mediada pelo TCA foi observado a 50 μg/cm² em todos os pontos de tempo registrados em comparação ao controle e a 10 μg/cm². Uma redução de 4,7, 6,8, 8,1 e 9,9 vezes na presença no lado tratado do tubo foi observada aos 15 min, 30 min, 1 h e 2 h, respectivamente, após exposição a 50 μg/cm² de TCA, todas estatisticamente significativas (P < 0,01) em comparação ao controle (Tabela 2). Curiosamente, 50 μg/cm² de TCA repeliu 90 ± 10% dos carrapatos no tempo de exposição de 30 min, o que foi 1,7 e 6,9 vezes mais eficaz que o DEET e a nootkatona, respectivamente; essas diferenças na repelência foram estatisticamente significativas (P < 0,05) em comparação ao controle.

A 50 μg/cm², o DEET foi ativo como repelente espacial em todos os pontos de tempo testados. Uma redução de 4,4, 8,4 e 10,1 vezes na presença no lado tratado do tubo foi observada aos 30 min, 1 h e 2 h, respectivamente, com 50 μg/cm² de DEET, todas estatisticamente significativas (P < 0,01 aos 30 min, P < 0,001 às 1 h e 2 h) em comparação ao controle (Tabela 2). A 100 μg/cm² de DEET, a presença de carrapatos no lado tratado dos tubos foi reduzida em 3,8 vezes aos 30 min (P = 0,012, Tabela 2), 7 vezes às 1 h (P < 0,001) e 11 vezes às 2 h (P < 0,001) em comparação aos grupos controle (Tabela 2).

A nootkatona, que é um composto natural e está registrada pela EPA como repelente de carrapatos, foi menos ativa que o DEET e o TCA no ensaio espacial, sem repelência significativa aos 30 min ou 1 h quando testada a 50 μg/cm², mas repeliu significativamente (P < 0,01) os carrapatos às 2 h pós-exposição (Tabela 2). A nootkatona foi mais eficaz a 100 μg/cm², onde os carrapatos foram significativamente repelidos aos 15 min (P < 0,01), 30 min (P < 0,01), 1 h (P < 0,001) e 2 h (P < 0,001).
Dos óleos essenciais testados a 1 μg/cm², patchouli e citronela foram as duas moléculas mais repelentes no ensaio de repelente espacial no ponto de tempo mais precoce de 15 min, com 60 ± 18% e 55 ± 26% dos carrapatos repelidos (Tabela 2). A rápida atividade repelente dos óleos de patchouli e citronela é relevante porque nenhum outro óleo repeliu significativamente os carrapatos neste ponto de tempo inicial com 1 μg/cm². No entanto, é importante notar que o patchouli não repeliu significativamente os carrapatos aos 30 min ou 1 h, apesar da alta atividade aos 15 min (Tabela 1). Ao contrário do patchouli, 1 μg/cm² de óleo de citronela foi um repelente espacial eficaz em todos os pontos de tempo testados, com uma diminuição dos carrapatos na zona tratada de 5,5, 4,8, 7,1 e 8,8 vezes aos 15 min, 30 min, 1 h e 2 h pós-exposição, todos significativamente reduzidos (P < 0,05) em comparação ao controle. Embora menos repelentes que os óleos de patchouli e citronela, as exposições aos voláteis de 1 μg/cm² de óleos de tomilho e lavanda foram fortes repelentes espaciais às 1 e 2 h pós-exposição e foram significativamente diferentes (P < 0,05) dos tratamentos controle (Tabela 2). Todos os outros óleos a 1 μg/cm² não foram repelentes espaciais eficazes em nenhum ponto de tempo testado.

A 10 μg/cm², os óleos de amiris, citronela, hortelã-pimenta, patchouli, funcho e limão não demonstraram qualquer atividade repelente espacial (P > 0,05) contra ninfas de Am. americanum (Tabela 2). Tomilho e cássia foram os dois repelentes espaciais mais ativos estudados a 10 μg/cm², com taxas rápidas de repelência que se mantiveram ao longo do período de estudo. O tomilho foi o repelente espacial mais potente e eficaz quando testado a 10 μg/cm², com 100% de repelência aos 15 min de exposição, que foi o ponto de tempo mais precoce testado, e a repelência não foi reduzida nos pontos de tempo posteriores (Tabela 2). A cássia também foi um repelente espacial extremamente eficaz a 10 μg/cm², com 60 ± 17,6% de repelência aos 15 min e > 90% de repelência em todos os pontos de tempo subsequentes (Tabela 2). Cravo-da-índia e cedro não foram significativamente diferentes (P > 0,05) entre si na exposição de 15 min e foram os segundos óleos mais potentes testados, com 60 ± 11,6% e 53,3 ± 17,6% de repelência de carrapatos. A atividade repelente espacial do cravo-da-índia aumentou significativamente (P < 0,05) nos pontos de tempo de 1 h e 2 h em comparação com a exposição de 15 min, mas, curiosamente, a potência do cedro foi significativamente reduzida (P < 0,05) nos pontos de tempo de 30 min, 1 h e 2 h em comparação com 15 min (Tabela 2). A pimenta-preta foi mais lenta para induzir repelência em comparação com cravo-da-índia ou cedro, mas foi um repelente espacial eficaz a 10 μg/cm² após 1 e 2 horas de exposição, com 80 ± 20% e 80 ± 14% de repelência, respectivamente.

Bioensaio de repelência na ponta dos dedos
Bioensaio de repelência na ponta dos dedos de ninfas de Amblyomma americanum. Potência repelente de 16 óleos essenciais, TCA, nookatona e DEET em um ensaio de repelência in vivo realizado em um voluntário humano (UF IRB: IRB202301534). As barras representam a porcentagem média de repelência (n = 5 carrapatos), e as barras de erro representam o DP. Os asteriscos representam significância estatística entre a repelência tratada e controle dentro do mesmo composto, onde *P < 0,05 e **P < 0,01 conforme determinado por um teste t pareado múltiplo. A não significância é denotada por "ns" e é P > 0,05

Não foi observada diferença significativa na repelência entre TCA, DEET e nookatona na concentração testada de 10 μg/cm2, mas todos os três compostos resultaram em repelência significativa (P < 0,01) em comparação com os tratamentos de controle com solvente (Fig. 3). Surpreendentemente, o óleo de patchouli foi o único óleo essencial testado que levou a uma repelência significativa (P < 0,05) dos carrapatos, com uma redução de 1,7 vezes em comparação com o controle com solvente (Fig. 3). A ordem de classificação da repelência no ensaio de ponta dos dedos com ninfas de Am. americanum é TCA = nookatona = DEET > patchouli > cássia > baga de zimbro = hortelã-pimenta = lavanda = cravo = tomilho = gerânio = orégano = endro = cedro = citronela = pimenta-do-reino = amyris = funcho = limão.

Correlação entre os três bioensaios de repelência

Matriz de correlação da repelência entre os bioensaios de contato, espacial (para todo o tempo registrado) e de ponta dos dedos. A matriz de correlação representa a correlação da porcentagem de repelência para todos os bioensaios a 10 μg/cm2 para cada composto. Os compostos incluídos na análise foram DEET, nookatona, TCA, citronela, patchouli, tomilho, cravo, cássia, baga de zimbro e funcho. Compostos que apresentaram < 50% de repelência em todos os ensaios foram excluídos da análise para eliminar a correlação positiva de repelentes fracos de carrapatos. O valor indicado para cada comparação representa o indicador de correlação que é ilustrado pela escala no lado direito da matriz, onde + 1,0 é correlação positiva completa e − 1,0 é correlação negativa completa

Nosso objetivo foi testar a correlação da repelência entre os três ensaios através da geração de uma matriz de correlação (Fig. 4). As entradas nesta matriz foram a porcentagem de repelência a 10 μg/cm2 de TCA, DEET (padrão sintético), nookatona (padrão natural) e os óleos essenciais com melhor desempenho em cada ensaio (patchouli, citronela, funcho, tomilho, cravo e cássia). Uma correlação negativa foi identificada entre o ensaio de ponta dos dedos e o ensaio de contato, indicando que os repelentes que eram ativos em um ensaio eram inativos no outro. Uma correlação positiva fraca foi observada entre os pontos de tempo latentes (por exemplo, 60 min) do ensaio espacial e do ensaio de ponta dos dedos; similarmente, uma correlação negativa fraca foi observada entre qualquer ponto de tempo do ensaio espacial e o ensaio de contato (Fig. 4). Como esperado, os diferentes pontos de tempo dentro do ensaio espacial mostraram-se positivamente correlacionados (0,85 < r < 0,96, Fig. 4).

Discussão
Embora avanços científicos significativos tenham sido alcançados nas áreas de genômica de carrapatos, proteínas salivares secretadas e tecnologia de vacinas, esses avanços foram mal traduzidos na comercialização bem-sucedida de terapêuticos para reduzir a morbidade e mortalidade decorrentes de patógenos transmitidos por carrapatos. Embora o desenvolvimento de novos acaricidas e tecnologias de vacinas continue sendo um esforço importante, a capacidade de repelir vetores de carrapatos de hospedeiros humanos representa uma opção barata e viável para reduzir a transmissão de patógenos transmitidos por carrapatos aos humanos. No entanto, a inovação no campo dos repelentes de artrópodes tem sido relativamente baixa e continua a depender fortemente de DEET, que alguns hesitam em usar mesmo tendo sido aceito como seguro quando usado corretamente, IR3535 ou picaridina. Considerando isso, esforços recentes têm sido feitos para desenvolver novos repelentes que possam ser integrados à rotação atual de inseticidas e protetores pessoais para proteção contra patógenos transmitidos por artrópodes.

Um desafio para o desenvolvimento de novos inseticidas ou repelentes químicos é o tempo necessário para passar da “bancada para o campo” para novos compostos químicos, o que dificulta a capacidade de lidar com o aumento contínuo das doenças transmitidas por carrapatos. Uma das principais rotas para a rápida comercialização de pesticidas é desenvolver compostos de origem natural (ou seja, biopesticidas), que são significativamente mais baratos e mais rápidos de comercializar do que os pesticidas sintéticos. Nesse ponto, a nootkatona é um componente do óleo de toranja que possui propriedades repelentes e tóxicas contra carrapatos e foi recentemente registrada pela EPA para controle de artrópodes após aproximadamente 3 anos de desenvolvimento. Esse tempo relativamente curto desde o desenvolvimento até o registro pela EPA para a nootkatona destaca o rápido avanço através das verificações regulatórias para biopesticidas e o potencial de produtos naturais se tornarem produtos comercializados direcionados ao controle de carrapatos. Assim, o objetivo deste estudo foi duplo: (i) testar a repelência de carrapatos de extratos de produtos naturais ou compostos naturais conhecidos por terem propriedades repelentes contra mosquitos e (ii) avaliar a correlação de três ensaios de repelência distintos que podem informar estudos downstream sobre ensaios apropriados que se traduzem em repelência de campo e podem informar ensaios usados para registro na EPA.
As frações ácidas dos piretroides e da piretrina I natural têm atividade repelente significativa contra mosquitos. Mais especificamente, o ácido 1R-trans-permetrínico (TFA) e o ácido 1R-trans-crisântemico (TCA), derivados da hidrólise da permetrina e da piretrina I natural, respectivamente, proporcionaram repelência significativa a mosquitos e preveniram picadas de mosquitos em braços humanos. A alta atividade repelente do TCA contra mosquitos é significativa para prevenir picadas de carrapatos por ser um composto natural (ou seja, piretrina I natural) que pode atender à necessidade de um repelente eficaz contra carrapatos com potencial para avanço rápido no processo regulatório. Portanto, testamos a atividade repelente do TCA contra Am. americanum em três bioensaios distintos em comparação com DEET e nootkatona.

O TCA foi significativamente mais repelente para ninfas de Am. americanum do que DEET, nootkatona e óleos essenciais nos ensaios de repelência de contato e espacial (Fig. 2, Tabelas 1, 2), mas teve atividade igual ao DEET e à nootkatona no ensaio de ponta de dedo (Fig. 3). Esses dados indicam que o TCA representa um novo composto ativo de ocorrência natural que pode controlar populações de carrapatos ou evitar que carrapatos piquem humanos. Importante, o TCA apresenta um perfil de segurança positivo em mamíferos, com valor de DL50 oral em camundongos de 364 mg/kg (IC 95% 200–600 mg/kg), o que não é significativamente diferente da transflutrina, um repelente espacial comercializado para carrapatos e mosquitos e que não apresenta risco de preocupação para a saúde humana quando usado de acordo com as instruções do rótulo.

Embora o TCA tenha demonstrado repelir carrapatos a uma distância remota da fonte, é necessário definir a repelência do TCA em condições de campo, pois a aquisição de hospedeiros geralmente ocorre pelo contato dos hospedeiros com o carrapato, e não pelo movimento do carrapato em direção ao hospedeiro. A repelência espacial é provavelmente menos relevante para a maioria das espécies de carrapatos do que para mosquitos, mas a alta repelência espacial do TCA pode proporcionar benefício significativo para certas espécies de carrapatos, como o carrapato-marrom-do-cão (Rhipicephalus sanguineus), associados a canis e locais onde cães residem. A tradução da atividade do TCA para R. sanguineus também é significativa, pois o TCA demonstrou ser igualmente repelente para mosquitos resistentes a piretroides portadores de mutações kdr em comparação com mosquitos suscetíveis a piretroides, o que é relevante devido a vários relatos de alta resistência a piretroides nesta espécie.
Estudos anteriores documentaram vários óleos extraídos de plantas ou compostos de origem natural como repelentes ativos de carrapatos. Essa descoberta continua a apoiar a noção de que compostos naturais podem ser usados como uma ferramenta eficaz para reduzir picadas de carrapatos. Curiosamente, usando um ensaio de papel filtro vertical, alguns compostos naturais testados foram descritos como menos eficazes que o DEET contra ninfas de Am. americanum, no entanto, o óleo de eucalipto-limão foi mais ativo que DEET, picaridina e IR3535 quando testado usando o ensaio de carrossel de carrapatos. Contrariamente, a potência repelente do DEET, do óleo de hortelã-pimenta e do óleo de alecrim contra I. scapularis não diferiu significativamente entre ensaios in vitro (frasco e placa de Petri) e in vivo (ponta dos dedos e antebraço). Assim, o segundo objetivo deste estudo foi avaliar como as potências repelentes de 16 óleos essenciais, do ácido piretrínico de origem natural, TCA, nookatona e DEET variam com base em dois ensaios in vitro e um ensaio in vivo. Alta variabilidade foi observada entre os três bioensaios, com vários óleos essenciais sendo melhores que DEET e nookatona a 10 μg/cm² e 50 μg/cm² nos ensaios de contato e espacial (Tabelas 1 e 2), mas foram menos ativos que DEET no ensaio de ponta de dedo (Fig. 3). Da mesma forma, o tomilho mostrou-se o óleo mais repelente testado no ensaio espacial (Tabela 2), mas foi 6,7 vezes menos ativo que o DEET em um ensaio de escalada vertical. Esses dados estão resumidos na Fig. 4, que mostra que a atividade repelente identificada em ensaios espaciais ou de contato está negativamente correlacionada com a eficácia repelente determinada no ensaio de ponta de dedo. A correlação negativa da repelência com base no tipo de ensaio foi um tanto surpreendente, pois antecipamos que óleos altamente voláteis seriam repelentes eficazes nos bioensaios de contato e espacial. No entanto, a atividade repelente foi negativamente correlacionada entre esses dois ensaios, o que sugere que a volatilidade não é a única métrica para prever a eficácia nesses ensaios. Da mesma forma, antecipamos que a atividade repelente estaria correlacionada entre os bioensaios de contato e de ponta de dedo, pois ambos os ensaios incorporam o contato do carrapato com um substrato. No entanto, a atividade repelente foi negativamente correlacionada entre esses dois ensaios, o que sugere que uma série de parâmetros físico-químicos atualmente não definidos é importante para prever a atividade biológica nesses ensaios.
A análise de correlação foi realizada para relacionar a capacidade de cada ensaio repelente em informar o desempenho dos demais. Observou-se que o desempenho no ensaio de contato foi correlacionado negativamente (embora fracamente) com o desempenho no ensaio de repelência espacial. Isso era esperado, uma vez que a volatilidade é um requisito para a repelência espacial; no entanto, o aumento da volatilidade leva a uma diminuição da repelência de contato (principalmente por reduzir a duração do efeito). Isso está bem documentado para produtos naturais, pois muitos não são repelentes duradouros devido aos seus perfis de volatilidade relativamente altos. Além disso, Paluch et al. demonstraram que a pressão de vapor estava negativamente correlacionada com a repelência de contato e com a repelência espacial em estágio inicial. Os autores postulam que produtos naturais com menor pressão de vapor provavelmente possuem concentrações mais altas em papéis de filtro tratados por mais tempo, o que é particularmente importante para a repelência de contato. Inesperadamente, houve uma correlação negativa entre o ensaio de ponta de dedo e o ensaio de repelência de contato. Isso pode ser devido a uma variedade de fatores, por exemplo, (i) voláteis do hospedeiro no ensaio de ponta de dedo alteram fundamentalmente os resultados em comparação com o ensaio de contato (interações físicas com os repelentes ou modificação da fisiologia do carrapato em comparação com os ensaios in vitro), (ii) o tecido usado no ensaio de ponta de dedo humano faz com que os tratamentos se comportem de maneira diferente do que quando aplicados em papéis de filtro no ensaio de contato, (iii) o calor do dedo altera as propriedades físicas dos compostos testados e/ou a fisiologia dos carrapatos ou (iv) repelentes voláteis (espaciais) são mais eficazes neste sistema de ensaio. Notavelmente, uma correlação fraca e positiva foi observada entre o ensaio de ponta de dedo e o ensaio de repelência espacial. Essa descoberta pode indicar que odorantes de produtos naturais que são voláteis podem ser mais apropriados para o desenvolvimento de repelentes para pele humana ou tecido destinados ao controle de carrapatos do que repelentes não voláteis (de contato). No entanto, mais trabalho é necessário para compreender melhor essa tendência e documentá-la além dos repelentes de produtos naturais.
Conclusões
Em conclusão, o TCA repeliu ninfas de Am. americanum igualmente ou melhor que o DEET e a nootkatona nos três ensaios que utilizamos para quantificar a repelência, o que, combinado com o alto perfil de segurança em mamíferos e alta atividade contra insetos resistentes a piretróides, sugere que ele representa um candidato a repelente de carrapatos para proteger humanos de picadas de carrapatos. Importante, o pipeline de desenvolvimento para o TCA é provavelmente menor do que para um repelente sintético, pois é derivado da piretrina I natural. As diferenças na potência repelente com base no tipo de ensaio (Fig. 4) sugerem que a capacidade de descobrir repelentes ativos de carrapatos adequados para desenvolvimento é mais complicada do que para outras espécies de artrópodes; além disso, o mecanismo de aplicação em campo deve ser considerado no início do desenvolvimento para garantir a tradução para eficácia em campo. Trabalhos futuros devem ter como objetivo definir as proteínas de membrana que medeiam a recepção e transdução em neurônios quimiossensoriais de carrapatos, que foram bem caracterizados em mosquitos. Isso ajudará a definir o modo de repelência do TCA e o desenvolvimento de novos mecanismos para repelentes de carrapatos.

Informações Suplementares

Abreviações

DEET
N,N-dietil-m-toluamida
RC50
Concentração efetiva para repelir 50% dos carrapatos
PMD
p-Mentano-3,8-diol
TCA
Ácido 1R-trans-crisântemo

Nota do Editor

A Springer Nature permanece neutra em relação a reivindicações jurisdicionais em mapas publicados e afiliações institucionais.

Contribuições dos autores

ALM, EJN e DRS conceberam, projetaram e realizaram os experimentos. ALM, EJN e DRS analisaram os dados. ALM, EJN, AL e DRS participaram da redação do manuscrito. Todos os autores leram e aprovaram o manuscrito final.

Financiamento

O estudo foi parcialmente financiado pelo Departamento de Agricultura dos Estados Unidos (USDA) por meio de um Acordo de Cooperação Não Assistencial (#58-8042-3-045) entre o Serviço de Pesquisa Agrícola do USDA (ARS) e a Universidade da Flórida. Este artigo relata apenas os resultados da pesquisa. A menção de um produto proprietário não constitui endosso ou recomendação dos autores ou do USDA para seu uso. O USDA é um provedor e empregador de oportunidades iguais. O apoio financeiro parcial para esta publicação foi fornecido pelo Número de Acordo de Cooperação U01CK0006 dos Centros de Controle e Prevenção de Doenças. Seu conteúdo é de responsabilidade exclusiva dos autores e não representa necessariamente as opiniões oficiais dos Centros de Controle e Prevenção de Doenças ou do Departamento de Saúde e Serviços Humanos.

Disponibilidade de dados e materiais

Os dados que suportam as descobertas deste estudo estão disponíveis junto ao autor correspondente mediante solicitação razoável.

Declarações

Aprovação ética e consentimento para participar

Estudos envolvendo voluntários humanos foram realizados sob protocolos aprovados pelo Conselho de Revisão Institucional da Universidade da Flórida (UF IRB), protocolo nº IRB202301534.

Consentimento para publicação

Não aplicável.

Interesses concorrentes

Os autores declaram que não têm interesses concorrentes.
Referências
Papel do carrapato-estrela-solitária, Amblyomma americanum (L.), em doenças humanas e animais
O espectro crescente de doenças causadas pelo carrapato-estrela-solitária Amblyomma americanum
Distribuição atual e futura do carrapato-estrela-solitária, Amblyomma americanum (L.) (Acari: Ixodidae) na América do Norte
A relevância das picadas de carrapatos na produção de anticorpos IgE contra o oligossacarídeo mamífero galactose-alfa-1,3-galactose
Síndrome alfa-gal: envolvimento das enzimas alfa-D-galactosidase e beta-1,4 galactosiltransferase de Amblyomma americanum no metabolismo do alfa-Gal
Medidas de proteção pessoal para prevenir picadas de carrapatos nos Estados Unidos: lacunas de conhecimento, desafios e oportunidades
Conhecimentos, atitudes e comportamentos sobre prevenção de doenças transmitidas por carrapatos em áreas endêmicas
Experiência do público com carrapatos e doenças transmitidas por carrapatos: resultados de pesquisas nacionais HealthStyles
Neurotoxicidade e modo de ação do N,N-dietil-meta-toluamida (DEET)
O DEET é um neurotóxico perigoso?
Eficácia repelente de 20 óleos essenciais em mosquitos Aedes aegypti e carrapatos Ixodes scapularis em ensaios de repelência por contato
Efeito da combinação de DEET e flupiradifurona no carrapato Ixodes ricinus: bioensaio de repelência e caracterização farmacológica usando microtransplante de membranas do singânglio
Comparação da eficácia repelente de carrapatos de produtos químicos e biológicos originários da Europa e dos EUA
A ameaça passada e presente de doenças transmitidas por vetores em tropas destacadas
Repelentes de carrapatos: passado, presente e futuro
Formulações de deet, picaridina e IR3535 aplicadas na pele repelem ninfas do carrapato-estrela-solitária (Acari: Ixodidae) por 12 horas
Eficácia prolongada de repelentes IR3535 contra mosquitos e carrapatos de perna preta na América do Norte
Atividade repelente e acaricida de ácidos graxos de óleo de coco e seus compostos derivados e óleo de catnip contra Amblyomma sculptum
Respostas comportamentais do carrapato Ixodes scapularis a produtos naturais: desenvolvimento de novos repelentes
Atividades repelente e acaricida de óleos essenciais de manjericão (Ocimum basilicum) e pó de rocha contra carrapatos Ixodes scapularis e Dermacentor variabilis
Atividade comparativa dos repelentes DEET e AI3-37220 contra os carrapatos Ixodes scapularis e Amblyomma americanum (Acari: Ixodidae) em bioensaios laboratoriais
Óleos essenciais de Cupressus funebris, Juniperus communis e J. chinensis (Cupressaceae) como repelentes contra carrapatos (Acari: Ixodidae) e mosquitos (Diptera: Culicidae) e como toxicantes contra mosquitos
Avaliação de quatro produtos naturais comerciais para repelência e toxicidade contra o carrapato-estrela-solitária, Amblyomma americanum (Acari: Ixodidae)
Avaliação do DEET e oito óleos essenciais para repelência contra ninfas do carrapato-estrela-solitária, Amblyomma americanum (Acari: Ixodidae)
Investigação guiada por bioatividade de óleos essenciais de gerânio como repelentes naturais de carrapatos
Atividade repelente do DEET contra ninfas de Amblyomma cajennense (Acari: Ixodidae) submetidas a diferentes bioensaios laboratoriais
Repelência do óleo essencial de Origanum onites L. e constituintes para o carrapato-estrela-solitária e o mosquito da febre amarela
Um novo ensaio de carrossel de carrapatos para testar a eficácia de repelentes em Amblyomma americanum L
A repelência do DEET e do SS220 aplicados na pele envolve a percepção olfativa por duas espécies de carrapatos
Comparação de métodos de bioensaio de repelência in vitro e in vivo para ninfas de Ixodes scapularis
Atividade repelente de compostos derivados de plantas contra ninfas de Amblyomma cajennense (Acari: Ixodidae)
Busca por larvas de carrapatos (Acari: Ixodidae): uma revisão das influências que afetam a sobrevivência fora do hospedeiro
Bioensaios in vitro utilizados na avaliação de extratos vegetais para propriedades repelentes e acaricidas de carrapatos: uma revisão crítica
Perspectivas sobre novas estratégias para a identificação e desenvolvimento de alvos de inseticidas
Impacto dos produtos naturais na descoberta e inovação de compostos de proteção de cultivos
A nova era da descoberta de inseticidas - a indústria de proteção de cultivos e o impacto dos produtos naturais
Novos derivados de piretróides como repelentes de mosquitos eficazes e sinergistas de repelentes
Ácidos e álcoois derivados de piretróides: bioatividade e efeitos sinérgicos na repelência e toxicidade de mosquitos
Método de triagem de alto rendimento para avaliar a repelência espacial e a toxicidade de vapores para mosquitos
Um método para calcular a eficácia de um inseticida
Agência, U. S. E. P. Nootkatone Agora Registrada pela EPA. https://www.epa.gov/pesticides/nootkatone-now-registered-epa. Acessado em 03 jan. 2024.
Canais de potássio retificadores internos (Kir) medeiam a função da glândula salivar e a alimentação sanguínea no carrapato-estrela-solitária, Amblyomma americanum
Canais de potássio retificadores internos sensíveis ao ATP regulam a secreção de proteínas salivares pró-alimentação no carrapato-estrela-solitária (Amblyomma americanum)
A proteína da saliva da ninfa de Ixodes scapularis bloqueia a inflamação do hospedeiro e a morte mediada pelo complemento do agente da doença de Lyme, Borrelia burgdorferi
Análises comparativas em larga escala de genomas de carrapatos elucidam sua diversidade genética e capacidades vetoriais
Avanços recentes na descoberta de antígenos de carrapatos e no desenvolvimento de vacinas anticarrapato
Vacina de mRNA direcionada a carrapatos para combater a transmissão de doenças?
A saliva do carrapato e seu papel na transmissão de patógenos
A vacinação com mRNA induz resistência a carrapatos e previne a transmissão do agente da doença de Lyme
A serpina 27 de Amblyomma americanum (AAS27) é uma proteína salivar anti-inflamatória de carrapato secretada no hospedeiro durante a alimentação
Quem tem medo do DEET? Alarmismo em artigos sobre repelentes botânicos
Propriedades inseticidas, repelentes e fungicidas de novas amidas trifluorometilfenílicas
Análise da relação estrutura-atividade de potenciais novos repelentes de insetos ativos por vapor
Exploração estrutural de novos ésteres e amidas de piretróides para atividade repelente e inseticida contra mosquitos
Bioatividades e modos de ação do VUAA1
Geração de leads na pesquisa de proteção de cultivos: uma abordagem de portfólio para a descoberta de agroquímicos
Perspectivas sobre a indústria agroquímica e a descoberta de agroquímicos
Modo de ação e efeitos toxicológicos do sesquiterpenoide, nootkatona, em insetos
Atividade repelente de compostos fracionados do óleo essencial de Chamaecyparis nootkatensis contra ninfas de Ixodes scapularis (Acari: Ixodidae)
Eficácia e persistência ambiental da nootkatona para o controle do carrapato-de-perna-preta (Acari: Ixodidae) em paisagens residenciais
Novos derivados da nootkatona com atividade antialimentar em insetos e ixodicida
Agência, E. E. P. EPA Registra Novo Produto Repelente de Mosquitos. 2023. https://www.epa.gov/pesticides/epa-registers-new-mosquito-repellent-product. Acessado em 11 de dezembro de 2023.
Evidência de resistência à permetrina e tolerância ao fipronil em populações de Rhipicephalus sanguineus sl (Acari: Ixodidae) da Flórida e Califórnia
Mutação no gene do canal de sódio corresponde à resistência fenotípica de Rhipicephalus sanguineus sensu lato (Acari: Ixodidae) aos piretróides
Repelência de mosquitos e carrapatos de dois óleos essenciais de Anthemis da Arábia Saudita
Efeitos acaricidas e repelentes de óleos essenciais contra carrapatos: uma revisão
Repelente natural de carrapatos derivado de Clerodendrum: aprendendo com a cultura nepalesa
Tecnologias repelentes atuais e futuras: o potencial dos repelentes espaciais e seu lugar no controle de doenças transmitidas por mosquitos
Relação quantitativa estrutura-atividade de sesquiterpenos botânicos: repelência espacial e de contato ao mosquito da febre amarela, Aedes aegypti
Proteínas de membrana que medeiam a recepção e transdução em neurônios quimiossensoriais em mosquitos