Hvala, ker ste obiskali Nature.com. Različica brskalnika, ki jo uporabljate, ima omejeno podporo za CSS. Za najboljše rezultate priporočamo, da uporabite novejšo različico brskalnika (ali onemogočite način združljivosti v Internet Explorerju). Medtem, da bi zagotovili stalno podporo, spletno mesto prikazujemo brez stilov ali JavaScripta.
Kombinacije insekticidnih spojin rastlinskega izvora lahko kažejo sinergistične ali antagonistične interakcije proti škodljivcem. Glede na hitro širjenje bolezni, ki jih prenašajo komarji vrste Aedes, in naraščajočo odpornost populacij komarjev vrste Aedes na tradicionalne insekticide je bilo formuliranih in testiranih osemindvajset kombinacij terpenskih spojin na osnovi rastlinskih eteričnih olj proti ličinkam in odraslim komarjem vrste Aedes aegypti. Pet rastlinskih eteričnih olj (EO) je bilo sprva ocenjenih glede njihove učinkovitosti pri larvah in odraslih komarjih, v vsakem EO pa sta bili na podlagi rezultatov GC-MS identificirani dve glavni spojini. Kupili so glavne identificirane spojine, in sicer dialil disulfid, dialil trisulfid, karvon, limonen, evgenol, metil evgenol, evkaliptol, eudesmol in alfa-pinen proti komarjem. Nato so pripravili binarne kombinacije teh spojin z uporabo subletalnih odmerkov ter testirali in določili njihove sinergistične in antagonistične učinke. Najboljše larvicidne sestave dobimo z mešanjem limonena z dialil disulfidom, najboljše adulticidne sestave pa z mešanjem karvona z limonenom. Komercialno uporabljen sintetični larvicid Temphos in zdravilo za odrasle Malation sta bila testirana ločeno in v binarnih kombinacijah s terpenoidi. Rezultati so pokazali, da je bila kombinacija temefosa in dialil disulfida ter malationa in eudesmola najučinkovitejša kombinacija. Te močne kombinacije imajo potencial za uporabo proti Aedes aegypti.
Rastlinska eterična olja (EO) so sekundarni metaboliti, ki vsebujejo različne bioaktivne spojine in postajajo vse pomembnejša alternativa sintetičnim pesticidom. Niso le okolju prijazna in uporabniku prijazna, temveč so tudi mešanica različnih bioaktivnih spojin, kar prav tako zmanjšuje verjetnost razvoja odpornosti na zdravila1. Z uporabo tehnologije GC-MS so raziskovalci preučili sestavine različnih rastlinskih eteričnih olj in identificirali več kot 3000 spojin iz 17.500 aromatičnih rastlin2, od katerih je bila večina testirana na insekticidne lastnosti in naj bi imele insekticidne učinke3,4. Nekatere študije poudarjajo, da je toksičnost glavne sestavine spojine enaka ali večja kot pri njenem surovem etilen oksidu. Vendar pa lahko uporaba posameznih spojin spet pusti prostor za razvoj odpornosti, kot je to v primeru kemičnih insekticidov5,6. Zato se trenutno osredotočamo na pripravo mešanic spojin na osnovi etilen oksida za izboljšanje insekticidne učinkovitosti in zmanjšanje verjetnosti odpornosti v ciljnih populacijah škodljivcev. Posamezne aktivne spojine, prisotne v EO, lahko v kombinacijah kažejo sinergistične ali antagonistične učinke, ki odražajo celotno aktivnost EO, kar je bilo dobro poudarjeno v študijah prejšnjih raziskovalcev7,8. Program zatiranja vektorjev vključuje tudi EO in njegove komponente. Komarcidno delovanje eteričnih olj je bilo obsežno preučeno na komarjih Culex in Anopheles. Več študij je poskušalo razviti učinkovite pesticide s kombiniranjem različnih rastlin s komercialno uporabljenimi sintetičnimi pesticidi, da bi povečali splošno toksičnost in zmanjšali stranske učinke9. Vendar pa študije takšnih spojin proti Aedes aegypti ostajajo redke. Napredek v medicinski znanosti in razvoj zdravil in cepiv je pomagal v boju proti nekaterim boleznim, ki jih prenašajo vektorji. Toda prisotnost različnih serotipov virusa, ki ga prenaša komar Aedes aegypti, je privedla do neuspeha programov cepljenja. Zato so programi zatiranja vektorjev edina možnost za preprečevanje širjenja bolezni, ko se pojavijo takšne bolezni. V trenutnih razmerah je nadzor nad Aedes aegypti zelo pomemben, saj je ključni prenašalec različnih virusov in njihovih serotipov, ki povzročajo dengo, Ziko, hemoragično dengo, rumeno mrzlico itd. Najbolj omembe vredno je dejstvo, da se število primerov skoraj vseh bolezni, ki jih prenaša Aedes, v Egiptu vsako leto povečuje in se povečuje po vsem svetu. Zato je v tem kontekstu nujno treba razviti okolju prijazne in učinkovite ukrepe za nadzor populacij Aedes aegypti. Potencialni kandidati v tem pogledu so encimi oksidi (EO), njihove sestavne spojine in njihove kombinacije. Zato je bila v tej študiji poskušana opredeliti učinkovite sinergistične kombinacije ključnih rastlinskih spojin EO iz petih rastlin z insekticidnimi lastnostmi (tj. meta, sveta bazilika, pegasti evkaliptus, žveplov luk in čajevca) proti Aedes aegypti.
Vsi izbrani EO so pokazali potencialno larvicidno aktivnost proti Aedes aegypti z 24-urno vrednostjo LC50 od 0,42 do 163,65 ppm. Najvišja larvicidna aktivnost je bila zabeležena pri EO poprove mete (Mp) z vrednostjo LC50 0,42 ppm pri 24 urah, sledil pa mu je EO česna (As) z vrednostjo LC50 16,19 ppm pri 24 urah (tabela 1).
Z izjemo Ocimum Sainttum, Os EO, so vsi štirje presejani EO pokazali očitne alercidne učinke, z vrednostmi LC50 od 23,37 do 120,16 ppm v 24-urnem obdobju izpostavljenosti. Thymophilus striata (Cl) EO je bil najučinkovitejši pri ubijanju odraslih z vrednostjo LC50 23,37 ppm v 24 urah po izpostavljenosti, sledil pa mu je Eucalyptus maculata (Em) z vrednostjo LC50 101,91 ppm (tabela 1). Po drugi strani pa vrednost LC50 za Os še ni bila določena, saj je bila najvišja stopnja smrtnosti, 53 %, zabeležena pri najvišjem odmerku (dodatna slika 3).
Dve glavni sestavni spojini v vsakem EO sta bili identificirani in izbrani na podlagi rezultatov baze podatkov knjižnice NIST, odstotka površine GC kromatograma in rezultatov MS spektrov (tabela 2). Za EO As sta bili glavni identificirani spojini dialil disulfid in dialil trisulfid; za EO Mp sta bili glavni identificirani spojini karvon in limonen, za EO Em pa eudesmol in evkaliptol; za EO Os sta bili glavni identificirani spojini eugenol in metil eugenol, za EO Cl pa eugenol in α-pinen (slika 1, dodatne slike 5–8, dodatna tabela 1–5).
Rezultati masne spektrometrije glavnih terpenoidov izbranih eteričnih olj (A-dialil disulfid; B-dialil trisulfid; C-evgenol; D-metil evgenol; E-limonen; F-aromatski ceperon; G-α-pinen; H-cineol; R-evdamol).
Skupno devet spojin (dialil disulfid, dialil trisulfid, evgenol, metil evgenol, karvon, limonen, evkaliptol, evdesmol, α-pinen) je bilo identificiranih kot učinkovite spojine, ki so glavne sestavine EO, in so bile individualno biološko testirane proti Aedes aegypti v larvalnih fazah. Spojina evdesmol je imela najvišjo larvicidno aktivnost z vrednostjo LC50 2,25 ppm po 24 urah izpostavljenosti. Ugotovljeno je bilo tudi, da imata spojini dialil disulfid in dialil trisulfid potencialne larvicidne učinke, s povprečnimi subletalnimi odmerki v območju 10–20 ppm. Zmerna larvicidna aktivnost je bila ponovno opažena pri spojinah evgenol, limonen in evkaliptol z vrednostmi LC50 63,35 ppm, 139,29 ppm oziroma 181,33 ppm po 24 urah (tabela 3). Vendar pa niti pri najvišjih odmerkih ni bil ugotovljen pomemben larvicidni potencial metil evgenola in karvona, zato vrednosti LC50 niso bile izračunane (tabela 3). Sintetični larvicid Temephos je imel povprečno smrtonosno koncentracijo 0,43 ppm proti Aedes aegypti v 24 urah izpostavljenosti (tabela 3, dodatna tabela 6).
Sedem spojin (dialil disulfid, dialil trisulfid, evkaliptol, α-pinen, eudesmol, limonen in karvon) je bilo opredeljenih kot glavne spojine učinkovitega EO in so bile posamično testirane proti odraslim egiptovskim komarjem vrste Aedes. Glede na regresijsko analizo Probit je bilo ugotovljeno, da ima eudesmol največji potencial z vrednostjo LC50 1,82 ppm, sledil pa mu je eukaliptol z vrednostjo LC50 17,60 ppm pri 24-urni izpostavljenosti. Preostalih pet testiranih spojin je bilo zmerno škodljivih za odrasle z vrednostmi LC50 od 140,79 do 737,01 ppm (tabela 3). Sintetični organofosforni malation je bil manj učinkovit kot eudesmol in močnejši od ostalih šestih spojin, z vrednostjo LC50 5,44 ppm v 24-urnem obdobju izpostavljenosti (tabela 3, dodatna tabela 6).
Sedem močnih vodilnih spojin in organofosforni tamefosat so bili izbrani za formulacijo binarnih kombinacij njihovih odmerkov LC50 v razmerju 1:1. Pripravljenih je bilo skupno 28 binarnih kombinacij in testiranih na njihovo larvicidno učinkovitost proti Aedes aegypti. Ugotovljeno je bilo, da je devet kombinacij sinergijskih, 14 kombinacij antagonističnih, pet kombinacij pa ni bilo larvicidno. Med sinergističnimi kombinacijami je bila kombinacija dialil disulfida in temofola najučinkovitejša, s 100-odstotno smrtnostjo, opaženo po 24 urah (tabela 4). Podobno so mešanice limonena z dialil disulfidom in evgenola s timetfosom pokazale dober potencial z opaženo smrtnostjo ličink 98,3 % (tabela 5). Preostale 4 kombinacije, in sicer eudesmol plus evkaliptol, eudesmol plus limonen, evkaliptol plus alfa-pinen, alfa-pinen plus temefos, so prav tako pokazale pomembno larvicidno učinkovitost, z opaženimi stopnjami smrtnosti, ki so presegle 90 %. Pričakovana stopnja umrljivosti je blizu 60–75 %. (Tabela 4). Vendar pa je kombinacija limonena z α-pinenom ali evkaliptusom pokazala antagonistične reakcije. Prav tako je bilo ugotovljeno, da imajo mešanice Temefosa z eugenolom ali evkaliptusom ali eudesmolom ali dialil trisulfidom antagonistične učinke. Prav tako imata kombinacija dialil disulfida in dialil trisulfida ter kombinacija katere koli od teh spojin z eudesmolom ali eugenolom antagonistično larvicidno delovanje. Antagonizem so poročali tudi pri kombinaciji eudesmola z eugenolom ali α-pinenom.
Od vseh 28 binarnih mešanic, testiranih na kislo aktivnost pri odraslih, je bilo 7 kombinacij sinergijskih, 6 jih ni imelo učinka, 15 pa jih je bilo antagonističnih. Ugotovljeno je bilo, da so mešanice eudesmola z evkaliptusom in limonena s karvonom učinkovitejše od drugih sinergijskih kombinacij, s stopnjo smrtnosti v 24 urah 76 % oziroma 100 % (tabela 5). Ugotovljeno je bilo, da malation kaže sinergistični učinek z vsemi kombinacijami spojin, razen z limonenom in dialil trisulfidom. Po drugi strani pa je bil ugotovljen antagonizem med dialil disulfidom in dialil trisulfidom ter kombinacijo katerega koli od njiju z evkaliptusom, evkaliptolom, karvonom ali limonenom. Podobno so kombinacije α-pinena z eudesmolom ali limonenom, evkaliptola s karvonom ali limonenom in limonena z eudesmolom ali malationom pokazale antagonistične larvicidne učinke. Pri preostalih šestih kombinacijah ni bilo pomembne razlike med pričakovano in opaženo umrljivostjo (tabela 5).
Na podlagi sinergijskih učinkov in subletalnih odmerkov je bila na koncu izbrana in nadalje preizkušena njihova larvicidna toksičnost proti velikemu številu komarjev vrste Aedes aegypti. Rezultati so pokazali, da je bila opažena larvalna umrljivost z uporabo binarnih kombinacij eugenol-limonen, dialil disulfid-limonen in dialil disulfid-timefos 100 %, medtem ko je bila pričakovana larvalna umrljivost 76,48 %, 72,16 % oziroma 63,4 % (tabela 6). Kombinacija limonena in eudesmola je bila relativno manj učinkovita, saj je bila v 24-urnem obdobju izpostavljenosti opažena 88-odstotna larvalna umrljivost (tabela 6). Skratka, štiri izbrane binarne kombinacije so pri uporabi v velikem obsegu pokazale tudi sinergistične larvicidne učinke proti Aedes aegypti (tabela 6).
Za adultocidni biološki test za nadzor velikih populacij odraslih vrst Aedes aegypti so bile izbrane tri sinergistične kombinacije. Za izbiro kombinacij za testiranje na velikih kolonijah žuželk smo se najprej osredotočili na dve najboljši sinergistični kombinaciji terpenov, in sicer karvon plus limonen ter evkaliptus plus eudesmol. Drugič, najboljšo sinergistično kombinacijo smo izbrali izmed kombinacije sintetičnega organofosfatnega malationa in terpenoidov. Menimo, da je kombinacija malationa in eudesmola najboljša kombinacija za testiranje na velikih kolonijah žuželk zaradi najvišje opažene smrtnosti in zelo nizkih vrednosti LC50 kandidatnih sestavin. Malation kaže sinergizem v kombinaciji z α-pinenom, dialil disulfidom, evkaliptusom, karvonom in eudesmolom. Če pa pogledamo vrednosti LC50, ima eudesmol najnižjo vrednost (2,25 ppm). Izračunane vrednosti LC50 za malation, α-pinen, dialil disulfid, evkaliptol in karvon so bile 5,4, 716,55, 166,02, 17,6 in 140,79 ppm. Te vrednosti kažejo, da je kombinacija malationa in eudesmola optimalna kombinacija glede na odmerjanje. Rezultati so pokazali, da sta kombinaciji karvona in limonena ter eudesmola in malationa pokazali 100-odstotno opaženo smrtnost v primerjavi s pričakovano smrtnostjo od 61 % do 65 %. Druga kombinacija, eudesmol in eukaliptol, je pokazala stopnjo smrtnosti 78,66 % po 24 urah izpostavljenosti v primerjavi s pričakovano stopnjo smrtnosti 60 %. Vse tri izbrane kombinacije so pokazale sinergistične učinke tudi pri uporabi v velikem obsegu proti odraslim vrstam Aedes aegypti (tabela 6).
V tej študiji so izbrani rastlinski eterični olja (EO), kot so Mp, As, Os, Em in Cl, pokazali obetavne smrtonosne učinke na ličinke in odrasle muhe vrste Aedes aegypti. Mp EO je imel najvišjo larvicidno aktivnost z vrednostjo LC50 0,42 ppm, sledili pa so mu As, Os in Em EO z vrednostjo LC50 manj kot 50 ppm po 24 urah. Ti rezultati so skladni s prejšnjimi študijami komarjev in drugih dvokrilnih muh 10,11,12,13,14. Čeprav je larvicidna učinkovitost Cl nižja kot pri drugih eteričnih oljih, z vrednostjo LC50 163,65 ppm po 24 urah, je njegov potencial za odrasle osebke najvišji z vrednostjo LC50 23,37 ppm po 24 urah. Mp, As in Em EO so prav tako pokazali dober alercidni potencial z vrednostmi LC50 v območju 100–120 ppm pri 24 urah izpostavljenosti, vendar so bile relativno nižje od njihove larvicidne učinkovitosti. Po drugi strani pa je EO Os pokazal zanemarljiv alercidni učinek tudi pri najvišjem terapevtskem odmerku. Rezultati torej kažejo, da se toksičnost etilen oksida za rastline lahko razlikuje glede na razvojno stopnjo komarjev15. Odvisna je tudi od hitrosti prodiranja EO v telo žuželke, njihove interakcije s specifičnimi ciljnimi encimi in sposobnosti razstrupljanja komarja v vsaki razvojni fazi16. Številne študije so pokazale, da je glavna sestavina pomemben dejavnik biološke aktivnosti etilen oksida, saj predstavlja večino vseh spojin3,12,17,18. Zato smo v vsakem EO upoštevali dve glavni spojini. Na podlagi rezultatov GC-MS sta bila dialil disulfid in dialil trisulfid identificirana kot glavni spojini EO As, kar je skladno s prejšnjimi poročili19,20,21. Čeprav so prejšnja poročila nakazovala, da je mentol ena od njegovih glavnih spojin, sta bila karvon in limonen ponovno identificirana kot glavni spojini Mp EO22,23. Profil sestave Os EO je pokazal, da sta glavni spojini evgenol in metil evgenol, kar je podobno ugotovitvam prejšnjih raziskovalcev16,24. Evkaliptol in evkaliptol sta bila navedena kot glavni spojini, prisotni v olju listov Em, kar je skladno z ugotovitvami nekaterih raziskovalcev25,26, vendar v nasprotju z ugotovitvami Olaladeja in sodelavcev27. Prevlado cineola in α-pinena so opazili v eteričnem olju Melaleuke, kar je podobno prejšnjim študijam28,29. Poročali so o intraspecifičnih razlikah v sestavi in koncentraciji eteričnih olj, pridobljenih iz istih rastlinskih vrst na različnih lokacijah, ki so bile opažene tudi v tej študiji, na katere vplivajo geografski pogoji rasti rastlin, čas žetve, razvojna faza ali starost rastline, pojav kemotipov itd.22,30,31,32. Ključne identificirane spojine so bile nato kupljene in preizkušene glede njihovih larvicidnih učinkov in učinkov na odrasle komarje Aedes aegypti. Rezultati so pokazali, da je bila larvicidna aktivnost dialil disulfida primerljiva z aktivnostjo surovega EO As. Vendar je bila aktivnost dialil trisulfida višja od aktivnosti EO As. Ti rezultati so podobni rezultatom, ki so jih dobili Kimbaris in sod.33 na Culex philippines. Vendar ti dve spojini nista pokazali dobre avtocidne aktivnosti proti ciljnim komarjem, kar je skladno z rezultati Plata-Rueda in sod.34 na Tenebrio molitor. Os EO je učinkovit proti larvalni fazi Aedes aegypti, ne pa tudi proti odrasli fazi. Ugotovljeno je bilo, da je larvicidna aktivnost glavnih posameznih spojin nižja od aktivnosti surovega Os EO. To pomeni vlogo drugih spojin in njihovih interakcij v surovem etilen oksidu. Metil evgenol sam ima zanemarljivo aktivnost, medtem ko ima evgenol sam zmerno larvicidno aktivnost. Ta sklep po eni strani potrjuje35,36, po drugi strani pa nasprotuje sklepom prejšnjih raziskovalcev37,38. Razlike v funkcionalnih skupinah evgenola in metilevgenola lahko povzročijo različno toksičnost za isto ciljno žuželko39. Ugotovljeno je bilo, da ima limonen zmerno larvicidno aktivnost, medtem ko je bil učinek karvona zanemarljiv. Podobno relativno nizka toksičnost limonena za odrasle žuželke in visoka toksičnost karvona podpirata rezultate nekaterih prejšnjih študij40, vendar nasprotujeta drugim41. Prisotnost dvojnih vezi na intracikličnih in eksocikličnih položajih lahko poveča koristi teh spojin kot larvicidov3,41, medtem ko lahko karvon, ki je keton z nenasičenimi alfa in beta ogljiki, kaže večji potencial za toksičnost pri odraslih42. Vendar pa so individualne značilnosti limonena in karvona veliko nižje od skupnega EO Mp (tabela 1, tabela 3). Med testiranimi terpenoidi je bilo ugotovljeno, da ima evdesmol največjo larvicidno in odraslo aktivnost z vrednostjo LC50 pod 2,5 ppm, zaradi česar je obetavna spojina za nadzor komarjev Aedes. Njegova učinkovitost je boljša od učinkovitosti celotnega EO Em, čeprav to ni skladno z ugotovitvami Chenga in sod.40. Eudesmol je seskviterpen z dvema izoprenskima enotama, ki je manj hlapen kot oksigenirani monoterpeni, kot je evkaliptus, in ima zato večji potencial kot pesticid. Evkaliptol sam ima večjo aktivnost v odraslih kot v larvicidnem delovanju, rezultati prejšnjih študij pa to tako podpirajo kot ovržejo37,43,44. Že sama aktivnost je skoraj primerljiva z aktivnostjo celotnega EO Cl. Drug biciklični monoterpen, α-pinen, ima manjši učinek v odraslih bakterijah na Aedes aegypti kot larvicidni učinek, kar je nasprotno od učinka celotnega EO Cl. Na celotno insekticidno aktivnost terpenoidov vplivajo njihova lipofilnost, hlapnost, razvejanost ogljika, projekcijska površina, površina, funkcionalne skupine in njihovi položaji45,46. Te spojine lahko delujejo tako, da uničujejo celične akumulacije, blokirajo dihalno aktivnost, prekinejo prenos živčnih impulzov itd.47 Ugotovljeno je bilo, da ima sintetični organofosfat Temefos najvišjo larvicidno aktivnost z vrednostjo LC50 0,43 ppm, kar je skladno z Lekovimi podatki -Utala48. Aktivnost sintetičnega organofosfornega malationa pri odraslih je bila 5,44 ppm. Čeprav sta ta dva organofosfata pokazala ugodne odzive proti laboratorijskim sevom Aedes aegypti, so v različnih delih sveta poročali o odpornosti komarjev na te spojine49. Vendar pa ni bilo podobnih poročil o razvoju odpornosti na zeliščna zdravila50. Zato se botanični pripravki štejejo za potencialne alternative kemičnim pesticidom v programih zatiranja vektorjev.
Larvicidni učinek je bil preizkušen na 28 binarnih kombinacijah (1:1), pripravljenih iz močnih terpenoidov in terpenoidov s timetfosom, pri čemer je bilo 9 kombinacij sinergističnih, 14 antagonističnih in 5 antagonističnih. Brez učinka. Po drugi strani pa je bilo v biološkem testu učinkovitosti pri odraslih ugotovljeno, da je 7 kombinacij sinergijskih, 15 kombinacij antagonističnih in 6 kombinacij ni imelo učinka. Razlog, zakaj nekatere kombinacije povzročajo sinergistični učinek, je lahko posledica sočasnega medsebojnega delovanja kandidatnih spojin v različnih pomembnih poteh ali zaporednega zaviranja različnih ključnih encimov določene biološke poti51. Ugotovljeno je bilo, da je kombinacija limonena z dialil disulfidom, evkaliptusom ali evgenolom sinergistična tako pri majhnih kot velikih aplikacijah (tabela 6), medtem ko je bilo ugotovljeno, da ima njegova kombinacija z evkaliptusom ali α-pinenom antagonistične učinke na ličinke. V povprečju se zdi, da je limonen dober sinergist, verjetno zaradi prisotnosti metilnih skupin, dobre penetracije v stratum corneum in drugačnega mehanizma delovanja52,53. Predhodno je bilo poročano, da lahko limonen povzroči toksične učinke s prodiranjem v kutikule žuželk (kontaktna toksičnost), vplivanjem na prebavni sistem (antifeedant) ali dihala (fumigacijsko delovanje), 54 medtem ko lahko fenilpropanoidi, kot je eugenol, vplivajo na presnovne encime 55. Zato lahko kombinacije spojin z različnimi mehanizmi delovanja povečajo skupni smrtonosni učinek mešanice. Ugotovljeno je bilo, da je evkaliptol sinergističen z dialil disulfidom, evkaliptusom ali α-pinenom, druge kombinacije z drugimi spojinami pa niso bile larvicidne ali antagonistične. Zgodnje študije so pokazale, da ima evkaliptol zaviralno delovanje na acetilholinesterazo (AChE), pa tudi na oktaaminske in GABA receptorje 56. Ker imajo lahko ciklični monoterpeni, evkaliptol, eugenol itd. enak mehanizem delovanja kot njihovo nevrotoksično delovanje, 57 s čimer se njihovi kombinirani učinki zmanjšajo z medsebojnim zaviranjem. Prav tako se je izkazalo, da je kombinacija Temefosa z dialil disulfidom, α-pinenom in limonenom sinergistična, kar podpira prejšnja poročila o sinergističnem učinku med zeliščnimi izdelki in sintetičnimi organofosfati58.
Ugotovljeno je bilo, da ima kombinacija eudesmola in evkaliptola sinergistični učinek na ličinke in odrasle vrste Aedes aegypti, verjetno zaradi njunih različnih načinov delovanja zaradi različnih kemijskih struktur. Eudesmol (seskviterpen) lahko vpliva na dihala 59, eukaliptol (monoterpen) pa lahko vpliva na acetilholinesterazo 60. Sočasna izpostavljenost sestavin dvema ali več ciljnim mestom lahko poveča celotni smrtonosni učinek kombinacije. V bioloških testih odraslih snovi je bilo ugotovljeno, da je malation sinergističen s karvonom ali eukaliptolom ali eukaliptolom ali dialil disulfidom ali α-pinenom, kar kaže na sinergistično delovanje z dodatkom limonena in dil disulfida. Dobri sinergistični kandidati za alercide za celoten portfelj terpenskih spojin, z izjemo alil trisulfida. Tudi Thangam in Kathiresan61 sta poročala o podobnih rezultatih sinergijskega učinka malationa z zeliščnimi izvlečki. Ta sinergistični odziv je lahko posledica kombiniranih toksičnih učinkov malationa in fitokemikalij na encime za razstrupljanje žuželk. Organofosfati, kot je malation, običajno delujejo tako, da zavirajo esteraze citokroma P450 in monooksigenaze62,63,64. Zato lahko kombinacija malationa s temi mehanizmi delovanja in terpenov z različnimi mehanizmi delovanja okrepi celoten smrtonosni učinek na komarje.
Po drugi strani pa antagonizem kaže, da so izbrane spojine v kombinaciji manj aktivne kot vsaka spojina posebej. Razlog za antagonizem v nekaterih kombinacijah je lahko ta, da ena spojina spreminja obnašanje druge spojine s spreminjanjem hitrosti absorpcije, porazdelitve, presnove ali izločanja. Zgodnji raziskovalci so to menili kot vzrok antagonizma v kombinacijah zdravil. Molekule Možen mehanizem 65. Podobno so lahko možni vzroki antagonizma povezani s podobnimi mehanizmi delovanja, tekmovanjem sestavnih spojin za isti receptor ali ciljno mesto. V nekaterih primerih se lahko pojavi tudi nekonkurenčna inhibicija ciljnega proteina. V tej študiji sta dve organožveplovi spojini, dialil disulfid in dialil trisulfid, pokazali antagonistične učinke, verjetno zaradi tekmovanja za isto ciljno mesto. Prav tako sta ti dve žveplovi spojini pokazali antagonistične učinke in nista imeli učinka v kombinaciji z eudesmolom in α-pinenom. Eudesmol in alfa-pinen sta ciklične narave, medtem ko sta dialil disulfid in dialil trisulfid alifatske narave. Glede na kemijsko strukturo bi morala kombinacija teh spojin povečati skupno smrtonosno aktivnost, saj so njihova ciljna mesta običajno različna34,47, vendar smo eksperimentalno ugotovili antagonizem, ki je lahko posledica vloge teh spojin v nekaterih neznanih organizmih in vivo. sistemih kot posledica interakcije. Podobno je kombinacija cineola in α-pinena povzročila antagonistične odzive, čeprav so raziskovalci že prej poročali, da imata spojini različni tarči delovanja47,60. Ker sta obe spojini ciklični monoterpeni, lahko obstajajo nekatera skupna ciljna mesta, ki lahko tekmujejo za vezavo in vplivajo na skupno toksičnost preučevanih kombinatoričnih parov.
Na podlagi vrednosti LC50 in opažene smrtnosti sta bili izbrani dve najboljši sinergijski kombinaciji terpenov, in sicer pari karvon + limonen in evkaliptol + eudesmol, ter sintetični organofosforni malation s terpeni. Optimalna sinergistična kombinacija spojin malation + eudesmol je bila preizkušena v biološkem testu z insekticidi za odrasle žuželke. Ciljno delovanje na velike kolonije žuželk je bilo namenjeno potrditvi, ali lahko te učinkovite kombinacije delujejo proti velikemu številu osebkov na relativno velikih območjih izpostavljenosti. Vse te kombinacije kažejo sinergistični učinek proti velikim rojem žuželk. Podobni rezultati so bili pridobljeni za optimalno sinergistično larvicidno kombinacijo, preizkušeno proti velikim populacijam ličink vrste Aedes aegypti. Tako lahko rečemo, da je učinkovita sinergistična larvicidna in adulticidna kombinacija rastlinskih spojin EO močan kandidat proti obstoječim sintetičnim kemikalijam in se lahko nadalje uporablja za nadzor populacij vrste Aedes aegypti. Prav tako se lahko učinkovite kombinacije sintetičnih larvicidov ali adulticidov s terpeni uporabijo tudi za zmanjšanje odmerkov timetfosa ali malationa, ki se dajejo komarjem. Te močne sinergistične kombinacije lahko ponudijo rešitve za prihodnje študije o razvoju odpornosti na zdravila pri komarjih Aedes.
Jajčeca vrste Aedes aegypti so bila zbrana v Regionalnem centru za medicinske raziskave v Dibrugarhu, Indijskem svetu za medicinske raziskave, in shranjena pri nadzorovani temperaturi (28 ± 1 °C) in vlažnosti (85 ± 5 %) na Oddelku za zoologijo Univerze Gauhati pod naslednjimi pogoji: Arivoli so bili opisani in sod. Po izvalitvi so ličinke hranili s hrano za ličinke (prašek za pasje piškote in kvas v razmerju 3:1), odrasle osebke pa z 10-odstotno raztopino glukoze. Od tretjega dne po izvalitvi so odrasle samice komarjev začele sesati kri albino podgan. Filtrirni papir namočite v vodi v kozarcu in ga postavite v kletko za odlaganje jajčec.
Izbrani vzorci rastlin, in sicer listi evkaliptusa (Myrtaceae), sveta bazilika (Lamiaceae), meta (Lamiaceae), čajevca (Myrtaceae) in čebulice luka (Amaryllidaceae). Zbrani v Guwahatiju in identificirani na Oddelku za botaniko Univerze Gauhati. Zbrani vzorci rastlin (500 g) so bili 6 ur podvrženi hidrodestilaciji z uporabo Clevengerjeve naprave. Ekstrahirani EO je bil zbran v čiste steklene vialice in shranjen pri 4 °C za nadaljnje preučevanje.
Larvicidna toksičnost je bila preučena z uporabo nekoliko spremenjenih standardnih postopkov Svetovne zdravstvene organizacije 67. Kot emulgator je bil uporabljen DMSO. Vsaka koncentracija EO je bila sprva testirana pri 100 in 1000 ppm, pri čemer je bilo v vsaki ponovitvi izpostavljenih 20 ličink. Na podlagi rezultatov je bil uporabljen razpon koncentracij in smrtnost je bila zabeležena od 1 ure do 6 ur (v 1-urnih intervalih) ter 24 ur, 48 ur in 72 ur po tretiranju. Subletalne koncentracije (LC50) so bile določene po 24, 48 in 72 urah izpostavljenosti. Vsaka koncentracija je bila testirana v treh ponovitvah skupaj z eno negativno kontrolo (samo voda) in eno pozitivno kontrolo (voda, obdelana z DMSO). Če pride do zabubljanja in pogine več kot 10 % ličink kontrolne skupine, se poskus ponovi. Če je stopnja smrtnosti v kontrolni skupini med 5 in 10 %, se uporabi Abbottova korekcijska formula 68.
Metoda, ki so jo opisali Ramar in sod.69, je bila uporabljena za biološki test odraslih komarjev Aedes aegypti z uporabo acetona kot topila. Vsak EO je bil najprej testiran proti odraslim komarjem Aedes aegypti v koncentracijah 100 in 1000 ppm. Na Whatmanovo število nanesite 2 ml vsake pripravljene raztopine. 1 kos filtrirnega papirja (velikosti 12 x 15 cm2) in pustite, da aceton izhlapi 10 minut. Kot kontrola je bil uporabljen filtrirni papir, obdelan le z 2 ml acetona. Ko aceton izhlapi, obdelan filtrirni papir in kontrolni filtrirni papir damo v valjasto cev (globine 10 cm). Deset 3 do 4 dni starih komarjev, ki se ne hranijo s krvjo, je bilo prenesenih v tri ponovitve vsake koncentracije. Na podlagi rezultatov predhodnih testov so bile testirane različne koncentracije izbranih olj. Smrtnost je bila zabeležena 1 uro, 2 urah, 3 urah, 4 urah, 5 urah, 6 urah, 24 urah, 48 urah in 72 urah po izpustu komarja. Izračunajte vrednosti LC50 za čase izpostavljenosti 24 ur, 48 ur in 72 ur. Če stopnja umrljivosti kontrolne serije presega 20 %, ponovite celoten test. Če je stopnja umrljivosti v kontrolni skupini večja od 5 %, prilagodite rezultate za tretirane vzorce z uporabo Abbottove formule68.
Za analizo sestavnih spojin izbranih eteričnih olj sta bili izvedeni plinska kromatografija (Agilent 7890A) in masna spektrometrija (Accu TOF GCv, Jeol). GC je bil opremljen s FID detektorjem in kapilarno kolono (HP5-MS). Nosilni plin je bil helij, pretok pa je bil 1 ml/min. Program GC nastavi za Allium sativum razmerje 10:80-1M-8-220-5M-8-270-9M in za Ocimum Sainttum razmerje 10:80-3M-8-200-3M-10-275-1M-5–280, za meto 10:80-1M-8-200-5M-8-275-1M-5–280, za evkaliptus 20,60-1M-10-200-3M-30-280 in za rdečo rdečo rdečo rdečo 10:60-1M-8-220-5M-8-270-3M.
Glavne spojine vsakega EO so bile identificirane na podlagi odstotka površine, izračunanega iz rezultatov GC kromatograma in masne spektrometrije (s sklicevanjem na podatkovno bazo standardov NIST 70).
Dve glavni spojini v vsakem EO sta bili izbrani na podlagi rezultatov GC-MS in kupljeni pri Sigma-Aldrich s čistoto 98–99 % za nadaljnje biološke teste. Spojine so bile testirane na larvicidno in odraslo učinkovitost proti Aedes aegypti, kot je opisano zgoraj. Najpogosteje uporabljena sintetična larvicida tamefosat (Sigma Aldrich) in zdravilo za odrasle malation (Sigma Aldrich) sta bila analizirana za primerjavo njune učinkovitosti z izbranimi EO spojinami po istem postopku.
Binarne mešanice izbranih terpenskih spojin in terpenskih spojin ter komercialnih organofosfatov (tilefos in malation) so bile pripravljene z mešanjem odmerka LC50 vsake kandidatne spojine v razmerju 1:1. Pripravljene kombinacije so bile testirane na ličinkah in odraslih stadijih Aedes aegypti, kot je opisano zgoraj. Vsak biološki test je bil izveden v treh ponovitvah za vsako kombinacijo in v treh ponovitvah za posamezne spojine, prisotne v vsaki kombinaciji. Smrt ciljnih žuželk je bila zabeležena po 24 urah. Izračunajte pričakovano stopnjo smrtnosti za binarno mešanico z uporabo naslednje formule.
kjer je E = pričakovana stopnja umrljivosti komarjev Aedes aegypti kot odziv na binarno kombinacijo, tj. povezavo (A + B).
Učinek vsake binarne mešanice je bil označen kot sinergistični, antagonistični ali brez učinka na podlagi vrednosti χ2, izračunane po metodi, ki jo je opisala Pavla52. Vrednost χ2 za vsako kombinacijo izračunajte z uporabo naslednje formule.
Učinek kombinacije je bil opredeljen kot sinergijski, kadar je bila izračunana vrednost χ2 večja od tabelarne vrednosti za ustrezne stopnje svobode (95-odstotni interval zaupanja) in če je bilo ugotovljeno, da opažena umrljivost presega pričakovano umrljivost. Podobno, če izračunana vrednost χ2 za katero koli kombinacijo presega tabelarno vrednost z nekaj stopnjami svobode, vendar je opažena umrljivost nižja od pričakovane umrljivosti, se zdravljenje šteje za antagonistično. In če je v kateri koli kombinaciji izračunana vrednost χ2 manjša od tabelarne vrednosti v ustreznih stopnjah svobode, se šteje, da kombinacija nima učinka.
Za testiranje proti velikemu številu žuželk so bile izbrane tri do štiri potencialno sinergistične kombinacije (100 ličink in 50 larvicidnih in odraslih žuželk). Odrasli) nadaljujejo kot zgoraj. Poleg mešanic so bile posamezne spojine, prisotne v izbranih mešanicah, testirane tudi na enakem številu ličink in odraslih žuželk Aedes aegypti. Razmerje kombinacij je en del odmerka LC50 ene kandidatne spojine in del odmerka LC50 druge sestavne spojine. V biološkem testu aktivnosti na odraslih so bile izbrane spojine raztopljene v topilu acetonu in nanesene na filtrirni papir, zavit v valjasto plastično posodo s prostornino 1300 cm3. Aceton so uparjali 10 minut in odrasle žuželke so bile izpuščene. Podobno so bili v biološkem testu larvicidne aktivnosti odmerki kandidatnih spojin LC50 najprej raztopljeni v enakih količinah DMSO in nato zmešani z 1 litrom vode, shranjene v plastičnih posodah s prostornino 1300 cm3, ličinke pa so bile izpuščene.
Verjetnostna analiza 71 zabeleženih podatkov o umrljivosti je bila izvedena z uporabo SPSS (različica 16) in programske opreme Minitab za izračun vrednosti LC50.
Čas objave: 1. julij 2024