Благодарим ви, че посетихте Nature.com. Версията на браузъра, която използвате, има ограничена CSS поддръжка. За най-добри резултати ви препоръчваме да използвате по-нова версия на браузъра си (или да деактивирате режима на съвместимост в Internet Explorer). Междувременно, за да осигурим постоянна поддръжка, показваме сайта без стилизиране или JavaScript.
Комбинации от инсектицидни съединения, получени от растения, могат да проявяват синергични или антагонистични взаимодействия срещу вредителите. Предвид бързото разпространение на болести, пренасяни от комарите Aedes, и нарастващата резистентност на популациите от комари Aedes към традиционните инсектициди, двадесет и осем комбинации от терпенови съединения, базирани на растителни етерични масла, бяха формулирани и тествани срещу ларвните и възрастните стадии на Aedes aegypti. Пет растителни етерични масла (ЕО) първоначално бяха оценени за тяхната ларвицидна и възрастна ефикасност и две основни съединения бяха идентифицирани във всяко ЕО въз основа на резултатите от GC-MS. Основните идентифицирани съединения бяха закупени, а именно диалил дисулфид, диалил трисулфид, карвон, лимонен, евгенол, метил евгенол, евкалиптол, евдесмол и алфа-пинен срещу комари. След това бяха приготвени бинарни комбинации от тези съединения, използвайки сублетални дози, и техните синергични и антагонистични ефекти бяха тествани и определени. Най-добрите ларвицидни състави се получават чрез смесване на лимонен с диалил дисулфид, а най-добрите адултицидни състави се получават чрез смесване на карвон с лимонен. Търговски използваният синтетичен ларвицид Temphos и лекарството за възрастни Malathion бяха тествани поотделно и в бинарни комбинации с терпеноиди. Резултатите показаха, че комбинацията от темефос и диалил дисулфид и малатион и еудесмол е най-ефективната. Тези мощни комбинации имат потенциал за употреба срещу Aedes aegypti.
Растителните етерични масла (ЕО) са вторични метаболити, съдържащи различни биоактивни съединения и стават все по-важни като алтернатива на синтетичните пестициди. Те са не само екологични и лесни за употреба, но и смес от различни биоактивни съединения, което също намалява вероятността от развитие на лекарствена резистентност1. Използвайки GC-MS технология, изследователите са изследвали съставките на различни растителни етерични масла и са идентифицирали повече от 3000 съединения от 17 500 ароматни растения2, повечето от които са тествани за инсектицидни свойства и се съобщава, че имат инсектицидни ефекти3,4. Някои проучвания подчертават, че токсичността на основния компонент на съединението е същата или по-голяма от тази на суровия му етиленов оксид. Но използването на отделни съединения може отново да остави възможност за развитие на резистентност, както е в случая с химичните инсектициди5,6. Следователно, настоящият фокус е върху приготвянето на смеси от съединения на базата на етиленов оксид, за да се подобри инсектицидната ефективност и да се намали вероятността от резистентност в целевите популации на вредители. Отделните активни съединения, присъстващи в етеричните масла (ЕО), могат да проявяват синергични или антагонистични ефекти в комбинации, отразяващи цялостната активност на ЕО, факт, който е добре подчертан в проучвания, проведени от предишни изследователи7,8. Програмата за контрол на векторите включва също ЕО и неговите компоненти. Комарицидната активност на етеричните масла е обстойно проучена върху комари Culex и Anopheles. Няколко проучвания са се опитали да разработят ефективни пестициди чрез комбиниране на различни растения с търговски използвани синтетични пестициди, за да се увеличи общата токсичност и да се сведат до минимум страничните ефекти9. Но проучванията на такива съединения срещу Aedes aegypti остават рядкост. Напредъкът в медицинската наука и разработването на лекарства и ваксини помогнаха за борбата с някои векторно предавани болести. Но наличието на различни серотипове на вируса, предавани от комара Aedes aegypti, доведе до провал на програмите за ваксинация. Следователно, когато възникнат такива заболявания, програмите за контрол на векторите са единствената възможност за предотвратяване на разпространението на болестта. В настоящата ситуация контролът върху Aedes aegypti е много важен, тъй като той е ключов вектор на различни вируси и техните серотипове, причиняващи денга, Зика, хеморагична денга, жълта треска и др. Най-забележителното е фактът, че броят на случаите на почти всички векторно пренасяни заболявания, пренасяни от Aedes, се увеличава всяка година в Египет и се увеличава в световен мащаб. Следователно, в този контекст има спешна нужда от разработване на екологично чисти и ефективни мерки за контрол на популациите на Aedes aegypti. Потенциални кандидати в това отношение са емисионните орални съединения (EO), техните съставни съединения и техните комбинации. Следователно, това проучване се опитва да идентифицира ефективни синергични комбинации от ключови растителни EO съединения от пет растения с инсектицидни свойства (т.е. мента, свещен босилек, петнист евкалипт, Allium sulfur и melaleuca) срещу Aedes aegypti.
Всички избрани етерични масла (EO) демонстрираха потенциална ларвицидна активност срещу Aedes aegypti с 24-часова LC50 стойност в диапазона от 0,42 до 163,65 ppm. Най-висока ларвицидна активност е регистрирана за EO от мента (Mp) със стойност на LC50 от 0,42 ppm на 24 часа, следван от чесън (As) със стойност на LC50 от 16,19 ppm на 24 часа (Таблица 1).
С изключение на Ocimum Sainttum, Os EO, всички останали четири скринирани EO показаха очевидни алергицидни ефекти, като стойностите на LC50 варират от 23,37 до 120,16 ppm за 24-часовия период на експозиция. Thymophilus striata (Cl) EO беше най-ефективен при убиване на възрастни с LC50 стойност от 23,37 ppm в рамките на 24 часа след експозиция, следван от Eucalyptus maculata (Em), който имаше LC50 стойност от 101,91 ppm (Таблица 1). От друга страна, стойността на LC50 за Os все още не е определена, тъй като най-високата смъртност от 53% е регистрирана при най-високата доза (Допълнителна фигура 3).
Двете основни съставни съединения във всеки EO бяха идентифицирани и избрани въз основа на резултатите от базата данни на библиотеката на NIST, процента площ от GC хроматограмата и резултатите от MS спектрите (Таблица 2). За EO As, основните идентифицирани съединения бяха диалил дисулфид и диалил трисулфид; за EO Mp, основните идентифицирани съединения бяха карвон и лимонен, за EO Em, основните идентифицирани съединения бяха евдесмол и евкалиптол; за EO Os, основните идентифицирани съединения бяха евгенол и метил евгенол, а за EO Cl, основните идентифицирани съединения бяха евгенол и α-пинен (Фигура 1, Допълнителни фигури 5–8, Допълнителна таблица 1–5).
Резултати от масспектрометрия на основните терпеноиди на избрани етерични масла (A-диалил дисулфид; B-диалил трисулфид; C-евгенол; D-метил евгенол; E-лимонен; F-ароматен цеперон; G-α-пинен; H-цинеол; R-евдамол).
Общо девет съединения (диалил дисулфид, диалил трисулфид, евгенол, метил евгенол, карвон, лимонен, евкалиптол, евдесмол, α-пинен) бяха идентифицирани като ефективни съединения, които са основните компоненти на EO и бяха индивидуално биоанализирани срещу Aedes aegypti в ларвни стадии. Съединението евдесмол имаше най-висока ларвицидна активност със стойност на LC50 от 2,25 ppm след 24 часа експозиция. Установено е също, че съединенията диалил дисулфид и диалил трисулфид имат потенциални ларвицидни ефекти, със средни сублетални дози в диапазона от 10–20 ppm. Умерена ларвицидна активност беше наблюдавана отново за съединенията евгенол, лимонен и евкалиптол със стойности на LC50 от 63,35 ppm, 139,29 ppm и 181,33 ppm след 24 часа (Таблица 3). Въпреки това, не е установен значителен ларвициден потенциал на метил евгенол и карвон дори при най-високите дози, така че стойностите на LC50 не са изчислени (Таблица 3). Синтетичният ларвицид Темефос има средна летална концентрация от 0,43 ppm срещу Aedes aegypti за 24 часа експозиция (Таблица 3, Допълнителна таблица 6).
Седем съединения (диалил дисулфид, диалил трисулфид, евкалиптол, α-пинен, еудесмол, лимонен и карвон) бяха идентифицирани като основни съединения на ефективен EO и бяха тествани поотделно срещу възрастни египетски комари Aedes. Според Probit регресионен анализ, е установено, че еудесмолът има най-висок потенциал със стойност на LC50 от 1,82 ppm, следван от евкалиптол със стойност на LC50 от 17,60 ppm при 24-часово време на експозиция. Останалите пет тествани съединения бяха умерено вредни за възрастни с LC50 стойности в диапазона от 140,79 до 737,01 ppm (Таблица 3). Синтетичният органофосфорен малатион беше по-малко силен от еудесмола и по-силен от останалите шест съединения, със стойност на LC50 от 5,44 ppm за 24-часовия период на експозиция (Таблица 3, Допълнителна таблица 6).
Седем мощни водещи съединения и органофосфорният тамефозат бяха избрани за формулиране на бинарни комбинации от техните LC50 дози в съотношение 1:1. Общо 28 бинарни комбинации бяха приготвени и тествани за тяхната ларвицидна ефикасност срещу Aedes aegypti. Девет комбинации бяха установени като синергични, 14 комбинации бяха антагонистични и пет комбинации не бяха ларвицидни. Сред синергичните комбинации, комбинацията от диалил дисулфид и темофол беше най-ефективна, със 100% наблюдавана смъртност след 24 часа (Таблица 4). По подобен начин, смеси от лимонен с диалил дисулфид и евгенол с тиметфос показаха добър потенциал с наблюдавана ларвна смъртност от 98,3% (Таблица 5). Останалите 4 комбинации, а именно еудесмол плюс евкалиптол, еудесмол плюс лимонен, евкалиптол плюс алфа-пинен, алфа-пинен плюс темефос, също показаха значителна ларвицидна ефикасност, като наблюдаваните нива на смъртност надвишаваха 90%. Очакваната смъртност е близо 60-75%. (Таблица 4). Въпреки това, комбинацията от лимонен с α-пинен или евкалипт показва антагонистични реакции. По подобен начин е установено, че смеси от Темефос с евгенол или евкалипт, или евдесмол, или диалил трисулфид имат антагонистични ефекти. По подобен начин, комбинацията от диалил дисулфид и диалил трисулфид и комбинацията от някое от тези съединения с евдесмол или евгенол са антагонистични в своето ларвицидно действие. Антагонизъм е съобщаван и при комбинацията от евдесмол с евгенол или α-пинен.
От всички 28 бинарни смеси, тествани за киселинна активност при възрастни, 7 комбинации са синергични, 6 нямат ефект, а 15 са антагонистични. Смеси от еудесмол с евкалипт и лимонен с карвон се оказват по-ефективни от други синергични комбинации, със смъртност на 24 часа съответно 76% и 100% (Таблица 5). Наблюдавано е, че малатионът проявява синергичен ефект с всички комбинации от съединения, с изключение на лимонен и диалил трисулфид. От друга страна, е установен антагонизъм между диалил дисулфид и диалил трисулфид и комбинацията от тях с евкалипт, евкалиптол, карвон или лимонен. По подобен начин, комбинации от α-пинен с еудесмол или лимонен, евкалиптол с карвон или лимонен и лимонен с еудесмол или малатион показват антагонистични ларвицидни ефекти. За останалите шест комбинации не е имало значителна разлика между очакваната и наблюдаваната смъртност (Таблица 5).
Въз основа на синергични ефекти и сублетални дози, тяхната ларвицидна токсичност срещу голям брой комари Aedes aegypti беше окончателно избрана и допълнително тествана. Резултатите показаха, че наблюдаваната ларвна смъртност при използване на бинарните комбинации евгенол-лимонен, диалил дисулфид-лимонен и диалил дисулфид-тимефос е била 100%, докато очакваната ларвна смъртност е била съответно 76,48%, 72,16% и 63,4% (Таблица 6). Комбинацията от лимонен и евдесмол е била относително по-малко ефективна, като е наблюдавана ларвна смъртност от 88% за 24-часовия период на експозиция (Таблица 6). В обобщение, четирите избрани бинарни комбинации също демонстрираха синергични ларвицидни ефекти срещу Aedes aegypti, когато се прилагат в голям мащаб (Таблица 6).
За адултоцидния биологичен тест за контрол на големи популации от възрастни Aedes aegypti бяха избрани три синергични комбинации. За да изберем комбинации за тестване върху големи колонии от насекоми, първо се фокусирахме върху двете най-добри синергични терпенови комбинации, а именно карвон плюс лимонен и евкалиптол плюс еудесмол. Второ, най-добрата синергична комбинация беше избрана от комбинацията от синтетичен органофосфат малатион и терпеноиди. Смятаме, че комбинацията от малатион и еудесмол е най-добрата комбинация за тестване върху големи колонии от насекоми поради най-високата наблюдавана смъртност и много ниските LC50 стойности на кандидат-съставките. Малатионът проявява синергизъм в комбинация с α-пинен, диалил дисулфид, евкалипт, карвон и еудесмол. Но ако погледнем LC50 стойностите, Еудесмолът има най-ниската стойност (2,25 ppm). Изчислените LC50 стойности на малатион, α-пинен, диалил дисулфид, евкалиптол и карвон са съответно 5,4, 716,55, 166,02, 17,6 и 140,79 ppm. Тези стойности показват, че комбинацията от малатион и еудесмол е оптималната комбинация по отношение на дозировката. Резултатите показват, че комбинациите от карвон плюс лимонен и еудесмол плюс малатион имат 100% наблюдавана смъртност в сравнение с очаквана смъртност от 61% до 65%. Друга комбинация, еудесмол плюс евкалиптол, показва смъртност от 78,66% след 24 часа експозиция, в сравнение с очаквана смъртност от 60%. И трите избрани комбинации демонстрират синергични ефекти, дори когато се прилагат в голям мащаб срещу възрастни Aedes aegypti (Таблица 6).
В това проучване, избрани растителни етерични масла (ЕО), като Mp, As, Os, Em и Cl, показаха обещаващи летални ефекти върху ларвните и възрастните стадии на Aedes aegypti. Mp EO имаше най-висока ларвицидна активност със стойност на LC50 от 0,42 ppm, следван от As, Os и Em EO със стойност на LC50 под 50 ppm след 24 часа. Тези резултати са в съответствие с предишни проучвания на комари и други двукрили мухи10,11,12,13,14. Въпреки че ларвицидната активност на Cl е по-ниска от тази на други етерични масла, със стойност на LC50 от 163,65 ppm след 24 часа, потенциалът му за възрастни е най-висок с LC50 стойност от 23,37 ppm след 24 часа. Mp, As и Em EO също показаха добър алервициден потенциал със стойности на LC50 в диапазона от 100–120 ppm при 24 часа експозиция, но бяха относително по-ниски от тяхната ларвицидна ефикасност. От друга страна, EO Os демонстрира незначителен алерциден ефект дори при най-високата терапевтична доза. По този начин резултатите показват, че токсичността на етиленовия оксид върху растенията може да варира в зависимост от стадия на развитие на комарите15. Тя зависи и от скоростта на проникване на EO в тялото на насекомото, взаимодействието им със специфични целеви ензими и детоксикационния капацитет на комара на всеки етап от развитието16. Голям брой изследвания показват, че основното компонентно съединение е важен фактор за биологичната активност на етиленовия оксид, тъй като то представлява по-голямата част от общото количество съединения3,12,17,18. Следователно, ние разгледахме две основни съединения във всяко EO. Въз основа на резултатите от GC-MS, диалил дисулфидът и диалил трисулфидът бяха идентифицирани като основни съединения на EO As, което е в съответствие с предишни доклади19,20,21. Въпреки че предишни доклади посочваха, че ментолът е едно от основните му съединения, карвонът и лимоненът отново бяха идентифицирани като основни съединения на Mp EO22,23. Профилът на състава на Os EO показа, че евгенолът и метил евгенолът са основните съединения, което е подобно на откритията на по-ранни изследователи16,24. Евкалиптолът и евкалиптолът са посочени като основните съединения, присъстващи в маслото от листа на Em, което е в съответствие с откритията на някои изследователи25,26, но противоречи на откритията на Olalade et al.27. Доминирането на цинеол и α-пинен е наблюдавано в етеричното масло от melaleuca, което е подобно на предишни проучвания28,29. Съобщава се за вътрешновидови разлики в състава и концентрацията на етерични масла, извлечени от едни и същи растителни видове на различни места, които са повлияни от географските условия на растеж на растенията, времето на прибиране на реколтата, етапа на развитие или възрастта на растението, появата на хемотипове и др.22,30,31,32. Ключовите идентифицирани съединения след това бяха закупени и тествани за техните ларвицидни ефекти и ефекти върху възрастни комари Aedes aegypti. Резултатите показват, че ларвицидната активност на диалил дисулфид е сравнима с тази на суровия EO As. Но активността на диалил трисулфид е по-висока от тази на EO As. Тези резултати са подобни на получените от Kimbaris et al.33 върху Culex philippines. Тези две съединения обаче не показват добра автоцидна активност срещу целевите комари, което е в съответствие с резултатите на Plata-Rueda et al.34 върху Tenebrio molitor. Os EO е ефективен срещу ларвния стадий на Aedes aegypti, но не и срещу възрастния стадий. Установено е, че ларвицидната активност на основните отделни съединения е по-ниска от тази на суровия Os EO. Това предполага роля на други съединения и техните взаимодействия в суровия етиленов оксид. Метил евгенолът самостоятелно има незначителна активност, докато евгенолът самостоятелно има умерена ларвицидна активност. Това заключение потвърждава, от една страна,35,36, а от друга страна, противоречи на заключенията на по-ранни изследователи37,38. Разликите във функционалните групи на евгенола и метилевгенола могат да доведат до различна токсичност за едно и също целево насекомо39. Установено е, че лимоненът има умерена ларвицидна активност, докато ефектът на карвона е незначителен. По подобен начин, относително ниската токсичност на лимонена за възрастни насекоми и високата токсичност на карвона подкрепят резултатите от някои предишни проучвания40, но противоречат на други41. Наличието на двойни връзки както във вътрецикличните, така и в екзоцикличните позиции може да увеличи ползите от тези съединения като ларвициди3,41, докато карвонът, който е кетон с ненаситени алфа и бета въглеродни атоми, може да проявява по-висок потенциал за токсичност при възрастни42. Индивидуалните характеристики на лимонена и карвона обаче са много по-ниски от общия EO Mp (Таблица 1, Таблица 3). Сред тестваните терпеноиди, е установено, че евдесмолът има най-голяма ларвицидна и възрастна активност с LC50 стойност под 2,5 ppm, което го прави обещаващо съединение за контрол на комарите Aedes. Неговата ефективност е по-добра от тази на целия EO Em, въпреки че това не е в съответствие с констатациите на Cheng et al.40. Евдезмолът е сескитерпенов ензим с две изопренови единици, който е по-малко летлив от кислородните монотерпени като евкалипта и следователно има по-голям потенциал като пестицид. Самият евкалиптол има по-голяма активност върху възрастните, отколкото върху ларвицидните, а резултатите от по-ранни проучвания както подкрепят, така и опровергават това37,43,44. Самата активност е почти сравнима с тази на целия EO Cl. Друг бицикличен монотерпен, α-пинен, има по-малък ефект върху възрастните хомогенни бактерия Aedes aegypti, отколкото ларвициден ефект, което е обратното на ефекта на пълния EO Cl. Общата инсектицидна активност на терпеноидите се влияе от тяхната липофилност, летливост, въглеродно разклонение, проекционна площ, повърхностна площ, функционални групи и техните позиции45,46. Тези съединения могат да действат чрез разрушаване на клетъчни натрупвания, блокиране на дихателната активност, прекъсване на предаването на нервни импулси и др.47 Установено е, че синтетичният органофосфат Темефос има най-висока ларвицидна активност със стойност на LC50 от 0,43 ppm, което е в съответствие с данните на Лек - Утала48. Активността при възрастни на синтетичния органофосфорен малатион е докладвана при 5,44 ppm. Въпреки че тези два органофосфата са показали благоприятни реакции срещу лабораторни щамове на Aedes aegypti, резистентност на комари към тези съединения е съобщена в различни части на света49. Не са открити обаче подобни съобщения за развитие на резистентност към билкови лекарства50. Поради това, ботаническите продукти се разглеждат като потенциални алтернативи на химическите пестициди в програмите за контрол на векторите.
Ларвицидният ефект е тестван върху 28 бинарни комбинации (1:1), приготвени от мощни терпеноиди и терпеноиди с тиметфос, като 9 комбинации са установени като синергични, 14 - антагонистични и 5 - антагонистични. Няма ефект. От друга страна, в биологичния тест за ефикасност при възрастни, 7 комбинации са установени като синергични, 15 комбинации - антагонистични и 6 комбинации са докладвани като без ефект. Причината, поради която някои комбинации произвеждат синергичен ефект, може да се дължи на едновременното взаимодействие на кандидат-съединенията по различни важни пътища или на последователното инхибиране на различни ключови ензими на определен биологичен път51. Установено е, че комбинацията от лимонен с диалил дисулфид, евкалипт или евгенол е синергична както при малки, така и при големи приложения (Таблица 6), докато е установено, че комбинацията му с евкалипт или α-пинен има антагонистични ефекти върху ларвите. Средно лимоненът изглежда е добър синергист, вероятно поради наличието на метилови групи, доброто проникване в роговия слой и различния механизъм на действие52,53. Преди това е съобщено, че лимоненът може да причини токсични ефекти чрез проникване през кутикулите на насекомите (контактна токсичност), засягане на храносмилателната система (антифеедантно средство) или засягане на дихателната система (фумигационна активност), 54 докато фенилпропаноидите като евгенол могат да повлияят на метаболитните ензими 55. Следователно, комбинации от съединения с различни механизми на действие могат да увеличат общия летален ефект на сместа. Установено е, че евкалиптолът е синергичен с диалил дисулфид, евкалипт или α-пинен, но други комбинации с други съединения са или неларвицидни, или антагонистични. Ранни проучвания показват, че евкалиптолът има инхибиторна активност върху ацетилхолинестеразата (AChE), както и върху октааминовите и GABA рецепторите 56. Тъй като цикличните монотерпени, евкалиптолът, евгенолът и др. могат да имат същия механизъм на действие като тяхната невротоксична активност, 57 като по този начин се минимизират комбинираните им ефекти чрез взаимно инхибиране. По подобен начин, комбинацията от Темефос с диалил дисулфид, α-пинен и лимонен се оказва синергична, което потвърждава предишни доклади за синергичен ефект между билкови продукти и синтетични органофосфати58.
Установено е, че комбинацията от еудесмол и евкалиптол има синергичен ефект върху ларвните и възрастните стадии на Aedes aegypti, вероятно поради различните им механизми на действие, дължащи се на различните им химични структури. Еудесмол (сескитерпенов) може да повлияе на дихателната система59, а евкалиптол (монотерпенов) може да повлияе на ацетилхолинестеразата60. Едновременното излагане на съставките на две или повече целеви места може да засили общия летален ефект на комбинацията. При биологични анализи на възрастни вещества, малатионът е установен като синергичен с карвон или евкалиптол, или евкалиптол, или диалил дисулфид, или α-пинен, което показва, че е синергичен с добавянето на лимонен и ди-дисулфид. Добри синергични кандидати за алергени за цялото портфолио от терпенови съединения, с изключение на алил трисулфид. Тангам и Катиресан61 също съобщават за подобни резултати от синергичния ефект на малатиона с билкови екстракти. Този синергичен отговор може да се дължи на комбинираните токсични ефекти на малатиона и фитохимикалите върху ензимите за детоксикация на насекоми. Органофосфатите като малатион обикновено действат чрез инхибиране на цитохром P450 естерази и монооксигенази62,63,64. Следователно, комбинирането на малатион с тези механизми на действие и терпени с различни механизми на действие може да засили общия летален ефект върху комарите.
От друга страна, антагонизмът показва, че избраните съединения са по-малко активни в комбинация, отколкото всяко съединение поотделно. Причината за антагонизма в някои комбинации може да бъде, че едното съединение модифицира поведението на другото съединение, като променя скоростта на абсорбция, разпределение, метаболизъм или екскреция. Ранните изследователи са смятали това за причина за антагонизма в лекарствените комбинации. Молекули Възможен механизъм 65. По подобен начин, възможните причини за антагонизма могат да бъдат свързани с подобни механизми на действие, конкуренция на съставните съединения за един и същ рецептор или целево място. В някои случаи може да възникне и неконкурентно инхибиране на целевия протеин. В това проучване две органосерни съединения, диалил дисулфид и диалил трисулфид, показват антагонистични ефекти, вероятно поради конкуренция за едно и също целево място. По същия начин, тези две серни съединения показват антагонистични ефекти и нямат ефект, когато се комбинират с еудесмол и α-пинен. Еудесмол и алфа-пинен са циклични по природа, докато диалил дисулфид и диалил трисулфид са алифатни по природа. Въз основа на химичната структура, комбинацията от тези съединения би трябвало да увеличи общата летална активност, тъй като техните целеви места обикновено са различни34,47, но експериментално открихме антагонизъм, който може да се дължи на ролята на тези съединения в някои неизвестни организми in vivo системи в резултат на взаимодействие. По подобен начин, комбинацията от цинеол и α-пинен е предизвикала антагонистични реакции, въпреки че изследователите са съобщили преди това, че двете съединения имат различни цели на действие47,60. Тъй като и двете съединения са циклични монотерпени, може да има някои общи целеви места, които могат да се конкурират за свързване и да повлияят на общата токсичност на изследваните комбинаторни двойки.
Въз основа на стойностите на LC50 и наблюдаваната смъртност бяха избрани двете най-добри синергични терпенови комбинации, а именно двойките карвон + лимонен и евкалиптол + еудесмол, както и синтетичният органофосфорен малатион с терпени. Оптималната синергична комбинация от съединения малатион + еудесмол беше тествана в биологичен анализ за инсектициди върху възрастни насекоми. Целевите действия са насочени към големи колонии от насекоми, за да се потвърди дали тези ефективни комбинации могат да работят срещу голям брой индивиди върху относително големи пространства на експозиция. Всички тези комбинации демонстрират синергичен ефект срещу големи рояци от насекоми. Подобни резултати са получени за оптимална синергична ларвицидна комбинация, тествана срещу големи популации от ларви на Aedes aegypti. По този начин може да се каже, че ефективната синергична ларвицидна и адултицидна комбинация от растителни ЕО съединения е силен кандидат срещу съществуващите синтетични химикали и може да се използва допълнително за контрол на популациите на Aedes aegypti. По същия начин, ефективни комбинации от синтетични ларвициди или адултициди с терпени могат да се използват и за намаляване на дозите тиметфос или малатион, прилагани на комари. Тези мощни синергични комбинации могат да предоставят решения за бъдещи изследвания върху еволюцията на лекарствената резистентност при комарите Aedes.
Яйцата на Aedes aegypti са събрани от Регионалния център за медицински изследвания, Дибругарх, Индийски съвет за медицински изследвания и са съхранявани при контролирана температура (28 ± 1 °C) и влажност (85 ± 5%) в Катедрата по зоология, Университет Гаухати, при следните условия: Arivoli са описани и др. След излюпването, ларвите са хранени с ларвна храна (прах от кучешки бисквити и мая в съотношение 3:1), а възрастните са хранени с 10% разтвор на глюкоза. Започвайки от 3-ия ден след появата, на възрастните женски комари е било позволено да смучат кръвта на албиноси плъхове. Накиснете филтърна хартия във вода в чаша и я поставете в клетката за снасяне на яйца.
Избрани растителни проби, а именно листа от евкалипт (Myrtaceae), свещен босилек (Lamiaceae), мента (Lamiaceae), чай (Myrtaceae) и луковици от алиум (Amaryllidaceae). Събрани от Гувахати и идентифицирани от Катедрата по ботаника към Университета Гаухати. Събраните растителни проби (500 g) бяха подложени на хидродестилация с помощта на апарат Clevenger в продължение на 6 часа. Екстрахираният етеричен оксид (EO) беше събран в чисти стъклени флакони и съхраняван при 4°C за по-нататъшно изследване.
Ларвицидната токсичност е изследвана с помощта на леко модифицирани стандартни процедури на Световната здравна организация 67. Използвайте DMSO като емулгатор. Всяка концентрация на EO първоначално е тествана при 100 и 1000 ppm, като във всяко повторение са изложени 20 ларви. Въз основа на резултатите е приложен диапазон на концентрация и смъртността е регистрирана от 1 час до 6 часа (на интервали от 1 час), както и на 24 часа, 48 часа и 72 часа след третирането. Сублеталните концентрации (LC50) са определени след 24, 48 и 72 часа експозиция. Всяка концентрация е анализирана трикратно, заедно с една отрицателна контрола (само вода) и една положителна контрола (вода, третирана с DMSO). Ако настъпи какавидиране и повече от 10% от ларвите в контролната група умрат, експериментът се повтаря. Ако смъртността в контролната група е между 5-10%, използвайте корекционната формула на Abbott 68.
Методът, описан от Ramar et al. 69, е използван за биологичен анализ на възрастни комари Aedes aegypti, използвайки ацетон като разтворител. Всеки EO първоначално е тестван срещу възрастни комари Aedes aegypti в концентрации от 100 и 1000 ppm. 2 ml от всеки приготвен разтвор се нанасят на Whatman число. 1 парче филтърна хартия (размер 12 x 15 cm2) и ацетонът се оставя да се изпари за 10 минути. Филтърна хартия, третирана само с 2 ml ацетон, се използва като контрола. След като ацетонът се изпари, третираната филтърна хартия и контролната филтърна хартия се поставят в цилиндрична епруветка (дълбочина 10 cm). Десет комара на възраст 3 до 4 дни, които не се хранят с кръв, са прехвърлени в три екземпляра с всяка концентрация. Въз основа на резултатите от предварителните тестове са тествани различни концентрации на избрани масла. Смъртността е регистрирана на 1 час, 2 часа, 3 часа, 4 часа, 5 часа, 6 часа, 24 часа, 48 часа и 72 часа след пускането на комара. Изчислете стойностите на LC50 за време на експозиция от 24 часа, 48 часа и 72 часа. Ако смъртността на контролната партида надвишава 20%, повторете целия тест. По същия начин, ако смъртността в контролната група е по-голяма от 5%, коригирайте резултатите за третираните проби, използвайки формулата на Abbott68.
За анализ на съставните съединения на избраните етерични масла бяха извършени газова хроматография (Agilent 7890A) и масспектрометрия (Accu TOF GCv, Jeol). Газовият хроматограф беше оборудван с FID детектор и капилярна колона (HP5-MS). Газът носител беше хелий, а дебитът беше 1 ml/min. Програмата GC задава за Allium sativum съотношението 10:80-1M-8-220-5M-8-270-9M, а за Ocimum Sainttum - 10:80-3M-8-200-3M-10-275-1M-5 – 280, за мента - 10:80-1M-8-200-5M-8-275-1M-5-280, за евкалипт - 20.60-1M-10-200-3M-30-280, а за червено вино - 10:60-1M-8-220-5M-8-270-3M.
Основните съединения на всеки ЕО бяха идентифицирани въз основа на процента на площта, изчислен от резултатите от GC хроматограмата и масспектрометрията (съгласно базата данни със стандарти NIST 70).
Двете основни съединения във всеки EO бяха избрани въз основа на резултатите от GC-MS и закупени от Sigma-Aldrich с чистота 98–99% за по-нататъшни биологични анализи. Съединенията бяха тествани за ларвицидна и възрастна ефикасност срещу Aedes aegypti, както е описано по-горе. Най-често използваните синтетични ларвициди тамефозат (Sigma Aldrich) и лекарството за възрастни малатион (Sigma Aldrich) бяха анализирани, за да се сравни тяхната ефективност с избрани EO съединения, следвайки същата процедура.
Бинарни смеси от избрани терпенови съединения и терпенови съединения плюс търговски органофосфати (тилефос и малатион) бяха приготвени чрез смесване на LC50 дозата на всяко кандидат съединение в съотношение 1:1. Приготвените комбинации бяха тествани върху ларвни и възрастни стадии на Aedes aegypti, както е описано по-горе. Всеки биологичен анализ беше извършен в три екземпляра за всяка комбинация и в три екземпляра за отделните съединения, присъстващи във всяка комбинация. Смъртта на целевите насекоми беше регистрирана след 24 часа. Изчислете очакваната смъртност за бинарна смес, като използвате следната формула.
където E = очаквана смъртност на комарите Aedes aegypti в отговор на бинарна комбинация, т.е. връзка (A + B).
Ефектът на всяка бинарна смес е обозначен като синергичен, антагонистичен или без ефект въз основа на стойността на χ2, изчислена по метода, описан от Pavla52. Изчислете стойността на χ2 за всяка комбинация, като използвате следната формула.
Ефектът от комбинацията се определя като синергичен, когато изчислената стойност на χ2 е по-голяма от табличната стойност за съответните степени на свобода (95% доверителен интервал) и ако се установи, че наблюдаваната смъртност надвишава очакваната смъртност. По подобен начин, ако изчислената стойност на χ2 за която и да е комбинация надвишава табличната стойност с някои степени на свобода, но наблюдаваната смъртност е по-ниска от очакваната смъртност, лечението се счита за антагонистично. И ако във всяка комбинация изчислената стойност на χ2 е по-малка от табличната стойност при съответните степени на свобода, се счита, че комбинацията няма ефект.
Три до четири потенциално синергични комбинации (100 ларви и 50 ларвицидни и възрастни насекоми) бяха избрани за тестване срещу голям брой насекоми. Възрастните) се процедират както по-горе. Наред със смесите, отделните съединения, присъстващи в избраните смеси, също бяха тествани върху равен брой ларви и възрастни на Aedes aegypti. Съотношението на комбинацията е една част LC50 доза от едното кандидат съединение и част LC50 доза от другото съставно съединение. В биологичния анализ на активността при възрастни, избраните съединения бяха разтворени в разтворителя ацетон и нанесени върху филтърна хартия, увита в цилиндричен пластмасов контейнер с обем 1300 cm3. Ацетонът беше изпарен в продължение на 10 минути и възрастните бяха освободени. По подобен начин, в ларвицидния биоанализ, дози от LC50 кандидат съединенията първо бяха разтворени в равни обеми DMSO и след това смесени с 1 литър вода, съхранявана в пластмасови контейнери с обем 1300 cm3, и ларвите бяха освободени.
Вероятностен анализ на 71 регистрирани данни за смъртност е извършен с помощта на SPSS (версия 16) и софтуера Minitab за изчисляване на стойностите на LC50.
Време на публикуване: 01 юли 2024 г.