В предишен проект, тестващ местни предприятия за преработка на храни за комари в Тайланд, е установено, че етеричните масла (ЕО) от Cyperus rotundus, галангал и канела имат добра антикомарна активност срещу Aedes aegypti. В опит да се намали употребата на традиционни...инсектицидии подобряване на контрола на популациите от резистентни комари, това проучване имаше за цел да идентифицира потенциалния синергизъм между адултицидните ефекти на етиленовия оксид и токсичността на перметрина върху комарите Aedes aegypti, включително устойчиви на пиретроиди и чувствителни щамове.
Да се оцени химичният състав и убиващата активност на етилен йон (EO), извлечен от коренища на C. rotundus и A. galanga и кора на C. verum, срещу чувствителния щам Muang Chiang Mai (MCM-S) и резистентния щам Pang Mai Dang (PMD-R). Активни за възрастни Ae. Aedes aegypti. Извършен е и биологичен анализ на сместа от EO и перметрин върху възрастни комари, за да се разбере нейната синергична активност. щамове aegypti.
Химичната характеристика, използваща аналитичен метод GC-MS, показа, че от етеричните вещества на C. rotundus, A. galanga и C. verum са идентифицирани 48 съединения, представляващи съответно 80,22%, 86,75% и 97,24% от общите компоненти. Циперен (14,04%), β-бизаболен (18,27%) и цинамалдехид (64,66%) са основните компоненти съответно на маслото от циперус, маслото от галангал и балсамовото масло. В биологични тестове за убиване на възрастни индивиди, етеричните вещества на C. rotundus, A. galanga и C. verum са били ефективни при убиването на Ae. aegypti, като стойностите на LD50 за MCM-S и PMD-R са били съответно 10,05 и 9,57 μg/mg женски, 7,97 и 7,94 μg/mg женски и 3,30 и 3,22 μg/mg женски. Ефективността на MCM-S и PMD-R Ae при убиване на възрастни комари *aegypti* в тези енергийни вещества (EO) е близка до тази на пиперонил бутоксид (стойности на PBO, LD50 = 6,30 и 4,79 μg/mg съответно при женски), но не толкова изразена, колкото при перметрин (стойности на LD50 = 0,44 и 3,70 ng/mg съответно при женски). Въпреки това, комбинираните биологични анализи установяват синергия между EO и перметрин. Значителен синергизъм с перметрин срещу два щама комари Aedes. Aedes aegypti е наблюдаван в ЕМ на C. rotundus и A. galanga. Добавянето на масла от C. rotundus и A. galanga значително намалява LD50 стойностите на перметрин върху MCM-S от 0,44 на 0,07 ng/mg и 0,11 ng/mg съответно при женски, със стойности на коефициента на синергия (SR) съответно 6,28 и 4,00. В допълнение, етеричните масла (EO) от C. rotundus и A. galanga също значително намалиха LD50 стойностите на перметрин върху PMD-R от 3,70 до 0,42 ng/mg и 0,003 ng/mg при женските, съответно, със стойности на SR от 8,81 и 1233,33.
Синергичен ефект на комбинация от ЕО-перметрин за повишаване на токсичността за възрастни срещу два щама комари Aedes. Aedes aegypti демонстрира обещаваща роля на етиленовия оксид като синергист за повишаване на ефикасността срещу комари, особено когато традиционните съединения са неефективни или неподходящи.
Комарът Aedes aegypti (Diptera: Culicidae) е основният вектор на денга и други инфекциозни вирусни заболявания като жълта треска, чикунгуня и вируса Зика, представлявайки огромна и постоянна заплаха за хората [1, 2]. Вирусът на денга е най-сериозната патогенна хеморагична треска, засягаща хората, като се оценява, че годишно се регистрират 5–100 милиона случая, а над 2,5 милиарда души по света са изложени на риск [3]. Огнищата на това инфекциозно заболяване представляват огромна тежест за населението, здравните системи и икономиките на повечето тропически страни [1]. Според Министерството на здравеопазването на Тайланд, през 2015 г. в цялата страна са регистрирани 142 925 случая на денга и 141 смъртни случая, което е повече от три пъти повече от броя на случаите и смъртните случаи през 2014 г. [4]. Въпреки историческите доказателства, денга е била ликвидирана или значително намалена от комара Aedes. След контролирането на Aedes aegypti [5], нивата на заразяване се увеличиха драстично и болестта се разпространи по целия свят, отчасти поради десетилетия глобално затопляне. Елиминирането и контролът на Ae. Aedes aegypti е сравнително труден, тъй като е домашен комар-преносчик, който се чифтосва, храни, почива и снася яйца в и около човешките жилища през деня. Освен това, този комар има способността да се адаптира към промените в околната среда или смущенията, причинени от природни събития (като суша) или човешки мерки за контрол, и може да се върне към първоначалния си брой [6, 7]. Тъй като ваксините срещу денга са одобрени едва наскоро и няма специфично лечение за денга, предотвратяването и намаляването на риска от предаване на денга зависи изцяло от контролирането на комарите-преносчици и елиминирането на човешкия контакт с тях.
По-специално, използването на химикали за борба с комарите сега играе важна роля в общественото здраве като важен компонент от цялостното интегрирано управление на векторите. Най-популярните химични методи включват използването на нискотоксични инсектициди, които действат срещу ларви на комари (ларвициди) и възрастни комари (адидоциди). Контролът на ларвите чрез намаляване на източниците и редовна употреба на химически ларвициди като органофосфати и регулатори на растежа на насекомите се счита за важен. Неблагоприятното въздействие върху околната среда, свързано със синтетичните пестициди и тяхната трудоемка и сложна поддръжка, обаче остава основен проблем [8, 9]. Традиционният активен контрол на векторите, като контролът на възрастните, остава най-ефективното средство за контрол по време на вирусни огнища, тъй като може да унищожи векторите на инфекциозни болести бързо и в голям мащаб, както и да намали продължителността на живота и дълголетието на местните популации на вектори [3]. , 10]. Четири класа химически инсектициди: органохлорини (наричани само ДДТ), органофосфати, карбамати и пиретроиди формират основата на програмите за контрол на векторите, като пиретроидите се считат за най-успешния клас. Те са високо ефективни срещу различни членестоноги и имат ниска ефективност. токсичност за бозайници. В момента синтетичните пиретроиди съставляват по-голямата част от търговските пестициди, представлявайки около 25% от световния пазар на пестициди [11, 12]. Перметринът и делтаметринът са широкоспектърни пиретроидни инсектициди, които се използват в световен мащаб от десетилетия за борба с различни вредители от селскостопанско и медицинско значение [13, 14]. През 50-те години на миналия век ДДТ е избран за предпочитано химично вещество за националната програма на Тайланд за борба с комарите в областта на общественото здраве. След широкото използване на ДДТ в ендемични за малария райони, Тайланд постепенно прекрати употребата на ДДТ между 1995 и 2000 г. и го замени с два пиретроида: перметрин и делтаметрин [15, 16]. Тези пиретроидни инсектициди са въведени в началото на 90-те години на миналия век за борба с маларията и денга, предимно чрез третиране с мрежи за легла и използване на термични мъгли и спрейове с ултраниска токсичност [14, 17]. Въпреки това, те са загубили ефективност поради силната резистентност на комарите и липсата на обществено спазване на изискванията, породени от опасения за общественото здраве и въздействието на синтетичните химикали върху околната среда. Това представлява значителни предизвикателства пред успеха на програмите за контрол на векторите на заплахата [14, 18, 19]. За да бъде стратегията по-ефективна, са необходими навременни и подходящи контрамерки. Препоръчителните процедури за управление включват заместване на естествени вещества, ротация на химикали от различни класове, добавяне на синергисти и смесване на химикали или едновременно прилагане на химикали от различни класове [14, 20, 21]. Следователно, има спешна нужда от намиране и разработване на екологична, удобна и ефективна алтернатива и синергист, а това проучване има за цел да отговори на тази нужда.
Инсектицидите от естествен произход, особено тези, базирани на растителни компоненти, показват потенциал при оценката на настоящи и бъдещи алтернативи за контрол на комарите [22, 23, 24]. Няколко проучвания показват, че е възможно да се контролират важни вектори на комари чрез използване на растителни продукти, особено етерични масла (ЕО), като убийци на възрастни насекоми. Адултицидни свойства срещу някои важни видове комари са открити в много растителни масла като целина, кимион, зедоария, анасон, чушка, мащерка, Schinus terebinthifolia, Cymbopogon citratus, Cymbopogon schoenanthus, Cymbopogon giganteus, Chenopodium ambrosioides, Cochlospermum planchonii, Eucalyptus ter eticornis, Eucalyptus citriodora, Cananga odorata и Petroselinum Criscum [25,26,27,28,29,30]. Етиленовият оксид сега се използва не само самостоятелно, но и в комбинация с екстрахирани растителни вещества или съществуващи синтетични пестициди, произвеждайки различна степен на токсичност. Комбинациите от традиционни инсектициди като органофосфати, карбамати и пиретроиди с етиленов оксид/растителни екстракти действат синергично или антагонистично в своите токсични ефекти и е доказано, че са ефективни срещу вектори на болести и вредители [31,32,33,34,35]. Въпреки това, повечето изследвания върху синергичните токсични ефекти на комбинации от фитохимикали със или без синтетични химикали са проведени върху селскостопански насекоми вектори и вредители, а не върху медицински важни комари. Освен това, по-голямата част от работата върху синергичните ефекти на комбинациите от растителни и синтетични инсектициди срещу вектори на комари е фокусирана върху ларвицидния ефект.
В предишно проучване, проведено от авторите като част от текущ изследователски проект за скрининг на интимициди от местни хранителни растения в Тайланд, е установено, че етиленовите оксиди от Cyperus rotundus, галангал и канела имат потенциална активност срещу възрастни Aedes. Египет [36]. Следователно, това проучване имаше за цел да оцени ефективността на етиленовите масла, изолирани от тези лечебни растения, срещу комари Aedes. aegypti, включително щамове, устойчиви и чувствителни на пиретроиди. Синергичният ефект на бинарни смеси от етиленов оксид и синтетични пиретроиди с добра ефикасност при възрастни също е анализиран, за да се намали употребата на традиционни инсектициди и да се увеличи резистентността към вектори на комари, особено срещу Aedes. Aedes aegypti. Тази статия представя химическата характеристика на ефективните етерични масла и техния потенциал да повишат токсичността на синтетичния перметрин срещу комари Aedes. aegypti в чувствителни на пиретроиди щамове (MCM-S) и резистентни щамове (PMD-R).
Корените на C. rotundus и A. galanga и кората на C. verum (фиг. 1), използвани за екстракция на етерично масло, са закупени от доставчици на билкови лекарства в провинция Чианг Май, Тайланд. Научната идентификация на тези растения е постигната чрез консултация с г-н Джеймс Франклин Максуел, хербариен ботаник, катедра по биология, Колеж по природни науки, Университет Чианг Май (CMU), провинция Чианг Май, Тайланд, и учения Уаннари Чароенсап; в катедрата по фармация, Фармацевтичен колеж, Университет Карнеги Мелън, г-жа Ваучер. Образците от всяко растение се съхраняват в катедрата по паразитология в Медицинския факултет на Университета Карнеги Мелън за бъдеща употреба.
Растителните проби бяха сушени на сянка поотделно в продължение на 3–5 дни на открито пространство с активна вентилация и околна температура от приблизително 30 ± 5 °C, за да се отстрани съдържанието на влага преди екстракция на натурални етерични масла (ЕО). Общо 250 g от всеки сух растителен материал бяха механично смлени на едър прах и използвани за изолиране на етерични масла (ЕО) чрез парна дестилация. Дестилационният апарат се състоеше от електрически нагревателен кожух, 3000 mL колба с кръгло дъно, екстракционна колона, кондензатор и устройство Cool ace (Eyela Cool Ace CA-1112 CE, Tokyo Rikakikai Co. Ltd., Токио, Япония). Добавете 1600 ml дестилирана вода и 10-15 стъклени перли към колбата и след това я загрейте до приблизително 100°C с помощта на електрически нагревател в продължение на поне 3 часа, докато дестилацията завърши и спре да се произвежда EO. EO слоят се отделя от водната фаза с помощта на разделителна фуния, суши се над безводен натриев сулфат (Na2SO4) и се съхранява в запечатана кафява бутилка при 4°C, докато се изследват химичният състав и активността при възрастните индивиди.
Химичният състав на етеричните масла беше извършен едновременно с биологичния анализ за възрастното вещество. Качественият анализ беше извършен с помощта на GC-MS система, състояща се от газов хроматограф Hewlett-Packard (Уилмингтън, Калифорния, САЩ) 7890A, оборудван с единичен квадруполен масселективен детектор (Agilent Technologies, Уилмингтън, Калифорния, САЩ) и MSD 5975C (EI) (Agilent Technologies).
Хроматографска колона – DB-5MS (30 m × вътрешен диаметър 0.25 mm × дебелина на филма 0.25 µm). Общото време на провеждане на GC-MS беше 20 минути. Условията за анализ са съответно температури на инжектора и трансферната линия 250 и 280 °C; температурата на пещта е настроена да се повишава от 50°C до 250°C със скорост 10°C/мин, газът носител е хелий; дебит 1.0 ml/мин; обемът на инжектиране е 0.2 µL (1/10% по обем в CH2Cl2, съотношение на разделяне 100:1); За GC-MS детекция се използва електронно-йонизационна система с йонизационна енергия 70 eV. Диапазонът на събиране на данни е 50–550 атомни масови единици (amu), а скоростта на сканиране е 2.91 сканирания в секунда. Относителните проценти на компонентите са изразени като проценти, нормализирани по площта на пика. Идентифицирането на EO съставките се основава на техния индекс на задържане (RI). RI беше изчислен с помощта на уравнението на Van den Dool и Kratz [37] за серията n-алкани (C8-C40) и сравнен с индекси на задържане от литературата [38] и библиотечни бази данни (NIST 2008 и Wiley 8NO8). Идентичността на показаните съединения, като структура и молекулна формула, беше потвърдена чрез сравнение с налични автентични проби.
Аналитичните стандарти за синтетичен перметрин и пиперонилбутоксид (PBO, положителен контрол в синергични изследвания) бяха закупени от Sigma-Aldrich (Сейнт Луис, Мисури, САЩ). Комплектите за тестване за възрастни на Световната здравна организация (СЗО) и диагностичните дози импрегнирана с перметрин хартия (0,75%) бяха закупени от Центъра за контрол на векторите на СЗО в Пенанг, Малайзия. Всички други използвани химикали и реактиви бяха с аналитична чистота и бяха закупени от местни институции в провинция Чианг Май, Тайланд.
Комарите, използвани като тестови организми в биологичния анализ за възрастни, бяха свободно чифтосващи се лабораторни комари Aedes aegypti, включително чувствителния щам Muang Chiang Mai (MCM-S) и резистентния щам Pang Mai Dang (PMD-R). Щамът MCM-S е получен от местни проби, събрани в района на Muang Chiang Mai, провинция Чианг Май, Тайланд, и се съхранява в ентомологичната зала на катедрата по паразитология към Медицинския факултет на CMU от 1995 г. [39]. Щамът PMD-R, за който е установено, че е резистентен на перметрин, е изолиран от полеви комари, първоначално събрани от Ban Pang Mai Dang, област Mae Tang, провинция Чианг Май, Тайланд, и се съхранява в същия институт от 1997 г. [40]. Щамовете PMD-R са култивирани под селективно налягане за поддържане на нива на резистентност чрез периодично излагане на 0,75% перметрин, използвайки комплекта за откриване на СЗО с някои модификации [41]. Всеки щам на Ae. Aedes aegypti е колонизиран индивидуално в лаборатория, свободна от патогени, при 25 ± 2 °C, относителна влажност 80 ± 10% и фотопериод светлина/тъмнина 14:10 часа. Приблизително 200 ларви са отглеждани в пластмасови тарелки (33 см дължина, 28 см ширина и 9 см височина), пълни с чешмяна вода, с плътност 150–200 ларви на тарелка и са хранени два пъти дневно със стерилизирани кучешки бисквити. Възрастните червеи са отглеждани във влажни клетки и непрекъснато са хранени с 10% воден разтвор на захароза и 10% разтвор на мултивитаминен сироп. Женските комари редовно смучат кръв, за да снасят яйца. Женски на възраст от два до пет дни, които не са били хранени с кръв, могат да се използват непрекъснато в експериментални биологични анализи за възрастни.
Биоанализ за зависимостта доза-смъртност от EO беше проведен върху възрастни женски комари Aedes aegypti, MCM-S и PMD-R, използвайки локален метод, модифициран съгласно стандартния протокол на СЗО за тестване на чувствителност [42]. EO от всяко растение беше серийно разреден с подходящ разтворител (напр. етанол или ацетон), за да се получи градуирана серия от 4-6 концентрации. След анестезия с въглероден диоксид (CO2), комарите бяха претеглени индивидуално. Анестезираните комари бяха държани неподвижно върху суха филтърна хартия върху персонализирана студена плоча под стереомикроскоп, за да се предотврати реактивиране по време на процедурата. За всяко третиране, 0,1 μl разтвор на EO беше приложен върху горната част на пронотума на женската, използвайки ръчен микродозатор Hamilton (700 Series Microliter™, Hamilton Company, Reno, NV, USA). Двадесет и пет женски бяха третирани с всяка концентрация, като смъртността варираше от 10% до 95% за поне 4 различни концентрации. Комарите, третирани с разтворител, служеха като контрола. За да се предотврати замърсяване на тестовите проби, филтърната хартия се подменя с нова за всеки тестван EO. Дозите, използвани в тези биоанализи, са изразени в микрограми EO на милиграм живо женско телесно тегло. Активността на възрастните PBO също е оценена по подобен начин на EO, като PBO е използван като положителен контрол в синергични експерименти. Третираните комари във всички групи са поставени в пластмасови чашки и са им дадени 10% захароза плюс 10% мултивитаминен сироп. Всички биоанализи са проведени при 25 ± 2 °C и 80 ± 10% относителна влажност и са повторени четири пъти с контролите. Смъртността по време на 24-часовия период на отглеждане е проверена и потвърдена от липсата на реакция на комара към механична стимулация и след това е записана въз основа на средната стойност от четири повторения. Експерименталните третирания са повторени четири пъти за всяка тестова проба, като са използвани различни партиди комари. Резултатите са обобщени и използвани за изчисляване на процента на смъртност, който е използван за определяне на 24-часовата летална доза чрез пробит анализ.
Синергичният антициден ефект на EO и перметрин беше оценен с помощта на процедура за локален анализ на токсичност [42], както е описано по-рано. Използвайте ацетон или етанол като разтворител за приготвяне на перметрин в желаната концентрация, както и бинарна смес от EO и перметрин (EO-перметрин: перметрин, смесен с EO при LD25 концентрация). Тестовите комплекти (перметрин и EO-перметрин) бяха оценени спрямо щамове MCM-S и PMD-R на Ae. Aedes aegypti. На всяка от 25 женски комара бяха дадени четири дози перметрин, за да се тества неговата ефективност при убиване на възрастни, като всяко третиране се повтаря четири пъти. За да се идентифицират кандидат-синергисти на EO, на всяка от 25 женски комара бяха приложени от 4 до 6 дози EO-перметрин, като всяко приложение се повтаря четири пъти. Третирането с PBO-перметрин (перметрин, смесен с LD25 концентрация на PBO) също служи като положителен контрол. Дозите, използвани в тези биологични анализи, са изразени в нанограми тестова проба на милиграм живо женско телесно тегло. Проведени са четири експериментални оценки за всеки щам комари върху индивидуално отглеждани партиди, а данните за смъртността са обединени и анализирани с помощта на Probit, за да се определи 24-часова летална доза.
Коефициентът на смъртност беше коригиран с помощта на формулата на Abbott [43]. Коригираните данни бяха анализирани чрез Probit регресионен анализ, използвайки програмата за компютърна статистика SPSS (версия 19.0). Летални стойности от 25%, 50%, 90%, 95% и 99% (съответно LD25, LD50, LD90, LD95 и LD99) бяха изчислени с помощта на съответните 95% доверителни интервали (95% CI). Измерванията на значимостта и разликите между тестваните проби бяха оценени с помощта на хи-квадрат теста или U теста на Ман-Уитни в рамките на всеки биологичен анализ. Резултатите бяха считани за статистически значими при P< 0,05. Коефициентът на съпротивление (RR) се изчислява на ниво LD50, като се използва следната формула [12]:
RR > 1 показва резистентност, а RR ≤ 1 показва чувствителност. Стойността на коефициента на синергия (SR) на всеки кандидат за синергист се изчислява, както следва [34, 35, 44]:
Този фактор разделя резултатите на три категории: стойност на SR от 1±0,05 се счита, че няма видим ефект, стойност на SR >1,05 се счита, че има синергичен ефект, и стойност на SR от Светложълто течно масло може да се получи чрез парна дестилация на коренищата на C. rotundus и A. galanga и кората на C. verum. Добивите, изчислени на сухо тегло, са съответно 0,15%, 0,27% (w/w) и 0,54% (v/v) (Таблица 1). GC-MS изследване на химичния състав на маслата от C. rotundus, A. galanga и C. verum показва наличието на 19, 17 и 21 съединения, които представляват съответно 80,22, 86,75 и 97,24% от всички компоненти (Таблица 2). Съединенията на маслото от коренища на C. lucidum се състоят главно от циперонен (14,04%), следван от карален (9,57%), α-капселан (7,97%) и α-капселан (7,53%). Основният химичен компонент на маслото от коренища на галангал е β-бизаболен (18,27%), следван от α-бергамотен (16,28%), 1,8-цинеол (10,17%) и пиперонол (10,09%). Докато цинамалдехидът (64,66%) е идентифициран като основен компонент на маслото от кора на C. verum, канеленият ацетат (6,61%), α-копаенът (5,83%) и 3-фенилпропионалдехидът (4,09%) са считани за второстепенни съставки. Химичните структури на ципернена, β-бизаболена и цинамалдехида са основните съединения съответно на C. rotundus, A. galanga и C. verum, както е показано на Фигура 2.
Резултатите от три обективни експеримента (ОЕ), оценяващи активността при възрастни срещу комари Aedes. Комарите Aedyps aegypti са показани в Таблица 3. Установено е, че всички етерични масла (ЕО) имат летален ефект върху комарите Aedes от вида MCM-S при различни видове и дози. Aedes aegypti. Най-ефективният ЕО е C. verum, следван от A. galanga и C. rotundus със стойности на LD50 съответно от 3,30, 7,97 и 10,05 μg/mg за женските MCM-S, малко по-високи от 3,22 (U = 1), Z = -0,775, P = 0,667), 7,94 (U = 2, Z = 0, P = 1) и 9,57 (U = 0, Z = -1,549, P = 0,333) μg/mg PMD-R при жените. Това съответства на това, че PBO има малко по-висок ефект върху възрастните индивиди върху PMD-R, отколкото щамът MSM-S, със стойности на LD50 от 4,79 и 6,30 μg/mg женски, съответно (U = 0, Z = -2,021, P = 0,057). Може да се изчисли, че стойностите на LD50 на C. verum, A. galanga, C. rotundus и PBO срещу PMD-R са приблизително 0,98, 0,99, 0,95 и 0,76 пъти по-ниски от тези срещу MCM-S, съответно. Следователно, това показва, че чувствителността към PBO и EO е относително сходна между двата щама Aedes. Въпреки че PMD-R е по-чувствителен от MCM-S, чувствителността на Aedes aegypti не е значителна. За разлика от това, двата щама Aedes се различават значително по чувствителността си към перметрин aegypti (Таблица 4). PMD-R демонстрира значителна резистентност към перметрин (LD50 стойност = 0,44 ng/mg при жени) с по-висока LD50 стойност от 3,70 в сравнение с MCM-S (LD50 стойност = 0,44 ng/mg при жени) ng/mg при жени (U = 0, Z = -2,309, P = 0,029). Въпреки че PMD-R е много по-малко чувствителен към перметрин от MCM-S, неговата чувствителност към PBO и масла от C. verum, A. galanga и C. rotundus е малко по-висока от тази на MCM-S.
Както е наблюдавано в биологичния анализ на комбинацията EO-перметрин върху възрастни индивиди, бинарните смеси от перметрин и EO (LD25) показват или синергия (SR стойност > 1,05), или липса на ефект (SR стойност = 1 ± 0,05). Комплексните ефекти на смес EO-перметрин върху възрастни индивиди върху експериментални албиноси комари. Щамовете Aedes aegypti MCM-S и PMD-R са показани в Таблица 4 и Фигура 3. Установено е, че добавянето на масло от C. verum леко намалява LD50 на перметрин срещу MCM-S и леко увеличава LD50 срещу PMD-R съответно до 0,44–0,42 ng/mg при жените и от 3,70 до 3,85 ng/mg при жените. За разлика от това, добавянето на масла от C. rotundus и A. galanga значително намалява LD50 на перметрин върху MCM-S от 0,44 на 0,07 (U = 0, Z = -2,309, P = 0,029) и до 0,11 (U = 0, Z) = -2,309, P = 0,029) ng/mg при жени. Въз основа на LD50 стойностите на MCM-S, стойностите на SR на сместа EO-перметрин след добавяне на масла от C. rotundus и A. galanga са съответно 6,28 и 4,00. Съответно, LD50 на перметрин срещу PMD-R намаля значително от 3,70 на 0,42 (U = 0, Z = -2,309, P = 0,029) и до 0,003 с добавянето на масла от C. rotundus и A. galanga (U = 0). , Z = -2,337, P = 0,029) ng/mg женски. Стойността на SR на перметрин, комбиниран с C. rotundus срещу PMD-R, беше 8,81, докато стойността на SR на сместа от галангал-перметрин беше 1233,33. В сравнение с MCM-S, стойността на LD50 на положителната контрола PBO намалява от 0,44 до 0,26 ng/mg (женски) и от 3,70 ng/mg (женски) до 0,65 ng/mg (U = 0, Z = -2,309, P = 0,029) и PMD-R (U = 0, Z = -2,309, P = 0,029). Стойностите на SR на сместа PBO-перметрин за щамове MCM-S и PMD-R са съответно 1,69 и 5,69. Тези резултати показват, че маслата от C. rotundus и A. galanga и PBO усилват токсичността на перметрина в по-голяма степен, отколкото маслото от C. verum за щамове MCM-S и PMD-R.
Активност при възрастни (LD50) на EO, PBO, перметрин (PE) и техните комбинации срещу чувствителни към пиретроиди (MCM-S) и резистентни (PMD-R) щамове на комари Aedes. Aedes aegypti
[45]. Синтетичните пиретроиди се използват по целия свят за контрол на почти всички членестоноги със селскостопанско и медицинско значение. Въпреки това, поради вредните последици от употребата на синтетични инсектициди, особено по отношение на развитието и широко разпространената резистентност на комарите, както и въздействието върху дългосрочното здраве и околната среда, сега има спешна нужда от намаляване на употребата на традиционни синтетични инсектициди и разработване на алтернативи [35, 46, 47]. В допълнение към защитата на околната среда и човешкото здраве, предимствата на ботаническите инсектициди включват висока селективност, глобална достъпност и лекота на производство и употреба, което ги прави по-привлекателни за контрол на комарите [32, 48, 49]. Това проучване, освен че изяснява химичните характеристики на ефективните етерични масла чрез GC-MS анализ, също така оценява ефикасността на етеричните масла от възрастни и способността им да повишават токсичността на синтетичния перметрин aegypti в чувствителни към пиретроиди щамове (MCM-S) и резистентни щамове (PMD-R).
GC-MS характеризирането показа, че циперн (14,04%), β-бизаболен (18,27%) и цинамалдехид (64,66%) са основните компоненти на маслата от C. rotundus, A. galanga и C. verum, съответно. Тези химикали са демонстрирали разнообразна биологична активност. Ahn et al. [50] съобщават, че 6-ацетоксициперен, изолиран от коренището на C. rotundus, действа като противотуморно съединение и може да индуцира каспаза-зависима апоптоза в ракови клетки на яйчниците. β-Бисаболен, екстрахиран от етеричното масло на смирна, проявява специфична цитотоксичност срещу човешки и миши туморни клетки на млечната жлеза както in vitro, така и in vivo [51]. Съобщава се, че цинамалдехидът, получен от естествени екстракти или синтезиран в лаборатория, има инсектицидна, антибактериална, противогъбична, противовъзпалителна, имуномодулираща, противоракова и антиангиогенна активност [52].
Резултатите от дозозависимия биологичен анализ на активността при възрастните показват добър потенциал на тестваните етилен оксиди (EO) и показват, че щамовете на комарите Aedes MCM-S и PMD-R имат сходна чувствителност към EO и PBO Aedes aegypti. Сравнението на ефективността на EO и перметрин показва, че последният има по-силен алерциден ефект: стойностите на LD50 са съответно 0,44 и 3,70 ng/mg при женските за щамовете MCM-S и PMD-R. Тези открития се подкрепят от много проучвания, показващи, че естествено срещащите се пестициди, особено продуктите от растителни произход, като цяло са по-малко ефективни от синтетичните вещества [31, 34, 35, 53, 54]. Това може да се дължи на факта, че първите са сложна комбинация от активни или неактивни съставки, докато вторите са пречистено единично активно съединение. Разнообразието и сложността на естествените активни съставки с различни механизми на действие обаче могат да повишат биологичната активност или да възпрепятстват развитието на резистентност в популациите гостоприемници [55, 56, 57]. Много изследователи съобщават за антикомарния потенциал на C. verum, A. galanga и C. rotundus и техните компоненти като β-бизаболен, цинамалдехид и 1,8-цинеол [22, 36, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64]. Преглед на литературата обаче разкри, че няма предишни съобщения за синергичния му ефект с перметрин или други синтетични инсектициди срещу комари от вида Aedes. Aedes aegypti.
В това проучване са наблюдавани значителни разлики в чувствителността към перметрин между двата щама на Aedes. Aedes aegypti. MCM-S е чувствителен към перметрин, докато PMD-R е много по-малко чувствителен към него, с процент на резистентност от 8,41. В сравнение с чувствителността на MCM-S, PMD-R е по-малко чувствителен към перметрин, но по-чувствителен към EO, което предоставя основа за по-нататъшни проучвания, насочени към повишаване на ефективността на перметрина чрез комбинирането му с EO. Синергичен комбиниран биологичен анализ за ефекти върху възрастни показа, че бинарни смеси от EO и перметрин намаляват или увеличават смъртността на възрастни Aedes. Aedes aegypti. Добавянето на масло от C. verum леко намалява LD50 на перметрин спрямо MCM-S, но леко увеличава LD50 срещу PMD-R със стойности на SR съответно 1,05 и 0,96. Това показва, че маслото от C. verum няма синергичен или антагонистичен ефект върху перметрин, когато е тествано върху MCM-S и PMD-R. За разлика от това, маслата от C. rotundus и A. galanga показват значителен синергичен ефект чрез значително намаляване на LD50 стойностите на перметрин върху MCM-S или PMD-R. Когато перметринът е комбиниран с EO от C. rotundus и A. galanga, стойностите на SR на сместа EO-перметрин за MCM-S са съответно 6,28 и 4,00. Освен това, когато перметринът е оценен спрямо PMD-R в комбинация с C. rotundus (SR = 8,81) или A. galanga (SR = 1233,33), стойностите на SR се увеличават значително. Заслужава да се отбележи, че както C. rotundus, така и A. galanga значително повишават токсичността на перметрин срещу PMD-R Ae. aegypti. По подобен начин е установено, че PBO увеличава токсичността на перметрин със стойности на SR от 1,69 и 5,69 за щамове MCM-S и PMD-R, съответно. Тъй като C. rotundus и A. galanga имаха най-високите стойности на SR, те се считаха за най-добрите синергисти за повишаване на токсичността на перметрин съответно върху MCM-S и PMD-R.
Няколко предишни проучвания съобщават за синергичния ефект на комбинации от синтетични инсектициди и растителни екстракти срещу различни видове комари. Ларвициден биоанализ срещу Anopheles Stephensi, изследван от Kalayanasundaram и Das [65], показа, че фентионът, широкоспектърен органофосфат, е свързан с Cleodendron inerme, Pedalium murax и Parthenium hysterophorus. Наблюдавана е значителна синергия между екстрактите със синергичен ефект (SF) съответно 1,31, 1,38, 1,40, 1,48, 1,61 и 2,23. При ларвициден скрининг на 15 вида мангрови дървета, екстрактът от петролев етер от кокиласти корени на мангрови дървета се оказва най-ефективен срещу Culex quinquefasciatus със стойност на LC50 от 25,7 mg/L [66]. Съобщава се също, че синергичният ефект на този екстракт и ботаническия инсектицид пиретрум намалява LC50 на пиретрум срещу ларвите на C. quinquefasciatus от 0,132 mg/L до 0,107 mg/L, като освен това в това проучване е използвано изчисление на SF от 1,23. 34,35,44]. Комбинираната ефективност на екстракта от корен на Solanum citron и няколко синтетични инсектицида (напр. фентион, циперметрин (синтетичен пиретроид) и тиметфос (органофосфорен ларвицид)) срещу комари Anopheles е оценена. Stephensi [54] и C. quinquefasciatus [34]. Комбинираната употреба на циперметрин и екстракт от петролев етер от жълти плодове показва синергичен ефект върху циперметрина във всички съотношения. Най-ефективното съотношение е бинарната комбинация 1:1 със стойности на LC50 и SF от 0,0054 ppm и 6,83, съответно, спрямо An. Стивън Уест [54]. Докато бинарна смес 1:1 от S. xanthocarpum и темефос е антагонистична (SF = 0.6406), комбинацията S. xanthocarpum-фентион (1:1) показва синергична активност срещу C. quinquefasciatus с SF от 1.3125 [34]]. Тонг и Бломквист [35] изследват ефектите на растителния етиленов оксид върху токсичността на карбарил (широкоспектърен карбамат) и перметрин за комари Aedes. Aedes aegypti. Резултатите показват, че етиленов оксид от агар-агар, черен пипер, хвойна, безсмъртниче, сандалово дърво и сусам повишава токсичността на карбарил за комари Aedes. Стойностите на SR за ларвите на aegypti варират от 1.0 до 7.0. За разлика от това, нито един от етеричните оксиди не е токсичен за възрастни комари Aedes. На този етап не са докладвани синергични ефекти за комбинацията от Aedes aegypti и EO-карбарил. PBO е използван като положителен контрол за повишаване на токсичността на карбарила срещу комари Aedes. Стойностите на SR на ларвите и възрастните Aedes aegypti са съответно 4,9-9,5 и 2,3. Само бинарни смеси от перметрин и EO или PBO са тествани за ларвицидна активност. Сместа EO-перметрин има антагонистичен ефект, докато сместа PBO-перметрин има синергичен ефект срещу комари Aedes. Ларви на Aedes aegypti. Въпреки това, експерименти с доза-отговор и оценка на SR за смеси PBO-перметрин все още не са проведени. Въпреки че са постигнати малко резултати относно синергичните ефекти на фитосинтетичните комбинации срещу вектори на комари, тези данни подкрепят съществуващите резултати, което отваря перспективата за добавяне на синергисти не само за намаляване на приложената доза, но и за увеличаване на убиващия ефект. Ефективност на насекомите. Освен това, резултатите от това проучване за първи път демонстрираха, че маслата от C. rotundus и A. galanga синергично проявяват значително по-висока ефикасност срещу чувствителни към пиретроиди и резистентни към пиретроиди щамове на комари Aedes в сравнение с PBO, когато са комбинирани с токсичност на перметрин. Aedes aegypti. Неочаквани резултати от синергичния анализ обаче показаха, че маслото от C. verum има най-голяма анти-възрастна активност срещу двата щама Aedes. Изненадващо, токсичният ефект на перметрина върху Aedes aegypti беше незадоволителен. Вариациите в токсичните ефекти и синергичните ефекти може да се дължат отчасти на излагане на различни видове и нива на биоактивни компоненти в тези масла.
Въпреки усилията за разбиране как да се подобри ефективността, синергичните механизми остават неясни. Възможните причини за различната ефикасност и синергичен потенциал могат да включват разлики в химичния състав на тестваните продукти и разлики в чувствителността към комари, свързани със статуса и развитието на резистентност. Има разлики между основните и второстепенните компоненти на етиленовия оксид, тествани в това проучване, и някои от тези съединения са показали, че имат репелентни и токсични ефекти срещу различни вредители и вектори на болести [61,62,64,67,68]. Основните съединения, характеризирани в маслата от C. rotundus, A. galanga и C. verum, като циперн, β-бизаболен и цинамалдехид, обаче не са тествани в тази статия за тяхната анти-възрастна и синергична активност срещу Ae, съответно. Aedes aegypti. Следователно са необходими бъдещи проучвания, за да се изолират активните съставки, присъстващи във всяко етерично масло, и да се изясни тяхната инсектицидна ефикасност и синергични взаимодействия срещу този вектор на комари. Като цяло, инсектицидната активност зависи от действието и реакцията между отровите и тъканите на насекомите, което може да се опрости и да се раздели на три етапа: проникване в кожата на тялото на насекомото и мембраните на целевите органи, активиране (= взаимодействие с целта) и детоксикация на токсични вещества [57, 69]. Следователно, синергизмът на инсектицидите, водещ до повишена ефективност на комбинациите от токсични вещества, изисква поне една от тези категории, като например повишено проникване, по-голямо активиране на натрупаните съединения или по-малко намалена детоксикация на активната съставка на пестицида. Например, енергийната толерантност забавя проникването на кутикулата през удебелена кутикула и биохимичната резистентност, като например засилен метаболизъм на инсектициди, наблюдаван при някои резистентни щамове на насекоми [70, 71]. Значителната ефективност на етилените окиси (ЕО) при повишаване на токсичността на перметрина, особено срещу PMD-R, може да показва решение на проблема с резистентността към инсектициди чрез взаимодействие с механизмите на резистентност [57, 69, 70, 71]. Tong и Blomquist [35] подкрепиха резултатите от това проучване, като демонстрираха синергично взаимодействие между ЕО и синтетични пестициди. aegypti, има доказателства за инхибиторна активност срещу детоксикиращи ензими, включително цитохром P450 монооксигенази и карбоксилестерази, които са тясно свързани с развитието на резистентност към традиционни пестициди. PBO не само се счита за метаболитен инхибитор на цитохром P450 монооксигеназата, но също така подобрява проникването на инсектициди, както е демонстрирано чрез използването му като положителен контрол в синергични изследвания [35, 72]. Интересно е, че 1,8-цинеолът, един от важните компоненти, открити в маслото от галангал, е известен със своите токсични ефекти върху видовете насекоми [22, 63, 73] и е съобщено, че има синергични ефекти в няколко области на изследванията на биологичната активност [74]. ,75,76,77]. В допълнение, 1,8-цинеолът в комбинация с различни лекарства, включително куркумин [78], 5-флуороурацил [79], мефенаминова киселина [80] и зидовудин [81], също има ефект на стимулиране на проникването in vitro. Следователно, възможната роля на 1,8-цинеола в синергичното инсектицидно действие е не само като активна съставка, но и като усилвател на проникването. Поради по-големия синергизъм с перметрин, особено срещу PMD-R, синергичните ефекти на галангалското масло и маслото от трихозантес, наблюдавани в това проучване, могат да са резултат от взаимодействия с механизми на резистентност, т.е. повишена пропускливост за хлор. Пиретроидите увеличават активирането на натрупаните съединения и инхибират детоксикиращи ензими като цитохром P450 монооксигенази и карбоксилестерази. Тези аспекти обаче изискват по-нататъшно проучване, за да се изясни специфичната роля на ЕО и неговите изолирани съединения (самостоятелно или в комбинация) в синергичните механизми.
През 1977 г. са докладвани нарастващи нива на резистентност към перметрин в основните популации на вектори в Тайланд и през следващите десетилетия употребата на перметрин е до голяма степен заменена от други пиретроидни химикали, особено тези, заменени от делтаметрин [82]. Резистентността на векторите към делтаметрин и други класове инсектициди обаче е изключително често срещана в цялата страна поради прекомерната и постоянна употреба [14, 17, 83, 84, 85, 86]. За да се бори с този проблем, се препоръчва ротация или повторна употреба на изхвърлени пестициди, които преди това са били ефективни и по-малко токсични за бозайниците, като например перметрин. В момента, въпреки че употребата на перметрин е намалена в последните национални правителствени програми за контрол на комарите, резистентност към перметрин все още може да се открие в популациите на комарите. Това може да се дължи на излагането на комари на търговски продукти за борба с вредители в домакинствата, които се състоят главно от перметрин и други пиретроиди [14, 17]. По този начин, успешното повторно използване на перметрин изисква разработването и прилагането на стратегии за намаляване на резистентността на векторите. Въпреки че никое от етеричните масла, тествани поотделно в това проучване, не е било толкова ефективно, колкото перметрин, съвместната работа с перметрин е довела до впечатляващи синергични ефекти. Това е обещаващ индикатор, че взаимодействието на етилов йон (EO) с механизмите на резистентност води до по-голяма ефективност на комбинацията от перметрин и EO от инсектицида или EO самостоятелно, особено срещу PMD-R Ae. Aedes aegypti. Ползите от синергичните смеси за повишаване на ефикасността, въпреки използването на по-ниски дози за контрол на векторите, могат да доведат до подобрено управление на резистентността и намаляване на разходите [33, 87]. От тези резултати е приятно да се отбележи, че етеричните масла от A. galanga и C. rotundus са значително по-ефективни от PBO при синергизиране на токсичността на перметрин както при щамове MCM-S, така и при PMD-R и са потенциална алтернатива на традиционните ергогенни средства.
Избраните етиленови оксиди (ЕО) имат значителни синергични ефекти при повишаване на токсичността при възрастните срещу PMD-R Ae. aegypti, особено маслото от галангал, което има SR стойност до 1233,33, което показва, че ЕО има широк потенциал като синергист за повишаване на ефективността на перметрина. Това може да стимулира използването на нов активен натурален продукт, който заедно би могъл да увеличи употребата на високоефективни продукти за контрол на комарите. Това също така разкрива потенциала на етиленовия оксид като алтернативен синергист за ефективно подобряване на по-стари или традиционни инсектициди за справяне със съществуващите проблеми с резистентността в популациите на комарите. Използването на леснодостъпни растения в програмите за контрол на комарите не само намалява зависимостта от вносни и скъпи материали, но и стимулира местните усилия за укрепване на системите за обществено здраве.
Тези резултати ясно показват значителния синергичен ефект, произведен от комбинацията от етиленов оксид и перметрин. Резултатите подчертават потенциала на етиленовия оксид като растителен синергист в борбата с комарите, повишавайки ефективността на перметрина срещу комари, особено при резистентни популации. Бъдещите разработки и изследвания ще изискват синергичен биоанализ на масла от галангал и алпиния и техните изолирани съединения, комбинации от инсектициди с естествен или синтетичен произход срещу множество видове и стадии на комари и тестове за токсичност срещу нецелеви организми. Практическо приложение на етиленовия оксид като жизнеспособен алтернативен синергист.
Световна здравна организация. Глобална стратегия за превенция и контрол на денга 2012–2020. Женева: Световна здравна организация, 2012.
Weaver SC, Costa F., Garcia-Blanco MA, Ko AI, Ribeiro GS, Saade G., et al. Вирусът Zika: история, поява, биология и перспективи за контрол. Антивирусни изследвания. 2016; 130: 69-80.
Световна здравна организация. Информационен лист за денга. 2016. http://www.searo.who.int/entity/vector_borne_tropical_diseases/data/data_factsheet/en/. Дата на достъп: 20 януари 2017 г.
Министерство на общественото здраве. Текущо състояние на случаите на денга и хеморагична денга в Тайланд. 2016. http://www.m-society.go.th/article_attach/13996/17856.pdf. Дата на достъп: 6 януари 2017 г.
Оой ЕЕ, Гох К.Т., Габлер Д.Дж. 35 години превенция на денга и контрол на векторите в Сингапур. Внезапно инфекциозно заболяване. 2006;12:887–93.
Морисън А.К., Зиелински-Гутиерес Е., Скот Т.В., Розенберг Р. Идентифицирайте предизвикателствата и предложете решения за контрол на вирусните вектори Aedes aegypti. PLOS Medicine. 2008;5:362–6.
Центрове за контрол и превенция на заболяванията. Денга, ентомология и екология. 2016. http://www.cdc.gov/dengue/entomologyecology/. Дата на достъп: 6 януари 2017 г.
Охимаин Е.И., Ангайе Т.К.Н., Баси С.Е. Сравнение на ларвицидната активност на листа, кора, стъбла и корени на Jatropa curcas (Euphorbiaceae) срещу маларийния вектор Anopheles gambiae. SZhBR. 2014;3:29-32.
Soleimani-Ahmadi M, Watandoust H, Zareh M. Характеристики на местообитанията на ларвите на Anopheles в райони с малария от програмата за ликвидиране на маларията в югоизточен Иран. Asia Pacific J Trop Biomed. 2014;4(Suppl 1):S73–80.
Bellini R, Zeller H, Van Bortel W. Преглед на подходите за контрол на векторите, превенция и контрол на огнища от вируса на Западен Нил и предизвикателства пред Европа. Векторни паразити. 2014;7:323.
Мутусами Р., Шивакумар М.С. Селекция и молекулярни механизми на резистентност към циперметрин при червени гъсеници (Amsacta albistriga Walker). Биохимична физиология на вредителите. 2014;117:54–61.
Рамкумар Г., Шивакумар М.С. Лабораторно изследване на резистентност към перметрин и кръстосана резистентност на Culex quinquefasciatus към други инсектициди. Изследователски център Паластор. 2015;114:2553–60.
Мацунака С., Хътсън Д. Х., Мърфи С. Д. Химия на пестицидите: Човешко благосъстояние и околна среда, том 3: Механизъм на действие, метаболизъм и токсикология. Ню Йорк: Pergamon Press, 1983.
Chareonviriyaphap T, Bangs MJ, Souvonkert V, Kongmi M, Korbel AV, Ngoen-Klan R. Преглед на резистентността към инсектициди и поведенческото избягване на вектори на човешки болести в Тайланд. Паразити като вектор. 2013;6:280.
Chareonviriyaphap T, Aum-Aung B, Ratanatham S. Актуални модели на резистентност към инсектициди сред комарите-преносчици в Тайланд. Southeast Asia J Trop Med Public Health. 1999;30:184-94.
Chareonviriyaphap T, Bangs MJ, Ratanatham S. Състояние на маларията в Тайланд. Southeast Asia J Trop Med Public Health. 2000;31:225–37.
Plernsub S, Saingamsuk J, Yanola J, Lumjuan N, Thippavankosol P, Walton S, Somboon P. Временна честота на мутациите за резистентност към нокдаун F1534C и V1016G при комари Aedes aegypti в Чианг Май, Тайланд, и въздействието на мутациите върху ефективността на термични мъгливи спрейове, съдържащи пиретроиди. Aktatrop. 2016;162:125–32.
Vontas J, Kioulos E, Pavlidi N, Moru E, Della Torre A, Ranson H. Резистентност към инсектициди в основните вектори на денга Aedes albopictus и Aedes aegypti. Биохимична физиология на вредителите. 2012; 104: 126-31.
Време на публикуване: 08 юли 2024 г.