Bedankt voor uw bezoek aan Nature.com. De browserversie die u gebruikt, biedt beperkte CSS-ondersteuning. Voor de beste resultaten raden we u aan een nieuwere versie van uw browser te gebruiken (of de compatibiliteitsmodus in Internet Explorer uit te schakelen). Om de ondersteuning te blijven garanderen, tonen we de site in de tussentijd zonder styling of JavaScript.
Combinaties van plantaardige insecticiden kunnen synergetische of antagonistische interacties vertonen tegen plagen. Gezien de snelle verspreiding van ziekten die door Aedes-muggen worden overgedragen en de toenemende resistentie van Aedes-muggenpopulaties tegen traditionele insecticiden, werden achtentwintig combinaties van terpeenverbindingen op basis van plantaardige etherische oliën geformuleerd en getest tegen de larvale en volwassen stadia van Aedes aegypti. Vijf plantaardige etherische oliën (EO's) werden aanvankelijk geëvalueerd op hun larvicide en volwassen gebruikseffectiviteit, en in elke EO werden twee belangrijke verbindingen geïdentificeerd op basis van GC-MS-resultaten. De belangrijkste geïdentificeerde verbindingen werden aangekocht, namelijk diallyldisulfide, diallyltrisulfide, carvon, limoneen, eugenol, methyleugenol, eucalyptol, eudesmol en alfa-pineen voor muggen. Binaire combinaties van deze verbindingen werden vervolgens bereid met behulp van subletale doses en hun synergetische en antagonistische effecten werden getest en bepaald. De beste larvicide middelen worden verkregen door limoneen te mengen met diallyldisulfide, en de beste adulticide middelen worden verkregen door carvon te mengen met limoneen. Het commercieel gebruikte synthetische larvicide Temphos en het geneesmiddel voor volwassenen Malathion werden afzonderlijk en in binaire combinaties met terpenoïden getest. De resultaten toonden aan dat de combinatie van temephos en diallyldisulfide en malathion en eudesmol de meest effectieve combinatie was. Deze krachtige combinaties hebben potentieel voor gebruik tegen Aedes aegypti.
Essentiële oliën van planten (EO's) zijn secundaire metabolieten die verschillende bioactieve verbindingen bevatten en worden steeds belangrijker als alternatief voor synthetische pesticiden. Ze zijn niet alleen milieuvriendelijk en gebruiksvriendelijk, maar vormen ook een mengsel van verschillende bioactieve verbindingen, wat ook de kans op resistentie tegen geneesmiddelen vermindert1. Met behulp van GC-MS-technologie onderzochten onderzoekers de bestanddelen van verschillende essentiële oliën van planten en identificeerden ze meer dan 3.000 verbindingen uit 17.500 aromatische planten2, waarvan de meeste werden getest op insecticide eigenschappen en naar verluidt insecticide effecten hebben3,4. Sommige studies benadrukken dat de toxiciteit van het hoofdbestanddeel van de verbinding gelijk is aan of groter is dan die van het ruwe ethyleenoxide. Maar het gebruik van individuele verbindingen kan opnieuw ruimte laten voor de ontwikkeling van resistentie, zoals het geval is bij chemische insecticiden5,6. Daarom ligt de focus momenteel op het bereiden van mengsels van verbindingen op basis van ethyleenoxide om de insecticide effectiviteit te verbeteren en de kans op resistentie in doelplaagpopulaties te verminderen. Individuele actieve verbindingen in EO's kunnen synergetische of antagonistische effecten vertonen in combinaties die de algehele activiteit van de EO weerspiegelen, een feit dat goed is benadrukt in studies uitgevoerd door eerdere onderzoekers7,8. Het vectorbestrijdingsprogramma omvat ook EO en zijn componenten. De muggendodende werking van etherische oliën is uitgebreid bestudeerd bij Culex- en Anopheles-muggen. Verschillende studies hebben geprobeerd effectieve pesticiden te ontwikkelen door verschillende planten te combineren met commercieel gebruikte synthetische pesticiden om de algehele toxiciteit te verhogen en bijwerkingen te minimaliseren9. Maar studies naar dergelijke verbindingen tegen Aedes aegypti blijven zeldzaam. Vooruitgang in de medische wetenschap en de ontwikkeling van medicijnen en vaccins hebben geholpen bij de bestrijding van sommige door vectoren overgedragen ziekten. Maar de aanwezigheid van verschillende serotypen van het virus, overgedragen door de Aedes aegypti-mug, heeft geleid tot het mislukken van vaccinatieprogramma's. Daarom zijn vectorbestrijdingsprogramma's de enige optie om de verspreiding van dergelijke ziekten te voorkomen wanneer dergelijke ziekten voorkomen. In de huidige situatie is de bestrijding van Aedes aegypti zeer belangrijk, omdat het een belangrijke vector is van verschillende virussen en hun serotypen die dengue, zika, dengue-hemorragische koorts, gele koorts, enz. veroorzaken. Het meest opmerkelijke is het feit dat het aantal gevallen van bijna alle door vectoren overgedragen Aedes-ziekten elk jaar in Egypte en wereldwijd toeneemt. Daarom is er in deze context een dringende behoefte aan de ontwikkeling van milieuvriendelijke en effectieve bestrijdingsmaatregelen voor Aedes aegypti-populaties. Potentiële kandidaten in dit opzicht zijn EO's, hun bestanddelen en hun combinaties. Daarom probeerde deze studie effectieve synergetische combinaties van belangrijke plantaardige EO-verbindingen van vijf planten met insecticide eigenschappen (namelijk munt, heilige basilicum, gevlekte eucalyptus, Allium zwavel en melaleuca) tegen Aedes aegypti te identificeren.
Alle geselecteerde EO's vertoonden een potentiële larvicide werking tegen Aedes aegypti met een LC50-waarde van 0,42 tot 163,65 ppm na 24 uur. De hoogste larvicide werking werd waargenomen voor pepermunt (Mp) EO met een LC50-waarde van 0,42 ppm na 24 uur, gevolgd door knoflook (As) met een LC50-waarde van 16,19 ppm na 24 uur (tabel 1).
Met uitzondering van Ocimum Sainttum, Os EO, vertoonden alle andere vier gescreende EO's duidelijke allercidale effecten, met LC50-waarden variërend van 23,37 tot 120,16 ppm gedurende de blootstellingsperiode van 24 uur. Thymophilus striata (Cl) EO was het meest effectief in het doden van volwassenen met een LC50-waarde van 23,37 ppm binnen 24 uur na blootstelling, gevolgd door Eucalyptus maculata (Em) met een LC50-waarde van 101,91 ppm (Tabel 1). De LC50-waarde voor Os is echter nog niet vastgesteld, aangezien het hoogste sterftecijfer van 53% werd geregistreerd bij de hoogste dosis (Aanvullende figuur 3).
De twee belangrijkste bestanddelen van elke EO werden geïdentificeerd en geselecteerd op basis van de resultaten van de NIST-bibliotheekdatabase, het percentage GC-chromatogramoppervlak en de resultaten van de MS-spectra (tabel 2). Voor EO As waren de belangrijkste geïdentificeerde verbindingen diallyldisulfide en diallyltrisulfide; voor EO Mp waren de belangrijkste geïdentificeerde verbindingen carvon en limoneen, voor EO Em waren de belangrijkste geïdentificeerde verbindingen eudesmol en eucalyptol; voor EO Os waren de belangrijkste geïdentificeerde verbindingen eugenol en methyleugenol, en voor EO Cl waren de belangrijkste geïdentificeerde verbindingen eugenol en α-pineen (figuur 1, aanvullende figuren 5-8, aanvullende tabel 1-5).
Resultaten van massaspectrometrie van de belangrijkste terpenoïden van geselecteerde essentiële oliën (A-diallyldisulfide; B-diallyltrisulfide; C-eugenol; D-methyleugenol; E-limoneen; F-aromatisch ceperon; G-α-pineen; H-cineol; R-eudamol).
In totaal werden negen verbindingen (diallyldisulfide, diallyltrisulfide, eugenol, methyleugenol, carvon, limoneen, eucalyptol, eudesmol, α-pineen) geïdentificeerd als effectieve verbindingen die de hoofdbestanddelen van EO zijn en individueel werden getest tegen Aedes aegypti in larvale stadia. De verbinding eudesmol had de hoogste larvicide activiteit met een LC50-waarde van 2,25 ppm na 24 uur blootstelling. De verbindingen diallyldisulfide en diallyltrisulfide blijken ook potentiële larvicide effecten te hebben, met gemiddelde subletale doses in het bereik van 10–20 ppm. Matige larvicide activiteit werd opnieuw waargenomen voor de verbindingen eugenol, limoneen en eucalyptol met LC50-waarden van 63,35 ppm, 139,29 ppm. en 181,33 ppm na 24 uur (tabel 3). Er werd echter geen significant larvicide potentieel van methyleugenol en carvon gevonden, zelfs niet bij de hoogste doses, dus werden LC50-waarden niet berekend (tabel 3). Het synthetische larvicide Temephos had een gemiddelde letale concentratie van 0,43 ppm tegen Aedes aegypti gedurende 24 uur blootstelling (tabel 3, aanvullende tabel 6).
Zeven verbindingen (diallyldisulfide, diallyltrisulfide, eucalyptol, α-pineen, eudesmol, limoneen en carvon) werden geïdentificeerd als de belangrijkste verbindingen met effectieve EO en werden individueel getest op volwassen Egyptische Aedes-muggen. Volgens Probit-regressieanalyse bleek eudesmol het hoogste potentieel te hebben met een LC50-waarde van 1,82 ppm, gevolgd door eucalyptol met een LC50-waarde van 17,60 ppm bij blootstelling gedurende 24 uur. De overige vijf geteste verbindingen waren matig schadelijk voor volwassenen met LC50-waarden variërend van 140,79 tot 737,01 ppm (tabel 3). Het synthetische organofosformalathion was minder krachtig dan eudesmol en hoger dan de andere zes verbindingen, met een LC50-waarde van 5,44 ppm gedurende de blootstellingsperiode van 24 uur (tabel 3, aanvullende tabel 6).
Zeven krachtige loodverbindingen en het organofosfortamefosaat werden geselecteerd om binaire combinaties van hun LC50-doses in een 1:1-verhouding te formuleren. In totaal werden 28 binaire combinaties bereid en getest op hun larvicide werking tegen Aedes aegypti. Negen combinaties bleken synergetisch, 14 antagonistisch en vijf combinaties waren niet larvicide. Van de synergetische combinaties was de combinatie van diallyldisulfide en temofol het meest effectief, met een mortaliteit van 100% na 24 uur (tabel 4). Evenzo vertoonden mengsels van limoneen met diallyldisulfide en eugenol met thymetfos een goed potentieel met een waargenomen larvenmortaliteit van 98,3% (tabel 5). De overige 4 combinaties, namelijk eudesmol plus eucalyptol, eudesmol plus limoneen, eucalyptol plus alfa-pineen, alfa-pineen plus temephos, vertoonden ook een significante larvicide werking, met waargenomen mortaliteitscijfers van meer dan 90%. Het verwachte mortaliteitscijfer ligt dicht bij 60-75% (Tabel 4). De combinatie van limoneen met α-pineen of eucalyptus vertoonde echter antagonistische reacties. Evenzo zijn mengsels van Temephos met eugenol of eucalyptus of eudesmol of diallyltrisulfide antagonistische effecten gebleken. Evenzo zijn de combinatie van diallyldisulfide en diallyltrisulfide en de combinatie van een van deze verbindingen met eudesmol of eugenol antagonistisch in hun larvicide werking. Antagonisme is ook gemeld bij de combinatie van eudesmol met eugenol of α-pineen.
Van alle 28 binaire mengsels die getest werden op de zure activiteit bij volwassenen, waren 7 combinaties synergetisch, 6 hadden geen effect en 15 antagonistisch. Mengsels van eudesmol met eucalyptus en limoneen met carvon bleken effectiever dan andere synergetische combinaties, met mortaliteitspercentages na 24 uur van respectievelijk 76% en 100% (tabel 5). Malathion blijkt een synergetisch effect te vertonen met alle combinaties van verbindingen, behalve limoneen en diallyltrisulfide. Aan de andere kant is antagonisme gevonden tussen diallyldisulfide en diallyltrisulfide en de combinatie van beide met eucalyptus, eucalyptol, carvon of limoneen. Evenzo vertoonden combinaties van α-pineen met eudesmol of limoneen, eucalyptol met carvon of limoneen, en limoneen met eudesmol of malathion een antagonistisch larvicide effect. Voor de overige zes combinaties was er geen significant verschil tussen de verwachte en waargenomen mortaliteit (tabel 5).
Op basis van synergetische effecten en subletale doses werd hun larvicide toxiciteit tegen een groot aantal Aedes aegypti muggen uiteindelijk geselecteerd en verder getest. De resultaten toonden aan dat de waargenomen larvale mortaliteit bij gebruik van de binaire combinaties eugenol-limoneen, diallyldisulfide-limoneen en diallyldisulfide-timephos 100% was, terwijl de verwachte larvale mortaliteit respectievelijk 76,48%, 72,16% en 63,4% was (Tabel 6). De combinatie van limoneen en eudesmol was relatief minder effectief, met een larvale mortaliteit van 88% waargenomen gedurende de blootstellingsperiode van 24 uur (Tabel 6). Samenvattend, de vier geselecteerde binaire combinaties vertoonden ook synergetische larvicide effecten tegen Aedes aegypti bij toepassing op grote schaal (Tabel 6).
Drie synergetische combinaties werden geselecteerd voor de adultocide bioassay ter bestrijding van grote populaties volwassen Aedes aegypti. Om combinaties te selecteren voor testen op grote insectenkolonies, richtten we ons eerst op de twee beste synergetische terpeencombinaties, namelijk carvon plus limoneen en eucalyptol plus eudesmol. Ten tweede werd de beste synergetische combinatie geselecteerd uit de combinatie van synthetisch organofosfaatmalathion en terpenoïden. Wij zijn van mening dat de combinatie van malathion en eudesmol de beste combinatie is voor testen op grote insectenkolonies vanwege de hoogste waargenomen mortaliteit en zeer lage LC50-waarden van de kandidaat-ingrediënten. Malathion vertoont synergisme in combinatie met α-pineen, diallyldisulfide, eucalyptus, carvon en eudesmol. Maar als we kijken naar de LC50-waarden, heeft eudesmol de laagste waarde (2,25 ppm). De berekende LC50-waarden van malathion, α-pineen, diallyldisulfide, eucalyptol en carvon waren respectievelijk 5,4, 716,55, 166,02, 17,6 en 140,79 ppm. Deze waarden geven aan dat de combinatie van malathion en eudesmol de optimale combinatie is qua dosering. De resultaten toonden aan dat de combinaties van carvon plus limoneen en eudesmol plus malathion een waargenomen sterftecijfer van 100% hadden, vergeleken met een verwachte sterfte van 61% tot 65%. Een andere combinatie, eudesmol plus eucalyptol, vertoonde een sterftecijfer van 78,66% na 24 uur blootstelling, vergeleken met een verwachte sterftecijfer van 60%. Alle drie de geselecteerde combinaties vertoonden synergetische effecten, zelfs bij grootschalige toepassing tegen volwassen Aedes aegypti (tabel 6).
In deze studie vertoonden geselecteerde plantaardige EO's zoals Mp, As, Os, Em en Cl veelbelovende dodelijke effecten op de larvale en volwassen stadia van Aedes aegypti. Mp EO had de hoogste larvicide activiteit met een LC50-waarde van 0,42 ppm, gevolgd door As, Os en Em EO's met een LC50-waarde van minder dan 50 ppm na 24 uur. Deze resultaten komen overeen met eerdere studies met muggen en andere tweevleugelige vliegen10,11,12,13,14. Hoewel de larvicide potentie van Cl lager is dan die van andere etherische oliën, met een LC50-waarde van 163,65 ppm na 24 uur, is het volwassen potentieel het hoogst met een LC50-waarde van 23,37 ppm na 24 uur. Mp, As en Em EO's vertoonden ook een goed allercidaal potentieel met LC50-waarden in het bereik van 100-120 ppm na 24 uur blootstelling, maar waren relatief lager dan hun larvicide werkzaamheid. Aan de andere kant vertoonden EO Os een verwaarloosbaar allercidaal effect, zelfs bij de hoogste therapeutische dosis. De resultaten geven dus aan dat de toxiciteit van ethyleenoxide voor planten kan variëren afhankelijk van het ontwikkelingsstadium van muggen15. Het hangt ook af van de penetratiesnelheid van EO's in het lichaam van het insect, hun interactie met specifieke doelenzymen en het ontgiftingsvermogen van de mug in elk ontwikkelingsstadium16. Een groot aantal studies heeft aangetoond dat de hoofdcomponentverbinding een belangrijke factor is in de biologische activiteit van ethyleenoxide, aangezien deze de meerderheid van de totale verbindingen uitmaakt3,12,17,18. Daarom hebben we twee hoofdverbindingen in elke EO overwogen. Op basis van de GC-MS-resultaten werden diallyldisulfide en diallyltrisulfide geïdentificeerd als de belangrijkste verbindingen van EO As, wat consistent is met eerdere rapporten19,20,21. Hoewel eerdere rapporten aangaven dat menthol een van de belangrijkste verbindingen was, werden carvon en limoneen opnieuw geïdentificeerd als de belangrijkste verbindingen van Mp EO22,23. Het samenstellingsprofiel van Os EO toonde aan dat eugenol en methyleugenol de belangrijkste verbindingen zijn, wat vergelijkbaar is met de bevindingen van eerdere onderzoekers16,24. Eucalyptol en eucalyptol zijn gerapporteerd als de belangrijkste verbindingen aanwezig in Em-bladolie, wat consistent is met de bevindingen van sommige onderzoekers25,26 maar in tegenstelling tot de bevindingen van Olalade et al.27. De dominantie van cineol en α-pineen werd waargenomen in etherische olie van melaleuca, wat vergelijkbaar is met eerdere studies28,29. Intraspecifieke verschillen in de samenstelling en concentratie van essentiële oliën die uit dezelfde plantensoort op verschillende locaties zijn geëxtraheerd, zijn gerapporteerd en ook in deze studie waargenomen. Deze verschillen worden beïnvloed door geografische groeiomstandigheden van de plant, oogsttijd, ontwikkelingsstadium of leeftijd van de plant. Het verschijnen van chemotypen, enz. 22,30,31,32. De belangrijkste geïdentificeerde verbindingen werden vervolgens aangekocht en getest op hun larvicide effecten en effecten op volwassen Aedes aegypti-muggen. De resultaten toonden aan dat de larvicide activiteit van diallyldisulfide vergelijkbaar was met die van ruw EO As. De activiteit van diallyltrisulfide is echter hoger dan die van EO As. Deze resultaten zijn vergelijkbaar met die van Kimbaris et al. 33 over Culex (Filipijnen). Deze twee verbindingen vertoonden echter geen goede autocide activiteit tegen de doelmuggen, wat consistent is met de resultaten van Plata-Rueda et al. 34 over Tenebrio molitor. Os EO is effectief tegen het larvale stadium van Aedes aegypti, maar niet tegen het volwassen stadium. Er is vastgesteld dat de larvicide activiteit van de belangrijkste individuele verbindingen lager is dan die van ruw Os EO. Dit impliceert een rol voor andere verbindingen en hun interacties in ruw ethyleenoxide. Methyleugenol alleen heeft een verwaarloosbare activiteit, terwijl eugenol alleen een matige larvicide activiteit heeft. Deze conclusie bevestigt enerzijds,35,36, en spreekt anderzijds de conclusies van eerdere onderzoekers tegen37,38. Verschillen in de functionele groepen van eugenol en methyleugenol kunnen leiden tot verschillende toxiciteiten voor hetzelfde doelinsect39. Limoneen bleek een matige larvicide activiteit te hebben, terwijl het effect van carvon onbeduidend was. Evenzo ondersteunen de relatief lage toxiciteit van limoneen voor volwassen insecten en de hoge toxiciteit van carvon de resultaten van sommige eerdere studies40, maar spreken ze andere tegen41. De aanwezigheid van dubbele bindingen op zowel intracyclische als exocyclische posities kan de voordelen van deze verbindingen als larviciden vergroten3,41, terwijl carvon, een keton met onverzadigde alfa- en bètakoolstoffen, een hoger potentieel voor toxiciteit bij volwassenen kan vertonen42. De individuele kenmerken van limoneen en carvon zijn echter veel lager dan de totale EO Mp (Tabel 1, Tabel 3). Van de geteste terpenoïden bleek eudesmol de grootste larvicide en adulte activiteit te hebben met een LC50-waarde lager dan 2,5 ppm, wat het een veelbelovende verbinding maakt voor de bestrijding van Aedes-muggen. De prestatie ervan is beter dan die van de volledige EO Em, hoewel dit niet consistent is met de bevindingen van Cheng et al.40. Eudesmol is een sesquiterpeen met twee isopreeneenheden die minder vluchtig is dan zuurstofhoudende monoterpenen zoals eucalyptus en daarom een groter potentieel heeft als pesticide. Eucalyptol zelf heeft een grotere volwassen dan larvicide activiteit, en resultaten uit eerdere studies ondersteunen en weerleggen dit37,43,44. De activiteit op zichzelf is bijna vergelijkbaar met die van de volledige EO Cl. Een ander bicyclisch monoterpeen, α-pineen, heeft een minder volwassen effect op Aedes aegypti dan een larvicide effect, wat het tegenovergestelde is van het effect van de volledige EO Cl. De algehele insecticide activiteit van terpenoïden wordt beïnvloed door hun lipofiliteit, vluchtigheid, koolstofvertakking, projectieoppervlak, oppervlak, functionele groepen en hun posities45,46. Deze verbindingen kunnen werken door celophopingen te vernietigen, de ademhalingsactiviteit te blokkeren, de overdracht van zenuwimpulsen te onderbreken, enz.47 Het synthetische organofosfaat Temephos bleek de hoogste larvicide activiteit te hebben met een LC50-waarde van 0,43 ppm, wat consistent is met Lek's gegevens -Utala48. De activiteit van het synthetische organofosfor malathion bij volwassenen werd gerapporteerd bij 5,44 ppm. Hoewel deze twee organofosfaten gunstige reacties hebben laten zien op laboratoriumstammen van Aedes aegypti, is in verschillende delen van de wereld resistentie tegen deze stoffen door muggen gemeld49. Er zijn echter geen vergelijkbare meldingen gevonden van de ontwikkeling van resistentie tegen kruidengeneesmiddelen50. Daarom worden plantenextracten beschouwd als potentiële alternatieven voor chemische pesticiden in vectorbestrijdingsprogramma's.
Het larvicide effect werd getest op 28 binaire combinaties (1:1) bereid uit krachtige terpenoïden en terpenoïden met thymetfos, en 9 combinaties bleken synergetisch, 14 antagonistisch en 5 antagonistisch. Geen effect. Daarentegen bleken in de bioassay voor de potentie bij volwassen bacteriën 7 combinaties synergetisch, 15 combinaties antagonistisch en 6 combinaties geen effect te hebben. De reden waarom bepaalde combinaties een synergetisch effect produceren, kan te wijten zijn aan het feit dat de kandidaatverbindingen gelijktijdig interacteren in verschillende belangrijke routes, of aan de opeenvolgende remming van verschillende sleutelenzymen van een specifieke biologische route51. De combinatie van limoneen met diallyldisulfide, eucalyptus of eugenol bleek synergetisch te zijn in zowel kleine als grootschalige toepassingen (Tabel 6), terwijl de combinatie met eucalyptus of α-pineen antagonistische effecten op larven bleek te hebben. Limoneen lijkt gemiddeld een goede synergist te zijn, mogelijk vanwege de aanwezigheid van methylgroepen, goede penetratie in de stratum corneum en een ander werkingsmechanisme52,53. Eerder is gemeld dat limoneen toxische effecten kan veroorzaken door de cuticula van insecten te penetreren (contacttoxiciteit), het spijsverteringsstelsel te beïnvloeden (antifeedant) of de luchtwegen te beïnvloeden (fumigatie-activiteit),54 terwijl fenylpropanoïden zoals eugenol metabole enzymen kunnen beïnvloeden55. Daarom kunnen combinaties van verbindingen met verschillende werkingsmechanismen het algehele letale effect van het mengsel versterken. Eucalyptol bleek synergetisch te zijn met diallyldisulfide, eucalyptus of α-pineen, maar andere combinaties met andere verbindingen waren ofwel niet-larvicide ofwel antagonistisch. Vroege studies toonden aan dat eucalyptol een remmende werking heeft op acetylcholinesterase (AChE), evenals op octaamine- en GABA-receptoren56. Omdat cyclische monoterpenen, eucalyptol, eugenol, enz. mogelijk hetzelfde werkingsmechanisme hebben als hun neurotoxische activiteit,57 minimaliseren ze hun gecombineerde effecten door wederzijdse remming. Evenzo bleek de combinatie van Temephos met diallyldisulfide, α-pineen en limoneen synergetisch te zijn, wat eerdere rapporten over een synergetisch effect tussen kruidenproducten en synthetische organofosfaten ondersteunt58.
De combinatie van eudesmol en eucalyptol bleek een synergetisch effect te hebben op de larvale en volwassen stadia van Aedes aegypti, mogelijk vanwege hun verschillende werkingswijzen vanwege hun verschillende chemische structuren. Eudesmol (een sesquiterpeen) kan de luchtwegen beïnvloeden 59 en eucalyptol (een monoterpeen) kan acetylcholinesterase beïnvloeden 60 . Gelijktijdige blootstelling van de ingrediënten aan twee of meer doellocaties kan het algehele letale effect van de combinatie versterken. In bioassays met volwassen stoffen bleek malathion synergetisch te zijn met carvon of eucalyptol of eucalyptol of diallyldisulfide of α-pineen, wat aangeeft dat het synergetisch is met de toevoeging van limoneen en di. Goede synergetische allercidekandidaten voor de gehele portfolio van terpeenverbindingen, met uitzondering van allyltrisulfide. Thangam en Kathiresan61 rapporteerden ook vergelijkbare resultaten van het synergetische effect van malathion met kruidenextracten. Deze synergetische reactie kan te wijten zijn aan de gecombineerde toxische effecten van malathion en fytochemicaliën op ontgiftende enzymen van insecten. Organofosfaten zoals malathion werken over het algemeen door cytochroom P450-esterasen en monooxygenasen te remmen62,63,64. Daarom kan de combinatie van malathion met deze werkingsmechanismen en terpenen met andere werkingsmechanismen het algehele dodelijke effect op muggen versterken.
Antagonisme daarentegen geeft aan dat de geselecteerde verbindingen in combinatie minder actief zijn dan elke verbinding afzonderlijk. De reden voor antagonisme in sommige combinaties kan zijn dat de ene verbinding het gedrag van de andere verbinding verandert door de absorptie-, distributie-, metabole of excretiesnelheid te veranderen. Vroege onderzoekers beschouwden dit als de oorzaak van antagonisme in geneesmiddelcombinaties. Moleculen Mogelijk mechanisme 65. Evenzo kunnen mogelijke oorzaken van antagonisme verband houden met vergelijkbare werkingsmechanismen, competitie van de samenstellende verbindingen om dezelfde receptor of doelwitplaats. In sommige gevallen kan ook niet-competitieve remming van het doelwiteiwit optreden. In deze studie vertoonden twee organozwavelverbindingen, diallyldisulfide en diallyltrisulfide, antagonistische effecten, mogelijk als gevolg van competitie om dezelfde doelwitplaats. Evenzo vertoonden deze twee zwavelverbindingen antagonistische effecten en hadden ze geen effect in combinatie met eudesmol en α-pineen. Eudesmol en alfa-pineen zijn cyclisch van aard, terwijl diallyldisulfide en diallyltrisulfide alifatisch van aard zijn. Op basis van de chemische structuur zou de combinatie van deze verbindingen de algehele letale activiteit moeten verhogen, aangezien hun doelwitplaatsen doorgaans verschillend zijn34,47, maar experimenteel vonden we antagonisme, wat mogelijk te wijten is aan de rol van deze verbindingen in sommige onbekende organismen in vivo systemen als gevolg van interactie. Evenzo veroorzaakte de combinatie van cineol en α-pineen antagonistische reacties, hoewel onderzoekers eerder meldden dat de twee verbindingen verschillende werkingsdoelen hebben47,60. Omdat beide verbindingen cyclische monoterpenen zijn, kunnen er enkele gemeenschappelijke doelwitplaatsen zijn die concurreren om binding en de algehele toxiciteit van de bestudeerde combinatorische paren beïnvloeden.
Op basis van LC50-waarden en de waargenomen mortaliteit werden de twee beste synergetische terpeencombinaties geselecteerd, namelijk de paren carvon + limoneen en eucalyptol + eudesmol, evenals het synthetische organofosfor malathion met terpenen. De optimale synergetische combinatie van malathion + eudesmol-verbindingen werd getest in een bioassay voor volwassen insecticiden. Richt u op grote insectenkolonies om te bevestigen of deze effectieve combinaties kunnen werken tegen grote aantallen individuen over relatief grote blootstellingsruimtes. Al deze combinaties vertonen een synergetisch effect tegen grote zwermen insecten. Vergelijkbare resultaten werden verkregen voor een optimale synergetische larvicide combinatie die werd getest tegen grote populaties Aedes aegypti-larven. Er kan dus worden gesteld dat de effectieve synergetische larvicide en adulticide combinatie van plantaardige EO-verbindingen een sterke kandidaat is tegen bestaande synthetische chemicaliën en verder kan worden gebruikt om Aedes aegypti-populaties te bestrijden. Evenzo kunnen effectieve combinaties van synthetische larviciden of adulticiden met terpenen worden gebruikt om de doses thymetfos of malathion die aan muggen worden toegediend, te verlagen. Deze krachtige synergetische combinaties kunnen oplossingen bieden voor toekomstig onderzoek naar de evolutie van resistentie tegen geneesmiddelen bij Aedes-muggen.
Eieren van Aedes aegypti werden verzameld bij het Regionaal Medisch Onderzoekscentrum in Dibrugarh, Indian Council of Medical Research, en bewaard bij een gecontroleerde temperatuur (28 ± 1 °C) en vochtigheid (85 ± 5%) op de afdeling Zoölogie van de Gauhati Universiteit, onder de volgende omstandigheden: Arivoli et al. werden beschreven. Na het uitkomen kregen de larven larvenvoer (hondenkoekpoeder en gist in een verhouding van 3:1) en volwassen muggen een 10% glucoseoplossing. Vanaf de derde dag na het uitkomen mochten volwassen vrouwtjesmuggen het bloed van albinoratten zuigen. Week filterpapier in water in een glas en plaats het in de legkooi.
Geselecteerde plantenmonsters, namelijk eucalyptusbladeren (Myrtaceae), heilige basilicum (Lamiaceae), munt (Lamiaceae), melaleuca (Myrtaceae) en lookbollen (Amaryllidaceae). Verzameld in Guwahati en geïdentificeerd door de faculteit Botanie van de Gauhati Universiteit. De verzamelde plantenmonsters (500 g) werden gedurende 6 uur onderworpen aan hydrodestillatie met behulp van een Clevenger-apparaat. De geëxtraheerde EO werd opgevangen in schone glazen flesjes en bewaard bij 4 °C voor verder onderzoek.
Larvicide toxiciteit werd bestudeerd met behulp van licht gewijzigde standaardprocedures van de Wereldgezondheidsorganisatie 67 . Gebruik DMSO als emulgator. Elke EO-concentratie werd aanvankelijk getest op 100 en 1000 ppm, waarbij 20 larven in elke replicaat werden blootgesteld. Op basis van de resultaten werd een concentratiebereik toegepast en werd de mortaliteit geregistreerd van 1 uur tot 6 uur (met tussenpozen van 1 uur) en 24 uur, 48 uur en 72 uur na de behandeling. Subletale concentraties (LC50) werden bepaald na 24, 48 en 72 uur blootstelling. Elke concentratie werd in drievoud getest samen met één negatieve controle (alleen water) en één positieve controle (met DMSO behandeld water). Als verpopping optreedt en meer dan 10% van de larven van de controlegroep sterft, wordt het experiment herhaald. Als het mortaliteitspercentage in de controlegroep tussen 5-10% ligt, gebruik dan de Abbott-correctieformule 68.
De methode beschreven door Ramar et al. 69 werd gebruikt voor een volwassen bioassay tegen Aedes aegypti met aceton als oplosmiddel. Elke EO werd aanvankelijk getest tegen volwassen Aedes aegypti-muggen in concentraties van 100 en 1000 ppm. Breng 2 ml van elke bereide oplossing aan op het Whatman-getal. 1 stuk filterpapier (formaat 12 x 15 cm2) en laat de aceton 10 minuten verdampen. Filterpapier behandeld met slechts 2 ml aceton werd gebruikt als controle. Nadat de aceton is verdampt, worden het behandelde filterpapier en het controlefilterpapier in een cilindrische buis (10 cm diep) geplaatst. Tien 3 tot 4 dagen oude, niet-bloedvoedende muggen werden overgebracht naar drievouden van elke concentratie. Op basis van de resultaten van voorlopige tests werden verschillende concentraties van geselecteerde oliën getest. De mortaliteit werd gemeten na 1 uur, 2 uur, 3 uur, 4 uur, 5 uur, 6 uur, 24 uur, 48 uur en 72 uur na het loslaten van de mug. Bereken de LC50-waarden voor blootstellingstijden van 24 uur, 48 uur en 72 uur. Als het sterftecijfer van de controlegroep hoger is dan 20%, herhaal dan de volledige test. Als het sterftecijfer in de controlegroep hoger is dan 5%, corrigeer dan de resultaten voor de behandelde monsters met behulp van de formule van Abbott68.
Gaschromatografie (Agilent 7890A) en massaspectrometrie (Accu TOF GCv, Jeol) werden uitgevoerd om de bestanddelen van de geselecteerde etherische oliën te analyseren. De GC was uitgerust met een FID-detector en een capillaire kolom (HP5-MS). Het draaggas was helium, de stroomsnelheid was 1 ml/min. Het GC-programma stelt Allium sativum in op 10:80-1M-8-220-5M-8-270-9M en Ocimum Sainttum op 10:80-3M-8-200-3M-10-275-1M-5 – 280, voor munt 10:80-1M-8-200-5M-8-275-1M-5-280, voor eucalyptus 20:60-1M-10-200-3M-30-280 en voor rood voor duizend lagen zijn ze 10:60-1M-8-220-5M-8-270-3M.
De belangrijkste verbindingen van elke EO werden geïdentificeerd op basis van het oppervlaktepercentage berekend op basis van de resultaten van het GC-chromatogram en de massaspectrometrie (met verwijzing naar de NIST 70-normendatabase).
De twee belangrijkste verbindingen in elke EO werden geselecteerd op basis van GC-MS-resultaten en aangekocht bij Sigma-Aldrich met een zuiverheid van 98-99% voor verdere bioassays. De verbindingen werden getest op larvicide en adulte werkzaamheid tegen Aedes aegypti, zoals hierboven beschreven. De meest gebruikte synthetische larviciden, tamephosate (Sigma Aldrich) en het adulte middel malathion (Sigma Aldrich), werden geanalyseerd om hun effectiviteit te vergelijken met geselecteerde EO-verbindingen, volgens dezelfde procedure.
Binaire mengsels van geselecteerde terpeenverbindingen en terpeenverbindingen plus commerciële organofosfaten (tilefos en malathion) werden bereid door de LC50-dosis van elke kandidaatverbinding in een verhouding van 1:1 te mengen. De bereide combinaties werden getest op larvale en volwassen stadia van Aedes aegypti, zoals hierboven beschreven. Elke bioassay werd in drievoud uitgevoerd voor elke combinatie en in drievoud voor de afzonderlijke verbindingen in elke combinatie. De dood van de doelinsecten werd na 24 uur geregistreerd. Bereken het verwachte sterftecijfer voor een binair mengsel met behulp van de volgende formule.
waarbij E = verwachte sterftecijfer van Aedes aegypti-muggen in reactie op een binaire combinatie, d.w.z. verbinding (A + B).
Het effect van elk binair mengsel werd gelabeld als synergetisch, antagonistisch of geen effect op basis van de χ2-waarde, berekend met de methode beschreven door Pavla52. Bereken de χ2-waarde voor elke combinatie met behulp van de volgende formule.
Het effect van een combinatie werd als synergetisch gedefinieerd wanneer de berekende χ2-waarde groter was dan de tabelwaarde voor de corresponderende vrijheidsgraden (95%-betrouwbaarheidsinterval) en als de waargenomen mortaliteit de verwachte mortaliteit overtrof. Evenzo, als de berekende χ2-waarde voor een combinatie de tabelwaarde met enkele vrijheidsgraden overschrijdt, maar de waargenomen mortaliteit lager is dan de verwachte mortaliteit, wordt de behandeling als antagonistisch beschouwd. En als in een combinatie de berekende χ2-waarde lager is dan de tabelwaarde voor de corresponderende vrijheidsgraden, wordt de combinatie geacht geen effect te hebben.
Drie tot vier potentieel synergetische combinaties (100 larven en 50 larvicide en volwassen insectenactiviteit) werden geselecteerd voor testen tegen een groot aantal insecten. Volwassen insecten) gaan te werk zoals hierboven. Naast de mengsels werden ook de individuele verbindingen die aanwezig waren in de geselecteerde mengsels getest op gelijke aantallen Aedes aegypti larven en volwassen insecten. De combinatieverhouding is één deel LC50-dosis van één kandidaatverbinding en een deel LC50-dosis van de andere samenstellende verbinding. In de bioassay voor volwassen activiteit werden geselecteerde verbindingen opgelost in het oplosmiddel aceton en aangebracht op filterpapier gewikkeld in een cilindrische plastic container van 1300 cm3. De aceton werd 10 minuten verdampt en de volwassen insecten werden vrijgelaten. Op soortgelijke wijze werden in de larvicide bioassay doses LC50-kandidaatverbindingen eerst opgelost in gelijke volumes DMSO en vervolgens gemengd met 1 liter water opgeslagen in plastic containers van 1300 cc, waarna de larven werden vrijgelaten.
Er werd een waarschijnlijkheidsanalyse van 71 geregistreerde sterftegegevens uitgevoerd met behulp van SPSS (versie 16) en Minitab-software om LC50-waarden te berekenen.
Plaatsingstijd: 1 juli 2024