Hvala vam što ste posjetili Nature.com. Verzija preglednika koju koristite ima ograničenu CSS podršku. Za najbolje rezultate, preporučujemo da koristite noviju verziju preglednika (ili da onemogućite način kompatibilnosti u Internet Exploreru). U međuvremenu, kako bismo osigurali kontinuiranu podršku, prikazujemo stranicu bez stiliziranja ili JavaScripta.
Kombinacije insekticidnih spojeva biljnog porijekla mogu pokazivati sinergijske ili antagonističke interakcije protiv štetočina. S obzirom na brzo širenje bolesti koje prenose komarci vrste Aedes i sve veću otpornost populacija komaraca vrste Aedes na tradicionalne insekticide, formulirano je i testirano dvadeset osam kombinacija terpenskih spojeva na bazi biljnih eteričnih ulja protiv larvi i odraslih stadija Aedes aegypti. Pet biljnih eteričnih ulja (EO) inicijalno je procijenjeno na njihovu larvicidnu i adultnu efikasnost, a dva glavna spoja su identificirana u svakom EO na osnovu rezultata GC-MS. Nabavljeni su glavni identificirani spojevi, i to dialil disulfid, dialil trisulfid, karvon, limonen, eugenol, metil eugenol, eukaliptol, eudesmol i alfa-pinen protiv komaraca. Zatim su pripremljene binarne kombinacije ovih spojeva korištenjem subletalnih doza, a njihovi sinergijski i antagonistički efekti su testirani i određeni. Najbolji larvicidni sastavi dobijaju se miješanjem limonena s dialil disulfidom, a najbolji adulticidni sastavi dobijaju se miješanjem karvona s limonenom. Komercijalno korišteni sintetički larvicid Temphos i lijek za odrasle Malation testirani su odvojeno i u binarnim kombinacijama s terpenoidima. Rezultati su pokazali da je kombinacija temefosa i dialil disulfida te malationa i eudesmola najefikasnija kombinacija. Ove snažne kombinacije imaju potencijal za upotrebu protiv Aedes aegypti.
Biljna eterična ulja (EO) su sekundarni metaboliti koji sadrže različite bioaktivne spojeve i postaju sve važnija alternativa sintetičkim pesticidima. Ne samo da su ekološki prihvatljivi i jednostavni za korištenje, već su i mješavina različitih bioaktivnih spojeva, što također smanjuje vjerojatnost razvoja otpornosti na lijekove1. Koristeći GC-MS tehnologiju, istraživači su ispitali sastojke različitih biljnih eteričnih ulja i identificirali više od 3.000 spojeva iz 17.500 aromatičnih biljaka2, od kojih je većina testirana na insekticidna svojstva i za koje se navodi da imaju insekticidne učinke3,4. Neke studije ističu da je toksičnost glavne komponente spoja ista ili veća od toksičnosti njegovog sirovog etilen oksida. Ali upotreba pojedinačnih spojeva može ponovo ostaviti prostora za razvoj otpornosti, kao što je slučaj s kemijskim insekticidima5,6. Stoga je trenutni fokus na pripremi mješavina spojeva na bazi etilen oksida kako bi se poboljšala insekticidna učinkovitost i smanjila vjerojatnost otpornosti u ciljanim populacijama štetočina. Pojedinačni aktivni spojevi prisutni u EO mogu pokazivati sinergijske ili antagonističke efekte u kombinacijama koje odražavaju ukupnu aktivnost EO, činjenica koja je dobro naglašena u studijama koje su proveli prethodni istraživači7,8. Program kontrole vektora također uključuje EO i njegove komponente. Komarcidno djelovanje eteričnih ulja opsežno je proučavano na komarcima Culex i Anopheles. Nekoliko studija pokušalo je razviti efikasne pesticide kombiniranjem različitih biljaka sa komercijalno korištenim sintetičkim pesticidima kako bi se povećala ukupna toksičnost i minimizirale nuspojave9. Ali studije takvih spojeva protiv Aedes aegypti ostaju rijetke. Napredak u medicinskoj nauci i razvoj lijekova i vakcina pomogli su u borbi protiv nekih bolesti koje prenose vektori. Ali prisustvo različitih serotipova virusa, koje prenosi komarac Aedes aegypti, dovelo je do neuspjeha programa vakcinacije. Stoga, kada se takve bolesti pojave, programi kontrole vektora su jedina opcija za sprječavanje širenja bolesti. U trenutnoj situaciji, kontrola Aedes aegypti je veoma važna jer je ključni vektor različitih virusa i njihovih serotipova koji uzrokuju denga groznicu, Ziku, hemoragijsku denga groznicu, žutu groznicu itd. Najznačajnija stvar je činjenica da se broj slučajeva gotovo svih bolesti koje prenosi Aedes, a koje se prenose vektorima, povećava svake godine u Egiptu i povećava se širom svijeta. Stoga, u tom kontekstu, postoji hitna potreba za razvojem ekološki prihvatljivih i efikasnih mjera kontrole populacija Aedes aegypti. Potencijalni kandidati u tom smislu su EO, njihovi sastavni spojevi i njihove kombinacije. Stoga je ova studija pokušala identificirati efikasne sinergističke kombinacije ključnih biljnih EO spojeva iz pet biljaka s insekticidnim svojstvima (tj. menta, sveti bosiljak, pjegavi eukaliptus, sumporni luk i čaj od oraha) protiv Aedes aegypti.
Svi odabrani EO pokazali su potencijalnu larvicidnu aktivnost protiv Aedes aegypti sa 24-satnom LC50 vrijednošću u rasponu od 0,42 do 163,65 ppm. Najveća larvicidna aktivnost zabilježena je za EO paprene metvice (Mp) sa LC50 vrijednošću od 0,42 ppm nakon 24 sata, a zatim za bijeli luk (As) sa LC50 vrijednošću od 16,19 ppm nakon 24 sata (Tabela 1).
Sa izuzetkom Ocimum Sainttum, Os EO, sva ostala četiri testirana EO pokazala su očigledne alercidne efekte, sa LC50 vrijednostima u rasponu od 23,37 do 120,16 ppm tokom 24-satnog perioda izloženosti. Thymophilus striata (Cl) EO bio je najefikasniji u ubijanju odraslih sa LC50 vrijednošću od 23,37 ppm unutar 24 sata od izloženosti, a slijedi ga Eucalyptus maculata (Em) koji je imao LC50 vrijednost od 101,91 ppm (Tabela 1). S druge strane, LC50 vrijednost za Os još nije utvrđena jer je najveća stopa smrtnosti od 53% zabilježena pri najvećoj dozi (Dodatna slika 3).
Dva glavna konstitutivna spoja u svakom EO identificirana su i odabrana na osnovu rezultata baze podataka NIST biblioteke, postotka površine GC hromatograma i rezultata MS spektara (Tabela 2). Za EO As, glavni identificirani spojevi bili su dialil disulfid i dialil trisulfid; za EO Mp, glavni identificirani spojevi bili su karvon i limonen, za EO Em, glavni identificirani spojevi bili su eudesmol i eukaliptol; za EO Os, glavni identificirani spojevi bili su eugenol i metil eugenol, a za EO Cl, glavni identificirani spojevi bili su eugenol i α-pinen (Slika 1, Dopunske slike 5–8, Dopunska tabela 1–5).
Rezultati masene spektrometrije glavnih terpenoida odabranih eteričnih ulja (A-dialil disulfid; B-dialil trisulfid; C-eugenol; D-metil eugenol; E-limonen; F-aromatični ceperon; G-α-pinen; H-cineol; R-eudamol).
Ukupno devet spojeva (dialil disulfid, dialil trisulfid, eugenol, metil eugenol, karvon, limonen, eukaliptol, eudesmol, α-pinen) identificirani su kao učinkoviti spojevi koji su glavne komponente EO i pojedinačno su biološki testirani protiv Aedes aegypti u larvalnim stadijima. Spoj eudesmol imao je najveću larvicidnu aktivnost s LC50 vrijednošću od 2,25 ppm nakon 24 sata izlaganja. Utvrđeno je da spojevi dialil disulfid i dialil trisulfid također imaju potencijalne larvicidne efekte, sa srednjim subletalnim dozama u rasponu od 10-20 ppm. Umjerena larvicidna aktivnost ponovo je uočena za spojeve eugenol, limonen i eukaliptol s LC50 vrijednostima od 63,35 ppm, 139,29 ppm i 181,33 ppm nakon 24 sata (Tabela 3). Međutim, nije pronađen značajan larvicidni potencijal metil eugenola i karvona čak ni pri najvišim dozama, tako da vrijednosti LC50 nisu izračunate (Tabela 3). Sintetički larvicid Temephos imao je prosječnu letalnu koncentraciju od 0,43 ppm protiv Aedes aegypti tokom 24 sata izloženosti (Tabela 3, Dodatna tabela 6).
Sedam spojeva (dialil disulfid, dialil trisulfid, eukaliptol, α-pinen, eudesmol, limonen i karvon) identificirani su kao glavni spojevi učinkovitog EO i testirani su pojedinačno protiv odraslih egipatskih komaraca vrste Aedes. Prema Probit regresijskoj analizi, utvrđeno je da Eudesmol ima najveći potencijal s LC50 vrijednošću od 1,82 ppm, a slijedi ga Eukaliptol s LC50 vrijednošću od 17,60 ppm pri 24-satnom vremenu izlaganja. Preostalih pet testiranih spojeva bili su umjereno štetni za odrasle s LC50 vrijednostima u rasponu od 140,79 do 737,01 ppm (Tabela 3). Sintetički organofosforni malation bio je manje potentan od eudesmola, a jači od ostalih šest spojeva, s LC50 vrijednošću od 5,44 ppm tokom 24-satnog perioda izlaganja (Tabela 3, Dodatna tabela 6).
Sedam potentnih vodećih spojeva i organofosforni tamefosat odabrani su za formuliranje binarnih kombinacija njihovih LC50 doza u omjeru 1:1. Ukupno 28 binarnih kombinacija pripremljeno je i testirano na njihovu larvicidnu efikasnost protiv Aedes aegypti. Utvrđeno je da je devet kombinacija sinergističko, 14 kombinacija antagonističko, a pet kombinacija nije larvicidno. Među sinergističkim kombinacijama, kombinacija dialil disulfida i temofola bila je najefikasnija, sa 100% smrtnosti uočene nakon 24 sata (Tabela 4). Slično tome, mješavine limonena sa dialil disulfidom i eugenola sa timetfosom pokazale su dobar potencijal sa uočenom smrtnošću larvi od 98,3% (Tabela 5). Preostale 4 kombinacije, naime eudesmol plus eukaliptol, eudesmol plus limonen, eukaliptol plus alfa-pinen, alfa-pinen plus temefos, također su pokazale značajnu larvicidnu efikasnost, sa uočenim stopama smrtnosti većim od 90%. Očekivana stopa smrtnosti je blizu 60-75%. (Tabela 4). Međutim, kombinacija limonena sa α-pinenom ili eukaliptusom pokazala je antagonističke reakcije. Slično tome, utvrđeno je da smjese Temefosa sa eugenolom ili eukaliptusom ili eudesmolom ili dialil trisulfidom imaju antagonističke efekte. Slično tome, kombinacija dialil disulfida i dialil trisulfida i kombinacija bilo kojeg od ovih spojeva sa eudesmolom ili eugenolom imaju antagonističko djelovanje na larve. Antagonizam je također zabilježen kod kombinacije eudesmola sa eugenolom ili α-pinenom.
Od svih 28 binarnih smjesa testiranih na kiselinsku aktivnost kod odraslih jedinki, 7 kombinacija je bilo sinergističko, 6 nije imalo učinka, a 15 je bilo antagonističko. Utvrđeno je da su smjese eudesmola s eukaliptusom i limonena s karvonom učinkovitije od drugih sinergističkih kombinacija, sa stopama smrtnosti nakon 24 sata od 76% odnosno 100% (Tabela 5). Uočeno je da malation pokazuje sinergistički učinak sa svim kombinacijama spojeva osim limonena i dialil trisulfida. S druge strane, antagonizam je pronađen između dialil disulfida i dialil trisulfida i kombinacije bilo kojeg od njih s eukaliptusom, ili eukaliptolom, ili karvonom, ili limonenom. Slično tome, kombinacije α-pinena s eudesmolom ili limonenom, eukaliptola s karvonom ili limonenom i limonena s eudesmolom ili malationom pokazale su antagonističke larvicidne učinke. Za preostalih šest kombinacija nije bilo značajne razlike između očekivane i uočene smrtnosti (Tabela 5).
Na osnovu sinergističkih efekata i subletalnih doza, njihova larvicidna toksičnost protiv velikog broja komaraca vrste Aedes aegypti je konačno odabrana i dalje testirana. Rezultati su pokazali da je uočena smrtnost larvi korištenjem binarnih kombinacija eugenol-limonen, dialil disulfid-limonen i dialil disulfid-timefos bila 100%, dok je očekivana smrtnost larvi bila 76,48%, 72,16% i 63,4%, respektivno (Tabela 6). Kombinacija limonena i eudesmola bila je relativno manje efikasna, sa 88% smrtnosti larvi uočene tokom 24-satnog perioda izloženosti (Tabela 6). Ukratko, četiri odabrane binarne kombinacije su također pokazale sinergističke larvicidne efekte protiv Aedes aegypti kada su primijenjene u velikim razmjerima (Tabela 6).
Za adultocidni biotest odabrane su tri sinergijske kombinacije za kontrolu velikih populacija odraslih Aedes aegypti. Da bismo odabrali kombinacije za testiranje na velikim kolonijama insekata, prvo smo se fokusirali na dvije najbolje sinergijske kombinacije terpena, i to karvon plus limonen i eukaliptol plus eudesmol. Drugo, najbolja sinergijska kombinacija odabrana je iz kombinacije sintetičkog organofosfatnog malationa i terpenoida. Vjerujemo da je kombinacija malationa i eudesmola najbolja kombinacija za testiranje na velikim kolonijama insekata zbog najveće uočene smrtnosti i vrlo niskih LC50 vrijednosti kandidata za sastojke. Malation pokazuje sinergizam u kombinaciji s α-pinenom, dialil disulfidom, eukaliptusom, karvonom i eudesmolom. Ali ako pogledamo LC50 vrijednosti, eudesmol ima najnižu vrijednost (2,25 ppm). Izračunate LC50 vrijednosti malationa, α-pinena, dialil disulfida, eukaliptola i karvona bile su 5,4, 716,55, 166,02, 17,6 i 140,79 ppm respektivno. Ove vrijednosti ukazuju na to da je kombinacija malationa i eudesmola optimalna kombinacija u smislu doziranja. Rezultati su pokazali da su kombinacije karvona plus limonena i eudesmola plus malationa imale 100% uočenu smrtnost u poređenju sa očekivanom stopom smrtnosti od 61% do 65%. Druga kombinacija, eudesmol plus eukaliptol, pokazala je stopu smrtnosti od 78,66% nakon 24 sata izlaganja, u poređenju sa očekivanom stopom smrtnosti od 60%. Sve tri odabrane kombinacije pokazale su sinergijske efekte čak i kada su primijenjene u velikoj mjeri protiv odraslih Aedes aegypti (Tabela 6).
U ovoj studiji, odabrani biljni EO kao što su Mp, As, Os, Em i Cl pokazali su obećavajuće letalne efekte na larvalne i odrasle stadije Aedes aegypti. Mp EO imao je najveću larvicidnu aktivnost sa LC50 vrijednošću od 0,42 ppm, a slijede ga As, Os i Em EO sa LC50 vrijednošću manjom od 50 ppm nakon 24 sata. Ovi rezultati su u skladu sa prethodnim studijama komaraca i drugih dipteričnih muha 10,11,12,13,14. Iako je larvicidni potencijal Cl niži od drugih eteričnih ulja, sa LC50 vrijednošću od 163,65 ppm nakon 24 sata, njegov potencijal za odrasle je najveći sa LC50 vrijednošću od 23,37 ppm nakon 24 sata. Mp, As i Em EO također su pokazali dobar alercidni potencijal sa LC50 vrijednostima u rasponu od 100-120 ppm nakon 24 sata izloženosti, ali su bile relativno niže od njihove larvicidne efikasnosti. S druge strane, EO Os je pokazao zanemariv alercidni učinak čak i pri najvišoj terapijskoj dozi. Dakle, rezultati ukazuju na to da toksičnost etilen oksida za biljke može varirati ovisno o razvojnom stadiju komaraca15. Također ovisi o brzini prodiranja EO u tijelo insekta, njihovoj interakciji sa specifičnim ciljnim enzimima i kapacitetu detoksikacije komaraca u svakom razvojnom stadiju16. Veliki broj studija pokazao je da je glavni sastojak važan faktor u biološkoj aktivnosti etilen oksida, budući da čini većinu ukupnih spojeva3,12,17,18. Stoga smo razmotrili dva glavna spoja u svakom EO. Na osnovu rezultata GC-MS, dialil disulfid i dialil trisulfid identificirani su kao glavni spojevi EO As, što je u skladu s prethodnim izvještajima19,20,21. Iako su prethodni izvještaji ukazivali na to da je mentol jedan od njegovih glavnih spojeva, karvon i limonen su ponovo identificirani kao glavni spojevi Mp EO22,23. Profil sastava Os EO pokazao je da su eugenol i metil eugenol glavni spojevi, što je slično nalazima ranijih istraživača16,24. Eukaliptol i eukaliptol su navedeni kao glavni spojevi prisutni u ulju lista Em, što je u skladu s nalazima nekih istraživača25,26, ali suprotno nalazima Olaladea i suradnika27. Dominacija cineola i α-pinena uočena je u eteričnom ulju Melaleuce, što je slično prethodnim studijama28,29. Intraspecifične razlike u sastavu i koncentraciji eteričnih ulja ekstrahiranih iz istih biljnih vrsta na različitim lokacijama su zabilježene i uočene su i u ovoj studiji, a na koje utječu geografski uvjeti rasta biljaka, vrijeme žetve, razvojni stadij ili starost biljke, pojava kemotipova itd.22,30,31,32. Ključni identificirani spojevi su zatim kupljeni i testirani na njihove larvicidne učinke i učinke na odrasle komarce Aedes aegypti. Rezultati su pokazali da je larvicidna aktivnost dialil disulfida bila uporediva sa aktivnošću sirovog EO As. Međutim, aktivnost dialil trisulfida je veća od aktivnosti EO As. Ovi rezultati su slični onima koje su dobili Kimbaris i saradnici 33 na Culex philippines. Međutim, ova dva jedinjenja nisu pokazala dobru autocidnu aktivnost protiv ciljnih komaraca, što je u skladu sa rezultatima Plata-Rueda i saradnika 34 na Tenebrio molitor. Os EO je efikasan protiv larvalnog stadija Aedes aegypti, ali ne i protiv odraslog stadija. Utvrđeno je da je larvicidna aktivnost glavnih pojedinačnih jedinjenja niža od one sirovog Os EO. To implicira ulogu drugih jedinjenja i njihove interakcije u sirovom etilen oksidu. Metil eugenol sam po sebi ima zanemarljivu aktivnost, dok eugenol sam po sebi ima umjerenu larvicidnu aktivnost. Ovaj zaključak potvrđuje, s jedne strane, 35, 36, a s druge strane proturječi zaključcima ranijih istraživača 37, 38. Razlike u funkcionalnim grupama eugenola i metileugenola mogu rezultirati različitom toksičnošću za istog ciljnog insekta39. Utvrđeno je da limonen ima umjerenu larvicidnu aktivnost, dok je učinak karvona bio beznačajan. Slično tome, relativno niska toksičnost limonena za odrasle insekte i visoka toksičnost karvona podržavaju rezultate nekih prethodnih studija40, ali proturječe drugima41. Prisustvo dvostrukih veza i na intracikličkim i na egzocikličkim pozicijama može povećati koristi ovih spojeva kao larvicida3,41, dok karvon, koji je keton sa nezasićenim alfa i beta ugljicima, može pokazivati veći potencijal za toksičnost kod odraslih42. Međutim, pojedinačne karakteristike limonena i karvona su mnogo niže od ukupnog EO Mp (Tabela 1, Tabela 3). Među testiranim terpenoidima, utvrđeno je da eudesmol ima najveću larvicidnu i odraslu aktivnost sa LC50 vrijednošću ispod 2,5 ppm, što ga čini obećavajućim spojem za kontrolu komaraca Aedes. Njegove performanse su bolje od performansi cijelog EO Em, iako to nije u skladu s nalazima Chenga i suradnika.40. Eudesmol je seskviterpen s dvije izoprenske jedinice koji je manje hlapljiv od oksigeniranih monoterpena poput eukaliptusa i stoga ima veći potencijal kao pesticid. Sam eukaliptol ima veću aktivnost u odraslim nego u larvicidnim aktivnostima, a rezultati ranijih studija to i podržavaju i opovrgavaju37,43,44. Sama aktivnost je gotovo usporediva s aktivnošću cijelog EO Cl. Drugi biciklički monoterpen, α-pinen, ima manji učinak u odraslim insekticidima na Aedes aegypti nego larvicidni učinak, što je suprotno učinku punog EO Cl. Na ukupnu insekticidnu aktivnost terpenoida utječu njihova lipofilnost, hlapljivost, grananje ugljika, površina projekcije, površina, funkcionalne grupe i njihovi položaji45,46. Ovi spojevi mogu djelovati uništavanjem nakupina ćelija, blokiranjem respiratorne aktivnosti, prekidanjem prijenosa nervnih impulsa itd. 47 Utvrđeno je da sintetički organofosfat Temephos ima najveću larvicidnu aktivnost sa LC50 vrijednošću od 0,43 ppm, što je u skladu s Lekovim podacima - Utala 48. Aktivnost sintetičkog organofosfornog malationa u odraslih jedinki zabilježena je na 5,44 ppm. Iako su ova dva organofosfata pokazala povoljne reakcije protiv laboratorijskih sojeva Aedes aegypti, otpornost komaraca na ove spojeve zabilježena je u različitim dijelovima svijeta 49. Međutim, nisu pronađeni slični izvještaji o razvoju otpornosti na biljne lijekove 50. Stoga se botanički proizvodi smatraju potencijalnim alternativama hemijskim pesticidima u programima suzbijanja vektora.
Larvicidni učinak testiran je na 28 binarnih kombinacija (1:1) pripremljenih od potentnih terpenoida i terpenoida s timetfosom, a utvrđeno je da je 9 kombinacija sinergističko, 14 antagonističko i 5 antagonističko. Bez učinka. S druge strane, u biološkom testu potencije na odraslima, utvrđeno je da je 7 kombinacija sinergističko, 15 kombinacija antagonističko, a za 6 kombinacija prijavljeno je da nemaju učinka. Razlog zašto određene kombinacije proizvode sinergistički učinak može biti posljedica istovremenog međusobnog djelovanja kandidatskih spojeva u različitim važnim putevima ili zbog sekvencijalne inhibicije različitih ključnih enzima određenog biološkog puta51. Utvrđeno je da je kombinacija limonena s dialil disulfidom, eukaliptusom ili eugenolom sinergistička i u malim i u velikim primjenama (Tabela 6), dok je utvrđeno da njegova kombinacija s eukaliptusom ili α-pinenom ima antagonističke učinke na larve. U prosjeku, limonen se čini dobrim sinergistom, moguće zbog prisustva metilnih grupa, dobrog prodiranja u stratum corneum i drugačijeg mehanizma djelovanja52,53. Ranije je objavljeno da limonen može izazvati toksične efekte prodiranjem u kutikule insekata (kontaktna toksičnost), utjecajem na probavni sistem (antifeedant) ili utjecajem na respiratorni sistem (fumigacijska aktivnost), 54 dok fenilpropanoidi poput eugenola mogu utjecati na metaboličke enzime 55. Stoga, kombinacije spojeva s različitim mehanizmima djelovanja mogu povećati ukupni letalni učinak smjese. Utvrđeno je da je eukaliptol sinergistički s dialil disulfidom, eukaliptusom ili α-pinenom, ali druge kombinacije s drugim spojevima bile su ili nelarvicidne ili antagonističke. Rane studije su pokazale da eukaliptol ima inhibitorno djelovanje na acetilholinesterazu (AChE), kao i na oktaaminske i GABA receptore56. Budući da ciklični monoterpeni, eukaliptol, eugenol itd. mogu imati isti mehanizam djelovanja kao i njihova neurotoksična aktivnost, 57 čime se minimiziraju njihovi kombinovani efekti putem međusobne inhibicije. Slično tome, utvrđeno je da je kombinacija Temefosa s dialil disulfidom, α-pinenom i limonenom sinergistička, što podržava prethodne izvještaje o sinergijskom efektu između biljnih proizvoda i sintetičkih organofosfata58.
Utvrđeno je da kombinacija eudesmola i eukaliptola ima sinergijski učinak na larvalne i odrasle stadije Aedes aegypti, moguće zbog njihovih različitih načina djelovanja uzrokovanih različitim hemijskim strukturama. Eudesmol (seskviterpen) može utjecati na respiratorni sistem 59, a eukaliptol (monoterpen) može utjecati na acetilholinesterazu 60. Istovremeno izlaganje sastojaka na dva ili više ciljnih mjesta može pojačati ukupni letalni učinak kombinacije. U biološkim testovima na odraslim supstancama, utvrđeno je da je malation sinergijski s karvonom ili eukaliptolom ili eukaliptolom ili dialil disulfidom ili α-pinenom, što ukazuje na njegovu sinergističku aktivnost s dodatkom limonena i dialit disulfida. Dobri sinergijski kandidati za alercide za cijeli portfolio terpenskih spojeva, s izuzetkom alil trisulfida. Thangam i Kathiresan61 također su izvijestili o sličnim rezultatima sinergijskog učinka malationa s biljnim ekstraktima. Ovaj sinergistički odgovor može biti posljedica kombinovanih toksičnih efekata malationa i fitokemikalija na enzime za detoksikaciju insekata. Organofosfati poput malationa uglavnom djeluju inhibirajući citohrom P450 esteraze i monooksigenaze62,63,64. Stoga, kombinovanje malationa sa ovim mehanizmima djelovanja i terpena sa različitim mehanizmima djelovanja može pojačati ukupni smrtonosni efekat na komarce.
S druge strane, antagonizam ukazuje na to da su odabrani spojevi manje aktivni u kombinaciji nego svaki spoj pojedinačno. Razlog antagonizma u nekim kombinacijama može biti taj što jedan spoj modificira ponašanje drugog spoja promjenom brzine apsorpcije, distribucije, metabolizma ili izlučivanja. Rani istraživači smatrali su da je to uzrok antagonizma u kombinacijama lijekova. Molekule Mogući mehanizam 65. Slično tome, mogući uzroci antagonizma mogu biti povezani sa sličnim mehanizmima djelovanja, konkurencijom konstitutivnih spojeva za isti receptor ili ciljno mjesto. U nekim slučajevima može doći i do nekompetitivne inhibicije ciljnog proteina. U ovoj studiji, dva organosumporna spoja, dialil disulfid i dialil trisulfid, pokazali su antagonističke efekte, moguće zbog konkurencije za isto ciljno mjesto. Slično tome, ova dva sumporna spoja pokazala su antagonističke efekte i nisu imala efekta kada su kombinovana sa eudesmolom i α-pinenom. Eudesmol i alfa-pinen su ciklične prirode, dok su dialil disulfid i dialil trisulfid alifatske prirode. Na osnovu hemijske strukture, kombinacija ovih jedinjenja trebala bi povećati ukupnu letalnu aktivnost budući da su im ciljna mjesta obično različita34,47, ali smo eksperimentalno pronašli antagonizam, koji može biti posljedica uloge ovih jedinjenja u nekim nepoznatim organizmima in vivo. sistemima kao rezultat interakcije. Slično tome, kombinacija cineola i α-pinena proizvela je antagonističke odgovore, iako su istraživači ranije izvijestili da dva jedinjenja imaju različite ciljeve djelovanja47,60. Budući da su oba jedinjenja ciklički monoterpeni, mogu postojati neka zajednička ciljna mjesta koja se mogu takmičiti za vezivanje i uticati na ukupnu toksičnost proučavanih kombinatornih parova.
Na osnovu LC50 vrijednosti i uočene smrtnosti, odabrane su dvije najbolje sinergijske kombinacije terpena, i to parovi karvon + limonen i eukaliptol + eudesmol, kao i sintetički organofosforni malation s terpenima. Optimalna sinergijska kombinacija spojeva malation + eudesmol testirana je u biološkom testu na odraslim insekticidima. Ciljati velike kolonije insekata kako bi se potvrdilo da li ove efikasne kombinacije mogu djelovati protiv velikog broja jedinki na relativno velikim površinama izloženosti. Sve ove kombinacije pokazuju sinergijski učinak protiv velikih rojeva insekata. Slični rezultati dobiveni su za optimalnu sinergističku larvicidnu kombinaciju testiranu protiv velikih populacija larvi Aedes aegypti. Dakle, može se reći da je efikasna sinergijska larvicidna i adulticidna kombinacija biljnih EO spojeva snažan kandidat protiv postojećih sintetičkih hemikalija i da se može dalje koristiti za kontrolu populacija Aedes aegypti. Slično tome, efikasne kombinacije sintetičkih larvicida ili adulticida s terpenima mogu se koristiti i za smanjenje doza timetfosa ili malationa koje se primjenjuju na komarce. Ove snažne sinergijske kombinacije mogu pružiti rješenja za buduće studije o evoluciji otpornosti na lijekove kod komaraca vrste Aedes.
Jaja Aedes aegypti prikupljena su iz Regionalnog centra za medicinska istraživanja, Dibrugarh, Indijskog vijeća za medicinska istraživanja i čuvana su na kontroliranoj temperaturi (28 ± 1 °C) i vlažnosti (85 ± 5%) na Odsjeku za zoologiju, Univerziteta Gauhati pod sljedećim uvjetima: Arivoli su opisani i dr. Nakon izleganja, larve su hranjene hranom za larve (prašak za pseće kekse i kvasac u omjeru 3:1), a odrasle jedinke su hranjene 10% otopinom glukoze. Počevši od trećeg dana nakon izlijeganja, odraslim ženkama komaraca je dozvoljeno da sišu krv albino pacova. Namočite filter papir u vodi u čaši i stavite ga u kavez za polaganje jaja.
Odabrani uzorci biljaka, i to listovi eukaliptusa (Myrtaceae), sveti bosiljak (Lamiaceae), menta (Lamiaceae), čajevca (Myrtaceae) i lukovice luka (Amaryllidaceae). Sakupljeni iz Guwahatija i identificirani od strane Odsjeka za botaniku Univerziteta Gauhati. Sakupljeni uzorci biljaka (500 g) podvrgnuti su hidrodestilaciji pomoću Clevenger aparata tokom 6 sati. Ekstrahovani EO je sakupljen u čiste staklene bočice i pohranjen na 4°C za daljnja istraživanja.
Larvicidna toksičnost proučavana je korištenjem neznatno modificiranih standardnih procedura Svjetske zdravstvene organizacije 67. Koristiti DMSO kao emulgator. Svaka koncentracija EO je inicijalno testirana na 100 i 1000 ppm, izlažući 20 larvi u svakom ponavljanju. Na osnovu rezultata, primijenjen je raspon koncentracija i zabilježena je smrtnost od 1 sata do 6 sati (u intervalima od 1 sata), te nakon 24 sata, 48 sati i 72 sata nakon tretmana. Subletalne koncentracije (LC50) određene su nakon 24, 48 i 72 sata izlaganja. Svaka koncentracija je testirana u tri primjerka zajedno s jednom negativnom kontrolom (samo voda) i jednom pozitivnom kontrolom (voda tretirana DMSO-om). Ako dođe do pupacije i više od 10% larvi kontrolne grupe ugine, eksperiment se ponavlja. Ako je stopa smrtnosti u kontrolnoj grupi između 5-10%, koristiti Abbottovu korekcijsku formulu 68.
Metoda koju su opisali Ramar i saradnici 69 korištena je za biološki test na odrasle komarce Aedes aegypti korištenjem acetona kao rastvarača. Svaki EO je inicijalno testiran na odrasle komarce Aedes aegypti u koncentracijama od 100 i 1000 ppm. Nanesite 2 ml svakog pripremljenog rastvora na Whatmanov broj. 1 komad filter papira (veličine 12 x 15 cm2) i ostavite da aceton ispari 10 minuta. Filter papir tretiran sa samo 2 ml acetona korišten je kao kontrola. Nakon što je aceton ispario, tretirani filter papir i kontrolni filter papir stavljeni su u cilindričnu cijev (dubine 10 cm). Deset komaraca starih 3 do 4 dana koji se ne hrane krvlju prebačeni su u tri ponavljanja svake koncentracije. Na osnovu rezultata preliminarnih testova, testirane su različite koncentracije odabranih ulja. Mortalitet je zabilježen nakon 1 sata, 2 sata, 3 sata, 4 sata, 5 sati, 6 sati, 24 sata, 48 sati i 72 sata nakon puštanja komaraca. Izračunajte LC50 vrijednosti za vrijeme izlaganja od 24 sata, 48 sati i 72 sata. Ako stopa smrtnosti kontrolne serije prelazi 20%, ponovite cijeli test. Isto tako, ako je stopa smrtnosti u kontrolnoj grupi veća od 5%, prilagodite rezultate za tretirane uzorke koristeći Abbottovu formulu68.
Za analizu sastavnih spojeva odabranih eteričnih ulja provedena je plinska kromatografija (Agilent 7890A) i masena spektrometrija (Accu TOF GCv, Jeol). GC je bio opremljen FID detektorom i kapilarnom kolonom (HP5-MS). Noseći plin bio je helij, a brzina protoka bila je 1 ml/min. GC program postavlja Allium sativum na 10:80-1M-8-220-5M-8-270-9M i Ocimum Sainttum na 10:80-3M-8-200-3M-10-275-1M-5 – 280, za mentu 10:80-1M-8-200-5M-8-275-1M-5-280, za eukaliptus 20.60-1M-10-200-3M-30-280, a za crveni Za hiljadu slojeva to su im 10:60-1M-8-220-5M-8-270-3M.
Glavni spojevi svakog EO identificirani su na osnovu postotka površine izračunatog iz rezultata GC hromatograma i masene spektrometrije (u odnosu na bazu podataka standarda NIST 70).
Dva glavna spoja u svakom EO odabrana su na osnovu rezultata GC-MS i kupljena su od Sigma-Aldrich u čistoći 98-99% za daljnje biološke testove. Spojevi su testirani na larvicidnu i adultnu efikasnost protiv Aedes aegypti kao što je gore opisano. Najčešće korišteni sintetički larvicidi tamefosat (Sigma Aldrich) i lijek za odrasle malation (Sigma Aldrich) analizirani su kako bi se uporedila njihova efikasnost s odabranim EO spojevima, slijedeći isti postupak.
Binarne smjese odabranih terpenskih spojeva i terpenskih spojeva plus komercijalnih organofosfata (tilefos i malation) pripremljene su miješanjem LC50 doze svakog kandidatskog spoja u omjeru 1:1. Pripremljene kombinacije testirane su na larvalnim i odraslim stadijima Aedes aegypti kao što je gore opisano. Svaki biološki test proveden je u tri primjerka za svaku kombinaciju i u tri primjerka za pojedinačne spojeve prisutne u svakoj kombinaciji. Smrt ciljanih insekata zabilježena je nakon 24 sata. Izračunajte očekivanu stopu smrtnosti za binarnu smjesu koristeći sljedeću formulu.
gdje je E = očekivana stopa smrtnosti komaraca vrste Aedes aegypti kao odgovor na binarnu kombinaciju, tj. vezu (A + B).
Efekat svake binarne smjese označen je kao sinergijski, antagonistički ili bez efekta na osnovu χ2 vrijednosti izračunate metodom koju je opisao Pavla52. Izračunajte χ2 vrijednost za svaku kombinaciju koristeći sljedeću formulu.
Učinak kombinacije definiran je kao sinergijski kada je izračunata vrijednost χ2 bila veća od tablične vrijednosti za odgovarajuće stepene slobode (95% interval pouzdanosti) i ako je utvrđeno da uočena smrtnost premašuje očekivanu smrtnost. Slično tome, ako izračunata vrijednost χ2 za bilo koju kombinaciju premašuje tabličnu vrijednost s nekim stepenima slobode, ali je uočena smrtnost niža od očekivane smrtnosti, tretman se smatra antagonističkim. A ako je u bilo kojoj kombinaciji izračunata vrijednost χ2 manja od tablične vrijednosti u odgovarajućim stepenima slobode, smatra se da kombinacija nema učinak.
Tri do četiri potencijalno sinergijske kombinacije (100 larvicidnih i 50 odraslih insekata) odabrane su za testiranje protiv velikog broja insekata. Odrasli) postupaju kao što je gore navedeno. Uz smjese, pojedinačni spojevi prisutni u odabranim smjesama također su testirani na jednakom broju larvicidnih i odraslih insekata Aedes aegypti. Omjer kombinacije je jedan dio LC50 doze jednog kandidatskog spoja i dio LC50 doze drugog konstitutivnog spoja. U biološkom testu aktivnosti na odrasle, odabrani spojevi su rastvoreni u acetonu i naneseni na filter papir umotan u cilindričnu plastičnu posudu od 1300 cm3. Aceton je isparavan 10 minuta, a odrasli su pušteni. Slično tome, u larvicidnom biološkom testu, doze LC50 kandidatskih spojeva prvo su rastvorene u jednakim volumenima DMSO-a, a zatim pomiješane s 1 litrom vode pohranjene u plastičnim posudama od 1300 ccm, a larve su puštene.
Probabilistička analiza 71 zabilježenog podatka o mortalitetu izvršena je korištenjem SPSS-a (verzija 16) i Minitab softvera za izračunavanje LC50 vrijednosti.
Vrijeme objave: 01.07.2024.