O inseticida fipronil altera a expressão gênica em abelhas melíferas africanizadas

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Data

2023-08-23

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Universidade Estadual Paulista (Unesp)

Resumo

As abelhas Apis mellifera desempenham um papel significativo tanto na economia quanto para o ambiente, devido aos seus produtos apícolas e à sua eficiência na polinização de diversas culturas agrícolas e plantas silvestres. No entanto, durante o forrageamento, as abelhas podem ser expostas a fontes de alimento contaminadas com agrotóxicos, especialmente em áreas agrícolas e seu entorno. Os inseticidas neurotóxicos, em particular o fipronil, têm sido comprovadamente prejudiciais às abelhas, mesmo em doses muito baixas. O objetivo deste estudo foi investigar o efeito da contaminação por ingestão e via tópica com doses letais e subletais do inseticida fipronil, após dois períodos de exposição aguda, no perfil de expressão gênica do tecido cerebral de abelhas africanizadas (A. mellifera) em fase de campeiras. Para isso, abelhas foram coletadas e acondicionadas em placas com alimentadores contendo xarope de mel contaminado com fipronil ou não contaminado (controle). No teste de ingestão, foram utilizadas duas dosagens de fipronil no xarope de mel (DL50 = 0,19 μg/abelha; DSub = 0,0019 μg/abelha) e dois períodos de exposição (uma e quatro horas). No teste com exposição tópica, as abelhas foram contaminadas com 2 µL de água contaminada com fipronil na dosagem letal (0,009 µg/abelha), subletal (0,0009 µg/abelha) ou apenas água (grupo controle), aplicada na região do pronoto. Após a exposição aos tratamentos mencionados, o tecido cerebral das abelhas foi utilizado para análise do transcriptoma, a fim de verificar os Genes Diferencialmente Expressos (DEGs). Nas abelhas contaminadas por ingestão, o fipronil afetou diversas vias metabólicas, de transporte e de regulação celular, incluindo vias relacionadas aos ribossomos e canais iônicos (1 hora = 2.391 DEGs; 4 horas = 147 DEGs). DEGs envolvidos no desenvolvimento, adesão celular, metabolismo e transporte celular apresentaram redução na expressão, enquanto genes relacionados à desintoxicação e detecção de substâncias foram suprarregulados. A redução significativa na expressão de genes da família de proteínas de ligação odorante (OBP) também foi verificada, podendo causar comportamentos desorientados e diminuir a eficiência de forrageamento das abelhas. Por outro lado, nas abelhas contaminadas topicamente, o fipronil afetou genes relacionados à resposta imunológica, reparo de DNA, metabolismo de xenobióticos e desintoxicação (1 hora = 804 DEGs; 4 horas = 329 DEGs). Em conclusão, tanto a contaminação por ingestão quanto a exposição tópica resultaram em alteração na expressão de genes relacionados com vias metabólicas, de regulação celular e resposta imune das abelhas. Esses achados ressaltam a necessidade de estratégias de proteção e regulamentação mais rigorosas para preservar a saúde das colônias e a sustentabilidade do serviço de polinização prestado pelas abelhas.
Honey bees (Apis mellifera) play a significant role in both the economy and the environment due to their apicultural products and their efficiency in pollinating various agricultural crops and wild plants. However, during foraging, bees can be exposed to food sources contaminated with pesticides, especially in agricultural areas and their surroundings. Neurotoxic insecticides, particularly fipronil, have been proven to be harmful to bees, even in very low doses. The objective of this study was to investigate the effect of contamination through ingestion and topical exposure to lethal and sublethal doses of fipronil, after two periods of acute exposure, on the gene expression profile of the brain tissue of Africanized honey bees (A. mellifera) in the foraging phase. To do this, bees were collected and placed in plates with feeders containing fipronil-contaminated honey syrup or uncontaminated (control) syrup. In the ingestion test, two fipronil dosages in honey syrup were used (DL50 = 0.19 μg/bee; DSub = 0.0019 μg/bee) and two exposure periods (one and four hours). In the topical exposure test, bees were contaminated with 2 μL of water contaminated with fipronil at lethal (0.009 μg/bee), sublethal (0.0009 μg/bee), or just water (control group) dosages, applied to the pronotum region. After exposure to these treatments, the brain tissue of the bees was used for transcriptome analysis in order to identify Differentially Expressed Genes (DEGs). In bees contaminated by ingestion, fipronil affected various metabolic, transport, and cellular regulation pathways, including pathways related to ribosomes and ion channels (1 hour = 2,391 DEGs; 4 hours = 147 DEGs). DEGs involved in development, cell adhesion, metabolism, and cell transport showed reduced expression, while genes related to detoxification and substance detection were upregulated. A significant reduction in the expression of odorant-binding protein (OBP) family genes was also observed, which could lead to disoriented behaviors and decreased foraging efficiency in bees. On the other hand, in bees contaminated topically, fipronil affected genes related to the immune response, DNA repair, xenobiotic metabolism, and detoxification (1 hour = 804 DEGs; 4 hours = 329 DEGs). In conclusion, both ingestion contamination and topical exposure resulted in alterations in the expression of genes related to metabolic pathways, cellular regulation, and the immune response of bees. These findings underscore the need for more stringent protection and regulation strategies to preserve colony health and the sustainability of the pollination service provided by bees.

Descrição

Palavras-chave

Agrotóxicos, Exposição-aguda, Transcriptoma, DEGs, Desintoxicação

Como citar

LIMA, Y. S. O inseticida fipronil altera a expressão gênica em abelhas melíferas africanizadas. 2023. Tese (Doutorado em Zootecnia) - Faculdade de Medicina Veterinária e Zootecnia, Universidade Estadual Paulista, Botucatu, 2023.