Abstract Parasitism by gastrointestinal nematodes is a challenge for small ruminant farming worldwide. It causes productive and economic losses, especially due to parasite resistance to conventional anthelmintics. Natural compounds with antiparasitic activity are a potential alternative for controlling these parasites especially when considering the widespread occurrence of anthelmintic resistance. Our objective was to evaluate the activity of anacardic acid, geraniol, cinnamaldehyde and citronellal on Haemonchus contortus isolates with different levels of anthelmintic resistance profiles. These compounds were tested using egg hatch assays (EHAs), larval development tests (LDTs) as well as LDTs on mini-fecal cultures, on the Haemonchus contortus isolates Kokstad (KOK-resistant to all anthelmintics), Inbred-Strain-Edinburgh (ISE-susceptible to all anthelmintics) and Echevarria (ECH-susceptible to all anthelmintics). Effective concentrations to inhibit 50% (EC50) and 95% (EC95) of egg hatching and larval development were calculated. Results for EHA and LDT for all tested compounds, considering EC50 and EC95 values, showed low variation among the studied isolates with most RF values below 2x. All studied compounds showed efficacy against egg hatching and larval development of H. contortus isolates regardless of anthelmintic resistance profiles. The compounds with the smallest EC50 and EC95 values were cinnamaldehyde and anacardic acid making them promising candidates for future in vivo studies.

Resumo A infecção por nematoides gastrintestinais é um dos principais desafios na produção de pequenos ruminantes e ocasiona perdas produtivas, principalmente, devido à resistência anti-helmíntica. Bioativos com atividade anti-helmíntica são potencial alternativa para o controle desses parasitos em especial, considerando-se a ampla incidência de resistência anti-helmíntica nos rebanhos. O objetivo deste estudo foi avaliar a atividade biológica do ácido anacárdico, geraniol, cinamaldeído e citronelal em isolados de Haemonchus contortus com diferentes perfis de resistência anti-helmíntica. Foram realizados testes de eclosão de ovos (TEO), testes de desenvolvimento larvar (TDL) e TDLs em minicoproculturas, utilizando-se o isolado Kokstad (resistente a todos os anti-helmínticos), o isolado Inbred-Strain-Edinburgh (suscetível) e o isolado Echevarria (suscetível). Foram calculadas as concentrações efetivas para inibir 50% (CE50) e 95% (CE95) da eclodibilidade dos ovos e do desenvolvimento larvar. Resultados de TEO e TDL apresentaram baixa variação entre os diferentes isolados para um mesmo composto testado com fatores de resistência geralmente abaixo de 2x. Todos os compostos estudados mostraram eficácia contra a eclosão de ovos e desenvolvimento larvar de isolados de H. contortus independente do perfil de resistência anti-helmíntica dos mesmos. Os compostos que apresentaram atividade nas menores concentrações foram cinamaldeído e ácido anacárdico, sendo estes os componentes mais promissores para futuros estudos in vivo.

Resumo O objetivo deste estudo foi caracterizar a resistência anti-helmíntica (RA) da população de nematoides gastrintestinais de ovinos, denominada Caucaia, do Nordeste brasileiro. Os testes fenotípicos foram: eclosão de ovos (TEO), desenvolvimento larvar (TDL) e redução da contagem de ovos nas fezes (TRCOF). A avaliação genotípica para benzimidazóis (BZs) foi por frequência de polimorfismos de nucleotídeo único (SNPs) F200Y, F167Y e E198A; e para levamisol (LEV), pela frequência alélica para resistência no gene Hco-acr-8. Os “primers” foram específicos para Haemonchus contortus. As concentrações efetivas 50% (CE50) para BZs (TEO) e para lactonas macrocíclicas (LMs) e LEV (TDL) foram 1,02 µg/mL, 1,81 ng/mL e 0,04 µg/mL, respectivamente. Os fatores de resistência para LMs e LEV foram 0,91 e 3,07, respectivamente. As eficácias para BZs, LMs, monepantel (MPTL) e LEV no TRCOF foram 52,4; 87,0; 94,5 e 99,6%, respectivamente. A qPCR para BZs demonstrou frequências de 0%, 26,24% e 69,08% para SNPs E198A, F200Y e F167Y, respectivamente. Para LEV foram encontrados 54,37% de alelos resistentes. Houve concordância entre TEO, TRCOF e qPCR para BZs, e entre TDL e qPCR para LEV. Baseada na maior sensibilidade da qPCR e avaliação fenotípica, a população Caucaia foi considerada resistente a BZs, LMs, LEV e suspeita para MPTL.

Abstract The aim of this study was to characterize the anthelmintic resistance (AR) of a sheep gastrointestinal nematode population, named Caucaia, from northeastern Brazil. Phenotypic tests performed were: egg hatch (EHT), larval development (LDT) and fecal egg count reduction (FECRT). Benzimidazoles (BZs) genotypic evaluation was by frequency of single nucleotide polymorphisms (SNPs) F200Y, F167Y and E198A, and for levamisole (LEV), by frequency of resistance alleles of Hco-acr-8 gene. The primers were designed specifically for Haemonchus contortus. Effective concentrations 50% (EC50) for BZs (EHT), and for macrocyclic lactones (MLs) and LEV (LDT) were 1.02 µg/mL, 1.81 ng/mL and 0.04 µg/mL, respectively. Resistance ratios for MLs and LEV were 0.91 and 3.07, respectively. FECRT efficacies of BZs, MLs, monepantel (MPTL) and LEV were 52.4; 87.0; 94.5 and 99.6%, respectively. qPCR for BZs demonstrated resistance allele frequencies of 0%, 26.24% and 69.08% for SNPs E198A, F200Y and F167Y, respectively. For LEV, 54.37% of resistance alleles were found. There was agreement between EHT, FECRT and qPCR for BZs, and agreement between LDT and qPCR for LEV. Thus, based on higher sensitivity of qPCR, and phenotypic evaluation, the Caucaia population was considered resistant to BZs, MLs, LEV and suspect for MPTL.

Resumo O objetivo deste trabalho foi avaliar a eficácia do acetato de carvacrila (ACV) e do ACV nanoencapsulado (nACV) sobre nematóides gastrintestinais de ovinos. O ACV foi nanoencapsulado com quitosana/goma arábica e foi analisada a eficácia de nanoencapsulamento (EE), o rendimento, potencial zeta, morfologia das nanopartículas e cinética de liberação em pH 3 e 8. Foram avaliadas as toxicidades aguda e subcrônica em roedores e a redução da contagem de ovos nas fezes (RCOF) de ovinos. Os ovinos foram divididos em quatro grupos (n = 10): G1, 250 mg/kg ACV; G2, 250 mg/kg de nACV; G3, matriz polimérica e G4: 2,5 mg/kg de monepantel. A EE e o rendimento de nACV foram de 65% e 57%, respectivamente. A morfologia das nanopartículas foi esférica, tamanho (810,6±286,7 nm), potencial zeta no pH 3,2 (+18,3 mV) e a liberação de 50% de CVA nos pHs 3 e 8 ocorreu às 200 e 10 h, respectivamente. nACV apresentou DL50 de 2.609 mg/kg. ACV, nACV e o monepantel reduziram a contagem de ovos por grama de fezes (opg) em 57,7%, 51,1% e 97,7%, respectivamente. A contagem de opg de ovelhas tratadas com ACV e nCVA não diferiu do controle negativo (P>0,05). O nanoencapsulamento reduziu a toxicidade do AVC; no entanto, nACV e ACV apresentaram resultados semelhantes na RCOF.

Abstract The objective of this study was to evaluate the efficacy of carvacryl acetate (CVA) and nanoencapsulated CVA (nCVA) on gastrointestinal nematodes of sheep. The CVA was nanoencapsulated with chitosan/gum arabic and the efficacy of nanoencapsulation (EE), yield, zeta potential, nanoparticle morphology and release kinetics at pH 3 and 8 were analyzed. Acute and subchronic toxicity were evaluated in rodents and reduction of egg counts in the faeces (FECRT) of sheep. The sheep were divided into four groups (n = 10): G1, 250 mg/kg CVA; G2, 250 mg/kg nCVA; G3, polymer matrix and G4: 2.5 mg/kg monepantel. EE and nCVA yield were 65% and 57%, respectively. The morphology of the nanoparticles was spherical, size (810.6±286.7 nm), zeta potential in pH 3.2 (+18.3 mV) and the 50% release of CVA at pHs 3 and 8 occurred at 200 and 10 h, respectively. nCVA showed LD50 of 2,609 mg/kg. CVA, nCVA and monepantel reduced the number of eggs per gram of faeces (epg) by 57.7%, 51.1% and 97.7%, respectively. The epg of sheep treated with CVA and nCVA did not differ from the negative control (P>0.05). Nanoencapsulation reduced the toxicity of CVA; however, nCVA and CVA presented similar results in the FECRT.

Resumo A resistência anti-helmíntica estimulou a busca por estratégias de controle de nematoides gastrintestinais, incluindo óleos essenciais livres ou em nanoemulsão. Este estudo avaliou a eficácia anti-helmíntica do óleo essencial de Cymbopogon citratus (OECc) e da nanoemulsão do óleo essencial de C. citratus (nOECc). Análises físico-químicas foram realizadas. O efeito in vitro foi determinado no teste de eclosão de ovos (TEO) sobre Haemonchus contortus e o efeito in vivo foi avaliado em ovinos infectados com nematoides gastrintestinais. Os animais foram tratados com OECc (500 mg/kg) ou nOECc (450 mg/kg) para determinação do número de ovos por grama de fezes (OPG) e carga parasitária. O principal constituinte do OECc foi citral. O conteúdo de OECc na nanoemulsão foi 20% e o tamanho médio de partícula foi 248 nm. No TEO, OECc e nOECc (1,25 mg/mL) inibiram 98,4 e 97,1% da eclosão larvar, respectivamente. Três animais tratados com o OECc morreram, enquanto um animal do grupo tratado com a nOECc morreu. O OPG e a carga parasitária total dos grupos tratados não diferiram do controle negativo (p>0.05). A nOECc apresentou eficácia somente sobre H. contortus (p<0.05). Como conclusão, o nanoencapsulamento reduziu a toxicidade e aumentou a eficácia sobre H. contortus.

Abstract The anthelmintic resistance stimulated the search for strategies for controlling gastrointestinal nematodes, including the use of free essential oils or its nanoemulsion. This study evaluated the anthelmintic efficacy of Cymbopogon citratus essential oil (CcEO) and C. citratus essential oil nanoemulsion (CcEOn). Pysicochemical analyses were performed. The in vitro effect was determined using the egg hatch test (EHT) on Haemonchus contortus and in vivo effect was evaluated in sheep infected with gastrointestinal nematodes. The animals were treated with CcEO (500 mg/kg) or CcEOn (450 mg/kg) for the fecal egg count (FEC) and the determination of worm burden. The main component of CcEO was citral. The CcEO content in the nanoemulsion was 20% (v/v), and the mean particle size was 248 nm. In EHT, CcEO and CcEOn (1.25 mg/mL) inhibited larval hatching by 98.4 and 97.1%, respectively. Three animals treated with CcEO died whereas in the group treated with CcEOn one animal died. The FEC and total worm burden of the treated groups did not differ from the negative control (p>0.05). The CcEOn showed efficacy only on H. contortus (p<0.05). In conclusion, nanoencapsulation reduced toxicity and increased efficacy on H. contortus.