In-vitro evaluation of copper-based solutions in association of drug-enhancer agents against larvae and adults of Rhipicephalus microplus (CANESTRINI, 1888)

Abstract

Resumo: Rhipicephalus microplus, um membro da família Ixodidae, representa uma ameaça para bovinos. Como um potente vetor, este parasito facilita a transmissão de patógenos, causando doenças como babesiose, erliquiose e anaplasmose em grandes ruminantes. Devido ao desafio no controle de ectoparasitas em ruminantes, este estudo teve como objetivo avaliar a eficácia de soluções de cloreto de cobre (CuCl2) e sulfato (CuSO4), em combinação com possíveis drogas potencializadoras [Glicerol (Gly) e ácido etilenodiamino tetra-acético (EDTA)], contra o carrapato R. microplus por meio de diversos testes in vitro. CuCl2 e o CuSO4, e suas associações com Gly e EDTA, foram submetidos ao teste de imersão larval (TIL), teste de pacote larval (TPL) e teste de imersão adulta (TIA) nas concentrações de 30, 60, 120, 240, 480 e 1000 mM -1. Água destilada foi utilizada como controle negativo e a combinação de cipermetrina 20% e clorpirifós 50% como controle positivo. Como demonstrado pelo TIL, TPL e TIA, as soluções à base de CuCl2 apresentaram resultados superiores em comparação com CuSO4. Além disso, o TIA e o TIL demonstraram alta eficácia (<90%) em comparação com o TPL, sendo adequado para testes com soluções a base de CuCl2 e CuSO4, bem como suas combinações com Gly, EDTA ou ambos. Em contraste, o CuCl2 alcançou 90% de mortalidade em todos os testes Gly e EDTA isolados e em combinação. Além disso, os parâmetros farmacodinâmicos como a concentração letal de 50% (CL50), desvio padrão (DP) e intervalo de confiança (IC95), indicaram que a LC50 mais baixa no LIT ocorreu com a combinação de Gly e EDTA em solução de CuCl2, seguida por Gly, EDTA e CuCl2 isoladamente. Da mesma forma, no TIA, a LC50 mais baixa foi observada com a combinação de CuCl2 e Gly, seguida por EDTA, ambos EDTA e Gly e CuCl2 isoladamente. Além disso, as soluções apresentaram eficácia aumentada quando combinadas com glicerol e EDTA tanto no TIL quanto no TIA, indicando que as metodologias de imersão proporcionaram uma eficácia superior para as soluções avaliadas neste estudo. Em contraste, nenhuma solução (com associação ou não) a base de CuSO4 alcançou a taxa de eficácia necessária para o ajuste do modelo. Investigações adicionais são necessárias para elucidar o mecanismo de ação desses biometais contra R. microplus, bem como seus perfis de toxicidade. Soluções de Cu-II também foram testadas em Artemia salina para determinação de sua ecotoxicidade. Os dados experimentais elucidam uma relação dose-resposta perceptível evidente em ambas as variantes de sais de cobre investigadas (CuCl2 e CuSO4). Especificamente, o CuCl2 manifestou toxicidade superior, com a IC50 de 0,35. Em contrapartida, com o CuSO4 foi possível estabelecer um CI50 comparativamente mais alto (CI50 de 1,20). Além disso, a incorporação de Gly e EDTA exerce influências perceptíveis no perfil toxicológico do cobre, sugerindo potenciais efeitos mitigadores, especialmente em moléculas de CuCl2.

Abstract: Rhipicephalus microplus, a member of the Ixodidae family, poses a threat to cattle. As a potent vector, this parasite facilitates the transmission of pathogens, causing diseases such as babesiosis, ehrlichiosis, and anaplasmosis in large ruminants. Due to the challenge in controlling ruminant ectoparasites, this study aimed to evaluate the effectiveness of copper chloride (CuCl2) and sulfate (CuSO4) solutions, in combination with potential enhancing drugs [Glycerol (Gly) and ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA)], against R. microplus ticks through various in vitro tests. CuCl2 and CuSO4, and their combinations with Gly and EDTA, were subjected to larval immersion test (LIT), larval packet test (LPT), and adult immersion test (AIT) at concentrations of 30, 60, 120, 240, 480, and 1000 mM -1. Distilled water was used as the negative control and the combination of 20% cypermethrin and 50% chlorpyrifos as positive control. As demonstrated by LIT, LPT, and AIT, CuCl2-based solutions showed superior results compared to CuSO4. Additionally, AIT and LIT showed high efficacy (<90%) compared to LPT, being suitable for testing CuCl2 and CuSO4 solutions and their combinations with Gly, EDTA, or both. In contrast, CuCl2 achieved 90% mortality in all tests with Gly and EDTA alone and in combination. Furthermore, pharmacodynamic parameters such as the lethal concentration of 50% (LC50), standard deviation (SD), and confidence interval (CI95) indicated that the lowest LC50 in LIT occurred with the combination of Gly and EDTA in CuCl2 solution, followed by Gly, EDTA, and CuCl2 alone. Similarly, in AIT, the lowest LC50 was observed with the combination of CuCl2 and Gly, followed by EDTA, both EDTA and Gly and CuCl2 alone. Additionally, solutions showed increased efficacy when combined with glycerol and EDTA both in LIT and AIT, indicating that immersion methodologies provided superior efficacy for the solutions evaluated in this study. In contrast, no CuSO4-based solution (with or without association) achieved the necessary efficacy rate for model adjustment. Further investigations are required to elucidate the mechanism of action of these biometals against R. microplus and their toxicity profiles. Cu-II solutions were also tested on Artemia salina to determine their ecotoxicity. Experimental data elucidate a noticeable dose-response relationship evident in both investigated variants of copper salts (CuCl2 and CuSO4). Specifically, CuCl2 exhibited superior toxicity, with an IC50 of 0.35. In contrast, with CuSO4, a comparatively higher IC50 (IC50 of 1.20) was established. Furthermore, the incorporation of Gly and EDTA exerts noticeable influences on the copper's toxicological profile, suggesting potential mitigating effects, especially in CuCl2 molecules.