Takk for at du besøker Nature.com. Nettleserversjonen du bruker har begrenset CSS-støtte. For best resultat anbefaler vi at du bruker en nyere versjon av nettleseren din (eller deaktiverer kompatibilitetsmodus i Internet Explorer). I mellomtiden, for å sikre kontinuerlig støtte, viser vi nettstedet uten styling eller JavaScript.
Kombinasjoner av planteavledede insektdrepende forbindelser kan vise synergistiske eller antagonistiske interaksjoner mot skadedyr. Gitt den raske spredningen av sykdommer som bæres av Aedes-mygg og den økende resistensen til Aedes-myggpopulasjoner mot tradisjonelle insektmidler, ble tjueåtte kombinasjoner av terpenforbindelser basert på planteessensielle oljer formulert og testet mot larve- og voksenstadiene til Aedes aegypti. Fem planteessensielle oljer (EO-er) ble først evaluert for deres larvicide effekt og effekt på bruk i voksne, og to hovedforbindelser ble identifisert i hver EO basert på GC-MS-resultater. De viktigste identifiserte forbindelsene ble kjøpt, nemlig diallyldisulfid, diallyltrisulfid, karvon, limonen, eugenol, metyleugenol, eukalyptol, eudesmol og mygg-alfa-pinen. Binære kombinasjoner av disse forbindelsene ble deretter fremstilt ved bruk av subletale doser, og deres synergistiske og antagonistiske effekter ble testet og bestemt. De beste larvicide sammensetningene oppnås ved å blande limonen med diallyldisulfid, og de beste adulticide sammensetningene oppnås ved å blande karvon med limonen. Det kommersielt brukte syntetiske larvemiddelet Temphos og voksenmedisinen Malathion ble testet separat og i binære kombinasjoner med terpenoider. Resultatene viste at kombinasjonen av temephos og diallyldisulfid og malathion og eudesmol var den mest effektive kombinasjonen. Disse potente kombinasjonene har potensial for bruk mot Aedes aegypti.
Planteessensielle oljer (EO-er) er sekundære metabolitter som inneholder ulike bioaktive forbindelser og blir stadig viktigere som et alternativ til syntetiske plantevernmidler. De er ikke bare miljøvennlige og brukervennlige, men de er også en blanding av ulike bioaktive forbindelser, noe som også reduserer sannsynligheten for å utvikle medikamentresistens1. Ved hjelp av GC-MS-teknologi undersøkte forskere bestanddelene i ulike planteessensielle oljer og identifiserte mer enn 3000 forbindelser fra 17 500 aromatiske planter2, hvorav de fleste ble testet for insektdrepende egenskaper og rapporteres å ha insektdrepende effekter3,4. Noen studier fremhever at giftigheten til forbindelsens hovedkomponent er den samme som eller større enn for dens rå etylenoksid. Men bruken av individuelle forbindelser kan igjen gi rom for utvikling av resistens, slik tilfellet er med kjemiske insektmidler5,6. Derfor er det nåværende fokuset på å fremstille blandinger av etylenoksidbaserte forbindelser for å forbedre insektdrepende effektivitet og redusere sannsynligheten for resistens i målpopulasjoner av skadedyr. Individuelle aktive forbindelser som finnes i essensielle oljer kan ha synergistiske eller antagonistiske effekter i kombinasjoner som reflekterer den totale aktiviteten til essensielle oljer, et faktum som har blitt godt vektlagt i studier utført av tidligere forskere7,8. Vektorkontrollprogrammet inkluderer også essensielle oljer og dets komponenter. Den myggdrepende aktiviteten til essensielle oljer har blitt grundig studert på Culex- og Anopheles-mygg. Flere studier har forsøkt å utvikle effektive plantevernmidler ved å kombinere forskjellige planter med kommersielt brukte syntetiske plantevernmidler for å øke den totale toksisiteten og minimere bivirkninger9. Men studier av slike forbindelser mot Aedes aegypti er fortsatt sjeldne. Fremskritt innen medisinsk vitenskap og utvikling av legemidler og vaksiner har bidratt til å bekjempe noen vektorbårne sykdommer. Men tilstedeværelsen av forskjellige serotyper av viruset, overført av Aedes aegypti-myggen, har ført til at vaksinasjonsprogrammer har mislyktes. Derfor, når slike sykdommer oppstår, er vektorkontrollprogrammer det eneste alternativet for å forhindre spredning av sykdommen. I dagens situasjon er bekjempelse av Aedes aegypti svært viktig, ettersom den er en nøkkelvektor for ulike virus og deres serotyper som forårsaker denguefeber, Zika, hemorragisk denguefeber, gulfeber, osv. Det mest bemerkelsesverdige er at antallet tilfeller av nesten alle vektorbårne Aedes-bårne sykdommer øker hvert år i Egypt og øker over hele verden. Derfor er det i denne sammenhengen et presserende behov for å utvikle miljøvennlige og effektive kontrolltiltak for Aedes aegypti-populasjoner. Potensielle kandidater i denne forbindelse er EO-er, deres bestanddeler og kombinasjoner av dem. Derfor forsøkte denne studien å identifisere effektive synergistiske kombinasjoner av viktige plante-EO-forbindelser fra fem planter med insektdrepende egenskaper (f.eks. mynte, hellig basilikum, Eucalyptus flekket, Allium sulfur og melaleuca) mot Aedes aegypti.
Alle utvalgte EO-er viste potensiell larvicid aktivitet mot Aedes aegypti med en 24-timers LC50-verdi fra 0,42 til 163,65 ppm. Den høyeste larvicid aktiviteten ble registrert for peppermynte (Mp) EO med en LC50-verdi på 0,42 ppm etter 24 timer, etterfulgt av hvitløk (As) med en LC50-verdi på 16,19 ppm etter 24 timer (tabell 1).
Med unntak av Ocimum Sainttum, Os EO, viste alle de fire andre screenede EO-ene tydelige allergidrepende effekter, med LC50-verdier fra 23,37 til 120,16 ppm over en 24-timers eksponeringsperiode. Thymophilus striata (Cl) EO var mest effektiv til å drepe voksne med en LC50-verdi på 23,37 ppm innen 24 timer etter eksponering, etterfulgt av Eucalyptus maculata (Em) som hadde en LC50-verdi på 101,91 ppm (tabell 1). På den annen side er LC50-verdien for Os ennå ikke bestemt, da den høyeste dødeligheten på 53 % ble registrert ved den høyeste dosen (tilleggsfigur 3).
De to viktigste bestanddelene i hver EO ble identifisert og valgt basert på resultater fra NIST-bibliotekdatabasen, prosentandel av GC-kromatogrammets areal og MS-spektre (tabell 2). For EO As var de viktigste identifiserte forbindelsene diallyldisulfid og diallyltrisulfid; for EO Mp var de viktigste identifiserte forbindelsene karvon og limonen, for EO Em var de viktigste identifiserte forbindelsene eudesmol og eukalyptol; for EO Os var de viktigste identifiserte forbindelsene eugenol og metyleugenol, og for EO Cl var de viktigste identifiserte forbindelsene eugenol og α-pinen (figur 1, tilleggsfigurer 5–8, tilleggstabell 1–5).
Resultater av massespektrometri av de viktigste terpenoidene i utvalgte essensielle oljer (A-diallyldisulfid; B-diallyltrisulfid; C-eugenol; D-metyleugenol; E-limonen; F-aromatisk ceperon; G-α-pinen; H-cineol; R-eudamol).
Totalt ni forbindelser (diallyldisulfid, diallyltrisulfid, eugenol, metyleugenol, karvon, limonen, eukalyptol, eudesmol, α-pinen) ble identifisert som effektive forbindelser som er hovedkomponentene i EO, og ble individuelt bioanalysert mot Aedes aegypti i larvestadier. Forbindelsen eudesmol hadde den høyeste larvicide aktiviteten med en LC50-verdi på 2,25 ppm etter 24 timers eksponering. Forbindelsene diallyldisulfid og diallyltrisulfid har også vist seg å ha potensielle larvicide effekter, med gjennomsnittlige subletale doser i området 10–20 ppm. Moderat larvicid aktivitet ble igjen observert for forbindelsene eugenol, limonen og eukalyptol med LC50-verdier på henholdsvis 63,35 ppm, 139,29 ppm og 181,33 ppm etter 24 timer (tabell 3). Imidlertid ble det ikke funnet noe signifikant larvicidt potensial for metyleugenol og karvon, selv ved de høyeste dosene, så LC50-verdier ble ikke beregnet (tabell 3). Det syntetiske larvicidet Temephos hadde en gjennomsnittlig dødelig konsentrasjon på 0,43 ppm mot Aedes aegypti over 24 timers eksponering (tabell 3, tilleggstabell 6).
Syv forbindelser (diallyldisulfid, diallyltrisulfid, eukalyptol, α-pinen, eudesmol, limonen og karvon) ble identifisert som de viktigste forbindelsene med effektiv EO og ble testet individuelt mot voksne egyptiske Aedes-mygg. I følge Probit-regresjonsanalyse ble Eudesmol funnet å ha det høyeste potensialet med en LC50-verdi på 1,82 ppm, etterfulgt av Eukalyptol med en LC50-verdi på 17,60 ppm ved 24-timers eksponeringstid. De resterende fem testede forbindelsene var moderat skadelige for voksne med LC50-verdier fra 140,79 til 737,01 ppm (tabell 3). Det syntetiske organofosformalationet var mindre potent enn eudesmol og høyere enn de andre seks forbindelsene, med en LC50-verdi på 5,44 ppm over 24-timers eksponeringsperioden (tabell 3, tilleggstabell 6).
Syv potente blyforbindelser og organofosfor-tamefosatet ble valgt for å formulere binære kombinasjoner av deres LC50-doser i et forhold på 1:1. Totalt 28 binære kombinasjoner ble fremstilt og testet for deres larvicidale effekt mot Aedes aegypti. Ni kombinasjoner ble funnet å være synergistiske, 14 kombinasjoner var antagonistiske, og fem kombinasjoner var ikke larvicidale. Blant de synergistiske kombinasjonene var kombinasjonen av diallyldisulfid og temofol den mest effektive, med 100 % dødelighet observert etter 24 timer (tabell 4). Tilsvarende viste blandinger av limonen med diallyldisulfid og eugenol med thymetfos godt potensial med en observert larvedødelighet på 98,3 % (tabell 5). De resterende 4 kombinasjonene, nemlig eudesmol pluss eukalyptol, eudesmol pluss limonen, eukalyptol pluss alfa-pinen, alfa-pinen pluss temefos, viste også betydelig larvicid effekt, med observerte dødelighetsrater på over 90 %. Den forventede dødeligheten er nær 60–75 %. (Tabell 4). Kombinasjonen av limonen med α-pinen eller eukalyptus viste imidlertid antagonistiske reaksjoner. På samme måte har blandinger av Temephos med eugenol eller eukalyptus eller eudesmol eller diallyltrisulfid vist seg å ha antagonistiske effekter. På samme måte er kombinasjonen av diallyldisulfid og diallyltrisulfid og kombinasjonen av en av disse forbindelsene med eudesmol eller eugenol antagonistiske i sin larvicidale virkning. Antagonisme har også blitt rapportert ved kombinasjonen av eudesmol med eugenol eller α-pinen.
Av alle 28 binære blandinger som ble testet for sur aktivitet hos voksne, var 7 kombinasjoner synergistiske, 6 hadde ingen effekt, og 15 var antagonistiske. Blandinger av eudesmol med eukalyptus og limonen med karvon ble funnet å være mer effektive enn andre synergistiske kombinasjoner, med dødelighetsrater på henholdsvis 76 % og 100 % etter 24 timer (tabell 5). Malathion har vist seg å ha en synergistisk effekt med alle kombinasjoner av forbindelser unntatt limonen og diallyltrisulfid. På den annen side er det funnet antagonisme mellom diallyldisulfid og diallyltrisulfid og kombinasjonen av en av dem med eukalyptus, eukalyptol, karvon eller limonen. Tilsvarende viste kombinasjoner av α-pinen med eudesmol eller limonen, eukalyptol med karvon eller limonen, og limonen med eudesmol eller malathion antagonistiske larvicide effekter. For de resterende seks kombinasjonene var det ingen signifikant forskjell mellom forventet og observert dødelighet (tabell 5).
Basert på synergistiske effekter og subletale doser ble deres larvicidale toksisitet mot et stort antall Aedes aegypti-mygg til slutt valgt og videre testet. Resultatene viste at den observerte larvedødeligheten ved bruk av de binære kombinasjonene eugenol-limonen, diallyldisulfid-limonen og diallyldisulfid-timefos var 100 %, mens den forventede larvedødeligheten var henholdsvis 76,48 %, 72,16 % og 63,4 % (tabell 6). Kombinasjonen av limonen og eudesmol var relativt mindre effektiv, med 88 % larvedødelighet observert over 24-timers eksponeringsperioden (tabell 6). Oppsummert viste de fire valgte binære kombinasjonene også synergistiske larvicidale effekter mot Aedes aegypti når de ble brukt i stor skala (tabell 6).
Tre synergistiske kombinasjoner ble valgt for den adultocidale bioanalysen for å kontrollere store populasjoner av voksne Aedes aegypti. For å velge kombinasjoner for testing på store insektkolonier, fokuserte vi først på de to beste synergistiske terpenkombinasjonene, nemlig karvon pluss limonen og eukalyptol pluss eudesmol. For det andre ble den beste synergistiske kombinasjonen valgt fra kombinasjonen av syntetisk organofosfatmalathion og terpenoider. Vi mener at kombinasjonen av malathion og eudesmol er den beste kombinasjonen for testing på store insektkolonier på grunn av den høyeste observerte dødeligheten og svært lave LC50-verdier for kandidatingrediensene. Malathion viser synergisme i kombinasjon med α-pinen, diallyldisulfid, eukalyptus, karvon og eudesmol. Men hvis vi ser på LC50-verdiene, har Eudesmol den laveste verdien (2,25 ppm). De beregnede LC50-verdiene for malathion, α-pinen, diallyldisulfid, eukalyptol og karvon var henholdsvis 5,4, 716,55, 166,02, 17,6 og 140,79 ppm. Disse verdiene indikerer at kombinasjonen av malathion og eudesmol er den optimale kombinasjonen med tanke på dosering. Resultatene viste at kombinasjonene av karvon pluss limonen og eudesmol pluss malathion hadde 100 % observert dødelighet sammenlignet med en forventet dødelighet på 61 % til 65 %. En annen kombinasjon, eudesmol pluss eukalyptol, viste en dødelighet på 78,66 % etter 24 timers eksponering, sammenlignet med en forventet dødelighet på 60 %. Alle tre utvalgte kombinasjoner viste synergistiske effekter selv ved bruk i stor skala mot voksne Aedes aegypti (tabell 6).
I denne studien viste utvalgte plante-EO-er som Mp, As, Os, Em og Cl lovende dødelige effekter på larve- og voksenstadiene til Aedes aegypti. Mp EO hadde den høyeste larvicidale aktiviteten med en LC50-verdi på 0,42 ppm, etterfulgt av As, Os og Em EO-er med en LC50-verdi på mindre enn 50 ppm etter 24 timer. Disse resultatene er i samsvar med tidligere studier av mygg og andre dipterosefluer10,11,12,13,14. Selv om den larvicidale effekten til Cl er lavere enn andre essensielle oljer, med en LC50-verdi på 163,65 ppm etter 24 timer, er dens voksenpotensial det høyeste med en LC50-verdi på 23,37 ppm etter 24 timer. Mp, As og Em EO-er viste også godt allergidrepende potensial med LC50-verdier i området 100–120 ppm ved 24 timers eksponering, men var relativt lavere enn deres larvicidale effekt. På den annen side viste EO Os en ubetydelig allergidrepende effekt selv ved den høyeste terapeutiske dosen. Resultatene indikerer dermed at etylenoksidets toksisitet for planter kan variere avhengig av myggens utviklingsstadium15. Det avhenger også av hvor raskt EO trenger inn i insektets kropp, deres interaksjon med spesifikke målenzymer og myggens avgiftningskapasitet på hvert utviklingsstadium16. Et stort antall studier har vist at hovedkomponentforbindelsen er en viktig faktor i den biologiske aktiviteten til etylenoksid, siden den står for størstedelen av de totale forbindelsene3,12,17,18. Derfor vurderte vi to hovedforbindelser i hver EO. Basert på GC-MS-resultatene ble diallyldisulfid og diallyltrisulfid identifisert som hovedforbindelsene i EO As, noe som er i samsvar med tidligere rapporter19,20,21. Selv om tidligere rapporter indikerte at mentol var en av hovedforbindelsene, ble karvon og limonen igjen identifisert som hovedforbindelsene i Mp EO22,23. Sammensetningsprofilen til Os EO viste at eugenol og metyleugenol er hovedforbindelsene, noe som ligner på funnene til tidligere forskere16,24. Eukalyptol og eukalyptol har blitt rapportert som hovedforbindelsene som finnes i Em-bladolje, noe som er i samsvar med funnene til noen forskere25,26, men i strid med funnene til Olalade et al.27. Dominansen av cineol og α-pinen ble observert i melaleuca-essensiell olje, noe som ligner på tidligere studier28,29. Intraspesifikke forskjeller i sammensetningen og konsentrasjonen av essensielle oljer ekstrahert fra samme planteart på forskjellige steder har blitt rapportert og ble også observert i denne studien, som påvirkes av geografiske plantevekstforhold, høstetid, utviklingsstadium eller plantens alder, forekomst av kjemotyper, etc.22,30,31,32. De viktigste identifiserte forbindelsene ble deretter kjøpt inn og testet for deres larvicide effekter og effekter på voksne Aedes aegypti-mygg. Resultatene viste at den larvicidale aktiviteten til diallyldisulfid var sammenlignbar med den til rå EO As. Men aktiviteten til diallyltrisulfid er høyere enn EO As. Disse resultatene ligner på de som ble oppnådd av Kimbaris et al. 33 på Culex philippines. Imidlertid viste disse to forbindelsene ikke god autocidal aktivitet mot målmyggene, noe som er i samsvar med resultatene til Plata-Rueda et al. 34 på Tenebrio molitor. Os EO er effektiv mot larvestadiet til Aedes aegypti, men ikke mot voksenstadiet. Det er fastslått at den larvicidale aktiviteten til de viktigste individuelle forbindelsene er lavere enn den til rå Os EO. Dette impliserer en rolle for andre forbindelser og deres interaksjoner i rå etylenoksid. Metyleugenol alene har ubetydelig aktivitet, mens eugenol alene har moderat larvicid aktivitet. Denne konklusjonen bekrefter på den ene siden 35,36, og motsier på den andre siden konklusjonene til tidligere forskere 37,38. Forskjeller i de funksjonelle gruppene eugenol og metyleugenol kan føre til ulik toksisitet for samme målinsekt39. Limonen ble funnet å ha moderat larvicid aktivitet, mens effekten av karvon var ubetydelig. Tilsvarende støtter den relativt lave toksisiteten til limonen for voksne insekter og den høye toksisiteten til karvon resultatene fra noen tidligere studier40, men motsier andre41. Tilstedeværelsen av dobbeltbindinger i både intrasykliske og eksosykliske posisjoner kan øke fordelene med disse forbindelsene som larvicider3,41, mens karvon, som er et keton med umettede alfa- og beta-karbonatomer, kan ha et høyere potensial for toksisitet hos voksne42. Imidlertid er de individuelle egenskapene til limonen og karvon mye lavere enn den totale EO Mp (tabell 1, tabell 3). Blant de testede terpenoidene ble eudesmol funnet å ha den største larvicidale og voksne aktiviteten med en LC50-verdi under 2,5 ppm, noe som gjør den til en lovende forbindelse for bekjempelse av Aedes-mygg. Ytelsen er bedre enn for hele EO Em, selv om dette ikke er i samsvar med funnene til Cheng et al.40. Eudesmol er en sesquiterpen med to isoprenenheter som er mindre flyktig enn oksygenerte monoterpener som eukalyptus, og har derfor større potensial som plantevernmiddel. Eukalyptol i seg selv har større aktivitet mot voksne enn larvicid, og resultater fra tidligere studier både støtter og avkrefter dette37,43,44. Aktiviteten alene er nesten sammenlignbar med aktiviteten til hele EO Cl. En annen bisyklisk monoterpen, α-pinen, har mindre effekt på voksne Aedes aegypti enn en larvicid effekt, som er det motsatte av effekten av full EO Cl. Den totale insektdrepende aktiviteten til terpenoider påvirkes av deres lipofilisitet, flyktighet, karbonforgrening, projeksjonsareal, overflateareal, funksjonelle grupper og deres posisjoner45,46. Disse forbindelsene kan virke ved å ødelegge celleansamlinger, blokkere respirasjonsaktivitet, avbryte overføringen av nerveimpulser, osv. 47 Det syntetiske organofosfatet Temephos ble funnet å ha den høyeste larvicide aktiviteten med en LC50-verdi på 0,43 ppm, noe som er i samsvar med Leks data - Utala 48. Voksenaktivitet av det syntetiske organofosformalation ble rapportert til 5,44 ppm. Selv om disse to organofosfatene har vist gunstige responser mot laboratoriestammer av Aedes aegypti, er det rapportert om myggresistens mot disse forbindelsene i forskjellige deler av verden 49. Imidlertid er det ikke funnet lignende rapporter om utvikling av resistens mot urtemedisiner 50. Derfor anses botaniske stoffer som potensielle alternativer til kjemiske plantevernmidler i vektorkontrollprogrammer.
Den larvicide effekten ble testet på 28 binære kombinasjoner (1:1) fremstilt fra potente terpenoider og terpenoider med thymetphos, og 9 kombinasjoner ble funnet å være synergistiske, 14 antagonistiske og 5 antagonistiske. Ingen effekt. På den annen side, i voksenpotensbioanalysen, ble 7 kombinasjoner funnet å være synergistiske, 15 kombinasjoner var antagonistiske, og 6 kombinasjoner ble rapportert å ikke ha noen effekt. Årsaken til at visse kombinasjoner gir en synergistisk effekt kan skyldes at kandidatforbindelsene interagerer samtidig i forskjellige viktige veier, eller den sekvensielle hemmingen av forskjellige nøkkelenzymer i en bestemt biologisk vei51. Kombinasjonen av limonen med diallyldisulfid, eukalyptus eller eugenol ble funnet å være synergistisk i både små og store applikasjoner (tabell 6), mens kombinasjonen med eukalyptus eller α-pinen ble funnet å ha antagonistiske effekter på larver. I gjennomsnitt ser limonen ut til å være en god synergist, muligens på grunn av tilstedeværelsen av metylgrupper, god penetrasjon inn i stratum corneum og en annen virkningsmekanisme52,53. Det har tidligere blitt rapportert at limonen kan forårsake toksiske effekter ved å trenge inn i insektkutikula (kontakttoksisitet), påvirke fordøyelsessystemet (antifødemiddel) eller påvirke luftveiene (fumigeringsaktivitet),54 mens fenylpropanoider som eugenol kan påvirke metabolske enzymer55. Derfor kan kombinasjoner av forbindelser med forskjellige virkningsmekanismer øke den totale dødelige effekten av blandingen. Eukalyptol ble funnet å være synergistisk med diallyldisulfid, eukalyptus eller α-pinen, men andre kombinasjoner med andre forbindelser var enten ikke-larvicide eller antagonistiske. Tidlige studier viste at eukalyptol har hemmende aktivitet på acetylkolinesterase (AChE), samt oktaamin- og GABA-reseptorer56. Siden sykliske monoterpener, eukalyptol, eugenol osv. kan ha samme virkningsmekanisme som deres nevrotoksiske aktivitet,57 og dermed minimere deres kombinerte effekter gjennom gjensidig hemming. På samme måte ble kombinasjonen av Temephos med diallyldisulfid, α-pinen og limonen funnet å være synergistisk, noe som støtter tidligere rapporter om en synergistisk effekt mellom urteprodukter og syntetiske organofosfater58.
Kombinasjonen av eudesmol og eukalyptol viste seg å ha en synergistisk effekt på larve- og voksenstadiene til Aedes aegypti, muligens på grunn av deres forskjellige virkningsmekanismer på grunn av deres forskjellige kjemiske strukturer. Eudesmol (en sesquiterpen) kan påvirke luftveiene 59 og eukalyptol (en monoterpen) kan påvirke acetylkolinesterase 60. Samtidig eksponering av ingrediensene for to eller flere målområder kan forsterke den totale dødelige effekten av kombinasjonen. I bioanalyser av voksne stoffer ble malathion funnet å være synergistisk med karvon eller eukalyptol eller eukalyptol eller diallyldisulfid eller α-pinen, noe som indikerer at det er synergistisk med tilsetning av limonen og di. Gode synergistiske allergidrepende kandidater for hele porteføljen av terpenforbindelser, med unntak av allyltrisulfid. Thangam og Kathiresan 61 rapporterte også lignende resultater av den synergistiske effekten av malathion med urteekstrakter. Denne synergistiske responsen kan skyldes de kombinerte toksiske effektene av malathion og fytokjemikalier på insektavgiftende enzymer. Organofosfater som malathion virker vanligvis ved å hemme cytokrom P450-esteraser og monooksygenaser62,63,64. Derfor kan det å kombinere malathion med disse virkningsmekanismene og terpener med forskjellige virkningsmekanismer forsterke den totale dødelige effekten på mygg.
På den annen side indikerer antagonisme at de valgte forbindelsene er mindre aktive i kombinasjon enn hver forbindelse alene. Årsaken til antagonisme i noen kombinasjoner kan være at én forbindelse modifiserer oppførselen til den andre forbindelsen ved å endre absorpsjonshastigheten, distribusjonshastigheten, metabolismen eller utskillelsen. Tidlige forskere anså dette for å være årsaken til antagonisme i legemiddelkombinasjoner. Molekyler Mulig mekanisme 65. På samme måte kan mulige årsaker til antagonisme være relatert til lignende virkningsmekanismer, konkurranse mellom bestanddeler om samme reseptor eller målsted. I noen tilfeller kan ikke-konkurrerende hemming av målproteinet også forekomme. I denne studien viste to organosvovelforbindelser, diallyldisulfid og diallyltrisulfid, antagonistiske effekter, muligens på grunn av konkurranse om samme målsted. På samme måte viste disse to svovelforbindelsene antagonistiske effekter og hadde ingen effekt når de ble kombinert med eudesmol og α-pinen. Eudesmol og alfa-pinen er sykliske av natur, mens diallyldisulfid og diallyltrisulfid er alifatiske av natur. Basert på den kjemiske strukturen, bør kombinasjonen av disse forbindelsene øke den totale dødelige aktiviteten siden målstedene deres vanligvis er forskjellige34,47, men eksperimentelt fant vi antagonisme, noe som kan skyldes rollen til disse forbindelsene i noen ukjente organismesystemer in vivo som et resultat av interaksjon. Tilsvarende produserte kombinasjonen av cineol og α-pinen antagonistiske responser, selv om forskere tidligere har rapportert at de to forbindelsene har forskjellige virkningsmål47,60. Siden begge forbindelsene er sykliske monoterpener, kan det være noen felles målsteder som kan konkurrere om binding og påvirke den totale toksisiteten til de kombinatoriske parene som er studert.
Basert på LC50-verdier og observert dødelighet ble de to beste synergistiske terpenkombinasjonene valgt, nemlig parene karvon + limonen og eukalyptol + eudesmol, samt det syntetiske organofosformalation med terpener. Den optimale synergistiske kombinasjonen av malation + eudesmol-forbindelser ble testet i en bioanalyse av insektmidler for voksne. Store insektkolonier ble målrettet for å bekrefte om disse effektive kombinasjonene kan virke mot et stort antall individer over relativt store eksponeringsområder. Alle disse kombinasjonene viser en synergistisk effekt mot store insektsvermer. Lignende resultater ble oppnådd for en optimal synergistisk larvicid kombinasjon testet mot store populasjoner av Aedes aegypti-larver. Dermed kan det sies at den effektive synergistiske larvicid- og adulticide kombinasjonen av plante-EO-forbindelser er en sterk kandidat mot eksisterende syntetiske kjemikalier og kan videre brukes til å kontrollere Aedes aegypti-populasjoner. På samme måte kan effektive kombinasjoner av syntetiske larvicider eller adulticider med terpener også brukes til å redusere dosene av thymetphos eller malation som administreres til mygg. Disse potente synergistiske kombinasjonene kan gi løsninger for fremtidige studier av utviklingen av medikamentresistens hos Aedes-mygg.
Egg fra Aedes aegypti ble samlet inn fra Regional Medical Research Centre, Dibrugarh, Indian Council of Medical Research, og oppbevart under kontrollert temperatur (28 ± 1 °C) og fuktighet (85 ± 5 %) ved Department of Zoology, Gauhati University under følgende forhold: Arivoli ble beskrevet et al. Etter klekking ble larvene fôret med larvefôr (hundekjekspulver og gjær i forholdet 3:1), og voksne fikk en 10 % glukoseløsning. Fra den tredje dagen etter at de kom frem, fikk voksne hunnmygg suge blodet fra albinorotter. Bløtlegg filterpapiret i vann i et glass og plasser det i eggleggingsburet.
Utvalgte planteprøver, nemlig eukalyptusblader (Myrtaceae), hellig basilikum (Lamiaceae), mynte (Lamiaceae), melaleuca (Myrtaceae) og alliumløker (Amaryllidaceae). Samlet fra Guwahati og identifisert av Institutt for botanikk, Gauhati University. De innsamlede planteprøvene (500 g) ble hydrodestillert ved bruk av et Clevenger-apparat i 6 timer. Den ekstraherte EO ble samlet i rene glassampuller og lagret ved 4 °C for videre studier.
Larvicid toksisitet ble studert ved hjelp av noe modifiserte standardprosedyrer fra Verdens helseorganisasjon 67. Bruk DMSO som emulgator. Hver EO-konsentrasjon ble initialt testet ved 100 og 1000 ppm, med 20 larver eksponert i hvert replikat. Basert på resultatene ble et konsentrasjonsområde brukt, og dødeligheten ble registrert fra 1 time til 6 timer (med 1 times intervaller), og 24 timer, 48 timer og 72 timer etter behandling. Subletale konsentrasjoner (LC50) ble bestemt etter 24, 48 og 72 timers eksponering. Hver konsentrasjon ble analysert i triplikat sammen med én negativ kontroll (kun vann) og én positiv kontroll (DMSO-behandlet vann). Hvis forpupping oppstår og mer enn 10 % av larvene i kontrollgruppen dør, gjentas eksperimentet. Hvis dødeligheten i kontrollgruppen er mellom 5–10 %, bruk Abbott-korreksjonsformelen 68.
Metoden beskrevet av Ramar et al. 69 ble brukt til en voksen bioassay mot Aedes aegypti ved bruk av aceton som løsemiddel. Hver EO ble initialt testet mot voksne Aedes aegypti-mygg i konsentrasjoner på 100 og 1000 ppm. Påfør 2 ml av hver forberedt løsning til Whatman-tallet. 1 ark filterpapir (størrelse 12 x 15 cm2) og la acetonet fordampe i 10 minutter. Filterpapir behandlet med kun 2 ml aceton ble brukt som kontroll. Etter at acetonet har fordampet, plasseres det behandlede filterpapiret og kontrollfilterpapiret i et sylindrisk rør (10 cm dypt). Ti 3- til 4 dager gamle ikke-blodspisende mygg ble overført til triplikater av hver konsentrasjon. Basert på resultatene av foreløpige tester ble forskjellige konsentrasjoner av utvalgte oljer testet. Dødeligheten ble registrert 1 time, 2 timer, 3 timer, 4 timer, 5 timer, 6 timer, 24 timer, 48 timer og 72 timer etter myggslipp. Beregn LC50-verdier for eksponeringstider på 24 timer, 48 timer og 72 timer. Hvis dødeligheten i kontrollgruppen overstiger 20 %, gjenta hele testen. Hvis dødeligheten i kontrollgruppen er større enn 5 %, juster resultatene for de behandlede prøvene ved hjelp av Abbotts formel68.
Gasskromatografi (Agilent 7890A) og massespektrometri (Accu TOF GCv, Jeol) ble utført for å analysere bestanddelene i de utvalgte essensielle oljene. GC-en var utstyrt med en FID-detektor og en kapillærkolonne (HP5-MS). Bærergassen var helium, strømningshastigheten var 1 ml/min. GC-programmet setter Allium sativum til 10:80-1M-8-220-5M-8-270-9M og Ocimum Sainttum til 10:80-3M-8-200-3M-10-275-1M-5 – 280, for mynte 10:80-1M-8-200-5M-8-275-1M-5-280, for eukalyptus 20.60-1M-10-200-3M-30-280, og for rød. For tusen lag er de dem 10: 60-1M-8-220-5M-8-270-3M.
De viktigste forbindelsene i hver EO ble identifisert basert på arealprosenten beregnet fra GC-kromatogrammet og massespektrometriresultatene (referert til NIST 70-standarddatabasen).
De to hovedforbindelsene i hver EO ble valgt basert på GC-MS-resultater og kjøpt fra Sigma-Aldrich med 98–99 % renhet for videre bioanalyser. Forbindelsene ble testet for larvicid og voksen effekt mot Aedes aegypti som beskrevet ovenfor. De mest brukte syntetiske larvicidene tamefosat (Sigma Aldrich) og voksenlegemidlet malathion (Sigma Aldrich) ble analysert for å sammenligne effektiviteten deres med utvalgte EO-forbindelser, etter samme prosedyre.
Binære blandinger av utvalgte terpenforbindelser og terpenforbindelser pluss kommersielle organofosfater (tilefos og malathion) ble fremstilt ved å blande LC50-dosen av hver kandidatforbindelse i et 1:1-forhold. De fremstilte kombinasjonene ble testet på larve- og voksenstadier av Aedes aegypti som beskrevet ovenfor. Hver bioanalyse ble utført i triplikat for hver kombinasjon og i triplikat for de individuelle forbindelsene som var tilstede i hver kombinasjon. Død av målinsekter ble registrert etter 24 timer. Beregn forventet dødelighetsrate for en binær blanding ved å bruke følgende formel.
hvor E = forventet dødelighetsrate for Aedes aegypti-mygg som respons på en binær kombinasjon, dvs. forbindelse (A + B).
Effekten av hver binære blanding ble merket som synergistisk, antagonistisk eller ingen effekt basert på χ2-verdien beregnet ved hjelp av metoden beskrevet av Pavla52. Beregn χ2-verdien for hver kombinasjon ved hjelp av følgende formel.
Effekten av en kombinasjon ble definert som synergistisk når den beregnede χ2-verdien var større enn tabellverdien for de tilsvarende frihetsgradene (95 % konfidensintervall), og hvis den observerte dødeligheten ble funnet å overstige den forventede dødeligheten. Tilsvarende, hvis den beregnede χ2-verdien for en hvilken som helst kombinasjon overstiger tabellverdien med noen frihetsgrader, men den observerte dødeligheten er lavere enn den forventede dødeligheten, anses behandlingen som antagonistisk. Og hvis den beregnede verdien av χ2 i en hvilken som helst kombinasjon er mindre enn tabellverdien i de tilsvarende frihetsgradene, anses kombinasjonen å ikke ha noen effekt.
Tre til fire potensielt synergistiske kombinasjoner (100 larver og 50 larvicidal og voksen insektaktivitet) ble valgt for testing mot et stort antall insekter. Voksne) går frem som ovenfor. Sammen med blandingene ble individuelle forbindelser som var tilstede i de utvalgte blandingene også testet på like mange Aedes aegypti-larver og voksne. Kombinasjonsforholdet er én del LC50-dose av én kandidatforbindelse og en del LC50-dose av den andre bestanddelen. I bioanalysen for voksenaktivitet ble utvalgte forbindelser løst opp i løsemiddelet aceton og påført filterpapir pakket inn i en sylindrisk plastbeholder på 1300 cm3. Acetonet ble fordampet i 10 minutter, og de voksne ble sluppet ut. På samme måte ble doser av LC50-kandidatforbindelser i den larvicidale bioanalysen først løst opp i like store volumer DMSO og deretter blandet med 1 liter vann lagret i 1300 cc plastbeholdere, og larvene ble sluppet ut.
Probabilistisk analyse av 71 registrerte dødelighetsdata ble utført ved hjelp av SPSS (versjon 16) og Minitab-programvare for å beregne LC50-verdier.
Publisert: 01.07.2024