I et tidligere prosjekt som testet lokale matforedlingsanlegg for mygg i Thailand, ble de essensielle oljene (EOs) av Cyperus rotundus, galangal og kanel funnet å ha god antimyggaktivitet mot Aedes aegypti. I et forsøk på å redusere bruken av tradisjonelleinsektmidlerog forbedre kontrollen av resistente myggpopulasjoner, hadde denne studien som mål å identifisere den potensielle synergismen mellom de adulticide effektene av etylenoksid og toksisiteten til permetrin for Aedes-mygg. aegypti, inkludert pyretroid-resistente og sensitive stammer.
For å evaluere den kjemiske sammensetningen og drepeaktiviteten til EO ekstrahert fra rhizomer av C. rotundus og A. galanga og bark av C. verum mot den følsomme stammen Muang Chiang Mai (MCM-S) og den resistente stammen Pang Mai Dang (PMD-R ). ) Voksen aktiv Ae. Aedes aegypti. En voksen bioassay av EO-permetrinblandingen ble også utført på disse Aedes-myggene for å forstå dens synergistiske aktivitet. aegypti-stammer.
Kjemisk karakterisering ved bruk av GC-MS analytisk metode viste at 48 forbindelser ble identifisert fra EO-ene til C. rotundus, A. galanga og C. verum, som utgjorde henholdsvis 80,22 %, 86,75 % og 97,24 % av de totale komponentene. Cyperen (14,04%), β-bisabolen (18,27%) og kanelaldehyd (64,66%) er hovedkomponentene i henholdsvis cyperusolje, galangalolje og balsamicoolje. I biologiske voksendrapsanalyser var C. rotundus, A. galanga og C. verum EV-er effektive til å drepe Ae. aegypti, MCM-S og PMD-R LD50-verdier var henholdsvis 10,05 og 9,57 μg/mg hunn, 7,97 og 7,94 μg/mg hunn, og 3,30 og 3,22 μg/mg hunn. Effektivitet av MCM-S og PMD-R Ae for å drepe voksne. aegypti i disse EO-ene var nær piperonylbutoksid (PBO-verdier, henholdsvis LD50 = 6,30 og 4,79 μg/mg hunn), men ikke så uttalt som permetrin (LD50-verdier = henholdsvis 0,44 og 3,70 ng/mg hunn). Imidlertid fant kombinasjonsbioassays synergi mellom EO og permetrin. Betydelig synergisme med permetrin mot to stammer av Aedes-mygg. Aedes aegypti ble notert i EM av C. rotundus og A. galanga. Tilsetning av C. rotundus- og A. galanga-oljer reduserte LD50-verdiene av permetrin på MCM-S fra henholdsvis 0,44 til 0,07 ng/mg og 0,11 ng/mg hos kvinner, med synergiforhold (SR)-verdier på henholdsvis 6,28 og 4,00. I tillegg reduserte C. rotundus og A. galanga EO signifikant LD50-verdiene av permetrin på PMD-R fra henholdsvis 3,70 til 0,42 ng/mg og 0,003 ng/mg hos kvinner, med SR-verdier på 8,81 og 1233,33, henholdsvis. .
Synergistisk effekt av en EO-permetrin-kombinasjon for å øke voksentoksisiteten mot to stammer av Aedes-mygg. Aedes aegypti demonstrerer en lovende rolle for etylenoksid som en synergist for å forbedre antimyggeffekten, spesielt der tradisjonelle forbindelser er ineffektive eller upassende.
Aedes aegypti-myggen (Diptera: Culicidae) er hovedvektoren for denguefeber og andre smittsomme virussykdommer som gulfeber, chikungunya og Zika-virus, og utgjør en enorm og vedvarende trussel mot mennesker[1, 2]. . Denguevirus er den mest alvorlige patogene hemorragiske feberen som rammer mennesker, med anslagsvis 5–100 millioner tilfeller som forekommer årlig og mer enn 2,5 milliarder mennesker over hele verden er i fare [3]. Utbrudd av denne smittsomme sykdommen legger en enorm byrde på befolkningen, helsesystemene og økonomiene i de fleste tropiske land [1]. I følge det thailandske helsedepartementet var det 142 925 tilfeller av denguefeber og 141 dødsfall rapportert på landsbasis i 2015, mer enn tre ganger antallet tilfeller og dødsfall i 2014 [4]. Til tross for historiske bevis, har denguefeber blitt utryddet eller kraftig redusert av Aedes-myggen. Etter kontroll av Aedes aegypti [5] økte infeksjonsratene dramatisk og sykdommen spredte seg over hele verden, delvis på grunn av tiår med global oppvarming. Eliminering og kontroll av Ae. Aedes aegypti er relativt vanskelig fordi det er en tammyggvektor som parer seg, mater, hviler og legger egg i og rundt menneskers bolig i løpet av dagen. I tillegg har denne myggen evnen til å tilpasse seg miljøendringer eller forstyrrelser forårsaket av naturlige hendelser (som tørke) eller menneskelige kontrolltiltak, og kan gå tilbake til sine opprinnelige tall [6, 7]. Fordi vaksiner mot denguefeber bare nylig har blitt godkjent og det ikke finnes noen spesifikk behandling for denguefeber, er forebygging og reduksjon av risikoen for dengue-overføring helt avhengig av å kontrollere myggvektorene og eliminere menneskelig kontakt med vektorene.
Spesielt bruken av kjemikalier for myggkontroll spiller nå en viktig rolle i folkehelsen som en viktig komponent i omfattende integrert vektorhåndtering. De mest populære kjemiske metodene inkluderer bruk av lavtoksiske insektmidler som virker mot mygglarver (larvicider) og voksne mygg (adicider). Larvekontroll gjennom kildereduksjon og regelmessig bruk av kjemiske larvicider som organofosfater og insektvekstregulatorer anses som viktig. Imidlertid er de negative miljøpåvirkningene forbundet med syntetiske plantevernmidler og deres arbeidskrevende og komplekse vedlikehold fortsatt en stor bekymring [8, 9]. Tradisjonell aktiv vektorkontroll, som voksenkontroll, er fortsatt det mest effektive middelet for kontroll under virusutbrudd fordi det kan utrydde smittsomme sykdomsvektorer raskt og i stor skala, samt redusere levetiden og levetiden til lokale vektorpopulasjoner [3]. , 10]. Fire klasser av kjemiske insektmidler: organokloriner (bare referert til som DDT), organofosfater, karbamater og pyretroider danner grunnlaget for vektorkontrollprogrammer, med pyretroider ansett som den mest vellykkede klassen. De er svært effektive mot ulike leddyr og har lav effektivitet. toksisitet for pattedyr. For tiden utgjør syntetiske pyretroider majoriteten av kommersielle plantevernmidler, og utgjør omtrent 25 % av det globale plantevernmiddelmarkedet [11, 12]. Permetrin og deltametrin er bredspektrede pyretroide insekticider som har blitt brukt over hele verden i flere tiår for å kontrollere en rekke skadedyr av landbruksmessig og medisinsk betydning [13, 14]. På 1950-tallet ble DDT valgt som det foretrukne kjemikaliet for Thailands nasjonale folkehelseprogram for myggkontroll. Etter den utbredte bruken av DDT i malaria-endemiske områder, faset Thailand gradvis ut bruken av DDT mellom 1995 og 2000 og erstattet det med to pyretroider: permetrin og deltametrin [15, 16]. Disse pyretroide insektmidlene ble introdusert på begynnelsen av 1990-tallet for å kontrollere malaria og denguefeber, primært gjennom sengenettbehandlinger og bruk av termisk tåke og spray med ultralav toksisitet [14, 17]. Imidlertid har de mistet effektiviteten på grunn av sterk myggresistens og mangel på offentlig etterlevelse på grunn av bekymringer om folkehelsen og miljøpåvirkningen av syntetiske kjemikalier. Dette utgjør betydelige utfordringer for suksessen til trusselvektorkontrollprogrammer [14, 18, 19]. For å gjøre strategien mer effektiv, er det nødvendig med rettidige og hensiktsmessige mottiltak. Anbefalte behandlingsprosedyrer inkluderer substitusjon av naturlige stoffer, rotasjon av kjemikalier av forskjellige klasser, tilsetning av synergister og blanding av kjemikalier eller samtidig påføring av kjemikalier av forskjellige klasser [14, 20, 21]. Derfor er det et presserende behov for å finne og utvikle et miljøvennlig, praktisk og effektivt alternativ og synergist, og denne studien tar sikte på å møte dette behovet.
Naturlig avledede insektmidler, spesielt de som er basert på plantekomponenter, har vist potensial i evalueringen av nåværende og fremtidige myggkontrollalternativer [22, 23, 24]. Flere studier har vist at det er mulig å kontrollere viktige myggvektorer ved å bruke planteprodukter, spesielt essensielle oljer (EO), som mordere for voksne. Voksendrepende egenskaper mot noen viktige myggarter er funnet i mange vegetabilske oljer som selleri, spisskummen, zedoaria, anis, pipepepper, timian, Schinus terebinthifolia, Cymbopogon citratus, Cymbopogon schoenanthus, Cymbopogon giganteus, Chenopodium ambrosioides, Eucornalyptus terrysi, Eucornumcalyptus terrysi, etc. . , Eucalyptus citriodora, Cananga odorata og Petroselinum Criscum [25,26,27,28,29,30]. Etylenoksid brukes nå ikke bare alene, men også i kombinasjon med ekstraherte plantestoffer eller eksisterende syntetiske plantevernmidler, og produserer varierende grad av toksisitet. Kombinasjoner av tradisjonelle insektmidler som organofosfater, karbamater og pyretroider med etylenoksid/planteekstrakter virker synergistisk eller antagonistisk i deres toksiske effekter og har vist seg å være effektive mot sykdomsvektorer og skadedyr [31,32,33,34,35]. Imidlertid har de fleste studier på de synergistiske toksiske effektene av kombinasjoner av fytokjemikalier med eller uten syntetiske kjemikalier blitt utført på landbruksinsektvektorer og skadedyr snarere enn på medisinsk viktige mygg. Dessuten har det meste av arbeidet med de synergistiske effektene av plantesyntetiske insektmiddelkombinasjoner mot myggvektorer fokusert på den larvicide effekten.
I en tidligere studie utført av forfatterne som en del av et pågående forskningsprosjekt som screener skremmemidler fra urfolks matplanter i Thailand, ble det funnet at etylenoksider fra Cyperus rotundus, galangal og kanel har potensiell aktivitet mot voksne Aedes. Egypt [36]. Derfor hadde denne studien som mål å evaluere effektiviteten til EO-er isolert fra disse medisinske plantene mot Aedes-mygg. aegypti, inkludert pyretroid-resistente og sensitive stammer. Den synergistiske effekten av binære blandinger av etylenoksid og syntetiske pyretroider med god effekt hos voksne er også analysert for å redusere bruken av tradisjonelle insektmidler og øke motstanden mot myggvektorer, spesielt mot Aedes. Aedes aegypti. Denne artikkelen rapporterer den kjemiske karakteriseringen av effektive essensielle oljer og deres potensial til å øke toksisiteten til syntetisk permetrin mot Aedes-mygg. aegypti i pyretroidsensitive stammer (MCM-S) og resistente stammer (PMD-R).
Jordstengler av C. rotundus og A. galanga og bark av C. verum (fig. 1) brukt til utvinning av essensielle oljer ble kjøpt fra leverandører av urtemedisin i Chiang Mai-provinsen, Thailand. Den vitenskapelige identifiseringen av disse plantene ble oppnådd gjennom konsultasjon med Mr. James Franklin Maxwell, Herbarium Botanist, Institutt for biologi, College of Science, Chiang Mai University (CMU), Chiang Mai-provinsen, Thailand, og forskeren Wannari Charoensap; i Department of Pharmacy, College of Pharmacy, Carnegie Mellon University, Ms. Voucher-prøver av hver plante lagres i Department of Parasitology ved Carnegie Mellon University School of Medicine for fremtidig bruk.
Planteprøver ble skyggetørket individuelt i 3–5 dager i et åpent rom med aktiv ventilasjon og en omgivelsestemperatur på omtrent 30 ± 5 °C for å fjerne fuktighetsinnhold før ekstraksjon av naturlige essensielle oljer (EOs). Totalt 250 g av hvert tørt plantemateriale ble mekanisk malt til et grovt pulver og brukt til å isolere essensielle oljer (EO) ved dampdestillasjon. Destillasjonsapparatet besto av en elektrisk varmekappe, en 3000 ml rundbunnet kolbe, en ekstraksjonskolonne, en kondensator og en Cool ace-enhet (Eyela Cool Ace CA-1112 CE, Tokyo Rikakikai Co. Ltd., Tokyo, Japan) . Tilsett 1600 ml destillert vann og 10-15 glassperler til kolben og varm den deretter opp til ca. 100°C med en elektrisk varmeovn i minst 3 timer til destillasjonen er fullført og det ikke produseres mer EO. EO-laget ble separert fra den vandige fasen ved bruk av en skilletrakt, tørket over vannfritt natriumsulfat (Na2SO4) og lagret i en forseglet brun flaske ved 4°C inntil kjemisk sammensetning og voksenaktivitet ble undersøkt.
Den kjemiske sammensetningen av essensielle oljer ble utført samtidig med bioanalysen for voksenstoffet. Kvalitativ analyse ble utført ved bruk av et GC-MS-system bestående av en Hewlett-Packard (Wilmington, CA, USA) 7890A gasskromatograf utstyrt med en enkelt kvadrupol masseselektiv detektor (Agilent Technologies, Wilmington, CA, USA) og en MSD 5975C (EI). ). (Agilent Technologies).
Kromatografisk kolonne – DB-5MS (30 m × ID 0,25 mm × filmtykkelse 0,25 µm). Den totale GC-MS-kjøringstiden var 20 minutter. Analysebetingelsene er at injektor- og overføringsledningens temperaturer er henholdsvis 250 og 280 °C; ovnstemperaturen er satt til å øke fra 50°C til 250°C med en hastighet på 10°C/min, bærergassen er helium; strømningshastighet 1,0 ml/min; injeksjonsvolumet er 0,2 µL (1/10 volum% i CH2Cl2, delt forhold 100:1); Et elektronioniseringssystem med en ioniseringsenergi på 70 eV brukes til GC-MS-deteksjon. Innsamlingsområdet er 50–550 atommasseenheter (amu) og skannehastigheten er 2,91 skanninger per sekund. Relative prosentandeler av komponenter er uttrykt som prosenter normalisert etter toppareal. Identifikasjon av EO-ingredienser er basert på deres retensjonsindeks (RI). RI ble beregnet ved å bruke ligningen til Van den Dool og Kratz [37] for n-alkaner-serien (C8-C40) og sammenlignet med retensjonsindekser fra litteraturen [38] og biblioteksdatabaser (NIST 2008 og Wiley 8NO8). Identiteten til forbindelsene som vises, slik som struktur og molekylformel, ble bekreftet ved sammenligning med tilgjengelige autentiske prøver.
Analytiske standarder for syntetisk permetrin og piperonylbutoksid (PBO, positiv kontroll i synergistudier) ble kjøpt fra Sigma-Aldrich (St. Louis, MO, USA). Verdens helseorganisasjon (WHO) testsett for voksne og diagnostiske doser av permetrinimpregnert papir (0,75 %) ble kommersielt kjøpt fra WHO Vector Control Center i Penang, Malaysia. Alle andre kjemikalier og reagenser som ble brukt var av analytisk kvalitet og ble kjøpt fra lokale institusjoner i Chiang Mai-provinsen, Thailand.
Myggen som ble brukt som testorganismer i bioanalysen for voksne var Aedes-mygg i laboratoriet som kunne pares fritt. aegypti, inkludert den følsomme Muang Chiang Mai-stammen (MCM-S) og den resistente Pang Mai Dang-stammen (PMD-R). Stamme MCM-S ble hentet fra lokale prøver samlet i Muang Chiang Mai-området, Chiang Mai-provinsen, Thailand, og har blitt opprettholdt i entomologirommet til Institutt for parasitologi, CMU School of Medicine, siden 1995 [39]. PMD-R-stammen, som ble funnet å være resistent mot permetrin, ble isolert fra åkermygg som opprinnelig ble samlet inn fra Ban Pang Mai Dang, Mae Tang-distriktet, Chiang Mai-provinsen, Thailand, og har blitt vedlikeholdt ved det samme instituttet siden 1997 [40 ]. PMD-R-stammer ble dyrket under selektivt trykk for å opprettholde resistensnivåer ved intermitterende eksponering for 0,75 % permetrin ved bruk av WHO-deteksjonssettet med noen modifikasjoner [41]. Hver stamme av Ae. Aedes aegypti ble kolonisert individuelt i et patogenfritt laboratorium ved 25 ± 2 °C og 80 ± 10 % relativ fuktighet og en 14:10 timer lys/mørke fotoperiode. Omtrent 200 larver ble holdt i plastbakker (33 cm lange, 28 cm brede og 9 cm høye) fylt med vann fra springen med en tetthet på 150–200 larver per brett og matet to ganger daglig med sterilisert hundekjeks. Voksne ormer ble holdt i fuktige bur og kontinuerlig matet med en 10 % vandig sukroseløsning og en 10 % multivitaminsirupløsning. Hunnmygg suger regelmessig blod for å legge egg. Kvinner som er to til fem dager gamle som ikke har fått blod, kan brukes kontinuerlig i eksperimentelle biologiske analyser for voksne.
En dose-dødelighetsrespons bioassay av EO ble utført på voksne kvinnelige Aedes-mygg. aegypti, MCM-S og PMD-R ved bruk av en aktuell metode modifisert i henhold til WHOs standardprotokoll for mottakelighetstesting [42]. EO fra hver plante ble seriefortynnet med et egnet løsningsmiddel (f.eks. etanol eller aceton) for å oppnå en gradert serie på 4-6 konsentrasjoner. Etter anestesi med karbondioksid (CO2) ble myggen veid individuelt. De bedøvede myggene ble deretter holdt urørlige på tørt filterpapir på en tilpasset kald plate under et stereomikroskop for å forhindre reaktivering under prosedyren. For hver behandling ble 0,1 μl EO-løsning påført kvinnens øvre pronotum ved hjelp av en Hamilton håndholdt mikrodispenser (700 Series Microliter™, Hamilton Company, Reno, NV, USA). Tjuefem kvinner ble behandlet med hver konsentrasjon, med dødelighet fra 10 % til 95 % for minst 4 forskjellige konsentrasjoner. Mygg behandlet med løsemiddel tjente som kontroll. For å forhindre kontaminering av testprøver, bytt ut filterpapiret med nytt filterpapir for hver testet EO. Doser brukt i disse bioanalysene er uttrykt i mikrogram EO per milligram levende kvinnelig kroppsvekt. Voksen PBO-aktivitet ble også vurdert på lignende måte som EO, med PBO brukt som en positiv kontroll i synergistiske eksperimenter. Behandlede mygg i alle grupper ble plassert i plastbeger og gitt 10 % sukrose pluss 10 % multivitaminsirup. Alle bioassays ble utført ved 25 ± 2 °C og 80 ± 10 % relativ fuktighet og gjentatt fire ganger med kontroller. Dødelighet i løpet av den 24-timers oppdrettsperioden ble kontrollert og bekreftet av myggens manglende respons på mekanisk stimulering og deretter registrert basert på gjennomsnittet av fire replikater. Eksperimentelle behandlinger ble gjentatt fire ganger for hver testprøve ved bruk av forskjellige partier med mygg. Resultatene ble oppsummert og brukt til å beregne den prosentvise dødeligheten, som ble brukt til å bestemme den 24-timers dødelige dosen ved probitanalyse.
Den synergistiske anticidale effekten av EO og permetrin ble vurdert ved hjelp av en lokal toksisitetsanalyseprosedyre [42] som tidligere beskrevet. Bruk aceton eller etanol som løsningsmiddel for å fremstille permetrin i ønsket konsentrasjon, samt en binær blanding av EO og permetrin (EO-permetrin: permetrin blandet med EO ved LD25-konsentrasjon). Testsett (permetrin og EO-permetrin) ble evaluert mot MCM-S og PMD-R stammer av Ae. Aedes aegypti. Hver av 25 hunnmygg ble gitt fire doser permetrin for å teste effektiviteten til å drepe voksne, med hver behandling gjentatt fire ganger. For å identifisere kandidat-EO-synergister ble 4 til 6 doser EO-permetrin administrert til hver av 25 hunnmygg, med hver påføring gjentatt fire ganger. PBO-permetrinbehandling (permetrin blandet med LD25-konsentrasjon av PBO) fungerte også som en positiv kontroll. Dosene som brukes i disse bioanalysene er uttrykt i nanogram testprøve per milligram levende kvinnelig kroppsvekt. Fire eksperimentelle evalueringer for hver myggstamme ble utført på individuelt oppdrettede partier, og dødelighetsdata ble samlet og analysert med Probit for å bestemme en 24-timers dødelig dose.
Dødeligheten ble justert ved hjelp av Abbott-formelen [43]. De justerte dataene ble analysert ved Probit-regresjonsanalyse ved bruk av datastatistikkprogrammet SPSS (versjon 19.0). Dødelige verdier på 25 %, 50 %, 90 %, 95 % og 99 % (henholdsvis LD25, LD50, LD90, LD95 og LD99) ble beregnet ved å bruke de tilsvarende 95 % konfidensintervallene (95 % KI). Målinger av signifikans og forskjeller mellom testprøver ble vurdert ved å bruke kjikvadrattesten eller Mann-Whitney U-testen innenfor hver biologisk analyse. Resultatene ble ansett som statistisk signifikante ved P< 0,05. Motstandskoeffisienten (RR) er estimert på LD50-nivået ved å bruke følgende formel [12]:
RR > 1 indikerer motstand, og RR ≤ 1 indikerer sensitivitet. Synergiforholdet (SR) verdien for hver synergistkandidat beregnes som følger [34, 35, 44]:
Denne faktoren deler resultatene inn i tre kategorier: en SR-verdi på 1±0,05 anses å ha ingen tilsynelatende effekt, en SR-verdi på >1,05 anses å ha en synergistisk effekt, og en SR-verdi på A lysegul flytende olje kan være oppnådd ved dampdestillasjon av rhizomene til C. rotundus og A. galanga og barken til C. verum. Utbytte beregnet på tørrvekt var 0,15 %, 0,27 % (vekt/vekt) og 0,54 % (volum/volum). w) henholdsvis (tabell 1). GC-MS-studie av den kjemiske sammensetningen av oljer av C. rotundus, A. galanga og C. verum viste tilstedeværelsen av 19, 17 og 21 forbindelser, som utgjorde henholdsvis 80,22, 86,75 og 97,24 % av alle komponenter (tabell 2) ). C. lucidum rhizome oljeforbindelser består hovedsakelig av cyperonen (14,04 %), etterfulgt av karralen (9,57 %), α-capsellan (7,97 %) og α-capsellan (7,53 %). Den viktigste kjemiske komponenten i galangal rhizomolje er β-bisabolen (18,27 %), etterfulgt av α-bergamoten (16,28 %), 1,8-cineol (10,17 %) og piperonol (10,09 %). Mens kanelaldehyd (64,66 %) ble identifisert som hovedkomponenten i C. verum barkolje, ble kanelacetat (6,61 %), α-copaen (5,83 %) og 3-fenylpropionaldehyd (4,09 %) ansett som mindre ingredienser. De kjemiske strukturene til cypern, β-bisabolen og kanelaldehyd er hovedforbindelsene til henholdsvis C. rotundus, A. galanga og C. verum, som vist i figur 2.
Resultater fra tre OO-er vurderte voksenaktivitet mot Aedes-mygg. aegypti-mygg er vist i tabell 3. Alle EO-er ble funnet å ha dødelige effekter på MCM-S Aedes-mygg ved forskjellige typer og doser. Aedes aegypti. Den mest effektive EO er C. verum, etterfulgt av A. galanga og C. rotundus med LD50-verdier på henholdsvis 3,30, 7,97 og 10,05 μg/mg MCM-S hunner, litt høyere enn 3,22 (U = 1), Z = -0,775, P = 0,667), 7,94 (U = 2, Z = 0, P = 1) og 9,57 (U = 0, Z = -1,549, P = 0,333) μg/mg PMD -R hos kvinner. Dette tilsvarer at PBO har en litt høyere vokseneffekt på PMD-R enn MSM-S-stammen, med LD50-verdier på henholdsvis 4,79 og 6,30 μg/mg hunner (U = 0, Z = -2,021, P = 0,057) . ). Det kan beregnes at LD50-verdiene til C. verum, A. galanga, C. rotundus og PBO mot PMD-R er henholdsvis ca. 0,98, 0,99, 0,95 og 0,76 ganger lavere enn mot MCM-S. Dermed indikerer dette at følsomheten for PBO og EO er relativt lik mellom de to Aedes-stammene. Selv om PMD-R var mer følsom enn MCM-S, var ikke sensitiviteten til Aedes aegypti signifikant. I motsetning til dette skilte de to Aedes-stammene seg sterkt i deres følsomhet for permetrin. aegypti (tabell 4). PMD-R viste signifikant resistens mot permetrin (LD50-verdi = 0,44 ng/mg hos kvinner) med en høyere LD50-verdi på 3,70 sammenlignet med MCM-S (LD50-verdi = 0,44 ng/mg hos kvinner) ng/mg hos kvinner (U = 0, Z = -2,309, P = 0,029). Selv om PMD-R er mye mindre følsom for permetrin enn MCM-S, er følsomheten for PBO og C. verum, A. galanga og C. rotundus oljer litt høyere enn MCM-S.
Som observert i voksenpopulasjonsbioanalysen av EO-permetrin-kombinasjonen, viste binære blandinger av permetrin og EO (LD25) enten synergi (SR-verdi > 1,05) eller ingen effekt (SR-verdi = 1 ± 0,05). Komplekse vokseneffekter av en EO-permetrinblanding på eksperimentelle albino-mygg. Aedes aegypti-stammer MCM-S og PMD-R er vist i tabell 4 og figur 3. Tilsetning av C. verum olje ble funnet å redusere LD50 av permetrin mot MCM-S noe og øke LD50 mot PMD-R til 0,44– henholdsvis 0,42 ng/mg hos kvinner og fra 3,70 til 3,85 ng/mg hos kvinner. I motsetning til dette reduserte tilsetning av C. rotundus og A. galanga oljer signifikant LD50 av permetrin på MCM-S fra 0,44 til 0,07 (U = 0, Z = -2,309, P = 0,029) og til 0,11 (U = 0). , Z) = -2,309, P = 0,029) ng/mg kvinner. Basert på LD50-verdiene til MCM-S var SR-verdiene for EO-permetrinblandingen etter tilsetning av C. rotundus og A. galanga oljer henholdsvis 6,28 og 4,00. Følgelig sank LD50 av permetrin mot PMD-R signifikant fra 3,70 til 0,42 (U = 0, Z = -2,309, P = 0,029) og til 0,003 ved tilsetning av C. rotundus og A. galanga oljer (U = 0 ) . Z = -2,337, P = 0,029) ng/mg hunn. SR-verdien for permetrin kombinert med C. rotundus mot PMD-R var 8,81, mens SR-verdien for galangal-permetrinblandingen var 1233,33. I forhold til MCM-S sank LD50-verdien til den positive kontrollen PBO fra 0,44 til 0,26 ng/mg (kvinner) og fra 3,70 ng/mg (kvinner) til 0,65 ng/mg (U = 0, Z = -2,309, P = 0,029) og PMD-R (U = 0, Z = -2,309, P = 0,029). SR-verdiene for PBO-permetrinblandingen for stammene MCM-S og PMD-R var henholdsvis 1,69 og 5,69. Disse resultatene indikerer at C. rotundus og A. galanga oljer og PBO øker permetrin toksisitet i større grad enn C. verum olje for stammene MCM-S og PMD-R.
Voksenaktivitet (LD50) av EO, PBO, permetrin (PE) og deres kombinasjoner mot pyretroidsensitive (MCM-S) og resistente (PMD-R) stammer av Aedes-mygg. Aedes aegypti
[45]. Syntetiske pyretroider brukes over hele verden for å kontrollere nesten alle leddyr av landbruksmessig og medisinsk betydning. Men på grunn av de skadelige konsekvensene av bruk av syntetiske insektmidler, spesielt når det gjelder utvikling og utbredt resistens hos mygg, samt påvirkning på langsiktig helse og miljø, er det nå et presserende behov for å redusere bruken. av tradisjonelle syntetiske insektmidler og utvikle alternativer [35, 46, 47]. I tillegg til å beskytte miljøet og menneskers helse, inkluderer fordelene med botaniske insektmidler høy selektivitet, global tilgjengelighet og enkel produksjon og bruk, noe som gjør dem mer attraktive for myggkontroll [32, 48, 49]. Denne studien, i tillegg til å belyse de kjemiske egenskapene til effektive essensielle oljer gjennom GC-MS-analyse, vurderte også styrken til voksne essensielle oljer og deres evne til å øke toksisiteten til syntetisk permetrin. aegypti i pyretroidsensitive stammer (MCM-S) og resistente stammer (PMD-R).
GC-MS karakterisering viste at cypern (14,04 %), β-bisabolen (18,27 %) og kanelaldehyd (64,66 %) var hovedkomponentene i henholdsvis C. rotundus, A. galanga og C. verum oljer. Disse kjemikaliene har vist forskjellige biologiske aktiviteter. Ahn et al. [50] rapporterte at 6-acetoksycyperen, isolert fra rhizomet til C. rotundus, fungerer som en antitumorforbindelse og kan indusere caspaseavhengig apoptose i eggstokkreftceller. β-bisabolen, ekstrahert fra den essensielle oljen fra myrratreet, viser spesifikk cytotoksisitet mot humane og muse brysttumorceller både in vitro og in vivo [51]. Kanelaldehyd, hentet fra naturlige ekstrakter eller syntetisert i laboratoriet, har blitt rapportert å ha insektdrepende, antibakterielle, soppdrepende, antiinflammatoriske, immunmodulerende, anticancer og antiangiogene aktiviteter [52].
Resultatene av den doseavhengige bioanalysen for voksenaktivitet viste godt potensiale for de testede EO-ene og viste at Aedes-myggstammene MCM-S og PMD-R hadde lignende følsomhet for EO og PBO. Aedes aegypti. En sammenligning av effektiviteten til EO og permetrin viste at sistnevnte har en sterkere allercidal effekt: LD50-verdier er 0,44 og 3,70 ng/mg hos kvinner for henholdsvis stammene MCM-S og PMD-R. Disse funnene støttes av mange studier som viser at naturlig forekommende plantevernmidler, spesielt planteavledede produkter, generelt sett er mindre effektive enn syntetiske stoffer [31, 34, 35, 53, 54]. Dette kan skyldes at førstnevnte er en kompleks kombinasjon av aktive eller inaktive ingredienser, mens sistnevnte er en renset enkelt aktiv forbindelse. Imidlertid kan mangfoldet og kompleksiteten til naturlige aktive ingredienser med forskjellige virkningsmekanismer øke biologisk aktivitet eller hindre utvikling av resistens i vertspopulasjoner [55, 56, 57]. Mange forskere har rapportert antimyggpotensialet til C. verum, A. galanga og C. rotundus og deres komponenter som β-bisabolen, cinnamaldehyd og 1,8-cineol [22, 36, 58, 59, 60,61, 62,63,64]. Imidlertid avslørte en gjennomgang av litteraturen at det ikke har vært tidligere rapporter om dens synergistiske effekt med permetrin eller andre syntetiske insektmidler mot Aedes-mygg. Aedes aegypti.
I denne studien ble det observert signifikante forskjeller i permetrinfølsomhet mellom de to Aedes-stammene. Aedes aegypti. MCM-S er følsom for permetrin, mens PMD-R er mye mindre følsom for det, med en motstandsrate på 8,41. Sammenlignet med følsomheten til MCM-S, er PMD-R mindre følsom for permetrin, men mer følsom for EO, noe som gir grunnlag for videre studier rettet mot å øke effektiviteten av permetrin ved å kombinere det med EO. En synergistisk kombinasjonsbasert bioassay for effekter på voksne viste at binære blandinger av EO og permetrin reduserte eller økte dødeligheten av voksne Aedes. Aedes aegypti. Tilsetning av C. verum olje reduserte LD50 av permetrin mot MCM-S noe, men økte litt LD50 mot PMD-R med SR-verdier på henholdsvis 1,05 og 0,96. Dette indikerer at C. verum olje ikke har en synergistisk eller antagonistisk effekt på permetrin når den testes på MCM-S og PMD-R. I kontrast viste C. rotundus og A. galanga oljer en signifikant synergistisk effekt ved å redusere LD50-verdiene av permetrin på MCM-S eller PMD-R betydelig. Når permetrin ble kombinert med EO av C. rotundus og A. galanga, var SR-verdiene for EO-permetrinblandingen for MCM-S henholdsvis 6,28 og 4,00. I tillegg, når permetrin ble evaluert mot PMD-R i kombinasjon med C. rotundus (SR = 8,81) eller A. galanga (SR = 1233,33), økte SR-verdiene betydelig. Det er verdt å merke seg at både C. rotundus og A. galanga økte toksisiteten til permetrin mot PMD-R Ae. aegypti betydelig. På samme måte ble PBO funnet å øke toksisiteten til permetrin med SR-verdier på 1,69 og 5,69 for henholdsvis stammene MCM-S og PMD-R. Siden C. rotundus og A. galanga hadde de høyeste SR-verdiene, ble de ansett for å være de beste synergistene for å øke permetrintoksisiteten på henholdsvis MCM-S og PMD-R.
Flere tidligere studier har rapportert den synergistiske effekten av kombinasjoner av syntetiske insektmidler og planteekstrakter mot ulike myggarter. En larvicid bioassay mot Anopheles Stephensi studert av Kalayanasundaram og Das [65] viste at fenthion, et bredspektret organofosfat, var assosiert med Cleodendron inerme, Pedalium murax og Parthenium hysterophorus. Signifikant synergi ble observert mellom ekstraktene med en synergistisk effekt (SF) på 1,31. henholdsvis 1,38, 1,40, 1,48, 1,61 og 2,23. I en larvicidal screening av 15 mangrovearter ble petroleumseterekstrakt av mangroverøtter funnet å være mest effektivt mot Culex quinquefasciatus med en LC50-verdi på 25,7 mg/L [66]. Den synergistiske effekten av dette ekstraktet og det botaniske insektmiddelet pyrethrum ble også rapportert å redusere LC50 av pyrethrum mot C. quinquefasciatus larver fra 0,132 mg/L til 0,107 mg/L, i tillegg ble en SF-beregning på 1,23 brukt i denne studien. 34,35,44]. Den kombinerte effektiviteten av Solanum sitronrotekstrakt og flere syntetiske insektmidler (f.eks. fenthion, cypermetrin (et syntetisk pyretroid) og timethphos (et organofosfor-larvicid)) mot Anopheles-mygg ble evaluert. Stephensi [54] og C. quinquefasciatus [34]. Den kombinerte bruken av cypermetrin og gul frukt petroleumseterekstrakt viste en synergistisk effekt på cypermetrin i alle forhold. Det mest effektive forholdet var den 1:1 binære kombinasjonen med LC50- og SF-verdier på henholdsvis 0,0054 ppm og 6,83 i forhold til An. Stephen West[54]. Mens en 1:1 binær blanding av S. xanthocarpum og temephos var antagonistisk (SF = 0,6406), viste S. xanthocarpum-fenthion-kombinasjonen (1:1) synergistisk aktivitet mot C. quinquefasciatus med en SF på 1,3125 [34]. Tong og Blomquist [35] studerte effekten av planteetylenoksid på toksisiteten til karbaryl (et bredspektret karbamat) og permetrin for Aedes-mygg. Aedes aegypti. Resultatene viste at etylenoksid fra agar, sort pepper, einer, helichrysum, sandeltre og sesam økte toksisiteten til karbaryl for Aedes-mygg. aegypti larver SR-verdier varierer fra 1,0 til 7,0. Derimot var ingen av EO-ene giftige for voksne Aedes-mygg. På dette stadiet er det ikke rapportert om synergistiske effekter for kombinasjonen av Aedes aegypti og EO-karbaryl. PBO ble brukt som en positiv kontroll for å øke toksisiteten til karbaryl mot Aedes-mygg. SR-verdiene for Aedes aegypti-larver og voksne er henholdsvis 4,9-9,5 og 2,3. Bare binære blandinger av permetrin og EO eller PBO ble testet for larvicid aktivitet. EO-permetrinblandingen hadde en antagonistisk effekt, mens PBO-permetrinblandingen hadde en synergistisk effekt mot Aedes-mygg. Larver av Aedes aegypti. Doseresponsforsøk og SR-evaluering for PBO-permetrinblandinger er imidlertid ennå ikke utført. Selv om få resultater har blitt oppnådd angående de synergistiske effektene av fytosyntetiske kombinasjoner mot myggvektorer, støtter disse dataene de eksisterende resultatene, som åpner for muligheten til å legge til synergister ikke bare for å redusere den påførte dosen, men også for å øke den drepende effekten. Effektivitet av insekter. I tillegg viste resultatene av denne studien for første gang at C. rotundus og A. galanga oljer synergistisk utøver signifikant høyere effekt mot pyretroid-mottakelige og pyretroid-resistente stammer av Aedes-mygg sammenlignet med PBO når de kombineres med permetrin-toksisitet. Aedes aegypti. Uventede resultater fra den synergistiske analysen viste imidlertid at C. verum-oljen hadde den største anti-voksne aktiviteten mot begge Aedes-stammene. Overraskende nok var den toksiske effekten av permetrin på Aedes aegypti utilfredsstillende. Variasjoner i toksiske effekter og synergistiske effekter kan delvis skyldes eksponering for ulike typer og nivåer av bioaktive komponenter i disse oljene.
Til tross for forsøk på å forstå hvordan man kan forbedre effektiviteten, er de synergistiske mekanismene fortsatt uklare. Mulige årsaker til forskjellig effekt og synergistisk potensial kan inkludere forskjeller i den kjemiske sammensetningen av produktene som er testet og forskjeller i myggfølsomhet assosiert med resistensstatus og utvikling. Det er forskjeller mellom de viktigste og mindre etylenoksidkomponentene som er testet i denne studien, og noen av disse forbindelsene har vist seg å ha frastøtende og toksiske effekter mot en rekke skadedyr og sykdomsvektorer [61,62,64,67,68]. Imidlertid ble hovedforbindelsene karakterisert i C. rotundus, A. galanga og C. verum oljer, slik som cypern, β-bisabolen og cinnamaldehyd, ikke testet i denne artikkelen for deres anti-voksne og synergistiske aktiviteter mot Ae, henholdsvis. Aedes aegypti. Derfor er fremtidige studier nødvendig for å isolere de aktive ingrediensene som er tilstede i hver eterisk olje og belyse deres insektdrepende effekt og synergistiske interaksjoner mot denne myggvektoren. Generelt avhenger insektdrepende aktivitet av virkningen og reaksjonen mellom giftstoffer og insektvev, som kan forenkles og deles inn i tre stadier: penetrasjon inn i insektets kroppshud og målorganmembraner, aktivering (= interaksjon med målet) og avgiftning. giftige stoffer [57, 69]. Derfor krever insekticidsynergisme som resulterer i økt effektivitet av giftige kombinasjoner minst én av disse kategoriene, slik som økt penetrasjon, større aktivering av akkumulerte forbindelser eller mindre redusert avgiftning av den aktive pesticidebestanddelen. For eksempel forsinker energitoleranse kutikula penetrasjon gjennom en fortykket kutikula og biokjemisk resistens, slik som økt insektmiddelmetabolisme observert i noen resistente insektstammer [70, 71]. Den betydelige effektiviteten til EO-er for å øke toksisiteten til permetrin, spesielt mot PMD-R, kan indikere en løsning på problemet med resistens mot insektmidler ved å samhandle med resistensmekanismer [57, 69, 70, 71]. Tong og Blomquist [35] støttet resultatene av denne studien ved å demonstrere en synergistisk interaksjon mellom EO og syntetiske plantevernmidler. aegypti, er det bevis på hemmende aktivitet mot avgiftende enzymer, inkludert cytokrom P450 monooksygenaser og karboksylesteraser, som er nært forbundet med utviklingen av resistens mot tradisjonelle plantevernmidler. PBO sies ikke bare å være en metabolsk hemmer av cytokrom P450 monooksygenase, men forbedrer også penetrasjonen av insektmidler, som demonstrert ved bruken som en positiv kontroll i synergistiske studier [35, 72]. Interessant nok er 1,8-cineol, en av de viktige komponentene som finnes i galangalolje, kjent for sine giftige effekter på insektarter [22, 63, 73] og har blitt rapportert å ha synergistiske effekter på flere områder av biologisk aktivitetsforskning [ 74]. . ,75,76,77]. I tillegg har 1,8-cineol i kombinasjon med ulike legemidler inkludert curcumin [78], 5-fluorouracil [79], mefenaminsyre [80] og zidovudin [81] også en gjennomtrengningsfremmende effekt. in vitro. Dermed er den mulige rollen til 1,8-cineol i synergistisk insektdrepende virkning ikke bare som en aktiv ingrediens, men også som en penetrasjonsforsterker. På grunn av større synergisme med permetrin, spesielt mot PMD-R, kan de synergistiske effektene av galangalolje og trichosanthesolje observert i denne studien skyldes interaksjoner med resistensmekanismer, dvs. økt permeabilitet for klor. Pyretroider øker aktiveringen av akkumulerte forbindelser og hemmer avgiftende enzymer som cytokrom P450 monooksygenaser og karboksylesteraser. Imidlertid krever disse aspektene ytterligere studier for å belyse den spesifikke rollen til EO og dets isolerte forbindelser (alene eller i kombinasjon) i synergistiske mekanismer.
I 1977 ble det rapportert om økende nivåer av permetrinresistens i store vektorpopulasjoner i Thailand, og i løpet av de følgende tiårene ble bruken av permetrin i stor grad erstattet av andre pyretroidkjemikalier, spesielt de som ble erstattet av deltametrin [82]. Imidlertid er vektorresistens mot deltametrin og andre klasser av insektmidler ekstremt vanlig over hele landet på grunn av overdreven og vedvarende bruk [14, 17, 83, 84, 85, 86]. For å bekjempe dette problemet, anbefales det å rotere eller gjenbruke kasserte plantevernmidler som tidligere var effektive og mindre giftige for pattedyr, som permetrin. For øyeblikket, selv om bruken av permetrin har blitt redusert i nylige nasjonale myndigheters myggkontrollprogrammer, kan permetrinresistens fortsatt finnes i myggpopulasjoner. Dette kan skyldes eksponering av mygg for kommersielle husholdningsskadedyrprodukter, som hovedsakelig består av permetrin og andre pyretroider [14, 17]. Således krever vellykket gjenbruk av permetrin utvikling og implementering av strategier for å redusere vektorresistens. Selv om ingen av de essensielle oljene som ble testet individuelt i denne studien var like effektive som permetrin, resulterte samarbeid med permetrin i imponerende synergistiske effekter. Dette er en lovende indikasjon på at interaksjonen av EO med resistensmekanismer resulterer i at kombinasjonen av permetrin med EO er mer effektiv enn insektmiddelet eller EO alene, spesielt mot PMD-R Ae. Aedes aegypti. Fordelene med synergistiske blandinger for å øke effektiviteten, til tross for bruk av lavere doser for vektorkontroll, kan føre til forbedret resistenshåndtering og reduserte kostnader [33, 87]. Fra disse resultatene er det gledelig å merke seg at A. galanga og C. rotundus EO-er var betydelig mer effektive enn PBO i synergisering av permetrintoksisitet i både MCM-S og PMD-R-stammer og er et potensielt alternativ til tradisjonelle ergogene hjelpemidler.
De utvalgte EO-ene hadde betydelige synergistiske effekter for å øke toksisiteten hos voksne mot PMD-R Ae. aegypti, spesielt galangal olje, har en SR-verdi på opptil 1233,33, noe som indikerer at EO har et bredt løfte som en synergist for å forbedre effektiviteten til permetrin. Dette kan stimulere til bruk av et nytt aktivt naturprodukt, som sammen kan øke bruken av svært effektive myggkontrollprodukter. Den avslører også potensialet til etylenoksid som en alternativ synergist for å effektivt forbedre eldre eller tradisjonelle insektmidler for å løse eksisterende resistensproblemer i myggpopulasjoner. Bruk av lett tilgjengelige planter i myggkontrollprogrammer reduserer ikke bare avhengigheten av importerte og dyre materialer, men stimulerer også lokal innsats for å styrke offentlige helsesystemer.
Disse resultatene viser tydelig den betydelige synergistiske effekten produsert av kombinasjonen av etylenoksid og permetrin. Resultatene fremhever potensialet til etylenoksid som en plantesynergist i myggkontroll, og øker effektiviteten til permetrin mot mygg, spesielt i resistente populasjoner. Fremtidig utvikling og forskning vil kreve synergistisk bioanalyse av galangal- og alpinia-oljer og deres isolerte forbindelser, kombinasjoner av insektmidler av naturlig eller syntetisk opprinnelse mot flere arter og stadier av mygg, og toksisitetstesting mot ikke-målorganismer. Praktisk bruk av etylenoksid som en levedyktig alternativ synergist.
Verdens helseorganisasjon. Global strategi for forebygging og kontroll av denguefeber 2012–2020. Genève: Verdens helseorganisasjon, 2012.
Weaver SC, Costa F., Garcia-Blanco MA, Ko AI, Ribeiro GS, Saade G., et al. Zika-virus: historie, fremvekst, biologi og kontrollutsikter. Antiviral forskning. 2016;130:69–80.
Verdens helseorganisasjon. Dengue faktaark. 2016. http://www.searo.who.int/entity/vector_borne_tropical_diseases/data/data_factsheet/en/. Dato for tilgang: 20. januar 2017
Institutt for folkehelse. Nåværende status for tilfeller av denguefeber og dengue hemorragisk feber i Thailand. 2016. http://www.m-society.go.th/article_attach/13996/17856.pdf. Dato for tilgang: 6. januar 2017
Ooi EE, Goh CT, Gabler DJ. 35 år med dengueforebygging og vektorkontroll i Singapore. Plutselig infeksjonssykdom. 2006;12:887–93.
Morrison AC, Zielinski-Gutierrez E, Scott TW, Rosenberg R. Identifiser utfordringer og foreslå løsninger for å kontrollere Aedes aegypti virale vektorer. PLOS medisin. 2008;5:362–6.
Sentre for sykdomskontroll og forebygging. Denguefeber, entomologi og økologi. 2016. http://www.cdc.gov/dengue/entomologyecology/. Dato for tilgang: 6. januar 2017
Ohimain EI, Angaye TKN, Bassey SE Sammenligning av larvicid aktivitet av blader, bark, stilker og røtter av Jatropa curcas (Euphorbiaceae) mot malariavektoren Anopheles gambiae. SZhBR. 2014;3:29-32.
Soleimani-Ahmadi M, Watandoust H, Zareh M. Habitatkarakteristika for Anopheles-larver i malariaområder i malariautryddelsesprogrammet i det sørøstlige Iran. Asia Pacific J Trop Biomed. 2014;4(Suppl 1):S73–80.
Bellini R, Zeller H, Van Bortel W. Gjennomgang av tilnærminger til vektorkontroll, forebygging og kontroll av West Nile-virusutbrudd, og utfordringer Europa står overfor. Parasitter vektor. 2014;7:323.
Muthusamy R., Shivakumar MS Utvalg og molekylære mekanismer for cypermetrinresistens i røde larver (Amsacta albistriga Walker). Biokjemisk fysiologi av skadedyr. 2014;117:54–61.
Ramkumar G., Shivakumar MS Laboratoriestudie av permetrinresistens og kryssresistens av Culex quinquefasciatus mot andre insektmidler. Palastor forskningssenter. 2015;114:2553–60.
Matsunaka S, Hutson DH, Murphy SD. Pesticide Chemistry: Human Welfare and the Environment, Vol. 3: Virkningsmekanisme, metabolisme og toksikologi. New York: Pergamon Press, 1983.
Chareonviriyaphap T, Bangs MJ, Souvonkert V, Kongmi M, Korbel AV, Ngoen-Klan R. En gjennomgang av insektmiddelresistens og atferdsmessig unngåelse av menneskelige sykdomsvektorer i Thailand. Parasitter vektor. 2013;6:280.
Chareonviriyaphap T, Aum-Aung B, Ratanatham S. Nåværende mønstre for insektmiddelresistens blant myggvektorer i Thailand. Sørøst-Asia J Trop Med folkehelse. 1999;30:184-94.
Chareonviriyaphap T, Bangs MJ, Ratanatham S. Status for malaria i Thailand. Sørøst-Asia J Trop Med folkehelse. 2000;31:225–37.
Plernsub S, Saingamsuk J, Yanola J, Lumjuan N, Thippavankosol P, Walton S, Somboon P. Temporal frekvens av F1534C og V1016G knockdown-resistensmutasjoner i Aedes aegypti-mygg i Chiang Mai, Thailand, og virkningen av mutasjoner på effektiviteten av termisk tåkespray som inneholder pyretroider. Aktatrop. 2016;162:125–32.
Vontas J, Kioulos E, Pavlidi N, Moru E, Della Torre A, Ranson H. Insektmiddelresistens i hoveddengue-vektorene Aedes albopictus og Aedes aegypti. Biokjemisk fysiologi av skadedyr. 2012;104:126–31.
Innleggstid: Jul-08-2024