CC BY
22© О.Ю. ЕРЕМИНА, В.В ОЛИФЕР., Ю.В. ЛОПАТИНА О.YU. EREMINA, V.V. OLIFER, YU.V. LOPATINA, 2019
doi:10.33092/0025-8326mp2019.2.37-47
О.Ю. Еремина1, В.В. Олифер1, Ю.В. Лопатина1,2 О.¥ц. Eremina1, V.V. Olifer1, Yu.V. Lopatina1,2
МЕХАНИЗМЫ РЕЗИСТЕНТНОСТИ К ЦИПЕРМЕТРИНУ И ФИПРОНИЛУ У РЫЖЕГО
ТАРАКАНА BLATTELLA GERMANICA (L.) (BLATTODEA: ECTOBIIDAE) MECHANISMS OF GERMAN COCKROACH BLATTELLA GERMANICA (BLATTODEA: ECTOBIIDAE) RESISTANCE TO CYPERMETHRIN AND FIPRONIL
!фБУН НИИ Дезинфектологии Роспотребнадзора 2Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова Scientific Research Disinfectology Institute, Moscow, Russia, 2Lomonosov Moscow State University
В лабораторных условиях косвенным токсикологическим методом исследован вклад АВС-транс-портеров и ферментных систем (Р450-зависмых монооксигеназ (МО), глутатион^-трансфераз (rST), неспецифических эстераз (НЭ) в механизм резистентности к фипронилу и циперметрину у рыжего таракана Blattella germanica из трех географически разобщенных популяций - из Екатеринбурга (линия Bg-yi), Москвы (Bg-M1) и Обнинска (Bg-ОБН). В качестве ингибиторов использовали верапамил, пи-перонилбутоксид (ППБ), диэтилмалеат (ДЭМ) и S,S,S-трибутилтритиофосфат (ТБТФ). Показатели резистентности к циперметрину и фипронилу составили для Bg-M1 17х и 26х, для Bg-ОБН - > 4000х и 50х и для Bg-yi - 113х и 20х, соответственно. Резистентность B. germanica к циперметрину снижалась при использовании ППБ (Bg-y1) и ТБТФ (Bg-M1, Bg-ОБН), что косвенно свидетельствует об активном участии МО и НЭ в метаболизме этого инсектицида. Применение ТБТФ приводило к увеличению чувствительности к фипронилу у всех резистентных линий B. germanica, что указывает на вклад НЭ в механизм резистентности. Вклад АВС-транспортеров выявлен только для тараканов Bg-y1. Поскольку ни в одном случае не наблюдали полного подавления резистентности тараканов, предположено, что основным механизмом устойчивости является снижение чувствительности места действия инсектицидов за счет мутаций Kdr- и Rdl-типа, определяющих резистентность к пиретроидам и фенилпиразолам, соответственно.
Ключевые слова: рыжий таракан, Blattella germanica, механизмы резистентности, циперметрин, фипронил.
In laboratory conditions, the indirect toxicological method used to investigate the contribution of ABCtransporters and enzyme systems: P450-dependent monooxygenases (MO), glutathione S-transferases (GST), and non-specific esterases (EST) to the mechanism of resistance to fipronil and cypermethrin in the German cockroach, Blattella germanica of the three geographically dispersed populations: Bg-U1 (Yekaterinburg), Bg-M1 (Moscow) and Bg-OBN (Obninsk). Verapamil, piperonyl butoxide (PBO), diethyl maleate (DEM), and S,S,S-tributyl phosphorotrithioate (DEF) were used as inhibitors. The results provide evidence that metabolic resistance mechanisms are present within the assessed German cockroach populations. The resistance ratio (RR) to cypermethrin and fipronil was 17х and 26х for M1, > 4000х and 50х for OBN, 113х and 20хЬг Bg-U1, respectively. The resistance of B. germanica to cypermethrin decreased with the use of PBO in Bg-U1 and DEF in Bg-M1 and Bg-OBN strains, which indirectly indicates the active involvment of MO and EST in the metabolism of this insecticide. Only DEF caused a decrease of fipronil resistance in all cockroach strains that indicates the involvement of ESTs in the mechanism of resistance to this insecticide. The contribution of ABC-transporters was established only for cockroaches of Bg-U1 strain. Since we did not observe complete suppression of cockroach resistance in any case, it was assumed that the main mechanism of resistance is a decrease in the susceptibility of the site of insecticide action due to Kdr and Rdl mutations that determine resistance to pyrethroids and phenylpyrazoles, respectively.
Key words: German cockroach, Blattella germanica, resistance mechanisms, cypermethrin, fipronil.
Введение
Рыжий таракан Blattella germanica Linnaeus, 1767 является наиболее распространенным в помещениях синантропным
насекомым, имеющим гигиеническое и медицинское значение как механический переносчик и резервуар многих патогенных микроорганизмов и грибов [1, 2, 3, 4]. В медицинских организациях положение усугубляется нали-
чием резистентных к антибиотикам штаммов микроорганизмов [5]. В дополнение к этому тараканы - продуценты аллергенов, высокая численность тараканов может спровоцировать у атопических больных аллергические реакции, включая приступы бронхиальной астмы [2, 6]. Четыре вида синантропных тараканов, в том числе В. germanica, согласно мнению US Food and Drug Administration (US-FDA), относятся к группе 22 наиболее распространенных видов насекомых («Dirty 22»), участвующих в распространении многих патогенов. Присутствие этих видов в помещениях для переработки продуктов или в медицинских организациях является показателем антисанитарных условий [7].
Развитие у тараканов резистентности к инсектицидам - в настоящее время серьезная проблема, затрудняющая контроль их численности [8, 9, 10]. В мировой литературе приведены многочисленные сведения о развитии у рыжего таракана резистентности к различным классам инсектицидов [1, 11]. Согласно данным Комитета по резистентности к инсектицидам (IRAC), к 2016 г. рыжий таракан занял 16 место в топ-листе 20 резистентных видов насекомых [12]. Резистентность к инсектицидам у В. germanica обусловлена несколькими механизмами: снижением чувствительности мишеней к действию инсектицидов, увеличением активности ABC-транспортеров [13, 14] и ферментных систем, участвующих в деток-сикации (неспецифических эстераз, моноок-сигеназ, глутатион^-трансфераз) [8, 15, 16, 17, 18, 19], что приводит к появлению муль-тирезистентных особей, нечувствительных к разным группам применяемых инсектицидов.
Исследования, проведенные в последние годы в России, выявили высокую устойчивость рыжих тараканов к пиретроидам, особенно к циперметрину, к фенилпиразолам (фипронил) и ФОС (хлорпирифос), в некоторых случаях - к неоникотиноидам. Слабая толерантность или чувствительность сохранилась у тараканов только к производным карбаминовой кислоты [9, 10]. Несмотря на подробное изучение чувствительности тараканов к инсектицидам разных химических классов, механизмы, лежащие в основе вы-
явленной резистентности, не установлены. В связи с этим цель настоящего исследования
- изучение токсикологическим методом вклада в механизм резистентности ферментных систем и ABC-транспортеров у рыжих тараканов из трех популяций из разных городов России.
Материалы и методы
В работе использованы рыжие тараканы B. germanica лабораторной чувствительной линии Bg-S-НИИД и собранные в Москве (Bg-M1, F13), Обнинске (Bg-ОБН, F8) и Екатеринбурге (Bg-Y1, F4) на различных объектах. Тараканов культивировали в лабораторных условиях в течение 4-13 поколений без селекции инсектицидами. В опытах использованы самцы рыжих тараканов 1-3-недельного возраста, средняя масса которых составила 50-55 мг/особь (Bg-S-НИИД - 50.8±1.0; Bg-М1 - 55.1±0.8; Bg-ОБН - 51.6±1.3; Bg-Y1
- 53.3±0.25). Ацетоновые растворы действующих веществ (дв) в 5-7 логарифмически снижающихся концентрациях наносили по 1 мкл на переднегрудь анестезированных насекомых. Учет смертности проводили через 24 и 48 часов после обработки. Насекомых, неспособных самостоятельно перевернуться, относили к погибшим. Определяли показатели СК50 % (концентрация, при которой погибает 50% (95%) подопытных насекомых). Показатель резистентности (ПР) рассчитывали как отношение СК50 инсектицида для тараканов изученных линий к СК50 для чувствительной расы (Bg-S-НИИД). Резистентность тараканов к инсектицидам характеризовали согласно принятой шкале: ПР=1 - чувствительность, <10 - низкая резистентность (толерантность), 11-30 - средняя резистентность, 31-100 - высокая резистентность, >100 - экстремально высокая резистентность [20, 21].
При проведении экспериментов использовали следующие инсектициды: циперметрин № CAS 52315-07-8 [а-циано-3-феноксибензи-ловый эфир 3-(2,2-дихлор-винил)-2,2-диме-тилциклопропан карбоновой кислоты], 95% технический продукт (т.п.); фипронил (№ CAS 120068-37-3, [5-амино-[2,6-дихлор-4-(триф-торметил)фенил]-4-[(Ш^)-(трифторметил) сульфинил]-1Н-пиразол-3-карбонитрил] 95%
т.п.). Для подавления активности ферментных систем применяли в качестве ингибитора мо-нооксигеназ (МО) пиперонилбутоксид (ППБ) (CAS № 51-03-6, а-[2-(2-бутоксиэтокси)эток-си]-4,5-метилендиокси-2-пропилтолуол, 90% т.п.); ингибитор глутатион^-трансфераз (rST) диэтилмалеат (ДЭМ) (диэтиловый эфир малеиновой кислоты CAS №: 141-05-9, >96% т.п.); ингибитор эстераз трибутилтритиофос-фат (ТБТФ) ^^^-трибутилтритиофосфат, эфир ди- и тритиофосфорной кислот, CAS № 78-48-8, аналитический стандарт 99%). Для подавления активности АВС-транс-портеров использовали верапамил (№ CAS 152-11-4, альфа-[3-[[2-(3,4-диметоксифенил) этил] метиламино] пропил]-3,4-диметок-си- альфа-(1-метилэтил) бензолацетонитрил (гидрохлорид), 99% т.п.). Для растворения инсектицидов и синергистов использовали химически чистый ацетон.
Синергическое действие ингибиторов ферментных систем с инсектицидом определяли при их десинхронизированном нанесении. Ингибиторы и инсектициды наносили топикально в виде 0,1-1,0% ацетоновых растворов по 1 мкл на переднегрудь самцов рыжих тараканов 1-3 недельного возраста. ППБ, ТБТФ, ДЭМ наносили на насекомых за 2 ч., верапамил - за 20 час до топикальной обработки инсектицидом. Ингибиторы наносили в концентрациях, не оказывающие инсектицидного действия. В двух контрольных вариантах насекомых обрабатывали ацетоном (1 мкл/особь) и ацетоновым раствором ингибитора, соответственно. Коэффициент синер-гического действия (КСД) рассчитывали как отношение СК50 для тараканов, обработанных инсектицидом, к СК50 для насекомых, обработанных синергистом и инсектицидом. Эксперименты проводили в трехкратной повторно-сти при комнатной температуре (22-25°С).
Статистическую обработку результатов экспериментов проводили с помощью компьютерной программы StatPlus 6.2.2.0. (AnalystSoft Inc., США).
Результаты
Циперметрин. Все линии рыжих тараканов оказались высоко устойчивыми к ципер-
метрину. Наименее устойчивой была московская линия насекомых Bg-M1 (17*), высокой резистентностью характеризовалась уральская линия Bg-Y1 из Екатеринбурга (113*) и экстремально высокой - обнинская Bg-ОБН (> 4000*).
Для чувствительных к инсектицидам тараканов линии Bg-S-НИИД токсичность циперметрина в сочетании с ППБ, ТБТФ и верапамилом возросла в 1.7, 1.5 и 1.3 раза, соответственно. Ингибирование rST при помощи ДЭМ не привело к увеличению чувствительности насекомых к циперметрину (табл.1).
В наибольшей степени синергизм ППБ и циперметрина проявлялся по отношению к насекомым высокоустойчивой уральской линии Bg-Y1 (113*) (КСД 2.7). Для насекомых линии Bg-M1 со средней устойчивостью к циперметрину (17*) влияние ППБ было менее выражено по сравнению с Bg-S-НИИД (КСД 1.5). Y тараканов линии Bg-ОБН (>4000*) установить вклад окислительных ферментов не представилось возможным, поскольку смертность самцов как при обработке 5%-ным циперметрином, так и при последовательном нанесении синергиста и циперметрина составляла всего 10-20%.
Показатель КСД циперметрина с ТБТФ был достоверно выше по сравнению с Bg-S-НИИД только для насекомых московской линии Bg-M1 (2.2). Чувствительность к ципер-метрину при предобработке ТБТФ тараканов Bg-ОБН из обнинской популяции значительно возросла: 50% насекомых погибло при нанесении циперметрина в концентрации 6.0%, однако 95%-ного уровня смертности достигнуть не удалось.
КСД, полученный при последовательной обработке тараканов ДЭМ - ингибитором rST - и циперметрином тараканов московской линии Bg-M1, был сопоставим с таковым для чувствительной культуры Bg-S-НИИД (1.1 vs 1.0). Для обнинской линии B. germanica Bg-ОБН выявить влияние ДЭМ не удалось (гибель тараканов при применении синергиста и циперметрина не изменялась), и только у тараканов Bg-Y1 выявлено увеличение актив-
Таблица 1. Влияние ингибиторов ферментных систем и верапамила на резистентность рыжих тараканов к циперметрину.
Линия ДВ / синергист СК50,% ±SE X2 (df) КСД по СК50
Bg-S-НИИД Циперметрин (Ц) 0.0012±0.0001 0.06 (3) -
Ц + ППБ 0.0007±0.0001 0.16 (3) 1.7
Ц + ТБТФ 0.0008±0.0001 1.50 (5) 1.5
Ц + ДЭМ 0.0012±0.0002 1.98 (4) 1.0
Ц + вер 0.0009±0.0001 0.79 (4) 1.3
Bg-M1 Циперметрин (Ц) 0.020±0.003 2.56 (5) -
Ц + ППБ 0.013±0.003 0.03 (3) 1.5
Ц + ТБТФ 0.009±0.001 0.12 (5) 2.2
Ц + ДЭМ 0.019±0.002 1.06 (4) 1.1
Ц + вер 0.015±0.002 1.80 (6) 1.3
Bg-ОБН Циперметрин (Ц) >5.0 - -
Ц + ППБ >5.0 - -
Ц + ТБТФ 6.05 1.88 (3) >1.2
Ц + ДЭМ >5.0 - -
Ц + вер >5.0 - -
Bg-yi Циперметрин (Ц) 0.136±0.007 5.55 (5) -
Ц + ППБ 0.051±0.008 0.02 (3) 2.7
Ц + ТБТФ 0.080±0.008 0.12 (4) 1.7
Ц + ДЭМ 0.095±0.014 6.96 (3) 1.4
Ц + вер 0.080±0.010 3.82 (5) 1.7
ППБ - пиперонилбутоксид, ТБТФ - трибутилтритиофосфат, ДЭМ - диэтилмалеат, вер -верапамил; SE - стандартная ошибка среднего, КСД - коэффициент синергического действия.
ности rST (КСД 1.4).
КСД ингибитора ABC-транспортеров ве-рапамила и циперметрина у насекомых Bg-Y1 был выше, чем у лабораторной чувствительной культуры Bg-S-НИИД (1.7). Для насекомых линии Bg-ОБН, имеющей сверхвысокие значения резистентности, установить КСД для циперметрина и верапамила не представилось возможным, поскольку не был достигнут уровень смертности 50%, тем не менее, гибель насекомых при предобработке верапа-милом увеличилась на 10-20%.
Фипронил. Линии B. germanica Bg-Y1 и Bg-M1 характеризовались средней резистентностью к фипронилу (20* и 26*, соответственно), Bg-ОБН - высокой (50*).
Предобработка ингибиторами ферментных систем чувствительных к инсектицидам тараканов линии Bg-S-НИИД слабо влияла на их чувствительность к фипронилу. Наибольшее значение получено для ингибитора МО ППБ (КСД 1.3). С ингибитором эстераз ТБТФ получен антагонистический эффект (КСД 0.8), чувствительность тараканов Bg-S-НИ-ИД к фипронилу при применении ингибитора rST ДЭМ не изменялась, т.е. синергизма не обнаружено. При применении верапамила, ингибитора АВС-транспортеров, чувствительность к фипронилу возрастала в 1.4 раза (табл. 2).
При предобработке ППБ резистентных к инсектицидам тараканов линий Bg-M1 и Bg-ОБН их чувствительность к фипронилу увеличилась незначительно. Только для насекомых линии Bg-Y1 наблюдали более выраженное синергическое действие ППБ и инсектицида (КСД 1.7). Использование ТБТФ, ингибирующего неспецифические эстеразы, привело к увеличению в различной степени токсичности фипронила по отношению к изученным линиям тараканов. Наиболее высокое значение КСД было получено для уральской линии Bg-Y1.
Ингибирование rST при помощи ДЭМ практически не влияло на чувствительность тараканов к фипронилу (КСД для Bg-M1 и Bg-ОБН - 1.2, Bg-Y1 - 0.8).
Предобработка тараканов верапамилом привела к некоторому увеличению чувствительности к фипронилу тараканов Bg-M1 и Bg-ОБН (КСД 1.8 и 1.7, соответственно).
За время содержания в лабораторных условиях без селекции инсектицидами реверсию чувствительности к пиретроидам наблюдали у насекомых линии Bg-M1 (13 поколений) -ПР к циперметрину за этот период времени снизился в 7.3 раза (122* ^ 16.7*). Напротив, в линиях Bg-ОБН (8 поколений >4000* ^ >4000*) и Bg-Y1 (4 поколения 117* ^ 113*) реверсия чувствительности к циперметрину не произошла. Резистентность к фипронилу у всех линий тараканов в течение разведения без селекции практически не изменилась: Bg-M1 (26.0* ^ 26,4*), Bg-ОБН (56.3* ^ 49.3*) и Bg-Y1 (20.0* ^ 20.7*).
Обсуждение
Y изученных мультирезистентных линий рыжего таракана наиболее высокая устойчивость установлена к соединениям из группы пиретроидов (Bg-M1 - 17*, Bg-Y1 - 133* и Bg-ОБН - >4000*), что может быть связано с многолетним применением в середине прошлого века хлорорганического соединения ДДТ, действующего, как и пиретроиды, на потенциал-зависимые натриевые каналы пре-синаптической мембраны нервных клеток. Вместе с тем, в зависимости от применяемых инсектицидов, кратности обработок и соблюдения схем ротации создается мозаичное распределение резистентных популяций рыжих тараканов на территории городов России. В предыдущих исследованиях нами было установлено, что в городах встречаются популяции рыжие тараканы с разной степенью устойчивости к циперметрину: ПР от 5* до 4000* в Москве, от 167* до 298* в Екатеринбурге, > 4000* в Обнинске [9, 10]. Аналогичные данные получены и в других странах мира, где наблюдали широкий диапазон устойчивости к пиретроидам у разных популяций рыжего таракана. В частности, резистентность B. germanica в США варьировала от средней до экстремально высокой (29-337*) [22], в Малайзии - от слабой толерантности до экстремально высокой резистентности (3- 468*)
[19].
Таблица 2. Влияние ингибиторов ферментных систем и верапамила на резистентность рыжих тараканов к фипронилу.
Линия ДВ / синергист СК50'% ±SE X2 (df) КСД по СК50
Фипронил 0.00014±0.00002 4.58 (4) -
Ф + ППБ 0.00011±0.00002 0.22 (5) 1.3
Bg-S-НИИД Ф + ТБТФ 0.00018±0.00001 1.70 (5) 0.8
Ф + ТБТФ 0.00014±0.00001 3.07 (6) 1.0
Ф + вер 0.00010±0.00002 4.53 (2) 1.3
Фипронил 0.0037±0.0002 5.58 (7) -
Ф + ППБ 0.0025±0.0002 0.013 (4) 1.5
Bg-M1 Ф + ТБТФ 0.0029±0.0002 1.38 (5) 1.3
Ф + ДЭМ 0.0031±0.0003 0.46 (3) 1.2
Ф + вер 0.0021±0.0001 2.75 (6) 1.8
Фипронил 0.0069±0.0007 0.36 (6) -
Ф + ППБ 0.0048±0.0004 0.88 (6) 1.4
Bg-ОБН Ф + ТБТФ 0.0044±0.0002 0.62 (6) 1.6
Ф + ДЭМ 0.0060±0.0007 0.95 (6) 1.2
Ф + вер 0.0041±0.0003 4.70 (5) 1.7
Фипронил 0.0028±0.0003 0.18 (6) -
Ф + ППБ 0.0017±0.0001 0.13 (3) 1.7
Bg-yi Ф + ТБТФ 0.0010±0.0001 3.22 (7) 2.8
Ф + ДЭМ 0.0037±0.0002 1.56 (3) 0.8
Ф + вер 0.0021±0.0001 2.75 (6) 1.3
Обозначения как в табл. 1.
MO являются одной из наиболее важных ферментных систем. Они катализируют протекание множества реакций и характеризуются широкой субстратной специфичностью [23, 24]. Все пиретроиды (и в частности, циперме-трин), попадая в организм насекомых, подвержены действию окислительных ферментов реакции гидроксилирования (внедрения атома кислорода по связи C-H). Вовлеченность МО в механизм резистентности к пиретроидам у B. germanica подтверждено данными литературы. В частности, у резистентных к дельта-метрину рыжих тараканов применение ППБ значительно увеличивало чувствительность насекомых к этому инсектициду (97*^-17*) [8, 25]. Обработка тараканов ППБ в 1.5-2.5 раза повышала чувствительность резистентных насекомых к цифлутрину [18]. В Индонезии обнаружена популяция рыжих тараканов, у которой увеличение активности MO играло основную роль в механизме резистентности к перметрину (95*) - КСД был равен 70 [17].
Действие эстераз, гидролизующих слож-ноэфирные группы, приводит к расщеплению исходной молекулы на кислотную и спиртовую компоненты и дальнейшему эпокси-дированию с последующим окислением и расщеплением до неактивных метаболитов [23, 24]. В Сингапуре вклад эстераз в резистентность рыжих тараканов к пиретроидам (дельтаметрин, бета-цифлутрин) установлен в 5 популяциях из 22 исследованных [19]. Следует отметить, что исследование с помощью синергистов, проведенное на американском таракане Periplaneta americana Burmeister, 1838 in vitro и in vivo, показало, что расщепление сложноэфирной связи у перметри-на и циперметрина может быть как окислительным (вклад МО) для (1RS)-цис-изомера, так и гидролитическим (вклад эстераз) для (1RS)-транс-изомера [26].
Проведенное нами исследование с помощью ингибиторов ферментных систем показало, что вклад МО в детоксикацию ципер-метрина выражен только у линии тараканов Bg-Y1. При ингибировании неспецифических эстераз наблюдали увеличение токсичности инсектицида для всех резистентных насекомых: в 2.2 раза у тараканов линии Bg-M1, в
1.7 раз - у Bg-Y1 и более чем в 1.2 раза - у Bg-ОБН. Следует отметить, что только при использовании ингибирующего эти ферменты ТБТФ, удалось определить показатель СК50 циперметрина для высокоустойчивой к пиретроидам линии Bg-ОБН. Использование ДЭМ - ингибитора rST - вызвало увеличение чувствительности к циперметрину только у уральской линии насекомых из Екатеринбурга (КСД 1.4). В литературе имеются сопоставимые данные: у тараканов, толерантных к циперметрину и дельтаметрину (max 2.27*), ингибирование TST приводит к увеличению токсичности этих пиретроидов в 1.2-1.8 раза [16]. Вклад ABC-транспортеров в детоксика-цию циперметрина нами установлен только для тараканов линии Bg-Y1.
Устойчивость к фенилпиразолу фипрони-лу рыжих тараканов линий Bg-M1 (26*), Bg-ОБН (50*) и Bg-Y1 (20*) была значительно ниже по сравнению с таковой к циперметри-ну. Следует заметить, что и в других странах наблюдают обычно толерантность, либо среднюю устойчивость B. germanica к фипрони-лу, редко выявляя более высокий уровень. В частности, в Дании показатель резистентности составлял 2-15* [27], в США - 7-36* [28], в Малайзии - 1-10* [19]. Y рыжих тараканов линии GNV-R, собранной во Флориде в 2006 г., установлена 36-кратная резистентность к фипронилу [28]. Предполагается, что резистентность к фипронилу в популяциях рыжих тараканов может быть обусловлена широким использованием в 20-м веке циклодиеновых инсектицидов, и как следствие - увеличением доли особей, несущих ^^/-резистентный аллель [29]. Не исключено, что достаточно высокий уровень устойчивости B. germanica к фипронилу в России обусловлен частым применением пищевых приманок для тараканов, содержащих 0.05% фипронила. Возможно также влияние несанкционированного применения сельскохозяйственных пестицидов для уничтожения тараканов в условиях города.
Механизм действия фенилпиразолов аналогичен таковому хлорорганических соединений диенового синтеза (линдан, дилдрин) и состоит в блокировании хлорных каналов нервно-мышечных синапсов насекомых, где
медиатором торможения является гамма-ами-номасляная кислота (ГАМК). Ингибирование ГАМК-рецептора фипронилом является частично обратимым, тогда как ингибирование соединениями диенового синтеза, в частности дилдрином - необратимым [30]. Основным метаболитом окисления фипронила у насекомых и млекопитающих является фи-пронил-сульфон. Образующиеся в окружающей среде метаболиты - сульфиды, сульфоны и сульфориды - также обладают инсектицидным действием [31, 32]. Фипронил-сульфон связывается с рецептором ГАМК и, как полагают, играет важную роль при отравлении насекомых фипронилом [33].
В литературе имеется ряд сведений о том, что десинхронизированное применение ППБ и фипронила приводило к антагонизму, поскольку фипронил-сульфон (ЛД90 0.22 нг/мг массы тела насекомого), образующийся в результате окисления фипронила MO более токсичен, чем сам фипронил (ЛД90 0.42 нг/мг) [34]. Так, например, при исследовании тараканов из пяти городских популяций, устойчивых к фипро-нилу, выявлен антагонизм между ППБ, ТБТФ и фипронилом: при предобработке насекомых ингибиторами МО и НЭ чувствительность тараканов к фипронилу повышалась в 2.2-3.0 раза. Этот факт свидетельствует о метаболической активации фипронила в организме рыжего таракана, возможно в результате образования фипронил-сульфона, катализируемого МО [35]. Сходные данные получены в отношении комнатной мухи Musca domestica L. , 1758 (Díptera: Muscidae) [36], западного кукурузного корневого жука Diabrotica virgifera LeConte, 1868 (Coleoptera: Chrysomelidae), кукурузной огневки Ostrinia nubilalis (Hübner, 1796) (Lepidoptera: Crambidae) [31].
В проведенных нами экспериментах антагонизма между ППБ и фипронилом не выявлено. Для тараканов линий Bg-S-НИИД, Bg-M1 и Bg-ОБН ингибирование МО в 1.3-1.5 раза повышала чувствительность к фипрони-лу, для Bg-Y1 - в 1.7 раза. Ингибирование неспецифических эстераз привело к увеличению чувствительности к фипронилу резистентных линий - в 1.3, 1.6, и 2.8 раза, соответственно, при антагонистическом действии этого
ингибитора на чувствительных к инсектицидам тараканов Bg-S- НИИД. Сопоставимые данные были получены исследователями и в США: ТБТФ повышал токсичность фипрони-ла для рыжих тараканов (ПР снижался вдвое - с 36* до 18*), хотя в молекуле фипронила отсутствуют связи, которые могут быть подвергнуты эстеразному гидролизу. Возможно, выявленный факт связан с неспецифическим ингибированием ТБТФ цитохром Р450-за-висимых MO, вовлеченных в детоксикацию фипронила. Таким образом, ТБТФ может конкурентно ингибировать ферменты P450, окисляющие тиоэфирную группу молекулы фипронила, потенциально лимитируя образование сульфонов [28].
По-видимому, ^Т в малой степени вовлечены в формирование резистентности у изученных нами резистентных популяций тараканов, поскольку на чувствительность к фи-пронилу ингибитор этой ферментной системы ДЭМ влияния практически не оказывал.
Вклад АВС-транспортеров установлен для насекомых из Москвы (КСД 1.8) и Обнинска (КСД 1.7). Полученные нами результаты о влиянии ABC-транспортеров на инсектицидную активность ряда пестицидов находят подтверждение в мировой литературе. Нанесение сублетальной дозы верапамила за 24 часа до топикального нанесения хлорпирифоса на самцов рыжего таракана повышало чувствительность к нему резистентных особей в 7.2 раза [19].
Поскольку ни один из синергистов не подавлял полностью резистентность тараканов ни к циперметрину, ни к фипронилу, можно сделать вывод о множественных механизмах резистентности, а также предположить второстепенную роль ферментных систем и АВС-транспортеров. Отсутствие реверсии чувствительности к фипронилу у тараканов всех резистентных линий, а также к ципер-метрину у насекомых из Обнинска и Екатеринбурга может быть косвенным показателем наличия у этих линий тараканов Rdl- и Kdr- мутаций, соответственно. К настоящему времени у B. germanica выявлено несколько Kdr-мутаций гена vssc1, приводящих к аминокислотным заменам в а-субъединице белка
натриевого канала: L1014F, F1020S, D59G, E435K, C785R, P1999L [22, 24, 36, 37, 38, 39, 40]. Устойчивость к фенилпиразолам связана у рыжего таракана с ^^/-мутацией A302S которая является ключевой для формирования Rd/ - фенотипа у многих видов насекомых [41, 42, 43], что может служить примером параллельной эволюции.
Таким образом, у изученных нами географически разобщенных (Москва, Обнинск, Екатеринбург) популяций рыжих тараканов устойчивость к инсектицидам проявляется в различной степени. При этом механизмы резистентности в изученных популяциях B. germanica различались: вклад трех ферментных систем (неспецифических эстераз, rST, MO) и ABC-транспортеров в механизм резистентности был различен в каждой популяции. Поскольку при применении ингибиторов ферментных систем и АВС-транспортеров резистентность не была подавлена полностью, участие всех изученных систем играет только вспомогательную роль в ее формировании. По-видимому, основным механизмом, определяющим устойчивость к пиретроидам и фенилпиразолам, является снижение чувствительности места действия инсектицидов, обусловленное X^r-мутациями у устойчивых к пиретроидам насекомых и RdZ-мутациями -у устойчивых к фипронилу. Выявлению этих мутаций и будут посвящены дальнейшие исследования.
ЛИТЕРАТУРА
1. PaiH.H, Chen W.C, PengC.F. Isolation of bacteria with antibiotic resistance from household cockroaches (Periplaneta americana and Blattella germanica) // Acta Trop. 2005. V. 93. P. 259-265.
2. Kinfu A., Erko B. Cockroaches as carriers of human intestinal parasites in two localities in Ethiopica // Trans. R. Soc. Trop. Med. Hyg. 2008. V. 102. P. 1143-1147.
3. Fakoorziba M.R, Shahriari-Namadi M., Moemenbellah-Fard M.D., Hatam G.R., Azizi K., Amin M., MotevaselM. Antibiotics susceptibility
patterns of bacteria isolated from American and German cockroaches as potential vectors of microbial pathogens in hospitals // Asian Pacific J. Trop. Dis. 2014. V. 4 (Suppl 2). S790-S794.
4. Nasirian H. Contamination of cockroaches (Insecta: Blattaria) to medically fungi: A systematic review and meta-analysis // J. Mycol. Med. 2017. V. 27 № 4. P.427-448.
5. Wannigama D.L., Dwivedi R., Zahraei-Ramazani A. Prevalence and antibiotic resistance of Gram-negative pathogenic bacteria species isolated from Periplaneta americana and Blattella germanica in Varanasi, India // J. Arthropod-Borne Dis. 2014. V. 8. № 1. P. 10- 20.
6. Arruda L.K., Vailes L.D., Ferriani VP., Santos A.B., Pomés A., Chapman M.D. Cockroach allergens and asthma // J. Allergy Clin. Immunol. 2001. V. 107. № 3. P.419-428.
7. Sulaiman I.M., Jacobs E., Simpson S., Kerdahi K. Identification of 18 vector species belonging to Group I, Group II, and Group III «Dirty 22' species known to contaminate food and spread foodborne pathogens: DNA barcoding study of public health importance // Int. J. Trop. Insect Sci. 2017. V. 37. № 1. P. 1-10.
8. Wei Y, Appel A.G., Moar W.J., Liu N. Pyrethroid resistance and cross-resistance in the German cockroach, Blattella germanica (L) // Pest. Manag. Sci. 2001. V.57. № 11. P. 1055-1059.
9. Ерёмина, О.Ю. Олехнович, Е.И. Олифер В.В., Геворкян И.С., Ибрагимхалилова И.В. Исследование резистентности рыжих тараканов к пиретроидам // Дездело 2017 № 1 С. 39-44. [Eremina O.Yu., Olekhnovich E.I., Olifer V.V., Gevorkyan I.S., Ibragimkhalilova I.V. The study of German cockroaches resistance to pyrethroids // Dezinfektsionnoe delo 2017. № 1, P. 39-44 - in Russian].
10. Ерёмина О.Ю., Олехнович Е.И., Оли-фер В.В., Ибрагимхалилова И.В., Геворкян И.С. Бендрышева С.Н., Сарвин Б.А. Исследование резистентности рыжих тараканов к фипронилу // Дез. дело 2016 №2, С. 34-41. [O.Yu. Eremina, E.I.Olekhnovich, V.V.Olifer, I.V. Ibragimkhalilova, I.S.Gevorkyan, S.N. Bendrysheva, and B.A. Sarvin.
The study of German cockroaches resistance to fipronil // Dezinfektsionnoe delo 2016. № 2, P. 3442 - in Russian].
11. Limoee M., Davari B., Moosa-Kazemi
5.H. Toxicity of pyrethroid and organophosphorus insecticides against two field collected strains of the German cockroach Blattella germanica (Blattaria: Blattellidae) // J. Arthropod Borne Dis. 2012. V. 6. № 2. P. 112-118.
12. Arthropod Pesticide Resistance Database (APRD) / 50th IRAC International Meeting, Dublin. April 5-8th, 2016. - Эл. ресурс: www. irac-online.org/documents/resistance-database-team-update-2016/?ext=pdf.
13. Hou W, Jiang C., Zhou X., Qian K., Wang L., Shen Y., Zhao Y. Increased expression of P-glycoprotein is associated with chlorpyrifos resistance in the German cockroach (Blattodea: Blattellidae) // J. Econ. Entomol. 2016. V.109. №
6. P. 2500-2505.
14. Zhang F., Wang X.J., HuangY.H., ZhaoZ.G., Zhang S.S., Gong X.S., Xie L., Kang D.M., Jing X. Differential expression of hemolymph proteins between susceptible and insecticide-resistant Blattella germanica (Blattodea: Blattellidae) // Environ. Entomol. 2014. V. 43. № 4. Р. 1117-1123.
15. Lee C.Y., Hemingway J., Yap H.H., Chong N.L. Biochemical characterization of insecticide resistance in the German cockroach, Blattella germanica, from Malaysia // Med. Vet. Entomol. 2000. V. 14. P. 11-18.
16. Enayati A.A., Haghi F.M. Biochemistry of pyrethroid resistance in German cockroach (Dictyoptera, Blatellidae) from hospitals of Sari, Iran. Iranian Biomed // J. 2007. V. 11. № 4. P. 251258.
17. Ahmad I., Astari S., Putra R.E., Permana A.D. Monitoring pyrethroid resistance in field collected Blattella germanica Linn. (Dictyoptera: Blattellidae) in Indonesia // Entomol. Res. 2009. V. 39. P. 114-118.
18. Doroudgar A., Paksa A., Vatandoost H., Sanei-Dehkordi A., Salim-Abadi Y. Detection of cyfluthrin resistance mechanisms among German cockroach strains in vivo in Kashan during 2011-
2012 // Feyz. J. Kashan Univ. Med. Sci. 2014. V. 17. № 6. P. 590-596.
19. Chai R.-Y., Lee C.-Y. Insecticide resistance profiles and synergism in field populations of the German cockroach (Dictyoptera: Blattellidae) from Singapore // J. Econ. Entomol. 2010. V. 103, № 2. P. 460-471.
20. Torres-Vila L.M., Rodriguez-Molina M.C., Lacasa-Plasencia A., Bielza-Lino P., Rodriguez-del-Rincon A. Pyrethroid resistance of Helicoverpa armigera in Spain: current status and agroecological perspective // Agric. Ecosyst. Environ. 2002. V. 93. № 1-3. P. 55-66.
21. Santos V.C., de Siqueira H.A.A., da Silva J.E., de Farias M.J.D.C. Insecticide resistance in populations of the diamondback moth, Plutella xylostella (L.) (Lepidoptera: Plutellidae), from the state of Pernambuco // Brazil. Neotrop. Entomol. 2011. V. 40. № 2. P. 264-270.
22. Atkinson T.H., Wadleigh R.W., Koehler P.G., Patterson R.S. Pyrethroid resistance and synergism in a field strain of the German cockroach (Dictyoptera: Blattellidae) // J. Econ. Entomol. 1991. V. 84. № 4. P. 1247-1250.
23. Liu N., Yue X. Insecticide resistance and cross-resistance in house fly (Diptera: Muscidae) // J. Econ. Entomol. 2000. V.93. № 4. P. 12691275.
24. Wen Z., Scott J.G. Cross-resistance to imidacloprid in strains of German cockroach (Blattella germanica) and house fly (Musca domestica) // Pestic. Sci. 1997. V. 49, № 4. P. 367371.
25. Pridgeon J.W., Appel A.G., Moar W.J., Liu N. Variability of resistance mechanisms in pyrethroid resistant German cockroaches (Dictyoptera: Blattellidae) // Pestic. Biochem. Physiol. 2002. V. 73. P. 149-156.
26. Holden J.S. Absorption and metabolism of permethrin and cypermethrin in the cockroach and the cotton-leafworm larvae // Pest. Manag. Sci. 1979. V. 10, Issue 4, P. 295-307.
27. Kristensen M., Hansen K.K., Jensen K.-M.V. Cross-resistance between dieldrin and fipronil
in German cockroach (Dictyoptera: Blattellidae) // J. Econ. Entomol. 2005. V. 98. № 4. P. 1305-1310.
28. Gondhalekar A.D., Scharf M.E. Mechanisms underlying fipronil resistance in a multiresistant field strain of the German cockroach (Blattodea: Blattellidae) // J. Med. Entomol. 2012. V. 49. № 1. P. 122-131.
29. Ffrench-Constant R.H., Anthony N., Aronstein K., Rocheleau T., Stilwell G. Cyclodiene insecticide resistance: from molecular to population genetics // Annu. Rev. Entomol. 2000. V. 45. P. 449-466.
30. Zhao X., Salgado V.L., Yeh J.Z., Narahashi T. Differential actions of fipronil and dieldrin insecticides on GABA-gated chloride channels in cockroach neurons // J. Pharmacol. Exp. Therap. 2003. V. 306, № 3. P. 914-924.
31. Durham E.W, Siegfried B.D., Scharf M.E. In vivo and in vitro metabolism of fipronil by larvae of the European corn borer Ostrinia nubilalis // Pest. Manag. Sci. 2002. V. 58, Issue 8. P. 799-804.
32. Scharf M.E., Siegfried B.D., Meinke L.J., Chandler L.D. Fipronil metabolism, oxidative sulfone formation and toxicity among organophosphate- and carbamate-resistant and susceptible western corn rootworm populations // Pest. Manag. Sci. 2000. V. 56. P. 757-766.
33. ZhaoX., Yeh J.Z., Salgado V.L., Narahashi T. Sulfone metabolite of fipronil blocks y-aminobutyric acid- and glutamate-activated chloride channels in mammalian and insect // Neurons J. Pharmacol. Exp. Therap. 2005. V. 314. № 1. P. 363-373.
34. Scharf M.E., Siegfried B.D. Toxicity and neurophysiological effects of fipronil and fipronil sulfone on the western corn rootworm (Coleoptera: Chrysomelidae) // Arch. Insect Biochem. Physiol. 1999. V. 40. P. 150-156.
35. Valles S.M. Koehler P.G., Brenner R.J. Antagonism of fipronil toxicity by piperonyl butoxide and S,S,S-tributyl phosphorotrithioate in the German cockroach (Dictyoptera: Blattellidae) // J. Econ. Entomol. 1997. V. 90. № 5. P. 12541258.
36. Kristensen M., Jespersen J.B., Knorr M. Cross-resistance potential of fipronil in Musca domestica // Pest Manag. Sci. 2004. V. 60, Issue 9. P. 894-900.
37. Gholizadeh S., Nouroozi B., Ladonni H. Molecular detection of knockdown resistance (kdr) in Blattella germanica (Blattodea: Blattellidae) from Northwestern Iran // J. Med. Entomol. 2014. V. 51. № 5. P. 976-979.
38. Dong K. Insect sodium channels and insecticide resistance // Invert Neurosci. 2007. V. 7. P. 17-30.
39. Dong K., Du Y., Rinkevich F., Nomura Y., Xu P., Wang L., Silver K., Zhorov B.S. Molecular biology of insect sodium channels and pyrethroid resistance // Insect Biochem. Mol. Biol. 2014. V. 50. P. 1-17.
40. Miyazaki M., Ohyama K., Dunlap D.Y., Matsumura F. Cloning and sequencing of the para-type sodium channel gene from susceptible and kdr-resistant German cockroaches (Blattella germanica) and housefly (Musca domestica) // Mol. Gen. Genet. 1996. V. 252, P. 61-68.
41. Wondji C.S., Dabire R.K., Tukur Z., IrvingH., DjouakaR., Morgan J.C. Identification and distribution of a GABA receptor mutation conferring dieldrin resistance in the malaria vector Anopheles funestus in Africa // Insect Biochem. Mol. Biol. 2011. V. 41. P. 484-491.
42. Casida J.E., Durkin K.A. Neuroactive insecticides: targets, selectivity, resistance, and secondary effects // Annu. Rev. Entomol. 2013. V. 58. P. 99-117.
43. Ang L.-H., Nazni W.A., Kuah M.-K., Shu-Chien A.C., Lee C.-Y. Detection of the A302S Rdl mutation in fipronil bait-selected strains of the German cockroach (Dictyoptera: Blattellidae) // J. Econ. Entomol. 2013. V. 106. № 5. P. 2167-2176.
Поступила 31.06.19
