Actividad larvicida de metabolitos de plantas que afectan la bioenergética mitocondrial de mosquitos Aedes aegypti
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Date
2022-09-15
Authors
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Publisher
Universidad Industrial de Santander
Abstract
La incidencia de las enfermedades del Dengue, Zika y chikungunya, transmitidas por Aedes aegypti, se ha incrementado en las últimas décadas. La Organización Panamericana de la Salud notificó 1.881.352 casos de DENV, 170.175 casos de CHIKV y 170.175 casos de ZIKV, en las Américas y el Caribe para la semana epidemiológica 25 del 2022 (OPS, 2022), de ahí que resulta necesario su prevención y control. Los métodos de control tradicionales usan insecticidas que generan problemas ambientales y resistencia a los principios activos en los mosquitos, debido a mecanismos etológicos, metabólicos y evolutivos (Melo et al., 2010; Rodríguez et al; 2005). El uso de productos naturales es una alternativa menos agresiva con el ambiente para controlar el vector, razón por la cual, este trabajo tuvo como objetivo identificar metabolitos secundarios de plantas con posible actividad insecticida mediante un cribado in silico y validación in vitro e in vivo sobre los complejos I y III de la cadena de transportadora de electrones en Ae. aegypti. La selección de los metabolitos de plantas se relizó por medio de docking molecular de precisión estándar y extra-precisión. Los metabolitos candidatos se evaluaron mediante técnicas experimentales, como la actividad larvicida en larvas Ae. aegypti y el efecto de estos sobre enzimas mitocondriales. Para la fase in silico, se elaboró un modelo de homología para cada proteína, luego se construyó una base de datos con metabolitos de plantas y se evaluó la posible interacción de estos metabolitos con los modelos de cada complejo usando el paquete “small molecule drug Discovery” de Schrödinger. En la etapa in vivo, se evaluó el efecto tóxico de los metabolitos previamente seleccionados sobre las larvas en estadios 3 y 4 luego de 24 y 48 horas de exposición, determinando así las concentraciones letales (CL50). En la fase in vitro, los metabolitos con mayor letalidad sobre las larvas, farnesol y carvacrol, se les evaluó su efecto sobre el complejo I y el complejo III de la cadena respiratoria, con el fin de relacionar el efecto tóxico de estos metabolitos sobre la actividad mitocondrial. Los resultados obtenidos por el docking molecular sugieren que el carvacrol presenta un docking score de -4,435 y -7,772, para el complejo I y III, respectivamente, así como una energía de afinidad -36,47 y -36,21 Kcal/mol, para cada complejo. Por otro lado, el farnesol presenta una puntuación de -3,234 para el primer complejo y -7,549 para el tercer complejo, así como una energía de afinidad de -42,13 y -55,29 Kcal/mol, para cada complejo.Los resultados anteriores se deben a interacciones presentadas por cada metabolito con la subunidad del complejo evaluado. En el caso del complejo I, se observaron interacciones con residuos como Ile 235, Tyr 295, Tyr 173 y Phe 172, mientras que para el caso del complejo III, se presentaron interacciones relevantes con los aminoácidos Phe 122, Phe 275, Leu 295 y Ile 147. En cuanto a la fase in vivo, el carvacrol, presentó un CL50 de 37,4 ppm y 34,5 ppm para las 24 y 48 horas respectivamente, y farnesol obtuvo un CL50 de 9,78 ppm y 8,73 ppm, a las 24 y 48 de horas, respectivamente. Por su parte, la actividad enzimática evaluada en la fase in vitro mostró para carvacrol una inhibición, con activadades enzimáticas de 66,4%, 39,11% y 5,6% para NADH oxidasa, NADH deshidrogenasa y NADH citocromo c reductasa, respectivamente. Por su parte, farnesol obtuvo una inhibición, con actividades de 5,9% y 19,98% para NADH oxidasa y NADH deshidrogenasa, mientras que para NADH citocromo c reductasa aumentó su actividad con 342,08%, respecto al control. De esta forma, los metabolitos evaluados en este estudio se presentan como alternativas naturales promisorias para el control del vector, por la alteración de la actividad de las enzimas de la cadena respiratoria del individuo. Además, se demuestra la efectividad de estudios in silico para evaluación preliminar de futuros compuestos.
Description
Keywords
Aedes aegypti, metabolitos secundarios de plantas, bioinsecticidas, docking molecular, actividad larvicida