Hvala vam što ste posjetili Nature.com. Verzija preglednika koju koristite ima ograničenu podršku za CSS. Za najbolje rezultate preporučujemo da koristite noviju verziju preglednika (ili onemogućite način kompatibilnosti u Internet Exploreru). U međuvremenu, kako bismo osigurali kontinuiranu podršku, prikazujemo stranicu bez stiliziranja ili JavaScripta.
Kombinacije insekticidnih spojeva biljnog podrijetla mogu pokazivati sinergijske ili antagonističke interakcije protiv štetnika. 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 larvalnih i odraslih stadija Aedes aegypti. Pet biljnih eteričnih ulja (EO) u početku je procijenjeno na njihovu larvicidnu i odraslu učinkovitost, a dva glavna spoja identificirana su u svakom EO na temelju rezultata GC-MS. Kupljeni 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 te su testirani i određeni njihovi sinergijski i antagonistički učinci. Najbolji larvicidni sastavi dobivaju se miješanjem limonena s dialil disulfidom, a najbolji adulticidni sastavi dobivaju se miješanjem karvona s limonenom. Komercijalno korišteni sintetski 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 najučinkovitija 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 3000 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. No, upotreba pojedinačnih spojeva može ponovno 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 štetnika. Pojedinačni aktivni spojevi prisutni u EO mogu pokazivati sinergističke ili antagonističke učinke u kombinacijama koje odražavaju ukupnu aktivnost EO, činjenica koja je dobro naglašena u studijama koje su proveli prethodni istraživači7,8. Program suzbijanja vektora također uključuje EO i njegove komponente. Komarcidno djelovanje eteričnih ulja opsežno je proučavano na komarcima Culex i Anopheles. Nekoliko je studija pokušalo razviti učinkovite pesticide kombiniranjem različitih biljaka s komercijalno korištenim sintetičkim pesticidima kako bi se povećala ukupna toksičnost i smanjile nuspojave9. No, studije takvih spojeva protiv Aedes aegypti ostaju rijetke. Napredak u medicinskoj znanosti i razvoj lijekova i cjepiva pomogli su u borbi protiv nekih bolesti koje prenose vektori. No, prisutnost različitih serotipova virusa, koje prenosi komarac Aedes aegypti, dovela je do neuspjeha programa cijepljenja. Stoga su, kada se pojave takve bolesti, programi suzbijanja vektora jedina opcija za sprječavanje širenja bolesti. U trenutnom scenariju, kontrola Aedes aegypti vrlo je važna jer je ključni vektor raznih 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 vektorskih bolesti koje prenosi Aedes svake godine povećava u Egiptu i povećava se u cijelom svijetu. Stoga je u tom kontekstu hitno potrebno razviti ekološki prihvatljive i učinkovite mjere kontrole populacija Aedes aegypti. Potencijalni kandidati u tom smislu su EO, njihovi sastavni spojevi i njihove kombinacije. Stoga je ova studija pokušala identificirati učinkovite sinergističke kombinacije ključnih biljnih EO spojeva iz pet biljaka s insekticidnim svojstvima (tj. metvica, sveti bosiljak, pjegavi eukaliptus, sumporni luk i čajevca) protiv Aedes aegypti.
Svi odabrani EO pokazali su potencijalnu larvicidnu aktivnost protiv Aedes aegypti s 24-satnom LC50 vrijednošću u rasponu od 0,42 do 163,65 ppm. Najviša larvicidna aktivnost zabilježena je za EO paprene metvice (Mp) s LC50 vrijednošću od 0,42 ppm nakon 24 sata, a zatim za češnjak (As) s LC50 vrijednošću od 16,19 ppm nakon 24 sata (Tablica 1).
Uz izuzetak Ocimum Sainttum, Os EO, sva ostala četiri testirana EO pokazala su očite alercidne učinke, s vrijednostima LC50 u rasponu od 23,37 do 120,16 ppm tijekom 24-satnog razdoblja izloženosti. Thymophilus striata (Cl) EO bio je najučinkovitiji u ubijanju odraslih s vrijednošću LC50 od 23,37 ppm unutar 24 sata od izloženosti, a slijedio ga je Eucalyptus maculata (Em) s vrijednošću LC50 od 101,91 ppm (Tablica 1). S druge strane, vrijednost LC50 za Os još nije utvrđena jer je najveća stopa smrtnosti od 53% zabilježena pri najvišoj dozi (Dodatna slika 3).
Dva glavna konstitutivna spoja u svakom EO identificirana su i odabrana na temelju rezultata baze podataka NIST knjižnice, postotka površine GC kromatograma i rezultata MS spektara (Tablica 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 tablica 1–5).
Rezultati masene spektrometrije glavnih terpenoida odabranih eteričnih ulja (A-dialil disulfid; B-dialil trisulfid; C-eugenol; D-metil eugenol; E-limonen; F-aromatski 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 učinke, sa srednjim subletalnim dozama u rasponu od 10-20 ppm. Umjerena larvicidna aktivnost ponovno 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 (Tablica 3). Međutim, nije pronađen značajan larvicidni potencijal metil eugenola i karvona čak ni pri najvišim dozama, stoga vrijednosti LC50 nisu izračunate (Tablica 3). Sintetski larvicid Temephos imao je srednju letalnu koncentraciju od 0,43 ppm protiv Aedes aegypti tijekom 24 sata izloženosti (Tablica 3, Dodatna tablica 6).
Sedam spojeva (dialil disulfid, dialil trisulfid, eukaliptol, α-pinen, eudesmol, limonen i karvon) identificirani su kao glavni spojevi učinkovitog EO i pojedinačno su testirani 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-satnoj izloženosti. Preostalih pet testiranih spojeva bilo je umjereno štetno za odrasle s LC50 vrijednostima u rasponu od 140,79 do 737,01 ppm (Tablica 3). Sintetski organofosforni malation bio je manje potentan od eudesmola, a jači od ostalih šest spojeva, s LC50 vrijednošću od 5,44 ppm tijekom 24-satnog razdoblja izloženosti (Tablica 3, Dodatna tablica 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 učinkovitost 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 najučinkovitija, sa 100%-tnom smrtnošću uočenom nakon 24 sata (Tablica 4). Slično tome, smjese limonena s dialil disulfidom i eugenola s timetfosom pokazale su dobar potencijal s uočenom smrtnošću ličinki od 98,3% (Tablica 5). Preostale 4 kombinacije, naime eudesmol plus eukaliptol, eudesmol plus limonen, eukaliptol plus alfa-pinen, alfa-pinen plus temefos, također su pokazale značajnu larvicidnu učinkovitost, s uočenim stopama smrtnosti većim od 90%. Očekivana stopa smrtnosti je blizu 60-75%. (Tablica 4). Međutim, kombinacija limonena s α-pinenom ili eukaliptusom pokazala je antagonističke reakcije. Slično tome, utvrđeno je da smjese Temefosa s eugenolom ili eukaliptusom ili eudesmolom ili dialil trisulfidom imaju antagonističke učinke. Slično tome, kombinacija dialil disulfida i dialil trisulfida te kombinacija bilo kojeg od ovih spojeva s eudesmolom ili eugenolom imaju antagonističko djelovanje na larve. Antagonizam je također zabilježen kod kombinacije eudesmola s eugenolom ili α-pinenom.
Od svih 28 binarnih smjesa testiranih na kiselinsku aktivnost u 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% (Tablica 5). Uočeno je da malation pokazuje sinergistički učinak sa svim kombinacijama spojeva osim limonena i dialil trisulfida. S druge strane, pronađen je antagonizam između dialil disulfida i dialil trisulfida i kombinacije bilo kojeg od njih s eukaliptusom, eukaliptolom, 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 opažene smrtnosti (Tablica 5).
Na temelju sinergističkih učinaka i subletalnih doza, njihova larvicidna toksičnost protiv velikog broja komaraca Aedes aegypti konačno je odabrana i dalje testirana. Rezultati su pokazali da je uočena smrtnost ličinki korištenjem binarnih kombinacija eugenol-limonen, dialil disulfid-limonen i dialil disulfid-timefos bila 100%, dok je očekivana smrtnost ličinki bila 76,48%, 72,16% odnosno 63,4% (Tablica 6). Kombinacija limonena i eudesmola bila je relativno manje učinkovita, s 88% uočene smrtnosti ličinki tijekom 24-satnog razdoblja izloženosti (Tablica 6). Ukratko, četiri odabrane binarne kombinacije također su pokazale sinergističke larvicidne učinke protiv Aedes aegypti kada su primijenjene u velikim razmjerima (Tablica 6).
Za adultocidni biološki test odabrane su tri sinergijske kombinacije za kontrolu velikih populacija odraslih Aedes aegypti. Kako bismo odabrali kombinacije za testiranje na velikim kolonijama insekata, prvo smo se usredotočili na dvije najbolje sinergijske kombinacije terpena, i to karvon plus limonen i eukaliptol plus eudesmol. Drugo, najbolja sinergijska kombinacija odabrana je iz kombinacije sintetskog 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. 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%-tnu opaženu smrtnost u usporedbi s očekivanom stopom smrtnosti od 61% do 65%. Druga kombinacija, eudesmol plus eukaliptol, pokazala je stopu smrtnosti od 78,66% nakon 24 sata izloženosti, u usporedbi s očekivanom stopom smrtnosti od 60%. Sve tri odabrane kombinacije pokazale su sinergističke učinke čak i kada su primijenjene u velikim razmjerima protiv odraslih Aedes aegypti (Tablica 6).
U ovoj studiji, odabrani biljni EO poput Mp, As, Os, Em i Cl pokazali su obećavajuće letalne učinke na larvalne i odrasle stadije Aedes aegypti. Mp EO imao je najveću larvicidnu aktivnost s LC50 vrijednošću od 0,42 ppm, a slijede ga As, Os i Em EO s LC50 vrijednošću manjom od 50 ppm nakon 24 sata. Ovi rezultati su u skladu s prethodnim studijama komaraca i drugih dipteričnih muha 10,11,12,13,14. Iako je larvicidni potencijal Cl niži od drugih eteričnih ulja, s LC50 vrijednošću od 163,65 ppm nakon 24 sata, njegov potencijal za odrasle je najveći s LC50 vrijednošću od 23,37 ppm nakon 24 sata. Mp, As i Em EO također su pokazali dobar alercidni potencijal s LC50 vrijednostima u rasponu od 100–120 ppm nakon 24 sata izloženosti, ali su bile relativno niže od njihove larvicidne učinkovitosti. S druge strane, EO Os pokazao je zanemariv alercidni učinak čak i pri najvišoj terapijskoj dozi. Dakle, rezultati pokazuju da toksičnost etilen oksida za biljke može varirati ovisno o razvojnom stadiju komaraca15. Također ovisi o brzini prodiranja EO u tijelo kukca, njihovoj interakciji sa specifičnim ciljnim enzimima i kapacitetu detoksikacije komarca u svakom razvojnom stadiju16. Veliki broj studija pokazao je da je glavni sastojak važan čimbenik u biološkoj aktivnosti etilen oksida, budući da čini većinu ukupnih spojeva3,12,17,18. Stoga smo razmotrili dva glavna spoja u svakom EO. Na temelju rezultata GC-MS, dialil disulfid i dialil trisulfid identificirani su kao glavni spojevi EO As, što je u skladu s prethodnim izvješćima19,20,21. Iako su prethodna izvješća ukazivala na to da je mentol jedan od njegovih glavnih spojeva, karvon i limonen ponovno su 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 navedeni su 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. Prijavljene su intraspecifične razlike u sastavu i koncentraciji eteričnih ulja ekstrahiranih iz istih biljnih vrsta na različitim lokacijama, a 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 zatim su kupljeni i testirani na njihove larvicidne učinke i učinke na odrasle komarce Aedes aegypti. Rezultati su pokazali da je larvicidna aktivnost dialil disulfida usporediva s aktivnošću sirovog EO As. Međutim, aktivnost dialil trisulfida je veća od aktivnosti EO As. Ovi rezultati slični su onima koje su dobili Kimbaris i suradnici 33 na Culex philippines. Međutim, ova dva spoja nisu pokazala dobru autocidnu aktivnost protiv ciljnih komaraca, što je u skladu s rezultatima Plata-Ruede i suradnika 34 na Tenebrio molitor. Os EO je učinkovit protiv larvalnog stadija Aedes aegypti, ali ne i protiv odraslog stadija. Utvrđeno je da je larvicidna aktivnost glavnih pojedinačnih spojeva niža od one sirovog Os EO. To implicira ulogu drugih spojeva i njihovih interakcija u sirovom etilen oksidu. Metil eugenol sam po sebi ima zanemarivu 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 skupinama eugenola i metileugenola mogu rezultirati različitom toksičnošću za istog ciljnog kukca39. Utvrđeno je da limonen ima umjerenu larvicidnu aktivnost, dok je učinak karvona bio beznačajan. Slično tome, relativno niska toksičnost limonena za odrasle kukce i visoka toksičnost karvona podržavaju rezultate nekih prethodnih studija40, ali proturječe drugima41. Prisutnost dvostrukih veza i na intracikličkim i na egzocikličkim položajima može povećati koristi ovih spojeva kao larvicida3,41, dok karvon, koji je keton s 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 (Tablica 1, Tablica 3). Među testiranim terpenoidima, utvrđeno je da eudesmol ima najveću larvicidnu i odraslu aktivnost s LC50 vrijednošću ispod 2,5 ppm, što ga čini obećavajućim spojem za suzbijanje komaraca Aedes. Njegova učinkovitost je bolja od učinkovitosti 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 gotovo je 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 skupine i njihovi položaji45,46. Ovi spojevi mogu djelovati uništavanjem staničnih nakupina, blokiranjem respiratorne aktivnosti, prekidom prijenosa živčanih impulsa itd. 47 Utvrđeno je da sintetski organofosfat Temephos ima najveću larvicidnu aktivnost s LC50 vrijednošću od 0,43 ppm, što je u skladu s Lekovim podacima -Utala 48. Aktivnost sintetskog 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 pronađena slična izvješća o razvoju otpornosti na biljne lijekove 50. Stoga se botanički proizvodi smatraju potencijalnim alternativama kemijskim 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 potentnosti na odraslima, utvrđeno je da je 7 kombinacija sinergističko, 15 kombinacija antagonističko, a za 6 kombinacija utvrđeno je da nemaju učinka. Razlog zašto određene kombinacije proizvode sinergistički učinak može biti posljedica istovremene interakcije kandidatskih spojeva u različitim važnim putovima ili 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 (Tablica 6), dok je utvrđeno da njegova kombinacija s eukaliptusom ili α-pinenom ima antagonističke učinke na ličinke. U prosjeku, limonen se čini dobrim sinergistom, moguće zbog prisutnosti metilnih skupina, dobrog prodiranja u stratum corneum i drugačijeg mehanizma djelovanja52,53. Prethodno je objavljeno da limonen može uzrokovati toksične učinke prodiranjem u kutikule insekata (kontaktna toksičnost), utjecajem na probavni sustav (antifeedant) ili utjecajem na dišni sustav (fumigacijsko djelovanje), 54 dok fenilpropanoidi poput eugenola mogu utjecati na metaboličke enzime 55. Stoga kombinacije spojeva s različitim mehanizmima djelovanja mogu povećati ukupni smrtonosni 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 pokazale su da eukaliptol ima inhibitorno djelovanje na acetilkolinesterazu (AChE), kao i na oktaaminske i GABA receptore56. Budući da ciklički monoterpeni, eukaliptol, eugenol itd. mogu imati isti mehanizam djelovanja kao i njihova neurotoksična aktivnost, 57 čime se minimiziraju njihovi kombinirani učinci putem međusobne inhibicije. Slično tome, utvrđeno je da je kombinacija Temefosa s dialil disulfidom, α-pinenom i limonenom sinergistička, što podupire prethodna izvješća o sinergijskom učinku između biljnih proizvoda i sintetskih 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 kemijskim strukturama. Eudesmol (seskviterpen) može utjecati na dišni sustav 59, a eukaliptol (monoterpen) može utjecati na acetilkolinesterazu 60. Istodobno izlaganje sastojaka na dva ili više ciljnih mjesta može pojačati ukupni letalni učinak kombinacije. U biološkim testovima na odraslim tvarima, utvrđeno je da je malation sinergistički s karvonom ili eukaliptolom ili eukaliptolom ili dialil disulfidom ili α-pinenom, što ukazuje na to da je sinergistički s dodatkom limonena i dil disulfida. Dobri sinergijski kandidati za alercide za cijeli portfelj 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 kombiniranih toksičnih učinaka malationa i fitokemikalija na enzime za detoksikaciju insekata. Organofosfati poput malationa općenito djeluju inhibiranjem citokrom P450 esteraza i monooksigenaza62,63,64. Stoga, kombiniranje malationa s ovim mehanizmima djelovanja i terpena s različitim mehanizmima djelovanja može pojačati ukupni smrtonosni učinak na komarce.
S druge strane, antagonizam ukazuje na to da su odabrani spojevi manje aktivni u kombinaciji nego svaki spoj zasebno. 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 to uzrokom antagonizma u kombinacijama lijekova. Molekule Mogući mehanizam 65. Slično tome, mogući uzroci antagonizma mogu biti povezani sa sličnim mehanizmima djelovanja, konkurencijom sastavnih 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 učinke, moguće zbog konkurencije za isto ciljno mjesto. Slično tome, ova dva sumporna spoja pokazala su antagonističke učinke i nisu imala učinka kada su se kombinirala s eudesmolom i α-pinenom. Eudesmol i alfa-pinen su cikličke prirode, dok su dialil disulfid i dialil trisulfid alifatske prirode. Na temelju kemijske strukture, kombinacija ovih spojeva trebala bi povećati ukupnu letalnu aktivnost budući da su im ciljna mjesta obično različita34,47, ali eksperimentalno smo pronašli antagonizam, koji može biti posljedica uloge ovih spojeva u nekim nepoznatim organizmima in vivo. sustavima kao rezultat interakcije. Slično tome, kombinacija cineola i α-pinena proizvela je antagonističke odgovore, iako su istraživači prethodno izvijestili da dva spoja imaju različite ciljeve djelovanja47,60. Budući da su oba spoja ciklički monoterpeni, mogu postojati neka zajednička ciljna mjesta koja se mogu natjecati za vezanje i utjecati na ukupnu toksičnost proučavanih kombinatornih parova.
Na temelju LC50 vrijednosti i uočene smrtnosti, odabrane su dvije najbolje sinergijske kombinacije terpena, i to parovi karvon + limonen i eukaliptol + eudesmol, kao i sintetski organofosforni malation s terpenima. Optimalna sinergijska kombinacija spojeva malation + eudesmol testirana je u biološkom testu na odrasle insekticide. Ciljano je ciljati velike kolonije insekata kako bi se potvrdilo mogu li ove učinkovite kombinacije 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 ličinki Aedes aegypti. Stoga se može reći da je učinkovita sinergistička larvicidna i adulticidna kombinacija biljnih EO spojeva snažan kandidat protiv postojećih sintetičkih kemikalija i može se dalje koristiti za kontrolu populacija Aedes aegypti. Slično tome, učinkovite kombinacije sintetičkih larvicida ili adulticida s terpenima mogu se koristiti i za smanjenje doza timetfosa ili malationa koje se primjenjuju komarcima. Ove snažne sinergijske kombinacije mogle bi 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 pod kontroliranom temperaturom (28 ± 1 °C) i vlažnosti (85 ± 5%) na Odjelu za zoologiju Sveučilišta Gauhati pod sljedećim uvjetima: Arivoli su opisani i suradnici. Nakon izleganja, ličinke su hranjene hranom za ličinke (prašak za pseće kekse i kvasac u omjeru 3:1), a odrasle jedinke su hranjene 10%-tnom otopinom glukoze. Počevši od 3. dana nakon izlijeganja, odraslim ženkama komaraca dopušteno je sisati krv albino štakora. 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), metvica (Lamiaceae), čajevca (Myrtaceae) i lukovice luka (Amaryllidaceae). Sakupljeni iz Guwahatija i identificirani od strane Odjel za botaniku Sveučilišta Gauhati. Sakupljeni uzorci biljaka (500 g) podvrgnuti su hidrodestilaciji pomoću Clevenger aparata tijekom 6 sati. Ekstrahirani EO sakupljen je u čiste staklene bočice i pohranjen na 4°C za daljnje proučavanje.
Larvicidna toksičnost proučavana je korištenjem neznatno modificiranih standardnih postupaka Svjetske zdravstvene organizacije 67. Koristite DMSO kao emulgator. Svaka koncentracija EO u početku je testirana na 100 i 1000 ppm, izlažući 20 ličinki u svakom ponavljanju. Na temelju 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 testirana je u tri ponavljanja zajedno s jednom negativnom kontrolom (samo voda) i jednom pozitivnom kontrolom (voda tretirana DMSO-om). Ako dođe do pupacije i više od 10% ličinki kontrolne skupine ugine, pokus se ponavlja. Ako je stopa smrtnosti u kontrolnoj skupini između 5-10%, koristite Abbottovu korekcijsku formulu 68.
Metoda koju su opisali Ramar i suradnici 69 korištena je za biološki test na odrasle komarce Aedes aegypti korištenjem acetona kao otapala. Svaki EO je u početku testiran na odrasle komarce Aedes aegypti u koncentracijama od 100 i 1000 ppm. Nanesite 2 ml svake pripremljene otopine na Whatmanov broj. 1 komad filter papira (veličine 12 x 15 cm2) i pustite da aceton ispari 10 minuta. Filter papir tretiran samo s 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 prebačeno je u tri ponavljanja svake koncentracije. Na temelju 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 izloženosti 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 skupini veća od 5%, prilagodite rezultate za tretirane uzorke koristeći Abbottovu formulu68.
Za analizu sastavnih spojeva odabranih eteričnih ulja provedene su plinska kromatografija (Agilent 7890A) i masena spektrometrija (Accu TOF GCv, Jeol). GC je bio opremljen FID detektorom i kapilarnom kolonom (HP5-MS). Nosni plin bio je helij, 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 crvenu boju za tisuću slojeva to su im 10:60-1M-8-220-5M-8-270-3M.
Glavni spojevi svakog EO identificirani su na temelju postotka površine izračunatog iz rezultata GC kromatograma i masene spektrometrije (u odnosu na bazu podataka standarda NIST 70).
Dva glavna spoja u svakom EO odabrana su na temelju rezultata GC-MS i kupljena od Sigma-Aldrich u čistoći od 98–99% za daljnje biološke testove. Spojevi su testirani na larvicidnu i adultnu učinkovitost protiv Aedes aegypti kao što je gore opisano. Najčešće korišteni sintetski larvicidi tamefosat (Sigma Aldrich) i lijek za odrasle malation (Sigma Aldrich) analizirani su kako bi se usporedila njihova učinkovitost 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 kandidata u omjeru 1:1. Pripremljene kombinacije testirane su na larvalnim i odraslim stadijima Aedes aegypti kako je gore opisano. Svaki biološki test proveden je u tri ponavljanja za svaku kombinaciju i u tri ponavljanja 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).
Učinak svake binarne smjese označen je kao sinergistički, antagonistički ili bez učinka na temelju vrijednosti χ2 izračunate metodom koju je opisao Pavla52. Izračunajte vrijednost χ2 za svaku kombinaciju pomoću sljedeće formule.
Učinak kombinacije definiran je kao sinergijski kada je izračunata vrijednost χ2 bila veća od tablične vrijednosti za odgovarajuće stupnjeve slobode (95% interval pouzdanosti) i ako je utvrđeno da opaženi mortalitet premašuje očekivani mortalitet. Slično tome, ako izračunata vrijednost χ2 za bilo koju kombinaciju premašuje tabličnu vrijednost s nekim stupnjevima slobode, ali je opaženi mortalitet niži od očekivanog mortaliteta, tretman se smatra antagonističkim. A ako je u bilo kojoj kombinaciji izračunata vrijednost χ2 manja od tablične vrijednosti u odgovarajućim stupnjevima slobode, smatra se da kombinacija nema učinka.
Tri do četiri potencijalno sinergijske kombinacije (100 ličinki i 50 larvicidne i odrasle insekte) 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 ličinki i odraslih insekata Aedes aegypti. Omjer kombinacije je jedan dio LC50 doze jednog kandidata i dio LC50 doze drugog sastavnog spoja. U biološkom testu aktivnosti na odrasle, odabrani spojevi otopljeni su u otapalu acetonu i naneseni na filter papir omotan u cilindričnu plastičnu posudu od 1300 cm3. Aceton je isparavan 10 minuta i odrasli su pušteni. Slično tome, u larvicidnom biološkom testu, doze LC50 kandidatskih spojeva prvo su otopljene u jednakim volumenima DMSO-a, a zatim pomiješane s 1 litrom vode pohranjene u plastičnim posudama od 1300 cm3, a ličinke su puštene.
Probabilistička analiza 71 zabilježenog podatka o smrtnosti provedena je korištenjem SPSS-a (verzija 16) i Minitab softvera za izračun LC50 vrijednosti.
Vrijeme objave: 01.07.2024.