Efecto acaricida in vitro del aceite esencial de tomillo contra Dermanyssus gallinae (Acari: Dermanyssidae) en Tinjacá - Boyacá

In vitro acaricidal effects of thyme essential oils against Dermanyssus gallinae (Acari: Dermanyssidae) in Tinjacá – Boyacá

Efeito acaricida in vitro do óleo essencial de tomilho contra Dermanyssus gallinae (Acari: Dermanyssidae) em Tinjacá – Boyacá

Resumen 

El ácaro rojo de las aves (Dermanyssus gallinae) es un ectopárasito que afecta la salud de las gallinas ponedoras. Los aceites esenciales actúan como agentes de control contra estos ácaros. El presente estudio evaluó el efecto acaricida del aceite esencial de Thymus. vulgaris contra D. gallinae de aves ponedoras en Tinjaca (Boyacá - Colombia). El aceite esencial de T. vulgaris en concentraciones de 0.05, 0.1, 0.15, 0.20 y 0.25 mg / cm2 fue evaluado a través de bioensayos por contacto bajo condiciones de laboratorio. Se obtuvo un 100% de mortalidad de D. gallinae con el aceite esencial de T. vulgaris en concentraciones de 0.05 y 0.25 mg / cm2, a los 35 minutos de contacto. La CL50 fue de 0,073 mg / cm2 y el TL50 fue de 13 minutos. El uso del aceite esencial de tomillo se puede sugerir como una alternativa para el control del ácaro rojo de las aves en las explotaciones avícolas.

Palabras clave: ácaro, avicultura, bioacaricida, ectoparásito, tomillo

Abstract

The red bird mite (Dermanyssus gallinae) is an ectoparasite that affects the health of laying hens. Essential oils act as control agents against these mites. The present study evaluated the acaricidal effect of the essential oil of Thymus vulgaris against D. gallinae from laying birds in Tinjaca (Boyacá - Colombia). The essential oil of T. vulgaris in concentrations of 0.05, 0.1, 0.15, 0.20 and 0.25 mg / cm2 was evaluated through contact bioassays under laboratory conditions. A 100% mortality of   D. gallinae was obtained with the essential oil of T. vulgaris in concentrations of 0.05 and 0.25 mg / cm2, after 35 minutes of contact. The LC50 was 0.073 mg / cm2 and the TL50 was 13 minutes. The use of thyme essential oil can be suggested as an alternative for the control of the red mite of birds in poultry farms.

Keywords: mite, pultry, bioacaricide, ectoparasite, thyme

Resumo

O ácaro vermelho das aves (Dermanyssus gallinae) é um ectoparasita que afeta a saúde das galinhas poedeiras. Os óleos essenciais atuam como agentes de controle contra esses ácaros. O presente estudo avaliou o efeito acaricida do óleo essencial de Thymus vulgaris contra D. gallinae nas aves poedeiras em Tinjaca (Boyacá - Colômbia). O óleo essencial de T. vulgaris nas concentrações de 0,05; 0,1; 0,15; 0,20 e 0,25 mg / cm2 foi avaliado por meio de bioensaios de contato em condições de laboratório. foi obtida uma mortalidade de 100% de D. gallinae com o óleo essencial de T. vulgaris nas concentrações de 0,05 e 0,25 mg / cm2, após 35 minutos de contato. O LC50 foi de 0,073 mg / cm2 e o TL 50 foi de 13 minutos. O uso de óleo essencial de tomilho pode ser sugerido como alternativa para o controle do ácaro vermelho de aves em granjas.

Palabras-chave:  ácaro, ave, bioacaricida, ectoparasita, tomilho

Introducción

D. gallinae llamado ácaro rojo de las aves de corral es un ectoparásito que influye negativamente en la producción avícola en todo el mundo y es de difícil control (Mul et al.,2020; Abdel-Ghaffar et al.,2008), considerado problema sanitario a nivel mundial en avicultura (Sparagano et al., 2020; Pavlovic, 2015). Este ácaro afecta la salud de las aves, causando anemia, disminución de la productividad y comportamientos relacionados con el estrés vinculados a la reducción del bienestar de las gallinas (Petersen et al.,2021), generando irritación en piel, picoteo de plumas, canibalismo e incluso la muerte del animal (Bartley et al.,2015), además, provoca estrés significativo, disminuye tasa de crecimiento y la calidad de los huevos (George et al.,2010).

Además, D. gallinae se reproduce y genera una rápida población en el lugar donde se encuentre (Abdel-Ghaffar et al.,2008). El control de este parásito externo se realiza a través de acaricidas químicos, a los cuales han generado resistencia (George et al.,2009, George et al.,2010; Nechita et al.,2015) y en Europa muchos de estos productos convencionales han sido retirados por no cumplir con los requisitos para la seguridad de los consumidores y productores, por lo que el control de estos ácaros sigue siendo una necesidad (Sigognault Flochlay et al.,2017).

Por tal razón, se viene trabajando en la búsqueda de alternativas para el control de D. gallinae, como lo son los aceites esenciales, con el fin de ser extraídos de plantas que constituyan una materia prima de fácil acceso y generen un menor impacto ambiental (George et al., 2009). En investigaciones previas se ha evaluado, el aceite esencial de T. vulgaris, aceite cuyo contenido principal es el timol, sustancia que tiene efectos acaricidas y específicamente sobre D. gallinae (Kim et al.,2004, George, et al.,2009; Nichita et al.,2015), según Yánez et al., (2014) llega a ser un excelente acaricida. Por lo anterior, el objetivo de esta investigación fue evaluar el efecto acaricida de aceite esencial de tomillo (T. vulgaris) contra el ácaro rojo (D. gallinae) de aves ponedoras en Boyacá (Colombia).

Materiales y métodos

Ácaros y aceite esencial de tomillo 
Los ácaros de D. gallinae se recolectaron de aves ponedoras (Gallus gallus) de la finca la Lomita ubicada en el municipio de Tinjaca con coordenadas de 5°34′51″N 73°38′46″O y una altitud de 2149 m.s.n.m., en el departamento de Boyacá (Colombia). Estos se llevaron al laboratorio de Sanidad Vegetal de la Fundación Universitaria Juan de Castellanos, ubicada en el municipio de Tunja (Boyacá). Los ácaros se colocaron en Cajas de Petri selladas con Parafilm®, a una temperatura de 20°C y a una humedad relativa de 40%, con ciclos de 16 horas de luz y 8 oscuridad. Las pruebas se realizaron 2 días después de ser colectados.

El aceite esencial de tomillo utilizado en este estudio fue comprado en la tienda de productos biovegetales Bioryz Biovegetal (Bogotá, Colombia) a una concentración del 100%.

Bioensayos por contacto
Para evaluar la toxicidad del aceite esencial de T. vulgaris sobre adultos D. gallinae se hizo por bioensayo de contacto según Kim et al., (2004). Para esto se evaluaron cinco tratamientos (concentraciones) así: T1:0,05, T2:0,1, T3:0,15, T4:0,20 y T5:0.25 mg/cm-2 de aceite esencial de T. vulgaris sobre papel filtro (Whatman Nº 2, 4,25 cm de diámetro) en 50 µl de etanol al 70%. Al testigo se aplicó 50 µl de etanol. El papel filtro se secó en una campana extractora durante 2 minutos, posteriormente se colocó en la parte inferior de una caja de Petri (4,8 cm de diámetro x 1,2 cm), se ubicaron 10 ácaros adultos en cada caja y un trozo de algodón (5 mm x 5 mm) impregnado con 100 µl de agua destilada. Las cajas de Petri fueron cubiertas y selladas con parafilm. Se usó el acaricida químico de principio activo metrifonato 97% como un estándar, para la comparación de los ensayos de toxicidad. El diseño experimental utilizado fue completamente al azar con siete tratamientos incluyendo el testigo y el control químico, cada uno con 5 repeticiones.

Posteriormente se determinó la mortalidad a los 5 minutos después de la exposición a los tratamientos, para esto se usó un Estereoscopio Advanced optical. Para confirmar si los adultos sometidos al estudio murieron, se pincharon sus apéndices con un alfiler fino y si no mostraban movimiento, fue confirmativo de muerte. 

Análisis estadístico
Con los datos obtenidos se calculó el porcentaje de mortalidad el cual se determinó con la fórmula de Henderson & Tilton, se corrigieron los datos a partir de arcoseno valores de raíz cuadrada. Así mismo, el porcentaje de mortalidad se clasifico de acuerdo con Kim et al., (2007). La concentración letal media (CL50) se calculó utilizando el programa Probit a través del estadístico BioStat (2009). Y el tiempo letal medio (TL50) se halló con la pendiente de la recta que contenga el valor de 50% de mortalidad y se reemplazan los valores X y Y en la ecuación (Y=A+BX).

Los datos fueron tabularon, se realizaron pruebas de supuestos de normalidad (prueba de Sahapiro Wilk) y homogeneidad de varianza (prueba de Bartlett), luego para determinar diferencias estadísticas significativas entre tratamientos se realizó el análisis de varianza ANOVA y posteriormente la prueba de medias de Tukey con un nivel de significancia de 0,05 con el programa estadístico R versión 4.0.4.

Resultados

Actividad acaricida del aceite esencial Thymus vulgaris 
Se observó que transcurridos 5 minutos de exposición de los ácaros a las cinco concentraciones (0.05, 0.1, 0.15, 0.20 y 0.25 mg/cm2) del aceite esencial de T. vulgaris se presentaron las primeras muertes en todos los tratamientos y antes de la hora se alcanzó el 100% de mortalidad (Figura 1). Las concentraciones de 0,05 y 0,25 mg/cm2 a los 35 minutos de contacto con D. gallinae generaron el 100% de mortalidad. Mientras que a una concentración de 0,15 mg/cm2 hasta los 55 minutos murió el 100% de los individuos. Se observó que, al pasar el tiempo, aumento el porcentaje de mortalidad de los individuos. 

La mortalidad de D. gallinae respecto al acaricida químico fue inmediata, pues una vez en contacto con este a los 5 minutos el 100% de los individuos mueren, mientras que con el aceite esencial de tomillo hasta los 35 a 55 minutos se alcanza el 100%; según el análisis estadístico, existen diferencias estadísticas significativas entre el testigo químico, las concentraciones de aceite esencial de T. vulgaris y el testigo. 

Por otra parte, el aceite esencial de tomillo a una CL50 de 0,073 mg / cm2 genera una reducción del 50% de la población de ácaros adultos. En cuanto al acaricida comercial no se presenta la CL50 porque los valores son de 100% a partir de los 5 minutos. Para la concentración más baja que es 0,05 mg / cm2 la mortalidad media se alcanza a los 15 minutos; mientras que para 0,25 mg / cm2 el tiempo fue de 13 minutos (Figura 1).

Figura. 1. Mortalidad y tiempo letal 50 del aceite esencial de T. vulgaris sobre D. gallinae 
Fuente: elaboración propia

Discusión

En cuanto al efecto del aceite esencial de T. vulgaris contra D. gallinae este tiene una actividad acaricida fuerte (>80%) puesto que para los cinco tratamientos (0.05, 0.1, 0.15, 0.20 y 0.25 mg/cm2) la mortalidad fue del 100%. De igual manera Kim et al., (2004) observaron una mortalidad superior del 90% de D. gallinae con aceite esencial de T. vulgaris a una concentración de 0,07 mg/cm2, los resultados de este estudio indicaron que el aceite esencial de plantas tomillo puede ser útil como fumigante para D. gallinae. 

Cuando se analizó el tiempo en el que tuvo efecto el aceite esencial de T. vulgaris, Nechita et al., (2015) afirman que la evaluación in vitro de aceite esencial tomillo tuvo un porcentaje de efectividad del 84%, 72 horas post aplicación a una dosis de 0,12 mg/cm2. En el estudio de Ghrabi-Gammar et al., (2009) el aceite esencial de tomillo sobre hembras adultas de D. gallinae recientemente alimentadas, a una concentración de 0.1 mg/cm2 en placas de Petri a 22 ° C mato el 100% de individuos, durante un período de 24 h. Igualmente George et al., (2010), a una concentración de 0.21 mg/cm2 del aceite esencial de tomillo, demostró ser altamente tóxico para D. gallinae a las 24 h. En la investigación de Lee et al., (2019), el aceite esencial de tomillo sobre hembras adultas de D. gallinae, a concentraciones de 127,4 μg / cm2 y 12,7 μg / cm2 tuvo una actividad acaricida del 100%, 24 horas después de la aplicación. Y en este estudio los ácaros adultos de D. gallinae después de 35 minutos de contacto con aceite esencial de T. vulgaris a 0,25 mg/cm2 la actividad acaricida fue del 100%. 

Adicionalmente, se observó que la concentración no representa diferencias estadísticas significativas, determinando que la mortalidad independientemente de la concentración tiene una relación directa con el tiempo transcurrido frente al desarrollo de la prueba. A partir del contacto de D. gallinae con el aceite esencial de tomillo, en todas las concentraciones desde los 5 minutos hubo población de mortalidad que oscilaba del 12 al 30%, donde el 30% se dio a la concentración más alta y lo mismo sucedió a los 10 minutos. Mientras que a partir de los 15 minutos la mortalidad fue variable dentro de cada tratamiento, por lo cual se logró determinar qué factores externos como la temperatura, humedad y precipitación intervinieron en la alteración de los resultados. Antes de la 1 hora se alcanzó el 100% de mortalidad de D. gallinae, el trabajo de Torres y Lagos-López (2019) hallaron resultados similares en tiempo con el aceite esencial de cilantro (Coriandrum sativum) evaluado por contacto.

La CL50 del aceite esencial de tomillo fue de 0,73 mg/cm2, lo obtenido es muy similar a lo observado en el estudio de George et al., (2009), quienes, en una serie de experimentos para examinar el modo de acción y la toxicidad del aceite esencial de tomillo sobre el ácaro rojo de las aves de corral en pruebas de laboratorio, este es tóxico a una CL50 de 0.1 mg/cm2.

Por otra parte, cuando se analiza el tiempo letal medio TL50 al contacto con el aceite esencial de T. vulguris se obtuvo que, para una concentración de 0,25mg/cm2, en 13 minutos se produjo la mortalidad del 50% de esta población. Lo que concuerda con George et al., (2010) quienes reportan que el 50% de la mortalidad de D. gallinae a una concentración de 0.21 mg/cm2 se alcanzó después de 5 horas de exposición, concluyendo que el aceite de tomillo mató a D. gallinae relativamente rápido y se consideró un acaricida efectivo, sin embargo, su toxicidad es sólo a corto plazo, por lo anterior sugiere que cualquier toxicidad residual corta mostrada por el aceite esencial de tomillo podría compensarse por su acción acaricida rápida y fumigante. En esta investigación el método utilizado fue de bioensayos por contacto, y no se observó residualidad. Por otra parte, Kim et al., (2004) evaluó el aceite esencial de T. vulgaris por fumigación, siendo nulo el efecto sobre D. gallinae. Lo que sugiere que el efecto de algunos aceites está relacionado en gran medida a la acción de la fase vapor, siendo necesario un análisis más preciso del efecto de este en diferentes formas de aplicación. 

La actividad acaricida generada por el aceite esencial de tomillo se debe a su componente principal que es el timol, donde Ghrabi-Gammar et al., (2009) argumentan que el efecto acaricida de T. vulgaris se debe a la alta concentración de este compuesto presente en el aceite, igualmente Floris et al., (2004) afirman que el timol podría representar una alternativa a acaricidas sintéticos en estrategias de control integrado a ácaros parásitos bajo condiciones ambientales. Sin embargo, los componentes de la planta pueden diferir debido a varios factores, como el método de extracción, área de cultivo y tiempo de cosecha, factor que debe considerarse en su uso (Azuma et al.,2001; Kim et al.,2016). Pero, es claro que el aceite esencial de tomillo en general es rico en fenoles de monoterpeno activos (timol y carvacrol) (Tohidi et al., 2017).

Así mismo, Smith et al, (2009) afirma que el uso del aceite esencial derivado de la planta de tomillo no tiene efecto negativo sobre la producción de huevo, lo que posibilita aún más la instauración de este como un método eficaz en el tratamiento contra D. gallinae. Además, su uso es eficiente debido a los bajos costos en se obtención (Osanloo et al.,2017). Se sugiere evaluar la efectividad del aceite esencial de tomillo en condiciones in vivo ya que la actividad de los aceites esenciales depende de su composición química.

Referencias

Abdel-Ghaffar, F., Sobhy, H. M., Al-Quraishy, S., & Semmler, M. (2008). Field study on the efficacy of an extract of neem seed (Mite-Stop®) against the red mite Dermanyssus gallinae naturally infecting poultry in Egypt. Parasitology research, 103(3), 481-485.

Azuma, H., Toyota, M., & Asakawa, Y. (2001). Intraspecific variation of floral scent chemistry in Magnolia kobus DC. (Magnoliaceae). Journal of Plant Research, 114(4), 411-422.

Bartley, K., Wright, H. W., Huntley, J. F., Manson, E. D., Inglis, N. F., McLean, K., Nath, M. Bartley, Y. & Nisbet, A. J. (2015). Identification and evaluation of vaccine candidate antigens from the poultry red mite (Dermanyssus gallinae). International journal for parasitology, 45(13), 819-830.

Floris, I., Satta, A., Cabras, P., Garau, V. L., & Angioni, A. (2004). Comparison between two thymol formulations in the control of Varroa destructor: effectiveness, persistence, and residues. Journal of economic entomology, 97(2), 187-191.

George, D. R., Olatunji, G., Guy, J. H., & Sparagano, O. A. E. (2010). Effect of plant essential oils as acaricides against the poultry red mite, Dermanyssus gallinae, with special focus on exposure time. Veterinary parasitology, 169(1-2), 222-225.

George, D. Smith, T. Shiel, R. Sparagano, O. Guy, J. 2009. Mode of action and variability in efficacy of plant essential oils showing toxicity against the poultry red mite, Dermanyssus gallinae. Veterinary Parasitology 161: 276–282.

Ghrabi-Gammar, Z., George, D. R., Daoud-Bouattour, A., Jilani, I. B. H., Saad-Limam, S. B., & Sparagano, O. A. (2009). Screening of essential oils from wild-growing plants in Tunisia for their yield and toxicity to the poultry red mite, Dermanyssus gallinae. Industrial Crops and Products, 30(3), 441-443.

Kim, J. R., Perumalsamy, H., Lee, J. H., Ahn, Y. J., Lee, Y. S., & Lee, S. G. (2016). Acaricidal activity of Asarum heterotropoides root-derived compounds and hydrodistillate constitutes toward Dermanyssus gallinae (Mesostigmata: Dermanyssidae). Experimental and Applied Acarology, 68(4), 485-495.

Kim, S. I., Na, Y. E., Yi, J. H., Kim, B. S., & Ahn, Y. J. (2007). Contact and fumigant toxicity of oriental medicinal plant extracts against Dermanyssus gallinae (Acari: Dermanyssidae). Veterinary Parasitology, 145(3-4), 377-382.

Kim, S. I., Yi, J. H., Tak, J. H., & Ahn, Y. J. (2004). Acaricidal activity of plant essential oils against Dermanyssus gallinae (Acari: Dermanyssidae). Veterinary parasitology, 120(4), 297-304.

Lee, S. J., Kim, H. K., & Kim, G. H. (2019). Toxicity and effects of essential oils and their components on Dermanyssus gallinae (Acari: Dermanyssidae). Experimental and Applied Acarology, 78(1), 65-78.

Mul, M. F., van Vugt, S. M., Goselink, Y. S., & van den Brand, H. (2020). Effects of heating laying hen houses between consecutive laying cycles on the survival of the poultry red mite Dermanyssus gallinae. Veterinary Parasitology, 288, 109307.

Nechita, I., Poirel, M., Cozma, V., & Zenner, L. (2015). The repellent and persistent toxic effects of essential oils against the poultry red mite, Dermanyssus gallinae. Veterinary Parasitology 214 : 348–352.

Osanloo, M., Amani, A., Sereshti, H., Shayeghi, M., & Sedaghat, M. M. (2017). Extraction and chemical composition essential oil of Kelussia odoratissima and comparison its larvicidal activity with Z-ligustilide (Major Constituent) against Anopheles stephensi. Journal of Entomology and Zoology Studies,5(4):611-616.

Pavlovic, I. (2015). Dermanyssus gallinae en la producción avícola. Albéitar: publicación veterinaria independiente; (177): 26-27.

Petersen, I., Johannhörster, K., Pagot, E., Escribano, D., Schiesche, E., Temple, D., & Thomas, E. (2021). Assessment of fluralaner as a treatment in controlling Dermanyssus gallinae infestation on commercial layer farms and the potential for resulting benefits of improved bird welfare and productivity. Parasites & Vectors, 14(1), 1-10.

Sigognault-Flochlay, A. S., Thomas, E., & Sparagano, O. (2017). Poultry red mite (Dermanyssus gallinae) infestation: a broad impact parasitological disease that still remains a significant challenge for the egg-laying industry in Europe. Parasites & Vectors, 10(1), 1-6.

Smith, T. J., George, D. R., Sparagano, O. A., Seal, C., Shiel, R. S., & Guy, J. H. (2009). A pilot study into the chemical and sensorial effect of thyme and pennyroyal essential oil on hens eggs. International journal of food science & technology, 44(9), 1836-1842.

Sparagano, O. A. E., George, D. R., Finn, R. D., Giangaspero, A., Bartley, K., & Ho, J. (2020). Dermanyssus gallinae and chicken egg production: impact, management, and a predicted compatibility matrix for integrated approaches. Experimental and Applied Acarology, 1-13.

Tohidi, B., Rahimmalek, M., & Arzani, A. (2017). Essential oil composition, total phenolic, flavonoid contents, and antioxidant activity of Thymus species collected from different regions of Iran. Food chemistry, 220, 153-161.

Torres, E., & Lagos-López, M. (2019). Evaluación del aceite esencial de cilantro (Coriandrum sativum L.) sobre el ácaro rojo de aves Dermanyssus gallinae (De Geer, 1778)(Acari: Dermanyssidae) bajo condiciones de laboratorio. Ciencia y Tecnología Agropecuaria, 21(3), 29-40.

Yánez, P., Escoba, A., Molina, C., & Zapata, G. (2014). Comparación de la actividad acaricida de los aceites esenciales de Ocimum basilicum, Coriandrum sativum y Thymus vulgaris contra Tetranychus urticae. La Granja: revista de ciencias de la vida 19(1): 21-33.