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Dec 11, 2023

Desarrollo de un bajo

Parasites & Vectors volumen 16, Número de artículo: 94 (2023) Cita este artículo 1507 Accesos 1 Citas 3 Detalles de Altmetric Metrics Odocoileus virginianus (el venado de cola blanca) es un reproductor clave

Parásitos y vectores volumen 16, número de artículo: 94 (2023) Citar este artículo

1507 Accesos

1 Citas

3 altmétrico

Detalles de métricas

Odocoileus virginianus (el venado de cola blanca) es un huésped reproductivo clave para especies de garrapatas de importancia médica, incluidas Ixodes scapularis y Amblyomma americanum. La administración oral de un acaricida sistémico al venado de cola blanca tiene el potencial de reducir la reproducción, la abundancia y las picaduras de garrapatas infectadas por patógenos. Estudios anteriores han demostrado una eficacia considerable de un cebo para ratones con fipronil en dosis bajas para controlar las larvas de I. scapularis que parasitan el reservorio del patógeno, Peromyscus leucopus. Ningún estudio previo ha evaluado la eficacia de un producto de fipronil en el control de las garrapatas que parasitan al venado de cola blanca.

Se realizó un estudio en corrales para evaluar la eficacia de un alimento para ciervos con fipronil para controlar las garrapatas adultas I. scapularis y A. americanum. Se expuso a ciervos alojados individualmente (n = 24) a alimento para ciervos que contenía 0,0025% de fipronil (alimento para ciervos con fipronil) durante 48 h y 120 h, y un grupo de control de ciervos se expuso a un placebo sin tratar. En los días 7 y 21 posteriores a la exposición, todos los ciervos fueron parasitados con 20 parejas de apareamiento de I. scapularis y A. americanum encerrados en cápsulas de alimentación. Se registraron la post-adhesión, la ingurgitación y la mortalidad de las garrapatas. Las concentraciones de fipronil en plasma, heces y tejidos de ciervos sacrificados se estimaron mediante cromatografía líquida-espectrometría de masas.

Los ciervos con fipronil se alimentan de garrapatas controladas eficazmente que parasitan a los ciervos de cola blanca criados en corrales. La eficacia para reducir la supervivencia de las hembras de I. scapularis que se alimentan de sangre superó el 90% en todos los casos, excepto cuando las garrapatas parasitaron a los ciervos tratados durante 48 horas el día 21 después de la exposición (47,2%). La eficacia para reducir la supervivencia de las hembras de A. americanum superó el 80% en todos los casos. En el grupo de exposición de 120 h hubo una mortalidad de garrapatas del 100% el día 7 después de la exposición para ambas especies de garrapatas. Se observó una correlación significativa entre las reducciones en la supervivencia de las garrapatas y las concentraciones de fipronil sulfona en plasma. Los resultados del análisis de tejido sugieren que puede ser necesario un período de espera para permitir la degradación del fipronil antes de la temporada de caza.

Los resultados proporcionan una prueba de concepto para el uso de un acaricida oral a base de fipronil en el control de dos especies de garrapatas de importancia médica que infestan un huésped reproductivo clave. Es necesaria una prueba de campo para confirmar la eficacia y toxicología del producto en poblaciones de ciervos salvajes. El alimento para ciervos con fipronil puede proporcionar un medio para controlar múltiples especies de garrapatas que parasitan a rumiantes salvajes para integrarlas en programas de manejo de garrapatas.

A escala mundial, las garrapatas son reconocidas como uno de los principales artrópodos patógenos vectores de agentes patógenos de humanos y animales y, por lo tanto, tienen una importancia médica considerable [1]. Las garrapatas y las especies de vida silvestre abarcan relaciones vector-huésped de creciente preocupación médica y veterinaria, con muchas enfermedades notables transmitidas por garrapatas, como anaplasmosis, babesiosis, ehrlichiosis y enfermedad de Lyme, que atraen atención médica sustancial [2]. El control de vectores se considera uno de los medios más prometedores para reducir las picaduras de garrapatas humanas y prevenir la transmisión de patógenos. Sin embargo, los métodos convencionales, como las aplicaciones de difusión en áreas extensas, presentan preocupaciones de gestión, incluidos obstáculos logísticos y económicos, el ataque indiscriminado a organismos no objetivo, como los polinizadores, y el desarrollo acelerado de resistencia a los insecticidas [3,4,5]. . Por lo tanto, deberían explorarse métodos de control adicionales y más diferenciados para complementar las prácticas convencionales.

El venado de cola blanca sirve como huésped potencial de alimentación de sangre para varias especies de garrapatas de importancia médica, incluidas Ixodes scapularis (garrapata de patas negras), Amblyomma americanum (garrapata de la estrella solitaria) [6], Haemaphysalis longicornis (garrapata asiática de cuernos largos) [7] y Rhipicephalus. microplus (garrapata de la fiebre del ganado) [8]. Un aumento exponencial de las poblaciones de venado de cola blanca y de su distribución geográfica se ha relacionado con un aumento de la abundancia y distribución de I. scapularis [9] y el posterior aumento de la incidencia de la enfermedad de Lyme [10, 11]. Esto, a su vez, puede atribuirse al venado de cola blanca que representa los principales lugares de reproducción de I. scapularis [12], y se estima que aproximadamente el 90% de los I. scapularis adultos se alimentan de venados [9]. Por tanto, el venado de cola blanca representa un huésped reproductivo clave para esta especie de garrapata. El aumento de las poblaciones de venados también se ha relacionado con un aumento de las poblaciones de A. americanum [13], una especie de garrapata de importancia médica que parasita al venado de cola blanca en múltiples etapas de su vida (adultos, ninfas, larvas) [14] y depende en gran medida de en este huésped para su reproducción y desarrollo. Se han realizado intentos para controlar las garrapatas parasitarias dirigiéndose al venado de cola blanca con acaricidas tópicos, utilizando el producto a base de permetrina aprobado a nivel federal, el comedero para venados con 4 postes para el control de garrapatas [15]. El dispositivo se llena con maíz sin tratar y, cuando los ciervos acceden, se les aplica tópicamente permetrina de maíz mediante rodillos de pintura. Una serie de problemas han limitado el uso de esta tecnología, incluida la mano de obra y el mantenimiento necesarios para reparar el dispositivo (rellenar maíz, aplicar permetrina a los rodillos, reparar rodillos rotos, etc.). Aunque los estudios han sugerido que esta tecnología es prometedora en términos de control de garrapatas, no ha habido éxito en impactar los casos generales de la enfermedad de Lyme [16]. Un enfoque más directo, práctico y menos engorroso sería presentar al ciervo un alimento que contenga un acaricida oral.

Los acaricidas orales representan un medio más directo de administrar acaricidas a los ciervos y actúan sistémicamente, con pequeñas cantidades del acaricida consumidas por las garrapatas durante la alimentación de sangre [17]. Se hizo un esfuerzo previo para controlar I. scapularis atacando a los ciervos con maíz tratado con ivermectina en una isla de Maine [18]. Si bien los resultados demostraron la capacidad de la ivermectina sistémica para controlar las garrapatas que se alimentan de sangre cuando era detectable en plasma a ≥ 15 partes por mil millones (ppb), no se observó ningún impacto en la presencia de garrapatas que buscan huésped en el área de tratamiento, en relación con control. Por tanto, puede resultar ventajoso investigar otros compuestos acaricidas alternativos.

El fenilpirozol, fipronil, interfiere con el sistema nervioso central de los artrópodos mediante el bloqueo de los canales de cloruro activados por GABA y glutamato [19]. Los autores de investigaciones anteriores que evaluaron compuestos acaricidas candidatos (incluidos fipronil e ivermectina) concluyeron que el fipronil demostró una eficacia y longevidad superiores en el control de garrapatas y pulgas [17,18,19,20], flebótomos [21] y mosquitos [22], lo que sugiere que podría ser un medio útil para atacar al venado de cola blanca y controlar las garrapatas que se alimentan de sangre. La mayor parte del trabajo sistémico con fipronil en EE. UU. se ha centrado en controlar Oropsylla spp. pulgas que se alimentan de perros de las praderas de cola negra [23,24,25] y controlan I. scapularis que se alimenta de Peromyscus leucopus (ratón de patas blancas) [26, 27], una especie huésped que representa el principal reservorio de patógenos para Borrelia burgdorferi en el noreste y el Medio Oeste de Estados Unidos. Esta última investigación dio como resultado el desarrollo de un cebo a base de fipronil (0,005 % de fipronil) que era capaz de controlar hasta el 100 % de las larvas de I. scapularis que se alimentan de sangre y que parasitan a P. leucopus durante hasta 15 días después de la exposición en condiciones de laboratorio [ 26], y hasta 35 días después de la exposición en condiciones de campo simuladas [27]. Los resultados del último experimento llevaron a los autores a concluir que se podía lograr una eficacia del 100% si los ratones tenían fipronil sulfona presente en plasma en concentraciones de ≥ 8,8 ppb.

Si bien el producto anterior puede resultar útil para atacar un reservorio patógeno principal de las espiroquetas de la enfermedad de Lyme en el noreste y el medio oeste de EE. UU., los I. scapularis adultos no se alimentan de roedores y, por lo tanto, no serían atacados con este enfoque. Teniendo en cuenta el hecho de que se estima que el 90% de las garrapatas I. scapularis parasitan y se alimentan del venado de cola blanca [9], atacar directamente a este huésped con un acaricida podría reducir significativamente el éxito reproductivo de esta especie de garrapata. Además, este enfoque se centraría en otras especies de garrapatas, como A. americanum, que dependen menos de especies de roedores, pero en gran medida del venado de cola blanca para su desarrollo y reproducción. Por lo tanto, atacar al venado de cola blanca con un acaricida oral a base de fipronil tiene el potencial de tener un impacto en múltiples especies de garrapatas de importancia médica, incluidas aquellas a las que no llegan los enfoques dirigidos a roedores.

La ausencia de literatura científica disponible relacionada con el control de garrapatas en venados de cola blanca con fipronil sugiere fuertemente que no se han evaluado productos de fipronil orales para el control de garrapatas vectores que parasitan a venados de cola blanca en los EE. UU. Sin embargo, se ha realizado un trabajo extenso a nivel internacional, con evaluaciones sobre el uso de fipronil en el control de flebótomos y Anopheles spp. mosquitos que se alimentan de sangre en el ganado [22, 28,29,30]. La eficacia informada de los productos de fipronil utilizados en estos estudios indica que las formulaciones de fipronil se pueden administrar con éxito a especies de rumiantes para controlar una variedad de vectores artrópodos. Por lo tanto, en el presente estudio, se desarrolló un alimento acaricida oral (fipronil al 0,0025 %; en lo sucesivo, alimento para ciervos con fipronil) para administrarlo a venados de cola blanca para controlar las garrapatas parasitarias. Como precursor de cualquier posible prueba de campo, realizamos el estudio en condiciones de corral para determinar la palatabilidad del alimento, su eficacia contra las garrapatas parasitarias y los niveles de residuos de fipronil en los tejidos. Estos datos proporcionarán mejores conocimientos sobre la ejecución eficaz de posibles prácticas de gestión en el futuro.

El objetivo principal del estudio descrito en este documento fue evaluar la eficacia de un alimento para venados con fipronil contra las garrapatas I. scapularis y A. americanum que parasitan a los venados de cola blanca en condiciones de corral. La asociación vector-huésped y el concepto de tratamiento se presentan en la Fig. 1. Se seleccionó Ixodes scapularis porque es un vector de siete patógenos humanos, siendo los más notables los que causan la enfermedad de Lyme [31, 32]. La enfermedad de Lyme es la enfermedad transmitida por vectores más común en los EE. UU., ocurre con mayor frecuencia en el noreste y el medio oeste de los EE. UU. y se estima que representa aproximadamente 500 000 casos humanos por año [32,33,34]. Se seleccionó Amblyomma americanum porque se sospecha que es vector de cinco o más agentes patógenos transmisibles a los humanos [35], y también está relacionado con la enfermedad cutánea asociada a las garrapatas del sur (STARI) [36] y la alergia a la carne roja [37, 38].

Asociación vector-hospedador (a) e impacto del consumo de alimento para venados con fipronil por parte de venados de cola blanca en las garrapatas hembra reproductivas (b). a Las hembras adultas se adhieren al venado de cola blanca y se alimentan de sangre durante aproximadamente 6 a 11 días. Las hembras completamente hinchadas abandonan el huésped y comienzan el proceso reproductivo. Luego, las hembras ovipositan y producen miles de huevos. b Las garrapatas hembras adultas que se alimentan de sangre del venado de cola blanca mueren y se les impide alimentarse hasta ingurgitarse y desprenderse, lo que posteriormente les impide ovipositar con éxito y reducir la tasa de reproducción.

El estudio se realizó durante 2021 y 2022. Toda la investigación que involucró al venado de cola blanca durante el transcurso de este proyecto se realizó en el Centro de Investigación de Venados de la Universidad Estatal de Pensilvania (PSU) (State College, PA, EE. UU.), una instalación que mantiene una manada. de aproximadamente 75 a 100 venados de cola blanca en cautiverio. La instalación contiene nueve grandes potreros al aire libre para alojamiento y cría de grupos, y un granero de manipulación ubicado en el centro con 24 corrales para alojamiento individual de animales.

Todas las actividades que involucraron animales durante este estudio se realizaron de acuerdo con las políticas de la Ley de Bienestar Animal, la Oficina de Bienestar de Animales de Laboratorio y el Comité Institucional de Cuidado y Uso de Animales (IACUC) de la Universidad Estatal de Pensilvania (Protocolo PSU No. PROTO202101784, Fecha de aprobación: 15 de febrero de 2021).

El alimento para ciervos de fipronil (FDF) es una formulación granular desarrollada como parte del contrato n.° 75D30120C09834 de los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades (CDC) de EE. UU. Como parte del proceso inicial de desarrollo del acaricida, se llevó a cabo un estudio de detección de semicampo para determinar las formulaciones más apetecibles, seguido de un estudio de búsqueda de rangos de dosis con I. scapularis adulto para determinar la concentración óptima de fipronil. Este estudio dio como resultado el desarrollo de FDF, una formulación de remolacha azucarera granulada que era considerablemente apetecible para el venado de cola blanca con una concentración nominal de fipronil de 0,0025 %, que se determinó que controlaba el 100 % de I. scapularis que parasitaba el venado de cola blanca a las 24 h. post-exposición cuando se les presentó FDF durante 48 h (Poché et al., datos no publicados).

Para producir FDF, las materias primas se mezclaron en un mezclador electrónico estándar de la industria (Marion Processing Solutions, Marian, IA, EE. UU.) capaz de contener aproximadamente 225 kg de material. La formulación contenía una concentración nominal de fipronilo de 0,0025 % (25 ppm), que fue confirmada por el Laboratorio Analítico de Medicina Ambiental (CSU) de la Universidad Estatal de Colorado (Fort Collins, CO, EE. UU.) utilizando un método validado de cromatografía líquida de alta resolución (HPLC). con un límite de cuantificación (LOQ) de 5 ppm. La concentración de fipronil en el FDF en dos lotes producidos fue de 28,2 ± 0,71 y 26,2 ± 0,69 ppm, respectivamente.

Se utilizaron ciervos de prueba tanto machos como hembras, adultos y de un año. Al inicio de la aclimatación, los ciervos de prueba se transfirieron de los potreros del grupo al granero de manipulación donde se mantuvieron individualmente en corrales de aproximadamente 7,5 (largo) × 3 m (ancho). Los techos de los corrales estaban parcialmente abiertos, permitiendo la entrada de luz solar, pero también tenían marquesinas para proteger a los ciervos de prueba y al FDF de las inclemencias del tiempo. Los datos meteorológicos se recopilaron de la estación meteorológica de Patton Township en State College, PA (ID de estación: KPASTATE15) durante el transcurso del proyecto. Las paredes de los corrales eran lo suficientemente altas para evitar que los ciervos se escaparan (aprox. 3 m). Los ciervos se aclimataron a las condiciones de prueba durante 3 días antes de la exposición al FDF, y se controló diariamente la salud general de todos los ciervos. Durante este tiempo, a los venados se les presentó una dieta comercial para venados (PSU Breeder 18% Deer Diet; Cargil Animal Nutrition, Minneapolis, MN, EE. UU.) ad libitum y cada día se les presentaron aproximadamente 500 g de alimento sin tratar que contenía todos los ingredientes inactivos en el FDF (placebo). Todos los ciervos fueron examinados por un veterinario antes de la exposición al FDF.

Los ciervos se asignaron a grupos utilizando un generador de secuencia aleatoria y los grupos se diferenciaron en función de: (i) identidad del grupo de prueba (grupo de tratamiento [T], control [C]); y (ii) la duración de la exposición (48 h [T48], 120 h [T120]) (archivo adicional 1: Tabla S1). Si bien no se dispone de directrices explícitas para el venado de cola blanca, las directrices federales recomiendan un tamaño de muestra de 6 a 10 sujetos por grupo de prueba al evaluar pesticidas contra plagas de humanos y mascotas, como pulgas y garrapatas [39]. El tamaño de la manada cautiva y la cantidad de venados que sus administradores podían donar a este proyecto limitaron el tamaño de la muestra que pudimos utilizar y no pudimos tener la misma cantidad de machos (n = 15) y hembras. (n=9). Se determinó que cada grupo de prueba podría comprender ocho animales (n = 24). A un total de 16 venados se les ofreció FDF, ocho venados estuvieron expuestos a FDF durante 48 h y ocho venados estuvieron expuestos a FDF durante 120 h. Otros ocho ciervos sirvieron como grupo de control no tratado, con el 50% de los animales expuestos al placebo durante 48 h y el 50% expuesto al placebo durante 120 h. Los ciervos continuaron alojados en corrales individuales durante el período de exposición. Antes de la fijación de las garrapatas, los ciervos dentro de cada grupo de prueba se asignaron adicionalmente a subgrupos, con un 50% de los ciervos parasitados con garrapatas el día 7 después de la exposición a FDF, y un 50% parasitados el día 21 después de la exposición a FDF ( 4 animales/subgrupo).

Al inicio del período de exposición al alimento para venados, a los venados se les presentó exclusivamente FDF en un comedero elevado para ganado (archivo adicional 2: Figura S1). Se presentó a los ciervos un máximo de 1 kg cada 24 h, y se les proporcionó dieta comercial inmediatamente después de consumir todo el FDF. Cada mañana de exposición (08:00 am), la FDF se retiró temporalmente y se pesó con una precisión de 0,1 g, después de lo cual se presentó inmediatamente la FDF fresca a los ciervos. Al finalizar el período de exposición, se pesó todo el FDF y se eliminó permanentemente. Los procedimientos anteriores también se siguieron para los ciervos del grupo de control, pero se les presentó un placebo sin tratar (que contenía todos los ingredientes de FDF menos fipronil) en lugar de FDF.

Al finalizar la exposición, se eliminó todo el FDF o el placebo y los ciervos se liberaron en los potreros del grupo hasta que se adhirieron las garrapatas. Los ciervos fueron alimentados con una dieta comercial exclusivamente ad libitum durante el resto del estudio. Durante el período posterior a la exposición, pero antes de que se adhirieran las garrapatas, los venados permanecieron en los potreros del grupo y se observó diariamente su salud general.

Las garrapatas se adquirieron en el Centro de cría de garrapatas del estado de Oklahoma (OSU) (Stillwater, OK, EE. UU.). Se obtuvieron números iguales de cada sexo y especie (I. scapularis y A. americanum). Para cada lote de I. scapularis y A. americanum y antes del envío al sitio del estudio, OSU examinó una submuestra de garrapatas (n = 10) en busca de patógenos mediante ensayos de PCR estandarizados. Se examinaron Ixodes scapularis para detectar B. burgdorferi y Anaplasma phagocytophilum. Amblyomma americanum fue examinado para detectar la presencia de Ehrlichia chaffeensis, Francisella tularensis y Rickettsia rickettsii. Todas las garrapatas analizadas mediante PCR dieron resultados negativos para los patógenos mencionados anteriormente. Una vez que las garrapatas llegaron al sitio del estudio, se alojaron en un desecador estándar de la industria con una humedad relativa mantenida en> 90 % hasta que se encerraron en una cápsula de alimentación para adherirse a los ciervos.

Las cápsulas de alimentación utilizadas en este estudio fueron diseñadas específicamente para contener I. scapularis y A. americanum que se alimentan de sangre. Las cápsulas de alimentación permiten la contención y localización de las garrapatas y ayudan a facilitar la alimentación de sangre [40]. Se determinó que el método tradicional de manga de jersey para alimentar a las garrapatas en el ganado [41,42,43] era inadecuado para el venado de cola blanca. En su lugar, desarrollamos una cápsula de alimentación para ciervos, que se basó en parte en cápsulas de alimentación para garrapatas (en adelante, cápsulas de alimentación para garrapatas) diseñadas previamente para la alimentación de garrapatas en conejos y ovejas [44]. Para hacer cada cápsula, se cortaron láminas de espuma de etileno y acetato de vinilo en tres trozos cuadrados. Cada cuadrado tenía un área exterior diferente, lo que permitía flexibilidad (base, aproximadamente 12 × 12 cm; medio, aproximadamente 9 × 9 cm; superior, aproximadamente 7 × 7 cm), y tenía una profundidad combinada de aproximadamente 18 mm. Se cortó el centro de cada cuadrado, creando una abertura. Las áreas de superficie interior de las aberturas de la base y de la pieza intermedia eran cada una de aproximadamente 7 x 7 cm; la pieza superior tenía una abertura más pequeña (aproximadamente 1,5 × 1,5 cm) a través de la cual se insertarían las garrapatas, lo que disminuía la probabilidad de que las garrapatas escaparan por la parte superior de la cápsula (archivo adicional 3: Figura S2).

Los ciervos se anestesiaron utilizando una inyección intramuscular de telazol y xilazina en dosis de aproximadamente 3 mg/kg y aproximadamente 2,5 mg/kg, respectivamente. Una vez completamente anestesiados, los ciervos se pesaron con una precisión de 0,1 kg utilizando una balanza certificada. Antes de la extracción de sangre y la colocación de la cápsula, se recortaron grandes parches de pelo en el cuello utilizando maquinillas eléctricas para caballos (Wahl®; Wahl Clipper Corp., Sterling, IL, EE. UU.). Antes de colocar la cápsula, se recogieron 10 ml de sangre de la vena yugular de cada ciervo utilizando una aguja de calibre 20. La sangre de cada ciervo individual se colocó inmediatamente en un recipiente vacío que contenía EDTA y se centrifugó durante 10 minutos a 7000 revoluciones/min. El plasma se transfirió a tubos de centrífuga de 1,5 ml, que luego se almacenaron a -20 °C hasta el análisis.

Se colocaron dos cápsulas idénticas de alimentación de garrapatas en lados opuestos del cuello de cada ciervo utilizando una cantidad generosa de pegamento para tela (Tear Mender, St. Louis, MO, EE. UU.). Cada cápsula se mantuvo firmemente en su lugar durante > 3 minutos para permitir que se adhiriera a la piel y el pelaje. Para cada ciervo, se colocaron 20 parejas de apareamiento de I. scapularis dentro de una cápsula y 20 parejas de apareamiento de A. americanum dentro de la segunda cápsula. Antes de la fijación de las garrapatas, se colocaron 20 garrapatas (todas de la misma especie y sexo) en una jeringa modificada de 5 ml. Las garrapatas se enfriaron en hielo durante aproximadamente 5 a 10 minutos para ralentizar el movimiento. Luego, los 20 pares acoplados se sumergieron cuidadosamente en las cápsulas y se aplicó una tapa de malla fina y se reforzó con cinta adhesiva. En la Fig. 2 y en el archivo adicional 4: Video S1 se presentan fotografías y videos representativos del proceso de fijación de garrapatas, respectivamente. Además, las cápsulas se aseguraron a los ciervos envolviendo el cuello con una venda veterinaria (3 M Company, St. Paul, MN, EE. UU.).

Accesorio de cápsula para garrapatas y accesorio para garrapatas. a Se sumergen las garrapatas hembra en la cápsula, b se retira el émbolo antes de asegurar la tapa de malla, c se revisa la cápsula asegurada y completada para garantizar que todas las esquinas estén adheridas al cuello, d primer plano de la cápsula completa que contiene 20 pares de apareamiento de Ixodes scapularis

Después de completar la cápsula y la fijación de la garrapata, se administró a los ciervos tolazina mediante inyección intramuscular en una dosis de 4 mg/kg para revertir los efectos del anestésico. Luego se alojaron los ciervos en corrales individuales, se los observó de cerca hasta que se movieron y se movieron normalmente y se los monitoreó de forma rutinaria durante el resto del día.

El período posterior a la fijación abarcó los 8 días iniciales posteriores a la fijación de la garrapata (del día 0 al día 8). Durante este tiempo, los ciervos se alojaron individualmente en corrales (archivo adicional 5: Figura S3) y se revisaron diariamente para garantizar una salud y bienestar adecuados y para garantizar que las cápsulas permanecieran firmemente adheridas. El día 6 y el día 8 después de la fijación, los ciervos se anestesiaron de la manera descrita anteriormente y se abrieron las cápsulas para controlar el estado de las garrapatas. Se seleccionaron estos momentos de tiempo porque I. scapularis era la principal especie de preocupación y, según se informa, tarda aproximadamente entre 6 y 11 días en alcanzar la ingurgitación y desprenderse [45]. Se requirió un mínimo de 48 h entre sedaciones para cada ciervo debido a la política de PSU IACUC que prohíbe la sedación de animales en días consecutivos.

Las garrapatas eran fácilmente visibles a simple vista. El interior de cada cápsula se escaneó cuidadosamente en busca de garrapatas adheridas y desprendidas. Se registró el número total de garrapatas recuperadas y su estado de unión (adheridas, desprendidas), estado de alimentación (plana, parcialmente congestionada, totalmente congestionada) y condición (viva, muerta). Se eliminaron de los ciervos todas las garrapatas muertas (adheridas o desprendidas). Al concluir las observaciones de garrapatas el día 8 después de la fijación, las cápsulas se retiraron por completo y las garrapatas vivas o muertas se eliminaron manualmente del venado.

Se recogieron garrapatas hembras vivas y desprendidas completamente hinchadas, se pesaron con una precisión de 0,0001 g utilizando una balanza analítica (Mettler-Toledo, LLC, Columbus, OH, EE. UU.) y se mantuvieron individualmente en viales. Las hembras hinchadas se mantuvieron en un desecador (> 90% de humedad relativa) y se les permitió aproximadamente entre 14 y 28 días para completar la oviposición [45]. Una vez completada la oviposición, se retiraron las hembras y se pesaron las masas de huevos con una precisión de 0,0001 g. Se monitorearon las masas de huevos para detectar la aparición de larvas, y los huevos embrionaron en aproximadamente 35 a 50 días [45]. Las masas de huevos se monitorearon durante aproximadamente 2 a 3 semanas para estimar la proporción de huevos eclosionados.

Al concluir las observaciones de garrapatas el día 8 después de la fijación, se recolectaron muestras fecales frescas de cada corral de prueba para ciervos. Además, se recolectaron tejidos internos de cada ciervo en cada grupo de tratamiento. Primero se sedó a los ciervos mediante inyección de 1 a 2 mg/kg de clorhidrato de xilazina (100 mg/ml) en los grandes vientres musculares de la grupa y las extremidades traseras. Mientras estaban sedados, los ciervos fueron sacrificados mediante inyección intravenosa, administrada a través de la vena yugular, de 86 mg/kg de Euthasol (pentobarbital sódico, 390 mg/ml), lo que provocó una sobredosis de pentobarbital sódico. La muerte se confirmó mediante una combinación de los siguientes: (i) falta de latidos del corazón basada en la auscultación con un estetoscopio; (ii) falta de respiración basada en la inspección visual del tórax; (iii) falta de reflejo corneal; y (iv) falta de respuesta al pellizco firme del dedo del pie. Toda la eutanasia fue realizada exclusivamente por el veterinario a cargo.

Se recolectaron varios tejidos de ciervos sacrificados. El objetivo era recolectar tejidos similares a los que recolectarían los cazadores al vestir en el campo a un ciervo muerto. Por ello, nos centramos en cortes cárnicos específicos, subproductos cárnicos y tejidos grasos. Se extrajeron quirúrgicamente aproximadamente 50 g de cada tejido utilizando bisturíes desechables. Se reemplazaron bisturís y guantes quirúrgicos entre cada recolección de tejido individual para minimizar el riesgo de contaminación. Cada tejido se transfirió a una bolsa de muestras biológicas individual (Keefitt®), que se almacenó inmediatamente a -20 °C hasta su análisis. Además de recolectar tejidos de 16 ciervos en el grupo de tratamiento, recolectamos tejidos de dos ciervos en el grupo de control para establecer una línea de base y desarrollar un método analítico.

Los tejidos, plasma y heces se entregaron a CSU para el desarrollo y análisis de métodos, y se analizaron para detectar la presencia de fipronil y metabolitos de fipronil utilizando métodos validados de cromatografía líquida/espectrometría de masas (LC/MS). En el archivo adicional 6: Tabla S2 se presenta una lista de clasificaciones de tejidos, los límites máximos de residuos (LMR) enumerados por la Agencia de Protección Ambiental de EE. UU. (EPA) para fipronil en ganado y las identificaciones explícitas de tejidos.

Las fechas críticas del estudio para cada ciervo de prueba (aclimatación, exposición, post-adjunción, controles de cápsula, recolección de tejido) se presentan en el archivo adicional 7: Tabla S3.

La cantidad de FDF consumida por cada ciervo se calculó diariamente y se registró con una precisión de 0,1 g. El fipronil total consumido por cada ciervo (mg) y los pesos corporales (kg) registrados antes de la fijación de la garrapata se utilizaron para estimar la cantidad de fipronil (en mg) consumido por kilogramo de ciervo. Las diferencias en el consumo diario de FDF/placebo y el peso corporal de los ciervos entre grupos se compararon mediante un análisis de varianza. Se compararon las diferencias en el fipronil total consumido por venado (mg/kg) entre T48 y T120 mediante una prueba t de Student.

Las garrapatas adultas observadas y contadas el día 6 y el día 8 después de la exposición se definieron por el estado de apego (adherido, desprendido) y el estado de alimentación (no congestionado, parcialmente congestionado, totalmente congestionado), siendo "adheridos" = adultos que permanecen incrustados en el piel de ciervo; 'separados' = adultos que no están incrustados en la piel de venado; 'planos' = adultos no ingurgitados, que no muestran ingesta de sangre discernible; 'parcialmente congestionados' = adultos con ingesta parcial de sangre discernible, pero no completamente alimentados; y 'totalmente congestionados' = adultos completamente hinchados y de color oscuro. Las garrapatas se definieron además por condición (muertas, vivas), que se determinó observando y manipulando cuidadosamente las garrapatas adheridas y desprendidas con fórceps de punta fina para provocar el movimiento, donde "viva" = movimiento de piernas, palpos o piezas bucales; y 'muerto' = sin movimiento después de aproximadamente 45 s de manipulación. Se compararon el estado de apego, el estado de alimentación y la condición de las garrapatas hembra entre los grupos de tratamiento y control. También se investigó la proporción de garrapatas recuperadas dentro de cada grupo de prueba. Las diferencias en la proporción de garrapatas adheridas y desprendidas para cada especie y las diferencias en el estado alimentario y la condición de cada especie dentro de cada grupo de prueba se compararon utilizando una prueba de independencia de χ2 de Pearson.

Se compararon los pesos de las hembras congestionadas y el número aproximado de huevos y larvas eclosionadas entre los grupos de tratamiento y control. Para estimar el número aproximado de huevos en cada masa de huevos, se asumió que 1 g de huevos de ixódido contendría aproximadamente 20.000 huevos individuales [46]. El número de larvas eclosionadas se estimó multiplicando la proporción aproximada de huevos eclosionados por el número aproximado de huevos [46]. Las diferencias en los pesos de las hembras hinchadas que se desprenden de los ciervos tratados con FDF, en relación con los ciervos del grupo de control, y el número posterior de huevos y larvas producidos por hembra se estimaron mediante una prueba t de Student.

Se evaluó la mortalidad/eficacia en el control de I. scapularis y A. americanum después de la unión. Utilizamos dos métricas para evaluar la eficacia: (i) el número promedio de hembras vivas e hinchadas que se separaron con éxito el día 8 después de la unión; y (ii) la supervivencia promedio de las hembras (unidas y separadas) al final del día 8 después de la unión.

La eficacia de la FDF para controlar la alimentación sanguínea de I. scapularis y A. americanum, en relación con los grupos de control no tratados, se estimó utilizando la fórmula de Abbott [47]:

donde T = n grupo de tratamiento y C = n grupo de control.

Se estimaron las concentraciones de fipronil y metabolitos de fipronil en plasma (Cp) (LOQ = 0,04 ppb) y heces (Cf) (LOQ = 0,1 ppb) para cada ciervo individual (n = 24). Se utilizó una regresión lineal (P < 0,05) para detectar una correlación entre Cp o Cf (dependiente) y los mg de fipronil/kg de peso corporal consumidos por el venado de cola blanca (independiente). También se utilizó la regresión lineal para detectar una posible correlación entre Cp y la supervivencia de las garrapatas hembras de I. scapularis y A. americanum.

Se estimaron las concentraciones de fipronil y metabolitos de fipronil en varios tejidos (Ct) para 16 ciervos tratados con FDF y dos ciervos de control (LOQ = 0,04 ppb). Las diferencias en los valores de Ct entre todas las clasificaciones de tejidos (grasa, carne, subproductos cárnicos, hígado) se estimaron mediante una prueba H de Kruskal-Wallis seguida de una prueba de rangos con signo de Wilcoxon dentro de cada par. Las diferencias en los valores de Ct entre los grupos de exposición T48 y T120 estimados para cada clasificación de tejido y las diferencias en los valores de Ct de cada clasificación de tejido dentro de cada subgrupo de prueba se estimaron utilizando una prueba de rangos con signo de Wilcoxon. El Ct se comparó con el LMR establecido por la EPA de EE. UU. para ganado rumiante [47] (carne/músculo = 40 ppb; hígado = 100 ppb; subproductos cárnicos = 40 ppb; grasa = 400 ppb) que son utilizados por EE. UU. Administración de Alimentos y Medicamentos (FDA) al evaluar productos potenciales. Los valores de Ct registrados en cada momento posterior a la exposición (día 15, día 29) se utilizaron para desarrollar ecuaciones exponenciales para aproximar la tasa de degradación del fipronil para cada clasificación de tejido en función del número de días posteriores a la exposición. La ecuación se formuló de la siguiente manera y es funcionalmente similar a las ecuaciones utilizadas previamente por Poché et al. [29] para representar la degradación del fipronil en plasma y heces de bóvidos:

donde Ɵ1 = estimación Theta-1, Ɵ2 = estimación Theta-2, EXP = exponencial, x = días posteriores a la exposición.

Todos los análisis se realizaron utilizando las versiones actuales del software estadístico JMP (versión 15) (SAS Institute, Cary, NC, EE. UU.) y Microsoft Excel. Las diferencias se consideraron significativas si P <0,05.

En este estudio se utilizaron un total de 24 ciervos y todos los ciervos parecían estar sanos durante todo el experimento. Los pesos corporales individuales de los ciervos, el consumo total de FDF y el fipronil consumido se presentan en la Tabla 1. Para el grupo de exposición de 48 h, el consumo de FDF (g), el peso corporal (kg) y el consumo de fipronil (mg/kg) oscilaron entre 805,5 y 2000 g. , de 50,4 a 93,9 kg y de 0,24 a 0,99 mg/kg, respectivamente. Para el grupo de exposición de 120 h, el consumo de FDF (g), el peso corporal (kg) y el consumo de fipronil (mg/kg) variaron de 1474,1 a 5000,0 g, de 50,9 a 104 kg y de 0,44 a 1,47 mg/kg, respectivamente.

No se encontraron diferencias significativas al comparar el consumo diario de FDF y placebo con una exposición de 48 h y una exposición de 120 h. No se detectaron diferencias significativas al comparar los pesos corporales de los ciervos individuales entre los grupos de prueba. Como se esperaba, la cantidad de fipronil consumida (mg/kg) por cada ciervo fue significativamente mayor en T120 (exposición de 5 días) que en T48 (exposición de 2 días) (t(13,636) = 4,082, P = 0,0012).

El sistema de contención y recuperación de garrapatas adultas que infestaban a los ciervos fue relativamente eficaz. Los datos de recuperación de garrapatas y estado de conexión se representan explícitamente en la Tabla 2 y se utilizaron para calcular todas las sumas y porcentajes presentados en esta sección. En total, los venados de cola blanca estaban infestados con 840 garrapatas I. scapularis (420 hembras, 420 machos) y 840 A. americanum (420 hembras, 420 machos). De estas 1.680 garrapatas, 1.226 se recuperaron durante el período posterior a la conexión (73%).

La probabilidad de que las hembras de I. scapularis se desprendieran o permanecieran adheridas fue significativamente diferente en relación con A. americanum (χ2 = 42,243, P <0,0001), siendo I. scapularis más probable que se separara durante el período de observación de 8 días. Los machos de ambas especies de garrapatas mostraron una tendencia significativamente mayor a desprenderse que las hembras (χ2 = 273,195, P <0,0001). La probabilidad de que las garrapatas murieran fue significativamente mayor para I. scapularis, en relación con A. americanum, durante el período de observación de 8 días (χ2 = 138,370, P <0,0001).

Se recuperaron un total de 572 de 840 I. scapularis (68,1%) de los cuales 371 (64,9%) eran mujeres. De las hembras recuperadas, el 66% (n = 245) estaban adheridas; en cambio, el 85,6% de los varones (n = 172) estaban desprendidos. La recuperación dentro de los grupos de prueba ascendió al 75 % (T48), al 78,9 % (T120) y al 50,4 % (grupo de control). La recuperación fue más difícil dentro del grupo de control, con una discrepancia en el número de hombres (n = 24), en relación con los grupos de tratamiento (n = 81, n = 96). Se recuperaron un total de 654 de 840 garrapatas A. americanum (77,9%), con grupos de prueba totalizando 78,2% (T48), 71,1% (T120) y 84,3% (grupo de control). Las garrapatas A. americanum tuvieron una mayor tendencia a permanecer adheridas, con el 88% de las hembras (n = 316) y el 79,3% de los machos (n = 234) todavía adheridas al final del período de 8 días posterior a la adhesión.

Los datos sobre el estado y la condición de alimentación de las garrapatas se presentan explícitamente en la Tabla 2 y se utilizaron para calcular todas las sumas y porcentajes presentados en esta sección. Dentro de los grupos T48, T120 y control, el 11,6% (n = 15), el 1,6% (n = 2) y el 45,3% (n = 53), respectivamente, de las hembras recuperadas de I. scapularis estaban vivas. Todas las hembras planas de I. scapularis recolectadas el día 8 después de la unión estaban muertas independientemente del grupo de prueba, con un número mucho mayor de hembras planas recolectadas en los grupos T48 (n = 65) y T120 (n = 103) que en el grupo de control. (n=21). La supervivencia fue significativamente mayor dentro del grupo de control, en relación con los grupos de tratamiento (χ2 = 82,696, P <0,0001). Dentro de los grupos T48 y T120, la mayor proporción de hembras de I. scapularis recolectadas eran planas y muertas, representando el 50,4% (n = 65) y el 82,4% (n = 103) de los totales respectivos recolectados. Hubo una diferencia significativa en el estado de alimentación de las garrapatas hembras del grupo de control en relación con las de los grupos T48 y T120 (χ2 = 114,495, P <0,0001). Las hembras vivas y completamente congestionadas representaron la mayor proporción de garrapatas dentro del grupo de control (38,5%, n = 45), un subproducto de la falta de exposición al FDF, mientras que las hembras muertas y parcialmente congestionadas representaron la segunda proporción más grande (35% , norte = 41). Sólo dos de 201 machos recolectados el día 8 después de la unión estaban vivos (1%). Para A. americanum, en los grupos T48, T120 y control, el 13% (n = 16), el 5,9% (n = 7) y el 99,1% (n = 116), respectivamente, de las hembras recuperadas estaban vivas. La supervivencia de las garrapatas fue significativamente mayor dentro del grupo de control en relación con los grupos de tratamiento (χ2 = 265,729, P <0,0001). Dentro de los grupos de tratamiento, las proporciones de hembras planas y muertas y parcialmente congestionadas y muertas fueron relativamente similares y representaron la mayoría de las hembras recolectadas en los grupos T48 (87%, n = 107) y T120 (94,1%, n = 112). Hubo una diferencia significativa en el estado de alimentación de las garrapatas hembras en el grupo de control en relación con las garrapatas hembras en los grupos T48 y T120 (χ2 = 24,967, p <0,0001). Dentro del grupo de control, el 80,3% de las hembras recolectadas estaban parcialmente hinchadas y vivas. En total, el 57,6% de los machos de A. americanum recolectados estaban vivos el día 8 después de la unión, y el 44,8% (n = 43), el 17,5% (n = 14) y el 95% (n = 113) de los machos se encontraron vivos en el T48, T120 y grupos control, respectivamente.

En el archivo adicional 8: Tabla S4 se presenta un resumen de los pesos promedio de las hembras congestionadas de I. scapularis y las masas de huevos, el número aproximado de huevos y el número aproximado de larvas emergentes. Aunque el grupo de control produjo hembras congestionadas y masas de huevos ligeramente más pesadas, y un mayor número de huevos y larvas, en relación con los grupos de tratamiento, se determinó que estas diferencias no eran estadísticamente significativas.

El tratamiento de los ciervos con FDF tuvo un impacto significativo en la mortalidad/supervivencia de ambas especies de garrapatas. El número promedio de hembras congestionadas de I. scapularis que se desprenden por venado dentro de cada grupo y subgrupo de prueba, y las estimaciones de eficacia resultantes, se presentan en la Tabla 3. La sangre de Amblyomma americanum se alimenta notablemente más lentamente que la de I. scapularis y, por lo tanto, la eficacia para prevenir que las hembras completamente congestionadas se desprendan. la separación no fue posible durante el período de 8 días posterior a la conexión (archivo adicional 9: Figura S4). El número promedio de hembras vivas de I. scapularis y A. americanum (unidas y separadas) observadas por venado por subgrupo de prueba y las estimaciones de eficacia resultantes se presentan en la Tabla 4. Fotografías representativas de I. scapularis y A. americanum adjuntas dentro del control y el tratamiento. Los grupos se presentan en la Fig. 3.

Garrapatas adheridas dentro de las cápsulas de venado de cola blanca tratado y no tratado. a, b Ixodes scapularis: a alimentándose activamente de un venado de control, b muerto y adherido a un venado de tratamiento. c, d Amblyomma americanum: c alimentándose activamente de un venado de control, b muerto y adherido a un venado de tratamiento. La tasa de ingurgitación de I. scapularis fue más rápida en relación con A. americanum. Todas las fotografías fueron tomadas el día 6 después de la conexión.

El tratamiento de los ciervos con el FDF durante 48 h dio como resultado una eficacia del 95,6 % para evitar que las garrapatas colocadas en los ciervos el día 7 después de la exposición al FDF se alimentaran, se congestionaran y se desprendieran, en relación con el grupo de control (Tabla 3). También condujo a una reducción del 96,2% en la supervivencia de las mujeres, en relación con el grupo de control (Tabla 4). La eficacia del tratamiento con FDF de 48 h disminuyó para las garrapatas colocadas en ciervos el día 21 después de la exposición al FDF, con una reducción del 46,7 % en el desprendimiento de garrapatas ingurgitadas (Tabla 3) y una reducción del 47,2 % en la supervivencia de las hembras (Tabla 4), en relación con el grupo de control. El tratamiento de los ciervos con FDF durante 120 h dio como resultado una eficacia del 100% en la reducción de la supervivencia de las hembras (Tabla 4) y en la prevención de que las garrapatas colocadas en los ciervos el día 7 después de la exposición a la FDF se alimentaran, se congestionaran y se desprendieran (Tabla 3). Para las garrapatas colocadas en ciervos el día 21 después de la exposición al FDF, la eficacia del tratamiento con FDF de 120 h para reducir las garrapatas desprendidas e hinchadas y la supervivencia general fue del 95,6% y 92,5%, respectivamente. Al combinar los subgrupos para determinar el momento de colocación de las garrapatas en los ciervos, el tratamiento con FDF de 48 h dio como resultado una reducción del 71,1 % en las hembras desprendidas e hinchadas (Tabla 3) y una reducción del 71,7 % en la supervivencia (Fig. 4), y el tratamiento de 120 h El tratamiento con FDF produjo una reducción del 97,8 % en la ingurgitación y el desprendimiento (Tabla 3) y una reducción del 96,2 % en la supervivencia (Fig. 4).

Eficacia del alimento para ciervos con fipronil (FDF) para reducir la supervivencia de Ixodes scapularis y Amblyomma americanum en los grupos de tratamiento. T48, grupo de tratamiento expuesto a FDF durante 48 h (2 días); T120, grupo de tratamiento expuesto a FDF durante 120 h (5 días)

El tratamiento de ciervos con FDF durante 48 h dio como resultado una eficacia del 89,7 % y 82,8 % cuando se colocaron garrapatas en los ciervos el día 7 y el día 21 después de la exposición a FDF, respectivamente (Tabla 4). El tratamiento de ciervos con FDF durante 120 h dio como resultado una eficacia del 100 % y del 87,9 % cuando se colocaron garrapatas en los ciervos el día 7 y el día 21 después de la exposición a FDF, respectivamente (Tabla 4). Al combinar subgrupos para determinar el momento de colocación de las garrapatas en los ciervos, los tratamientos con FDF de 48 h y 120 h dieron como resultado reducciones de la supervivencia del 86,2% y del 94%, respectivamente (Fig. 4).

La mayor parte del fipronil puro fue metabolizado o excretado. El metabolito detectado por encima del LOQ fue fipronil sulfona.

Los valores de Cp para cada ciervo de prueba se presentan en la Tabla 5. Todos los ciervos tratados tenían fipronil sulfona detectable > LOQ. Los valores de Cp fueron más altos en el grupo de exposición de 120 h (T120), con un Cp promedio de 57,3 ppb (día 7 después de la exposición a FDF) y 21,7 ppb (día 21 después de la exposición a FDF). Para el grupo de exposición de 48 h (T48), los valores promedio de Cp fueron 20,1 ppb (día 7 después de la exposición a FDF) y 7,6 ppb (día 21 después de la exposición a FDF). La reducción del día 7 al día 21 después de la exposición al FDF respalda la reducción de la eficacia observada. Hubo una correlación lineal significativa entre Cp y los mg/kg de fipronil consumidos por cada ciervo (r2 = 0,6150; P < 0,0001). Además, hubo correlaciones entre Cp y el número de hembras supervivientes de I. scapularis (r2 = 0,2057; P < 0,0260) y A. americanum (r2 = 0,3573; P < 0,0020) por venado. Sin embargo, la supervivencia de las garrapatas pareció disminuir exponencialmente en lugar de linealmente en respuesta a la Cp elevada, y ninguna garrapata hembra sobrevivió cuando la Cp en plasma era ≥ 25,0 ppb.

Los valores explícitos de Cf para cada ciervo están disponibles en el archivo adicional 10: Tabla S5. Todos los ciervos tratados tenían Cf > LOQ. Los valores de Cf fueron más altos en el grupo de exposición de 120 h (T120), con un Cf promedio de 108,8 ppb (día 7 después de la exposición a FDF) y 48,7 ppb (día 21 después de la exposición a FDF). Para la exposición de 48 h (T48), los valores promedio de Cf fueron 44,8 ppb (día 7 después de la exposición a FDF) y 28,1 ppb (día 21 después de la exposición a FDF). Al igual que con Cp, hubo una correlación lineal significativa entre Cf y los mg/kg de fipronil consumidos por cada ciervo (r2 = 0,5680; P < 0,0001).

Los valores de Ct fueron significativamente diferentes entre varias clasificaciones de tejidos (χ2 = 81,591, gl = 3, P <0,0001). El fipronil es un compuesto lipófilo [48], y se determinó que el Ct en la grasa era significativamente mayor en relación con el de la carne/tejidos musculares (Z = − 7,905, P < 0,0001), subproductos cárnicos (Z = − 5,906, P < 0,0001) e hígado (Z = − 2,516, P = 0,0119). Además, los valores de Ct en los tejidos del hígado fueron significativamente mayores que los valores de Ct en la carne (Z = − 4,918, P < 0,0001) y los subproductos cárnicos (Z = − 3,816, P < 0,0006). Los ciervos expuestos a fipronil durante 120 h tuvieron un Ct significativamente mayor en grasa (Z = 2,848, P = 0,0044), carne (Z = 5,521, P < 0,0001) y subproductos cárnicos (Z = 2,224, P = 0,0261) (el hígado fue no significativo), en relación con los ciervos expuestos al fipronil durante 48 h. En el archivo adicional 11 se proporciona un resumen del Ct en tejidos: Tabla S6. Ct estuvo presente > LOQ en todos los tejidos recolectados de ciervos en los grupos de tratamiento. Para T48 (exposición de 48 h), las diferencias en los valores de Ct obtenidos de los tejidos recolectados el día 15 y el día 29 fueron significativas (Z = − 4,873, P < 0,0001), siendo los valores de Ct en el día 29 74 % (grasa), 56 % (hígado), 68,9 % (carne) y 52,8 % (subproductos cárnicos) menos que el día 15. La diferencia en Ct entre el día 15 y el día 29 fue significativa (Z = 4,287, P < 0,0001) en el T120 ( exposición de 120 h) también, siendo el Ct en el día 29 67,5% (grasa), 46,7% (hígado), 64,7% (carne) y 74,2% (subproductos cárnicos) menor que en el día 15. Nuestras estimaciones sugirieron que los respectivos ciervos expuestos a FDF durante 48 h y 120 h tendrían valores de Ct post-exposición que se degradarían por debajo de los LMR de la EPA dentro de los 22 y 38 días (grasa), 32 y 56 días (hígado), 18 y 32 días (carne) y 24 y 32 días (subproductos cárnicos), respectivamente (Fig. 5).

La degradación prevista de la fipronil sulfona en varias clasificaciones de tejidos de ciervo. Degradación del fipronil en carne/músculo (a), subproductos cárnicos (b), grasa (c) e hígado (d) de venado de cola blanca después del consumo de alimento para venados con fipronil. La línea de puntos indica los límites máximos de residuos establecidos para cada clasificación de tejido.

El venado de cola blanca representa un huésped reproductivo clave para I. scapularis y A. americanum, y los enfoques dirigidos al huésped, como la aplicación de un acaricida oral, tienen el potencial de reducir drásticamente la abundancia de la población de garrapatas y el riesgo posterior de picaduras de garrapatas infectadas por patógenos. Los resultados de este estudio sugieren que un alimento para venados que contiene una concentración nominal de 0,0025% de fipronil, presentado a venados de cola blanca durante 48 h y 120 h, puede controlar las garrapatas hembras I. scapularis y A. americanum que parasitan los días 7 y 21. post-exposición, dependiendo la eficacia de la cantidad consumida y la concentración posterior de fipronil sulfona en el plasma. El hecho de que no detectamos diferencias significativas al comparar el consumo de FDF y placebo sugirió que la inclusión de fipronil en la formulación no redujo la palatabilidad del alimento. Nuestros resultados sugieren que el 100% de I. scapularis y A. americanum se eliminaron cuando el Cp estuvo presente en ≥ 25 ppb. Además, en total, solo se recolectó una garrapata hembra viva (A. americanum) de un ciervo que tenía un Cp de 13,5 ppb. Los valores actuales de Cp son superiores a los valores de Cp determinados para controlar el 100 % de las larvas de I. scapularis que parasitan a P. leucopus (≥ 8,8 ppb) [27], pero son marcadamente inferiores a las concentraciones de fluralaner en plasma supuestamente necesarias para controlar el 97 % (13 000 ppb). ) y el 94% (4000 ppb) de larvas de I. scapularis parasitan a Peromyscus maniculatus (una especie estrechamente relacionada filogenéticamente con P. leucopus) [50]. La integración del uso de acaricidas orales dirigidos a roedores y venados tendría el potencial de reducir la carga de garrapatas en el huésped patógeno primario y en los huéspedes reproductivos clave para el vector I. scapularis de B. burgdorferi y, si se implementa adecuadamente, podría tener un efecto impacto significativo en la abundancia de vectores y la prevalencia de la infección por B. burgdorferi en las áreas donde se aplicó.

La eficacia de FDF en el control de las garrapatas el día 7 después de la exposición fue innegable, con una exposición de 48 h y 120 h controlando con éxito ambas especies de garrapatas. Para I. scapularis, se obtuvo un control casi completo, recogiéndose en total solo un I. scapularis desprendido e hinchado (solo exposición de 48 h). El tratamiento también fue eficaz contra A. americanum, con un control completo obtenido en el grupo de exposición de 120 h y casi un 90 % de control en el grupo de exposición de 48 h. El día 21 después de la exposición, la exposición al fipronil durante 120 h resultó en una alta eficacia contra I. scapularis, y en total solo se recogió una hembra desprendida e ingurgitada. La efectividad de la exposición de 48 h y de la exposición de 120 h contra A. americanum fue relativamente similar el día 21 con > 80 % de eficacia para cada una. Amblyomma americanum se alimenta de sangre durante un período prolongado, en comparación con I. scapularis, y aproximadamente el 70% de las hembras de la especie anterior necesitan entre 12 y 16 días para alcanzar la ingurgitación completa [51], razón por la cual el A. americanum que utilizamos tuvo una mayor duración. tendencia, en relación con I. scapularis, a permanecer adherido durante los 8 días posteriores al período de adhesión. Por lo tanto, no pudimos monitorear esta especie hasta su total ingurgitación y desprendimiento. Teniendo en cuenta que estas hembras pueden haberse alimentado durante 4 a 8 días adicionales, sospechamos firmemente que la eficacia habría aumentado y podría haber alcanzado el 100 % en todos los grupos de tratamiento. A los efectos de este experimento de laboratorio de prueba de concepto, se determinó que ambas especies de garrapatas podían evaluarse simultáneamente. Sin embargo, si en el futuro se desean datos explícitos sobre la ingurgitación y el desprendimiento de A. americanum, los investigadores deberán considerar evaluar exclusivamente esta especie y extender el período posterior a la fijación varios días. Los valores anteriores satisfacen los requisitos de eficacia previamente descritos por la EPA para la aprobación federal, que sugieren una eficacia del 80 al 100 % contra las garrapatas vectores [39]. Si el producto resulta apetecible también en condiciones de campo y, por tanto, puede llegar a una proporción considerable de ciervos, el hecho de que el FDF fuera eficaz hasta el día 21 después de la exposición indica que el producto podría utilizarse con relativa poca frecuencia en condiciones de campo, lo que reduciría la cantidad de acaricida que llega al medio ambiente, reduciendo así el riesgo de exposición a especies no objetivo y de bioacumulación. Desde una perspectiva de gestión, los resultados anteriores son alentadores.

La resistencia directa de los artrópodos que buscan huéspedes al fipronil se considera improbable [49, 52], y la eficacia del fipronil en bajas concentraciones permite tasas de aplicación reducidas que plantean un riesgo reducido para los organismos no objetivo, en comparación con otros compuestos candidatos como el malatión y el carbarilo [ 53]. La LD50 oral aguda (dosis letal para el 50% de los animales/sujetos de prueba) de fipronil reportada para especies de mamíferos representativas es de 97 mg/kg (ratas) [54]. El consumo de fipronil por parte de los ciervos en el estudio actual osciló entre 0,24 mg/kg y 0,99 mg/kg para la exposición de 48 h y entre 0,44 mg/kg y 1,47 mg/kg para la exposición de 120 h (Tabla 1). La tasa de exposición al fipronil se reduce debido a la baja concentración de fipronil en el FDF (0,0025%). Como ejemplo, un ciervo del grupo T120 que pesaba 104 kg consumió 5 kg de FDF, lo que equivalía a 1,2 mg/kg de fipronil consumido (Tabla 1). Este mismo ciervo necesitaría consumir > 403 kg de FDF de una sola vez para ingerir suficiente fipronil como para exceder la DL50 oral para especies de mamíferos, una hazaña que sería muy improbable. La capacidad del FDF para aplicarse con frecuencias relativamente bajas, en combinación con la dosis baja de fipronil en la formulación, reduce el riesgo para especies no objetivo, como mapaches, roedores o aves, en caso de que entren en contacto con el FDF. Sin embargo, las aplicaciones de campo se llevarán a cabo utilizando comederos elevados para ciervos específicos de cada especie para reducir considerablemente o prohibir el acceso de especies no objetivo, incluidas especies animales potencialmente más sensibles, como los conejos [55]. Los estudios futuros que involucren el despliegue de FDF en el campo deben considerar cuidadosamente las tasas de aplicación y monitorear explícitamente las especies no objetivo dentro de las áreas tratadas para garantizar un riesgo ambiental reducido. Teniendo en cuenta que el fipronil ha demostrado ser eficaz contra vectores de enfermedades humanas, como pulgas, mosquitos y flebótomos, un objetivo de investigación futura puede incluir investigar el impacto del tratamiento con fipronil en otros artrópodos que se alimentan de sangre asociados con los ciervos, como los mosquitos. especies [56] Ceratopogonidae [57] y ciervos keds [58].

Si bien los resultados de eficacia de nuestro experimento cumplen con las recomendaciones federales, el análisis LC/MS de tejidos sugiere que las concentraciones de fipronil sulfona en varios tejidos deben investigarse más a fondo y que deben considerarse modificaciones apropiadas a los planes de manejo. Nuestros resultados sugieren que los niveles de fipronil sulfona caerán por debajo de los valores LMR establecidos por la EPA dentro de un período de tiempo moderado, y el fipronil se degrada más lentamente en el hígado. Hasta donde sabemos, la FDA y la EPA de EE. UU. no han establecido valores de LMR para los ciervos. Por ello, consideramos que los valores de LMR para bovinos rumiantes eran los más adecuados a la hora de evaluar los resultados. En general, no se recomienda el consumo de hígado de venado debido a una posible infección por trematodos hepáticos (Fascioloides magna) [59, 60] o contaminación por metales pesados, como el cadmio [61, 62]. Observamos que los ciervos de este estudio fueron criados en cautiverio. Factores como las condiciones ambientales, la disponibilidad de forraje y los factores estresantes pueden influir en las reservas de grasa, la digestión y las tasas metabólicas en el venado de cola blanca [63, 64], y estos factores pueden diferir en las poblaciones silvestres, en relación con las criadas en cautiverio. Por lo tanto, el metabolismo y la degradación del fipronil en los ciervos salvajes pueden diferir de los de los ciervos en cautiverio, y esto puede valer la pena investigarlo en investigaciones futuras. Al utilizar estos datos recopilados para intentar predecir la degradación exponencial del fipronil, podemos hacer algunas suposiciones iniciales que ayuden en los planes de gestión. Si las estrategias de tratamiento en este estudio en corral se utilizan en el campo, la FDF puede funcionar de manera más eficiente en estados donde la enfermedad de Lyme es endémica y donde hay picos considerables de I. scapularis adulto en la primavera [65], con un objetivo simultáneo de picos en A. americano. El tratamiento en la primavera y principios o mediados del verano permitiría un tiempo adecuado para la retirada del fipronil en los tejidos de los venados antes de la temporada de caza de venados en otoño, que coincide con un pico en la actividad otoñal de los adultos de I. scapularis. Dos factores hacen de A. americanum un objetivo ideal para el tratamiento con FDF: (i) las tres etapas de vida de A. americanum se alimentan de sangre de venado de cola blanca [6]; y (ii) cada etapa de la vida tiene una actividad máxima que ocurre fuera de la temporada de caza de ciervos de otoño [66,67,68]. Además, se pueden realizar modificaciones en escenarios específicos, como mezclar FDF con placebo no tratado o maíz entero para diluir la concentración de fipronil. Una concentración de fipronil más baja (como 0,0005%) podría permitir que la FDF se presente durante períodos prolongados en condiciones de campo al mismo tiempo que la actividad máxima de las garrapatas adultas o podría aumentar potencialmente el potencial de un tratamiento reducido o de corto plazo durante la temporada de caza. El modelado asociativo vector-huésped basado en agentes [69] podría ser útil para predecir el potencial de varios escenarios de tratamiento con FDF. En última instancia, será necesaria una prueba de campo para confirmar las concentraciones de fipronil sulfona en los tejidos de los ciervos salvajes y determinar el mejor curso de acción para futuros planes de gestión que podrían implicar el uso de FDF.

Tenemos la intención de investigar posibles enfoques de tratamiento alternativos en regiones donde las preocupaciones relacionadas con la caquexia crónica (CWD) y la tuberculosis bovina (bTB) impiden el cebo de ciervos. La preocupación se centra principalmente en la congregación antinatural de grandes grupos de ciervos que puede resultar del cebo, lo que posteriormente puede aumentar el riesgo de transmisión por contacto directo de caquexia crónica y TBb [70, 71]. De manera similar a las estrategias de implementación de vacunas que se están explorando en el Medio Oeste de EE. UU. [72], un enfoque alternativo que se está considerando es desarrollar una gran red de comederos colocados uniformemente, cada uno de los cuales contenga una pequeña cantidad de FDF (aproximadamente 0,5 kg) para apuntar a unos pocos ciervos. en lugar de grupos grandes, lo que reduce la congregación. Será necesario explorar más a fondo la logística de dicha estrategia durante futuras pruebas de campo.

En estudios anteriores, muchos investigadores han descrito explícitamente las dificultades relacionadas con la alimentación manual de animales con garrapatas [26, 73, 74]. Los tamaños y dimensiones de las cápsulas que utilizamos fueron adecuados para mantener 20 pares de I. scapularis, ya que el área de superficie de nuestras cápsulas (7 × 7 cm) y la profundidad de las cápsulas (18 mm) excedieron el área de superficie (5 × 5 cm). y profundidad de la cápsula (8 mm) de cápsulas similares utilizadas para infestar conejos con 20 parejas de apareamiento de I. scapularis [44]. Si bien tuvimos relativamente éxito en la recuperación de garrapatas en los ciervos, todavía tuvimos problemas con el daño o la pérdida de I. scapularis, particularmente dentro del grupo de control. Debido a que el FDF aumentó la mortalidad dentro de los grupos de tratamiento, los ciervos en los grupos de tratamiento presumiblemente experimentaron una irritación reducida con menos hembras que ingurgitaban activamente, lo que hizo que fuera menos probable que los ciervos intentaran desalojar las cápsulas. Dado el pequeño tamaño de los machos de I. scapularis, un pequeño desplazamiento de las cápsulas dentro del grupo de control aparentemente fue suficiente para promover el escape. El aumento de la irritación causado por la ingurgitación activa de las hembras y el posterior desplazamiento de las cápsulas provocaron que muchas hembras sufrieran daños, estallaran o se asfixiaran en la sangre coagulada de las hembras reventadas, lo que resultó en un mayor número de hembras muertas y parcialmente ingurgitadas. Por tanto, la fórmula descrita por Abbott [47] fue fundamental para estimar la eficacia al tener en cuenta la supervivencia de las garrapatas en el grupo de control. Esto no fue un problema con A. americanum, dado que se alimentan mucho más lentamente. Sin embargo, si bien la profundidad de nuestra cápsula superó las especificaciones recomendadas por Almazán et al. [44] (10 mm), sospechamos que el daño de A. americanum puede haberse convertido en un problema considerable si se alimentaron hasta la ingurgitación considerando que son una garrapata mucho más grande, con un peso promedio > 600 mg en plena ingurgitación [75, 76]. Es posible que los investigadores quieran realizar modificaciones adicionales a estas cápsulas en estudios futuros para continuar mejorando la fijación, la recuperación y la supervivencia de las garrapatas. Si bien los problemas descritos limitaron nuestra capacidad para determinar el impacto significativo de la FDF en el éxito de la oviposición y la emergencia de larvas, vale la pena reiterar que los huevos aproximados puestos/hembra y las larvas/hembra aproximadas dentro de los grupos de tratamiento se redujeron ligeramente, en relación con los del grupo de control. grupo, y que esto puede querer ser investigado más a fondo en estudios futuros. Si se realiza una prueba de campo en la que se presenta FDF a ciervos salvajes, los investigadores podrían considerar retirar las hembras hinchadas de los ciervos tratados en la naturaleza y monitorearlas para determinar el éxito de la oviposición.

Los resultados del presente estudio demuestran la utilidad potencial de un acaricida oral a base de fipronil para controlar al menos dos especies de garrapatas de importancia médica al proporcionar información sobre el potencial de control hasta 21 días después de la exposición. Los resultados sobre los residuos de fipronil en tejidos, plasma y heces también proporcionan información muy necesaria sobre el destino del fipronil y sus metabolitos y proporcionan un modelo potencial para ensayos futuros. El siguiente paso lógico sería una prueba de campo en la que los ciervos salvajes serían expuestos al FDF en puntos de exposición predeterminados. Luego se sedaría a los ciervos en el campo y se recolectarían ectoparásitos para determinar el impacto en la carga de garrapatas parasitarias. También se sacrificaría una submuestra de ciervos y se obtendrían tejidos para determinar el destino del fipronil en ciervos salvajes. Si este trabajo de campo de prueba de concepto tiene éxito, el siguiente paso lógico sería una prueba de campo a gran escala de varios años de duración. Confirmar la eficacia y seguridad de este producto en condiciones de campo podría allanar el camino para la aprobación federal de un producto disponible para el control de garrapatas a gran escala. Un producto de fipronil dirigido a rumiantes salvajes a gran escala tiene potencial para una variedad de aplicaciones beneficiosas. Investigaciones anteriores han indicado el uso eficaz de cebos de fipronil orales en dosis bajas para controlar garrapatas [26, 27], pulgas [23,24,25], flebótomos [28, 29] y mosquitos [22, 30] que parasitan una variedad de huéspedes mamíferos, incluidos roedores y ganado rumiante. Otras especies de garrapatas de importancia médica o veterinaria, como las garrapatas del ganado (Rhipicephalus annulatus, R. microplus) y H. longicornis, también utilizan el venado de cola blanca como huésped de harina de sangre [7, 8] y serían susceptibles a este tratamiento. también. Por lo tanto, los investigadores deberían explorar el uso de FDF para controlar otros vectores artrópodos además de los investigados en el estudio actual. El objetivo final es producir un producto aprobado a nivel federal para su uso en el control de artrópodos que infestan al venado de cola blanca. Si se concede la aprobación de la FDA estadounidense para un nuevo fármaco animal, el FDF podría proporcionar un medio útil para controlar múltiples especies de artrópodos, que parasitan a rumiantes salvajes y son capaces de transmitir agentes patógenos transmisibles a los humanos.

Los conjuntos de datos generados y/o analizados durante el estudio actual están disponibles del autor correspondiente previa solicitud razonable.

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Hume ME, Tucker JS, Sauer JR. Cambios de peso en la alimentación individual de garrapatas hembra Amblyomma americanum. J Parasitol. 1985;71:836–8.

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Nos gustaría agradecer al Dr. Lars Eisen de los CDC (División de Enfermedades Transmitidas por Vectores) de EE. UU. por brindar información valiosa que enriqueció la calidad de esta investigación y manuscrito. También agradecemos al Dr. Gregory Dooley del Laboratorio Analítico de Medicina Ambiental de CSU (Fort Collins, CO) por ayudar con los análisis de HPLC y LC/MS. Además, agradecemos a Lisa Coburn del Centro de cría de garrapatas del estado de Oklahoma (Stillwater, OK) por suministrar todas las garrapatas utilizadas durante este estudio. Agradecemos al Dr. Jacob Werner de la Universidad Penn State (University Park, PA) por servir como veterinario de IACUC, realizar toda la eutanasia requerida y ayudar enormemente con las necropsias de venados realizadas durante este estudio. Agradecemos a la Dra. Kathleen Rhoads de Center Heard Health Services, Inc. por brindar evaluaciones veterinarias previas al estudio. Agradecemos a la Dra. Erika Machtinger de la Universidad Penn State (University Park, PA) por proporcionar un asistente de investigación para ayudar con este proyecto (KG). Finalmente, nos gustaría agradecer a Nicholas Hogg, Amanda Peirson, William Tucker, Brady Hawkins, Michaela Wallingford, Kevin Lovasik, Adrianna Mowrer, Nicholas Hultz, Kalah Gries, Jennifer Babyak, Collette Sprague, Kehmanei Todman, Madyson Dailey y Laron Frazier por brindarnos Asistencia técnica práctica con el manejo y mantenimiento del venado cola blanca. El estudio mejoró enormemente gracias a su asistencia, generosidad y apoyo.

Esta investigación fue respaldada por un contrato (No. 75D30120C09834) entre los CDC de EE. UU. y Genesis Laboratories, Inc.

Genesis Laboratories, Inc., Wellington, CO, EE. UU.

David M. Poché, Zachary Smith, Batchimeg Tseveenjav y Richard M. Poché

Universidad Estatal de Pensilvania, University Park, Pensilvania, EE. UU.

Donald Wagner, Kylie Green y Noah Hawthorne

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DMP, RMP adquirió financiación. DMP, DW, RMP diseñaron el estudio. DMP, DW escribió el protocolo. RMP, BT revisó el protocolo. DMP actuó como líder y director del equipo de estudio. DW supervisó y dirigió todo el manejo, mantenimiento y cuidado del venado cola blanca. DW, DMP, BT obtuvieron la aprobación ética para uso animal. DMP, DW, KG, NH, ZS realizaron el experimento. DMP, BT organizó y verificó la exactitud de todos los datos sin procesar. DMP realizó todos los análisis de datos. DMP escribió el manuscrito. DMP, RMP revisó el manuscrito. Todos los autores leyeron y aprobaron el manuscrito final.

Correspondencia a David M. Poché.

Todos los procedimientos realizados durante este estudio con venados de cola blanca y el protocolo de prueba fueron aprobados por el Comité Institucional de Cuidado y Uso de Animales (IACUC) de PSU (15 de febrero de 2021) y siguieron la Ley de Bienestar Animal y las políticas de PSU IACUC (Protocolo PSU No. .PROTO202101784).

No aplica.

Los autores declaran que no tienen intereses en competencia.

Springer Nature se mantiene neutral con respecto a reclamos jurisdiccionales en mapas publicados y afiliaciones institucionales.

Detalles del grupo. Resumen de los ciervos del grupo de prueba utilizados durante el estudio en corrales y alimentados con alimento para ciervos con fipronil (FDF) o un alimento para ciervos placebo.

Presentación de pienso para ciervos con fipronil. La FDF se presentó en un comedero elevado para venados durante el período de exposición.

Cápsula de garrapata.

Archivo adicional 4. Vídeo S1. Aplicación de garrapatas. Amblyomma americanum (20 parejas de apareamiento) insertadas en una cápsula unida a un ciervo de prueba.

Ciervos en corrales individuales con cápsulas adjuntas completas.

Detalles del tejido. Clasificación, límites máximos de residuos (MRL) establecidos por la Agencia de Protección Ambiental de EE. UU. e identificación de tejidos para todos los tejidos recolectados de todos los ciervos sacrificados.

Horario de estudio. Para cada ciervo se presentan los tiempos específicos de aclimatación, exposición, fijación de garrapatas, post-inserción, controles de cápsulas y recolección de tejido.

Huevos y larvas de Ixodes scapularis. Los pesos promedio ± desviación estándar (SD) para hembras de I. scapularis congestionadas y el número aproximado de huevos y larvas producidos dentro de los grupos de tratamiento y control con FDF.

Ixodes scapularis y Amblyomma americanum alimentándose de un ciervo de control. Aunque A. americanum es una garrapata más grande que I. scapularis, la tasa de ingurgitación es notablemente más lenta.

Valores de Cf para cada venado de cola blanca.

Fipronil sulfona en tejidos de venado cola blanca.

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Reimpresiones y permisos

Poché, DM, Wagner, D., Green, K. et al. Desarrollo de un alimento para venados con fipronil en dosis bajas: evaluación de la eficacia contra dos especies de garrapatas de importancia médica que parasitan al venado de cola blanca (Odocoileus virginianus) en condiciones de corral. Vectores de parásitos 16, 94 (2023). https://doi.org/10.1186/s13071-023-05689-1

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Recibido: 21 de noviembre de 2022

Aceptado: 02 de febrero de 2023

Publicado: 09 de marzo de 2023

DOI: https://doi.org/10.1186/s13071-023-05689-1

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