Surface and body forces

7.4.1. Organofosfatos (OFs)

Uno de los primeros reportes sobre la resistencia a OFs basada en GSTs fue publicado por Fukami y Shishido (1966) y desde entonces numerosos reportes han confirmado la función de las GSTs como el principal mecanismos de resistencia a estos insecticidas en varias especies de insectos (Yu, 1996). La destoxificación ocurre a consecuencia de la conjugación del GSH al OF, vía una reacción de O-dealquilación u O-dearilación (Figura 2). La tasa de formación de ambos conjugados depende de la composición y la longitud de cadena alquil y posiblemente de las condiciones de la reacción (Dauterman, 1983; Hayes y Wolf, 1998). En la reacción de O- dealquilación, el GSH es conjugado con la porción alquil del insecticida, mientras que en la O- dearilación el GSH reacciona con el grupo saliente. La evidencia de que estas reacciones ocurren en insectos ha sido reportada en la mosca común M. domestica (Oppenoorth et al., 1979; Ugaki et al., 1985) y en la palomilla dorso de diamante Plutella xyllostella (Chiang y Sun, 1993) y verificado por el uso de recombinantes en ambas especies (Huang et al., 1998; Wei et al., 2001).

Las GSTs a menudo actúan como enzimas de la fase II en el metabolismo de OFs (Hemingway et al., 1991). Los OFs se aplican usualmente en su forma no-insecticida fosforotionada (e. g. poseen un átomo de sulfuro adherido a el fósforo por un doble enlace) y son activados a su forma insecticida organofosfato (oxón5 análogo) por desulfuración oxidativa vía monoxigenasas citocromo P450 dentro del insecto. Estos oxones son mas neurotóxicos (potentes inhibidores de la acetilcolinesterasa) que sus análogos de tionato. La destoxificación del oxón activo análogo es entonces realizada vía las GSTs. Este sistema de cooperación enzimática cataliza reacciones de destoxificación en una serie de múltiples pasos de manera más rápida y eficiente que los mecanismos independientes y por ende, son importantes en la resistencia a insecticidas (Bogwitz, 2005). Particularmente la actividad elevada de estas enzimas

5 _{Cuando el átomo que se une al fósforo con el doble enlace es el oxígeno, el compuesto se denomina oxón, y es un} potente inhibidor de la enzima acetilcolinesterasa y de otras esterasas.

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es una de las causas de la resistencia al fenitrotión en An. subpictus de Sri Lanka (Hemingway et al., 1991).

(a)

(b)

Figura 2. Destoxificación de organofosfatos mediada por GSTs. Las GSTs realizan dos reacciones de conjugación actuando como enzimas de la fase I de destoxificación: (a) O- dealquilación y (b) O-dearilación. R1 y R2, porción alquil (etil o metil); R3, grupo aril (carboxil aromático) o alquil; GSH, glutatión reducido; GS-R, anión de tiolato conjugado con la porción Rn (modificado de Dauterman, 1983 y Hayes y Wolf, 1988).

7. 4. 2. Organoclorinas (OCs)

Las GSTs catalizan dos reacciones de destoxificación de los hidrocarbonos halogenados: la dehidroclorinación y la conjugación del GSH (Hayes y Wolf, 1998) (Figura 3). La dehidroclorinación del DDT es la principal vía de destoxificación de este insecticida (idem) y probablemente el mecanismo mas común de resistencia al DDT en mosquitos (Hemingway, 2000). En la dehidroclorinación del DDT dependiente de GSH, el GS- generado en el sitio activo actúa como una base general y remueve un átomo de hidrogeno del DDT favoreciendo la eliminación de una clorina para generar el compuesto no tóxico DDE (Figura 3.1). En esta reacción los niveles de GSH no cambian al final de la reacción (Lipke y Chalkley, 1962) debido

a que el GSH regenerado actúa como un cofactor más que como un conjugado (Clark & Shamaan, 1984). Un incremento en la tasa de dehidroclorinación dependiente de GSH confiere resistencia al DDT en Ae. Aegypti (Grant et al., 1991; Lumjuan et al., 2005), An. dirus

(Prapanthadara et al., 1996, 2000b) y An. gambiae (Prapanthadara et al., 1993a y b, 1995a; Ranson et al., 2001; Ortelli et al., 2003).

Se sugiere que otras organoclorinas como el lindano son destoxificadas inicialmente por una reacción de dehidroclorinación y subsecuentemente por la conjugación al GSH (Tanaka et al., 1981), ambas reacciones catalizadas por GSTs (Bloomquist, 1998) siendo reportada en M. doméstica (Clark et al., 1986; Kristensen, 2005; Wei et al., 2001). Sin embargo, la principal vía de metabolismo del lindano incluye una dehidroclorinación basada en GSTs produciendo varios clorobenzenos, seguida de la subsecuente hidroxilación mediada por monooxigenasas citocromo PP

450 _{para producir varios clorofenoles (Bloomquist, 1998) (Figura 3.2).}

7. 4. 3. Piretroides (PIRs)

La función de las GSTs en la destoxificación de PIRs ha sido básicamente atribuida a su capacidad para reducir el daño peroxidativo inducido por los PIRs, principalmente vía la destoxificación de productos de la LPO (Vontas et al., 2001) (Figura 4). Esta evidencia fue sugerida para una GST clase Delta clonada de cepas de N. lugens resistentes a PIRs, y cuyos recombinates mostraron una elevada actividad peroxidasa (Vontas et al., 2002). Recientemente esta evidencia se reportó también en recombinantes de una GST clase Épsilon en el mosquito

Ae. aegypti (Lumjuan et al., 2005). En D. melanogaster se han reportado varias GSTs cuyos sustratos de conjugación son productos de la LPO (Sawicki et al., 2003; Singh et al., 2001).

Se ha sugerido que las GSTs de insectos también podrían proteger contra la toxicidad de los PIRs a través del secuestro pasivo del insecticida (Kostaropoulos et al., 2001). A pesar de que esta función de las GSTs se ha descartado en algunos modelos (Vontas et al., 2001, 2002), se ha generado en otros insectos mayor evidencia indirecta que demuestra una correlación entre el fenotipo de resistencia a los PIRs y la actividad GST (Bouvier et al., 2002). En mosquitos Culex

21 1. 2. (b) (a) (c) (36/45)-P + otros benzenos clorinados

Figura 3. Destoxificación de organoclorinas mediada por GSTs. 1. Dehidroclorinación del DDT (Tomado de Matsumura, 1985). 2. Metabolismo del lindano: (a) dehidroclorinación dependiente de GSH; (b) conjugación de GSH, ambas reacciones catalizadas por una GST (Modificado de Tanaka et al., 1981); (c) hidroxilación mediada por P450 _{MFO (Modificado de} Bloomquist, 1998). GS-, anión tiolato; GSH, glutatión reducido; (36/45)-P, (36/45)- pentaclorociclohexano; MFO, por sus siglas en inglés oxidasas de función mixta.

que éstas enzimas podrían contribuir en forma relativa a la resistencia a estos insecticidas (Xu,

et al., 2005). En An. dirus se ha reportado que algunas GSTs se unen a varios PIRs (Jirajaroenrat et al., 2001; Prapanthadara et al., 1998, 2000b; Udomsinprasert y Ketterman, 2002) y aunque se desconoce el grado de su contribución, las GSTs podrían tener una función en la destoxificación de esta clase de insecticidas.