Tak for dit besøg på Nature.com. Den browserversion, du bruger, har begrænset CSS-understøttelse. For at opnå de bedste resultater anbefaler vi, at du bruger en nyere version af din browser (eller deaktiverer kompatibilitetstilstand i Internet Explorer). I mellemtiden viser vi webstedet uden styling eller JavaScript for at sikre løbende support.
Kombinationer af planteafledte insekticide forbindelser kan udvise synergistiske eller antagonistiske interaktioner mod skadedyr. I betragtning af den hurtige spredning af sygdomme, der bæres af Aedes-myg, og den stigende resistens hos Aedes-mygpopulationer over for traditionelle insekticider, blev otteogtyve kombinationer af terpenforbindelser baseret på æteriske planteolier formuleret og testet mod larve- og voksenstadierne af Aedes aegypti. Fem æteriske planteolier (EO'er) blev oprindeligt evalueret for deres larvicide effekt og effektivitet i voksne tilstande, og to hovedforbindelser blev identificeret i hver EO baseret på GC-MS-resultater. De vigtigste identificerede forbindelser blev indkøbt, nemlig diallyldisulfid, diallyltrisulfid, carvon, limonen, eugenol, methyleugenol, eucalyptol, eudesmol og myg-alfa-pinen. Binære kombinationer af disse forbindelser blev derefter fremstillet ved hjælp af subletale doser, og deres synergistiske og antagonistiske virkninger blev testet og bestemt. De bedste larvicide sammensætninger opnås ved at blande limonen med diallyldisulfid, og de bedste adulticide sammensætninger opnås ved at blande carvon med limonen. Det kommercielt anvendte syntetiske larvedræbende middel Temphos og lægemidlet Malathion mod voksne blev testet separat og i binære kombinationer med terpenoider. Resultaterne viste, at kombinationen af tempephos og diallyldisulfid og malathion og eudesmol var den mest effektive kombination. Disse potente kombinationer har potentiale til brug mod Aedes aegypti.
Planteæteriske olier (EO'er) er sekundære metabolitter, der indeholder forskellige bioaktive forbindelser, og de bliver stadig vigtigere som et alternativ til syntetiske pesticider. De er ikke kun miljøvenlige og brugervenlige, men de er også en blanding af forskellige bioaktive forbindelser, hvilket også reducerer sandsynligheden for at udvikle lægemiddelresistens1. Ved hjælp af GC-MS-teknologi undersøgte forskere bestanddelene af forskellige planteæteriske olier og identificerede mere end 3.000 forbindelser fra 17.500 aromatiske planter2, hvoraf de fleste blev testet for insekticide egenskaber og rapporteres at have insekticide virkninger3,4. Nogle undersøgelser fremhæver, at toksiciteten af forbindelsens hovedkomponent er den samme som eller større end dens rå ethylenoxid. Men brugen af individuelle forbindelser kan igen give plads til udvikling af resistens, som det er tilfældet med kemiske insekticider5,6. Derfor er det nuværende fokus på at fremstille blandinger af ethylenoxidbaserede forbindelser for at forbedre den insekticide effektivitet og reducere sandsynligheden for resistens i målpopulationer af skadedyr. Individuelle aktive forbindelser i æteriske olier kan udvise synergistiske eller antagonistiske effekter i kombinationer, der afspejler æteriske olies samlede aktivitet, en kendsgerning, der er blevet grundigt understreget i undersøgelser udført af tidligere forskere7,8. Vektorbekæmpelsesprogrammet inkluderer også æteriske olier og dets komponenter. Æteriske oliers myggedræbende aktivitet er blevet grundigt undersøgt på Culex- og Anopheles-myg. Adskillige undersøgelser har forsøgt at udvikle effektive pesticider ved at kombinere forskellige planter med kommercielt anvendte syntetiske pesticider for at øge den samlede toksicitet og minimere bivirkninger9. Men undersøgelser af sådanne forbindelser mod Aedes aegypti er fortsat sjældne. Fremskridt inden for lægevidenskaben og udviklingen af lægemidler og vacciner har bidraget til at bekæmpe nogle vektorbårne sygdomme. Men tilstedeværelsen af forskellige serotyper af virussen, der overføres af Aedes aegypti-myggen, har ført til, at vaccinationsprogrammer har mislykkedes. Derfor, når sådanne sygdomme opstår, er vektorbekæmpelsesprogrammer den eneste mulighed for at forhindre spredning af sygdommen. I det nuværende scenario er bekæmpelse af Aedes aegypti meget vigtig, da den er en nøglevektor for forskellige vira og deres serotyper, der forårsager denguefeber, Zika, dengue hæmoragisk feber, gul feber osv. Det mest bemærkelsesværdige er, at antallet af tilfælde af næsten alle vektorbårne Aedes-bårne sygdomme stiger hvert år i Egypten og stiger på verdensplan. Derfor er der i denne sammenhæng et presserende behov for at udvikle miljøvenlige og effektive bekæmpelsesforanstaltninger for Aedes aegypti-populationer. Potentielle kandidater i denne henseende er EO'er, deres bestanddele og deres kombinationer. Derfor forsøgte denne undersøgelse at identificere effektive synergistiske kombinationer af vigtige plante-EO-forbindelser fra fem planter med insekticide egenskaber (dvs. mynte, hellig basilikum, Eucalyptus spotted, Allium sulfur og melaleuca) mod Aedes aegypti.
Alle udvalgte EO'er udviste potentiel larvicid aktivitet mod Aedes aegypti med en 24-timers LC50-værdi fra 0,42 til 163,65 ppm. Den højeste larvicid aktivitet blev registreret for pebermynte (Mp) EO med en LC50-værdi på 0,42 ppm efter 24 timer, efterfulgt af hvidløg (As) med en LC50-værdi på 16,19 ppm efter 24 timer (Tabel 1).
Med undtagelse af Ocimum Sainttum, Os EO, viste alle fire andre screenede EO'er tydelige allergidræbende effekter, med LC50-værdier fra 23,37 til 120,16 ppm over den 24-timers eksponeringsperiode. Thymophilus striata (Cl) EO var mest effektiv til at dræbe voksne med en LC50-værdi på 23,37 ppm inden for 24 timer efter eksponering, efterfulgt af Eucalyptus maculata (Em), som havde en LC50-værdi på 101,91 ppm (Tabel 1). På den anden side er LC50-værdien for Os endnu ikke bestemt, da den højeste dødelighed på 53% blev registreret ved den højeste dosis (Supplerende figur 3).
De to vigtigste bestanddele i hver EO blev identificeret og udvalgt baseret på resultater fra NIST-biblioteksdatabasen, GC-kromatogrammets arealprocent og MS-spektreresultater (Tabel 2). For EO As var de vigtigste identificerede forbindelser diallyldisulfid og diallyltrisulfid; for EO Mp var de vigtigste identificerede forbindelser carvon og limonen, for EO Em var de vigtigste identificerede forbindelser eudesmol og eucalyptol; for EO Os var de vigtigste identificerede forbindelser eugenol og methyleugenol, og for EO Cl var de vigtigste identificerede forbindelser eugenol og α-pinen (Figur 1, Supplerende Figurer 5-8, Supplerende Tabel 1-5).
Resultater af massespektrometri af de vigtigste terpenoider i udvalgte æteriske olier (A-diallyldisulfid; B-diallyltrisulfid; C-eugenol; D-methyleugenol; E-limonen; F-aromatisk ceperon; G-α-pinen; H-cineol; R-eudamol).
I alt ni forbindelser (diallyldisulfid, diallyltrisulfid, eugenol, methyleugenol, carvon, limonen, eucalyptol, eudesmol, α-pinen) blev identificeret som effektive forbindelser, der er hovedkomponenterne i EO, og blev individuelt bioanalyseret mod Aedes aegypti i larvestadier. Forbindelsen eudesmol havde den højeste larvicide aktivitet med en LC50-værdi på 2,25 ppm efter 24 timers eksponering. Forbindelserne diallyldisulfid og diallyltrisulfid har også vist sig at have potentielle larvicide effekter, med gennemsnitlige subletale doser i området 10-20 ppm. Moderat larvicid aktivitet blev igen observeret for forbindelserne eugenol, limonen og eucalyptol med LC50-værdier på henholdsvis 63,35 ppm, 139,29 ppm og 181,33 ppm efter 24 timer (Tabel 3). Der blev dog ikke fundet noget signifikant larvicidt potentiale af methyleugenol og carvon, selv ved de højeste doser, så LC50-værdier blev ikke beregnet (Tabel 3). Det syntetiske larvicid Temephos havde en gennemsnitlig letal koncentration på 0,43 ppm mod Aedes aegypti over 24 timers eksponering (Tabel 3, Supplerende Tabel 6).
Syv forbindelser (diallyldisulfid, diallyltrisulfid, eucalyptol, α-pinen, eudesmol, limonen og carvon) blev identificeret som de primære forbindelser med effektiv EO og blev testet individuelt mod voksne egyptiske Aedes-myg. Ifølge Probit-regressionsanalyse viste Eudesmol sig at have det højeste potentiale med en LC50-værdi på 1,82 ppm, efterfulgt af Eucalyptol med en LC50-værdi på 17,60 ppm ved 24-timers eksponeringstid. De resterende fem testede forbindelser var moderat skadelige for voksne med LC50'er fra 140,79 til 737,01 ppm (Tabel 3). Den syntetiske organofosformalathion var mindre potent end eudesmol og højere end de andre seks forbindelser, med en LC50-værdi på 5,44 ppm over den 24-timers eksponeringsperiode (Tabel 3, Supplerende Tabel 6).
Syv potente blyforbindelser og organofosfor-tamphosat blev udvalgt til at formulere binære kombinationer af deres LC50-doser i et 1:1-forhold. I alt 28 binære kombinationer blev fremstillet og testet for deres larvicide effekt mod Aedes aegypti. Ni kombinationer viste sig at være synergistiske, 14 kombinationer var antagonistiske, og fem kombinationer var ikke larvicide. Blandt de synergistiske kombinationer var kombinationen af diallyldisulfid og temofol den mest effektive, med 100% dødelighed observeret efter 24 timer (Tabel 4). Tilsvarende viste blandinger af limonen med diallyldisulfid og eugenol med thymetphos et godt potentiale med en observeret larvedødelighed på 98,3% (Tabel 5). De resterende 4 kombinationer, nemlig eudesmol plus eucalyptol, eudesmol plus limonen, eucalyptol plus alfa-pinen, alfa-pinen plus temephos, viste også signifikant larvicid effekt, med observerede dødelighedsrater på over 90%. Den forventede dødelighed er tæt på 60-75 %. (Tabel 4). Kombinationen af limonen med α-pinen eller eukalyptus viste dog antagonistiske reaktioner. Ligeledes har blandinger af Temephos med eugenol eller eukalyptus eller eudesmol eller diallyltrisulfid vist sig at have antagonistiske virkninger. Ligeledes er kombinationen af diallyldisulfid og diallyltrisulfid og kombinationen af en af disse forbindelser med eudesmol eller eugenol antagonistiske i deres larvicide virkning. Antagonisme er også blevet rapporteret ved kombinationen af eudesmol med eugenol eller α-pinen.
Ud af alle 28 binære blandinger, der blev testet for syreaktivitet hos voksne, var 7 kombinationer synergistiske, 6 havde ingen effekt, og 15 var antagonistiske. Blandinger af eudesmol med eukalyptus og limonen med carvon viste sig at være mere effektive end andre synergistiske kombinationer, med dødelighedsrater efter 24 timer på henholdsvis 76 % og 100 % (Tabel 5). Malathion har vist sig at udvise en synergistisk effekt med alle kombinationer af forbindelser undtagen limonen og diallyltrisulfid. På den anden side er der fundet antagonisme mellem diallyldisulfid og diallyltrisulfid og kombinationen af en af dem med eukalyptus, eucalyptol, carvon eller limonen. Tilsvarende viste kombinationer af α-pinen med eudesmol eller limonen, eucalyptol med carvon eller limonen og limonen med eudesmol eller malathion antagonistiske larvicide virkninger. For de resterende seks kombinationer var der ingen signifikant forskel mellem forventet og observeret dødelighed (tabel 5).
Baseret på synergistiske effekter og subletale doser blev deres larvicide toksicitet mod et stort antal Aedes aegypti-myg i sidste ende udvalgt og yderligere testet. Resultaterne viste, at den observerede larvedødelighed ved brug af de binære kombinationer eugenol-limonen, diallyldisulfid-limonen og diallyldisulfid-timephos var 100 %, mens den forventede larvedødelighed var henholdsvis 76,48 %, 72,16 % og 63,4 % (Tabel 6). Kombinationen af limonen og eudesmol var relativt mindre effektiv med en larvedødelighed på 88 % observeret over den 24-timers eksponeringsperiode (Tabel 6). Sammenfattende udviste de fire udvalgte binære kombinationer også synergistiske larvicide effekter mod Aedes aegypti, når de blev anvendt i stor skala (Tabel 6).
Tre synergistiske kombinationer blev udvalgt til det adultocidale bioassay for at kontrollere store populationer af voksne Aedes aegypti. For at vælge kombinationer til test på store insektkolonier fokuserede vi først på de to bedste synergistiske terpenkombinationer, nemlig carvon plus limonen og eucalyptol plus eudesmol. For det andet blev den bedste synergistiske kombination valgt fra kombinationen af syntetisk organofosfatmalathion og terpenoider. Vi mener, at kombinationen af malathion og eudesmol er den bedste kombination til test på store insektkolonier på grund af den højeste observerede dødelighed og meget lave LC50-værdier for kandidatingredienserne. Malathion udviser synergisme i kombination med α-pinen, diallyldisulfid, eukalyptus, carvon og eudesmol. Men hvis vi ser på LC50-værdierne, har Eudesmol den laveste værdi (2,25 ppm). De beregnede LC50-værdier for malathion, α-pinen, diallyldisulfid, eucalyptol og carvon var henholdsvis 5,4, 716,55, 166,02, 17,6 og 140,79 ppm. Disse værdier indikerer, at kombinationen af malathion og eudesmol er den optimale kombination med hensyn til dosering. Resultaterne viste, at kombinationerne af carvon plus limonen og eudesmol plus malathion havde 100% observeret dødelighed sammenlignet med en forventet dødelighed på 61% til 65%. En anden kombination, eudesmol plus eucalyptol, viste en dødelighed på 78,66% efter 24 timers eksponering sammenlignet med en forventet dødelighed på 60%. Alle tre udvalgte kombinationer udviste synergistiske effekter, selv ved anvendelse i stor skala mod voksne Aedes aegypti (Tabel 6).
I denne undersøgelse viste udvalgte plante-EO'er såsom Mp, As, Os, Em og Cl lovende letale effekter på larve- og voksenstadierne af Aedes aegypti. Mp EO havde den højeste larvicide aktivitet med en LC50-værdi på 0,42 ppm, efterfulgt af As, Os og Em EO'er med en LC50-værdi på mindre end 50 ppm efter 24 timer. Disse resultater er i overensstemmelse med tidligere undersøgelser af myg og andre dipterosefluer10,11,12,13,14. Selvom Cl's larvicide potens er lavere end andre æteriske olier, med en LC50-værdi på 163,65 ppm efter 24 timer, er dens voksenpotentiale det højeste med en LC50-værdi på 23,37 ppm efter 24 timer. Mp, As og Em EO'er viste også et godt allercidalt potentiale med LC50-værdier i området 100-120 ppm ved 24 timers eksponering, men var relativt lavere end deres larvicide effekt. På den anden side udviste EO Os en ubetydelig allergidræbende effekt, selv ved den højeste terapeutiske dosis. Resultaterne indikerer således, at ethylenoxids toksicitet for planter kan variere afhængigt af myggenes udviklingsstadium15. Det afhænger også af EO'ernes penetrationshastighed i insektets krop, deres interaktion med specifikke målenzymer og myggens afgiftningskapacitet på hvert udviklingsstadium16. Et stort antal undersøgelser har vist, at hovedkomponentforbindelsen er en vigtig faktor i ethylenoxids biologiske aktivitet, da den tegner sig for størstedelen af de samlede forbindelser3,12,17,18. Derfor overvejede vi to hovedforbindelser i hver EO. Baseret på GC-MS-resultaterne blev diallyldisulfid og diallyltrisulfid identificeret som de vigtigste forbindelser i EO As, hvilket er i overensstemmelse med tidligere rapporter19,20,21. Selvom tidligere rapporter indikerede, at menthol var en af dens hovedforbindelser, blev carvon og limonen igen identificeret som de vigtigste forbindelser i Mp EO22,23. Sammensætningsprofilen af Os EO viste, at eugenol og methyleugenol er de vigtigste forbindelser, hvilket svarer til tidligere forskeres resultater16,24. Eucalyptol og eucalyptol er blevet rapporteret som de vigtigste forbindelser i Em-bladolie, hvilket er i overensstemmelse med nogle forskeres resultater25,26, men i modsætning til resultaterne fra Olalade et al.27. Dominansen af cineol og α-pinen blev observeret i melaleuca-æterisk olie, hvilket svarer til tidligere undersøgelser28,29. Intraspecifikke forskelle i sammensætningen og koncentrationen af æteriske olier udvundet fra den samme planteart på forskellige steder er blevet rapporteret og blev også observeret i denne undersøgelse, og disse forskelle er påvirket af geografiske plantevækstforhold, høsttidspunkt, udviklingsstadium eller plantens alder, forekomst af kemotyper osv.22,30,31,32. De vigtigste identificerede forbindelser blev derefter indkøbt og testet for deres larvicide virkninger og virkninger på voksne Aedes aegypti-myg. Resultaterne viste, at den larvicide aktivitet af diallyldisulfid var sammenlignelig med den af rå EO As. Men aktiviteten af diallyltrisulfid er højere end EO As. Disse resultater ligner dem, der blev opnået af Kimbaris et al. 33 på Culex philippines. Disse to forbindelser udviste dog ikke god autocid aktivitet mod målmyggene, hvilket stemmer overens med resultaterne af Plata-Rueda et al. 34 på Tenebrio molitor. Os EO er effektiv mod larvestadiet af Aedes aegypti, men ikke mod voksenstadiet. Det er blevet fastslået, at den larvicide aktivitet af de enkelte hovedforbindelser er lavere end den af rå Os EO. Dette antyder en rolle for andre forbindelser og deres interaktioner i rå ethylenoxid. Methyleugenol alene har ubetydelig aktivitet, hvorimod eugenol alene har moderat larvicid aktivitet. Denne konklusion bekræfter på den ene side 35,36 og modsiger på den anden side tidligere forskeres konklusioner 37,38. Forskelle i de funktionelle grupper af eugenol og methyleugenol kan resultere i forskellige toksiciteter for det samme målinsekt39. Limonen viste sig at have moderat larvicid aktivitet, mens effekten af carvon var ubetydelig. Tilsvarende understøtter den relativt lave toksicitet af limonen for voksne insekter og den høje toksicitet af carvon resultaterne af nogle tidligere undersøgelser40, men modsiger andre41. Tilstedeværelsen af dobbeltbindinger i både intracykliske og exocykliske positioner kan øge fordelene ved disse forbindelser som larvicider3,41, mens carvon, som er en keton med umættede alfa- og beta-kulstofatomer, kan udvise et højere potentiale for toksicitet hos voksne42. Imidlertid er de individuelle egenskaber ved limonen og carvon meget lavere end den samlede EO Mp (Tabel 1, Tabel 3). Blandt de testede terpenoider viste eudesmol sig at have den største larvicide og voksenaktivitet med en LC50-værdi under 2,5 ppm, hvilket gør det til en lovende forbindelse til bekæmpelse af Aedes-myg. Dens ydeevne er bedre end for hele EO Em, selvom dette ikke er i overensstemmelse med Cheng et al.s resultater40. Eudesmol er en sesquiterpen med to isoprenenheder, der er mindre flygtig end iltede monoterpener såsom eukalyptus og derfor har større potentiale som pesticid. Eucalyptol i sig selv har større aktivitet hos voksne end hos larvicid, og resultater fra tidligere undersøgelser både understøtter og afkræfter dette37,43,44. Aktiviteten alene er næsten sammenlignelig med aktiviteten for hele EO Cl. En anden bicyklisk monoterpen, α-pinen, har mindre effekt på voksne end på Aedes aegypti end en larvicid effekt, hvilket er det modsatte af effekten af fuld EO Cl. Den samlede insekticide aktivitet af terpenoider påvirkes af deres lipofilicitet, flygtighed, kulstofforgrening, projektionsareal, overfladeareal, funktionelle grupper og deres positioner45,46. Disse forbindelser kan virke ved at ødelægge celleophobninger, blokere respirationsaktivitet, afbryde transmissionen af nerveimpulser osv. 47 Det syntetiske organofosfat Temephos viste sig at have den højeste larvicide aktivitet med en LC50-værdi på 0,43 ppm, hvilket stemmer overens med Leks data - Utala 48. Voksenaktivitet af det syntetiske organofosfat malathion blev rapporteret til 5,44 ppm. Selvom disse to organofosfater har vist gunstige responser mod laboratoriestammer af Aedes aegypti, er der rapporteret om myggers resistens over for disse forbindelser i forskellige dele af verden 49. Der er dog ikke fundet lignende rapporter om udvikling af resistens over for plantelægemidler 50. Derfor betragtes botaniske stoffer som potentielle alternativer til kemiske pesticider i vektorbekæmpelsesprogrammer.
Den larvicide effekt blev testet på 28 binære kombinationer (1:1) fremstillet af potente terpenoider og terpenoider med thymetphos, og 9 kombinationer viste sig at være synergistiske, 14 antagonistiske og 5 antagonistiske. Ingen effekt. På den anden side viste det sig i voksenpotensbioassayet at 7 kombinationer var synergistiske, 15 kombinationer var antagonistiske, og 6 kombinationer blev rapporteret at have ingen effekt. Årsagen til, at visse kombinationer producerer en synergistisk effekt, kan skyldes, at kandidatforbindelserne interagerer samtidigt i forskellige vigtige veje, eller den sekventielle hæmning af forskellige nøgleenzymer i en bestemt biologisk vej51. Kombinationen af limonen med diallyldisulfid, eukalyptus eller eugenol viste sig at være synergistisk i både små og store anvendelser (Tabel 6), mens dens kombination med eukalyptus eller α-pinen viste sig at have antagonistiske virkninger på larver. I gennemsnit synes limonen at være en god synergist, muligvis på grund af tilstedeværelsen af methylgrupper, god penetration i stratum corneum og en anden virkningsmekanisme52,53. Det er tidligere blevet rapporteret, at limonen kan forårsage toksiske virkninger ved at trænge ind i insekternes kutikula (kontakttoksicitet), påvirke fordøjelsessystemet (antifeedant) eller påvirke åndedrætssystemet (fumigeringsaktivitet),54 mens phenylpropanoider såsom eugenol kan påvirke metaboliske enzymer55. Derfor kan kombinationer af forbindelser med forskellige virkningsmekanismer øge blandingens samlede letale effekt. Eucalyptol viste sig at være synergistisk med diallyldisulfid, eukalyptus eller α-pinen, men andre kombinationer med andre forbindelser var enten ikke-larvicide eller antagonistiske. Tidlige undersøgelser viste, at eucalyptol har hæmmende aktivitet på acetylcholinesterase (AChE) samt oktaamin- og GABA-receptorer56. Da cykliske monoterpener, eucalyptol, eugenol osv. kan have samme virkningsmekanisme som deres neurotoksiske aktivitet,57 og dermed minimere deres kombinerede virkninger gennem gensidig hæmning. Ligeledes viste kombinationen af Temephos med diallyldisulfid, α-pinen og limonen sig at være synergistisk, hvilket understøtter tidligere rapporter om en synergistisk effekt mellem plantelægemidler og syntetiske organofosfater58.
Kombinationen af eudesmol og eucalyptol viste sig at have en synergistisk effekt på larve- og voksenstadierne af Aedes aegypti, muligvis på grund af deres forskellige virkningsmekanismer på grund af deres forskellige kemiske strukturer. Eudesmol (en sesquiterpen) kan påvirke åndedrætssystemet 59, og eucalyptol (en monoterpen) kan påvirke acetylcholinesterase 60. Samtidig eksponering af ingredienserne for to eller flere målsteder kan forstærke den samlede letale effekt af kombinationen. I bioassays af voksne stoffer viste malathion sig at være synergistisk med carvon eller eucalyptol eller eucalyptol eller diallyldisulfid eller α-pinen, hvilket indikerer, at det er synergistisk med tilsætning af limonen og di. Gode synergistiske allergidræbende kandidater for hele porteføljen af terpenforbindelser, med undtagelse af allyltrisulfid. Thangam og Kathiresan 61 rapporterede også lignende resultater af den synergistiske effekt af malathion med urteekstrakter. Denne synergistiske reaktion kan skyldes de kombinerede toksiske virkninger af malathion og fytokemikalier på insektafgiftende enzymer. Organofosfater såsom malathion virker generelt ved at hæmme cytokrom P450-esteraser og monooxygenaser62,63,64. Derfor kan kombinationen af malathion med disse virkningsmekanismer og terpener med forskellige virkningsmekanismer forstærke den samlede dødelige effekt på myg.
På den anden side indikerer antagonisme, at de valgte forbindelser er mindre aktive i kombination end hver forbindelse alene. Årsagen til antagonisme i nogle kombinationer kan være, at den ene forbindelse ændrer den anden forbindelses opførsel ved at ændre absorptions-, distributions-, metabolisme- eller udskillelseshastigheden. Tidlige forskere anså dette for at være årsagen til antagonisme i lægemiddelkombinationer. Molekyler Mulig mekanisme 65. Tilsvarende kan mulige årsager til antagonisme være relateret til lignende virkningsmekanismer, konkurrence mellem bestanddele om den samme receptor eller målsted. I nogle tilfælde kan der også forekomme ikke-kompetitiv hæmning af målproteinet. I denne undersøgelse viste to organosvovlforbindelser, diallyldisulfid og diallyltrisulfid, antagonistiske virkninger, muligvis på grund af konkurrence om det samme målsted. Ligeledes viste disse to svovlforbindelser antagonistiske virkninger og havde ingen effekt, når de kombineres med eudesmol og α-pinen. Eudesmol og alfa-pinen er cykliske af natur, hvorimod diallyldisulfid og diallyltrisulfid er alifatiske af natur. Baseret på den kemiske struktur burde kombinationen af disse forbindelser øge den samlede letale aktivitet, da deres målsteder normalt er forskellige34,47, men eksperimentelt fandt vi antagonisme, hvilket kan skyldes disse forbindelsers rolle i nogle ukendte organismers in vivo-systemer som følge af interaktion. Tilsvarende producerede kombinationen af cineol og α-pinen antagonistiske reaktioner, selvom forskere tidligere har rapporteret, at de to forbindelser har forskellige virkningsmål47,60. Da begge forbindelser er cykliske monoterpener, kan der være nogle fælles målsteder, der kan konkurrere om binding og påvirke den samlede toksicitet af de undersøgte kombinatoriske par.
Baseret på LC50-værdier og observeret dødelighed blev de to bedste synergistiske terpenkombinationer udvalgt, nemlig parrene carvon + limonen og eucalyptol + eudesmol, samt det syntetiske organofosformalathion med terpener. Den optimale synergistiske kombination af malathion + eudesmol-forbindelser blev testet i et bioassay mod voksne insekticider. Store insektkolonier blev målrettet for at bekræfte, om disse effektive kombinationer kan virke mod et stort antal individer over relativt store eksponeringsområder. Alle disse kombinationer udviser en synergistisk effekt mod store insektsværme. Lignende resultater blev opnået for en optimal synergistisk larvicid kombination testet mod store populationer af Aedes aegypti-larver. Det kan således siges, at den effektive synergistiske larvicid- og adulticide kombination af plante-EO-forbindelser er en stærk kandidat mod eksisterende syntetiske kemikalier og kan yderligere anvendes til at bekæmpe Aedes aegypti-populationer. Ligeledes kan effektive kombinationer af syntetiske larvicider eller adulticider med terpener også anvendes til at reducere doserne af thymetphos eller malathion, der administreres til myg. Disse potente synergistiske kombinationer kan give løsninger til fremtidige studier af udviklingen af lægemiddelresistens hos Aedes-myg.
Æg fra Aedes aegypti blev indsamlet fra Regional Medical Research Centre, Dibrugarh, Indian Council of Medical Research og opbevaret under kontrolleret temperatur (28 ± 1 °C) og luftfugtighed (85 ± 5%) i Department of Zoology, Gauhati University under følgende forhold: Arivoli blev beskrevet et al. Efter klækning blev larverne fodret med larvefoder (hundekikspulver og gær i forholdet 3:1), og voksne fik en 10% glukoseopløsning. Fra den 3. dag efter fremspiring fik voksne hunmyg lov til at suge blod fra albinorotter. Udblød filterpapiret i vand i et glas og placer det i æglæggerburet.
Udvalgte planteprøver, nemlig eukalyptusblade (Myrtaceae), hellig basilikum (Lamiaceae), mynte (Lamiaceae), melaleuca (Myrtaceae) og alliumløg (Amaryllidaceae). Indsamlet fra Guwahati og identificeret af Botanisk Institut, Gauhati Universitet. De indsamlede planteprøver (500 g) blev hydrodestilleret ved hjælp af et Clevenger-apparat i 6 timer. Den ekstraherede EO blev opsamlet i rene glasflasker og opbevaret ved 4 °C til videre undersøgelse.
Larvicid toksicitet blev undersøgt ved hjælp af let modificerede standardprocedurer fra Verdenssundhedsorganisationen 67. Brug DMSO som emulgator. Hver EO-koncentration blev initialt testet ved 100 og 1000 ppm, hvor 20 larver blev eksponeret i hvert replikat. Baseret på resultaterne blev et koncentrationsområde anvendt, og dødeligheden blev registreret fra 1 time til 6 timer (med 1 times intervaller) og 24 timer, 48 timer og 72 timer efter behandling. Subletale koncentrationer (LC50) blev bestemt efter 24, 48 og 72 timers eksponering. Hver koncentration blev analyseret i triplikat sammen med en negativ kontrol (kun vand) og en positiv kontrol (DMSO-behandlet vand). Hvis der forekommer forpupning, og mere end 10% af larverne i kontrolgruppen dør, gentages eksperimentet. Hvis dødeligheden i kontrolgruppen er mellem 5-10%, anvendes Abbott-korrektionsformlen 68.
Metoden beskrevet af Ramar et al. 69 blev anvendt til et voksent bioassay mod Aedes aegypti ved brug af acetone som opløsningsmiddel. Hver EO blev initialt testet mod voksne Aedes aegypti-myg i koncentrationer på 100 og 1000 ppm. Påfør 2 ml af hver forberedt opløsning til Whatman-nummeret. 1 stykke filterpapir (størrelse 12 x 15 cm2) blev brugt, og acetonen blev fordampet i 10 minutter. Filterpapir behandlet med kun 2 ml acetone blev brugt som kontrol. Efter at acetonen var fordampet, blev det behandlede filterpapir og kontrolfilterpapiret placeret i et cylindrisk rør (10 cm dybt). Ti 3- til 4 dage gamle ikke-blodædende myg blev overført til triplikater af hver koncentration. Baseret på resultaterne af de indledende tests blev forskellige koncentrationer af udvalgte olier testet. Dødeligheden blev registreret 1 time, 2 timer, 3 timer, 4 timer, 5 timer, 6 timer, 24 timer, 48 timer og 72 timer efter myggenes udsætning. Beregn LC50-værdier for eksponeringstider på 24 timer, 48 timer og 72 timer. Hvis dødeligheden i kontrolgruppen overstiger 20 %, gentages hele testen. Ligeledes, hvis dødeligheden i kontrolgruppen er større end 5 %, justeres resultaterne for de behandlede prøver ved hjælp af Abbotts formel68.
Gaskromatografi (Agilent 7890A) og massespektrometri (Accu TOF GCv, Jeol) blev udført for at analysere de indgående forbindelser i de udvalgte æteriske olier. GC'en var udstyret med en FID-detektor og en kapillærkolonne (HP5-MS). Bæregassen var helium, og flowhastigheden var 1 ml/min. GC-programmet sætter 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 tusind lag er de dem 10: 60-1M-8-220-5M-8-270-3M.
De vigtigste forbindelser i hver EO blev identificeret baseret på arealprocenten beregnet ud fra GC-kromatogrammet og massespektrometriresultaterne (med henvisning til NIST 70-standarddatabasen).
De to hovedforbindelser i hver EO blev udvalgt baseret på GC-MS-resultater og købt fra Sigma-Aldrich med en renhed på 98-99% til yderligere bioassays. Forbindelserne blev testet for larvicid og voksen effekt mod Aedes aegypti som beskrevet ovenfor. De mest almindeligt anvendte syntetiske larvicider tamephosat (Sigma Aldrich) og lægemidlet malathion til voksne (Sigma Aldrich) blev analyseret for at sammenligne deres effektivitet med udvalgte EO-forbindelser efter samme procedure.
Binære blandinger af udvalgte terpenforbindelser og terpenforbindelser plus kommercielle organofosfater (tilephos og malathion) blev fremstillet ved at blande LC50-dosen af hver kandidatforbindelse i et 1:1-forhold. De fremstillede kombinationer blev testet på larve- og voksenstadier af Aedes aegypti som beskrevet ovenfor. Hvert bioassay blev udført i triplikat for hver kombination og i triplikat for de individuelle forbindelser, der var til stede i hver kombination. Død af målinsekter blev registreret efter 24 timer. Beregn den forventede dødelighed for en binær blanding ved hjælp af følgende formel.
hvor E = forventet dødelighed for Aedes aegypti-myg som reaktion på en binær kombination, dvs. forbindelse (A + B).
Effekten af hver binær blanding blev mærket som synergistisk, antagonistisk eller ingen effekt baseret på χ2-værdien beregnet ved hjælp af metoden beskrevet af Pavla52. Beregn χ2-værdien for hver kombination ved hjælp af følgende formel.
Effekten af en kombination blev defineret som synergistisk, når den beregnede χ2-værdi var større end tabelværdien for de tilsvarende frihedsgrader (95% konfidensinterval), og hvis den observerede dødelighed viste sig at overstige den forventede dødelighed. Tilsvarende, hvis den beregnede χ2-værdi for en hvilken som helst kombination overstiger tabelværdien med nogle frihedsgrader, men den observerede dødelighed er lavere end den forventede dødelighed, betragtes behandlingen som antagonistisk. Og hvis den beregnede værdi af χ2 i en hvilken som helst kombination er mindre end tabelværdien i de tilsvarende frihedsgrader, anses kombinationen for ikke at have nogen effekt.
Tre til fire potentielt synergistiske kombinationer (100 larver og 50 larvicid og voksen insektaktivitet) blev udvalgt til testning mod et stort antal insekter. Voksne) fortsættes som ovenfor. Sammen med blandingerne blev individuelle forbindelser til stede i de udvalgte blandinger også testet på lige antal Aedes aegypti-larver og voksne. Kombinationsforholdet er én del LC50-dosis af én kandidatforbindelse og en del LC50-dosis af den anden bestanddel. I bioassayet med voksenaktivitet blev udvalgte forbindelser opløst i opløsningsmidlet acetone og påført filterpapir pakket ind i en cylindrisk plastbeholder på 1300 cm3. Acetonen blev fordampet i 10 minutter, og de voksne blev frigivet. Tilsvarende blev doser af LC50-kandidatforbindelser i det larvicidale bioassay først opløst i lige store mængder DMSO og derefter blandet med 1 liter vand opbevaret i 1300 cc plastbeholdere, og larverne blev frigivet.
Probabilistisk analyse af 71 registrerede dødelighedsdata blev udført ved hjælp af SPSS (version 16) og Minitab-software til beregning af LC50-værdier.
Opslagstidspunkt: 1. juli 2024