Děkujeme za návštěvu webu Nature.com. Verze prohlížeče, kterou používáte, má omezenou podporu CSS. Pro dosažení nejlepších výsledků doporučujeme používat novější verzi prohlížeče (nebo v aplikaci Internet Explorer vypnout režim kompatibility). Mezitím, abychom zajistili průběžnou podporu, zobrazujeme web bez stylů a JavaScriptu.
Kombinace insekticidních sloučenin rostlinného původu mohou vykazovat synergické nebo antagonistické interakce proti škůdcům. Vzhledem k rychlému šíření chorob přenášených komáry rodu Aedes a rostoucí rezistenci populací komárů rodu Aedes vůči tradičním insekticidům bylo formulováno a testováno dvacet osm kombinací terpenových sloučenin na bázi rostlinných esenciálních olejů proti larválním a dospělým stádiím Aedes aegypti. Pět rostlinných esenciálních olejů (EO) bylo nejprve hodnoceno z hlediska jejich larvicidní účinnosti a účinnosti u dospělých jedinců a v každém EO byly na základě výsledků GC-MS identifikovány dvě hlavní sloučeniny. Byly zakoupeny hlavní identifikované sloučeniny, a to diallyldisulfid, diallyltrisulfid, karvon, limonen, eugenol, methyleugenol, eukalyptol, eudesmol a komáří alfa-pinen. Poté byly připraveny binární kombinace těchto sloučenin za použití subletálních dávek a byly testovány a stanoveny jejich synergické a antagonistické účinky. Nejlepší larvicidní kompozice se získají smícháním limonenu s diallyldisulfidem a nejlepší adulticidní kompozice se získají smícháním karvonu s limonenem. Komerčně používaný syntetický larvicid Temphos a léčivo pro dospělé jedince Malathion byly testovány samostatně a v binárních kombinacích s terpenoidy. Výsledky ukázaly, že nejúčinnější byla kombinace temefosu a diallyldisulfidu a malathionu a eudesmolu. Tyto silné kombinace mají potenciál pro použití proti Aedes aegypti.
Rostlinné esenciální oleje (EO) jsou sekundární metabolity obsahující různé bioaktivní sloučeniny a stávají se stále důležitější alternativou k syntetickým pesticidům. Nejenže jsou šetrné k životnímu prostředí a uživatelsky přívětivé, ale jsou také směsí různých bioaktivních sloučenin, což také snižuje pravděpodobnost vzniku rezistence na léky1. Pomocí technologie GC-MS vědci zkoumali složky různých rostlinných esenciálních olejů a identifikovali více než 3 000 sloučenin ze 17 500 aromatických rostlin2, z nichž většina byla testována na insekticidní vlastnosti a uvádí se, že mají insekticidní účinky3,4. Některé studie zdůrazňují, že toxicita hlavní složky sloučeniny je stejná nebo vyšší než toxicita jejího surového ethylenoxidu. Použití jednotlivých sloučenin však může opět ponechat prostor pro rozvoj rezistence, jak je tomu u chemických insekticidů5,6. Proto se v současné době zaměřujeme na přípravu směsí sloučenin na bázi ethylenoxidu, aby se zlepšila insekticidní účinnost a snížila pravděpodobnost rezistence v cílových populacích škůdců. Jednotlivé aktivní sloučeniny přítomné v esenciálních olejích (EO) mohou vykazovat synergické nebo antagonistické účinky v kombinacích odrážejících celkovou aktivitu EO, což je skutečnost, která byla dobře zdůrazněna ve studiích provedených předchozími výzkumníky7,8. Program kontroly vektorů zahrnuje také EO a jeho složky. Mosquitocidní účinek esenciálních olejů byl rozsáhle studován na komárech rodu Culex a Anopheles. Několik studií se pokusilo vyvinout účinné pesticidy kombinací různých rostlin s komerčně používanými syntetickými pesticidy, aby se zvýšila celková toxicita a minimalizovaly vedlejší účinky9. Studie takových sloučenin proti Aedes aegypti však zůstávají vzácné. Pokroky v lékařské vědě a vývoj léků a vakcín pomohly v boji proti některým chorobám přenášeným vektory. Přítomnost různých sérotypů viru přenášeného komárem Aedes aegypti však vedla k selhání očkovacích programů. Proto jsou v případě výskytu takových chorob programy kontroly vektorů jedinou možností, jak zabránit šíření nemoci. V současné situaci je kontrola Aedes aegypti velmi důležitá, protože je klíčovým přenašečem různých virů a jejich sérotypů způsobujících horečku dengue, vir Zika, hemoragickou horečku dengue, žlutou zimnici atd. Nejpozoruhodnější je skutečnost, že počet případů téměř všech onemocnění přenášených virem Aedes každoročně v Egyptě a celosvětově roste. V této souvislosti je proto naléhavě nutné vyvinout ekologicky šetrná a účinná kontrolní opatření pro populace Aedes aegypti. Potenciálními kandidáty v tomto ohledu jsou esenciální aminokyseliny (EO), jejich složky a jejich kombinace. Tato studie se proto pokusila identifikovat účinné synergické kombinace klíčových rostlinných sloučenin EO z pěti rostlin s insekticidními vlastnostmi (tj. máta, bazalka svatá, eukalyptus skvrnitý, česnek sírový a čajovník) proti Aedes aegypti.
Všechny vybrané EO prokázaly potenciální larvicidní aktivitu proti Aedes aegypti s 24hodinovou LC50 v rozmezí od 0,42 do 163,65 ppm. Nejvyšší larvicidní aktivita byla zaznamenána u EO máty peprné (Mp) s hodnotou LC50 0,42 ppm po 24 hodinách, následovaného česnekem (As) s hodnotou LC50 16,19 ppm po 24 hodinách (tabulka 1).
S výjimkou Ocimum Sainttum, Os EO, vykazovaly všechny ostatní čtyři testované EO zjevné alergické účinky s hodnotami LC50 v rozmezí od 23,37 do 120,16 ppm během 24hodinové expozice. Thymophilus striata (Cl) EO byl nejúčinnější při usmrcování dospělých jedinců s hodnotou LC50 23,37 ppm během 24 hodin po expozici, následovaný Eucalyptus maculata (Em) s hodnotou LC50 101,91 ppm (tabulka 1). Na druhou stranu hodnota LC50 pro Os dosud nebyla stanovena, protože nejvyšší úmrtnost 53 % byla zaznamenána při nejvyšší dávce (doplňkový obrázek 3).
Dvě hlavní složky v každém EO byly identifikovány a vybrány na základě výsledků z databáze knihovny NIST, procentuálního zastoupení plochy GC chromatogramu a výsledků MS spekter (tabulka 2). Pro EO As byly hlavními identifikovanými sloučeninami diallyldisulfid a diallyltrisulfid; pro EO Mp byly hlavními identifikovanými sloučeninami karvon a limonen, pro EO Em byly hlavními identifikovanými sloučeninami eudesmol a eukalyptol; pro EO Os byly hlavními identifikovanými sloučeninami eugenol a methyleugenol a pro EO Cl byly hlavními identifikovanými sloučeninami eugenol a α-pinen (obrázek 1, doplňkové obrázky 5–8, doplňková tabulka 1–5).
Výsledky hmotnostní spektrometrie hlavních terpenoidů vybraných esenciálních olejů (A-diallyldisulfid; B-diallyltrisulfid; C-eugenol; D-methyleugenol; E-limonen; F-aromatický ceperon; G-α-pinen; H-cineol; R-eudamol).
Celkem devět sloučenin (diallyldisulfid, diallyltrisulfid, eugenol, methyleugenol, karvon, limonen, eukalyptol, eudesmol, α-pinen) bylo identifikováno jako účinné sloučeniny, které jsou hlavními složkami EO, a byly jednotlivě biologicky testovány proti Aedes aegypti v larválních stádiích. Sloučenina eudesmol měla nejvyšší larvicidní aktivitu s hodnotou LC50 2,25 ppm po 24 hodinách expozice. U sloučenin diallyldisulfid a diallyltrisulfid bylo také zjištěno, že mají potenciální larvicidní účinky s průměrnými subletálními dávkami v rozmezí 10–20 ppm. Střední larvicidní aktivita byla opět pozorována u sloučenin eugenol, limonen a eukalyptol s hodnotami LC50 63,35 ppm, 139,29 ppm a 181,33 ppm po 24 hodinách (tabulka 3). Avšak ani při nejvyšších dávkách nebyl zjištěn žádný významný larvicidní potenciál methyleugenolu a karvonu, takže hodnoty LC50 nebyly vypočítány (tabulka 3). Syntetický larvicid Temephos měl průměrnou letální koncentraci 0,43 ppm proti Aedes aegypti po 24 hodinách expozice (tabulka 3, doplňková tabulka 6).
Sedm sloučenin (diallyldisulfid, diallyltrisulfid, eukalyptol, α-pinen, eudesmol, limonen a karvon) bylo identifikováno jako hlavní sloučeniny účinného EO a byly jednotlivě testovány proti dospělým komárům rodu Aedes. Podle regresní analýzy Probit měl eudesmol nejvyšší potenciál s hodnotou LC50 1,82 ppm, následovaný eukalyptolem s hodnotou LC50 17,60 ppm při 24hodinové expozici. Zbývajících pět testovaných sloučenin bylo pro dospělé komáry mírně škodlivých s hodnotami LC50 v rozmezí od 140,79 do 737,01 ppm (tabulka 3). Syntetický organofosforový malathion byl méně účinný než eudesmol a účinnější než ostatních šest sloučenin s hodnotou LC50 5,44 ppm během 24hodinové expozice (tabulka 3, doplňková tabulka 6).
Sedm účinných hlavních sloučenin a organofosforový tamefosát bylo vybráno pro formulaci binárních kombinací jejich dávek LC50 v poměru 1:1. Celkem bylo připraveno a testováno 28 binárních kombinací na jejich larvicidní účinnost proti Aedes aegypti. Devět kombinací bylo shledáno synergickými, 14 kombinací antagonistickými a pět kombinací nebylo larvicidních. Mezi synergickými kombinacemi byla nejúčinnější kombinace diallyldisulfidu a temofolu se 100% úmrtností pozorovanou po 24 hodinách (tabulka 4). Podobně směsi limonenu s diallyldisulfidem a eugenolu s thymetfosem vykazovaly dobrý potenciál s pozorovanou larvální úmrtností 98,3 % (tabulka 5). Zbývající 4 kombinace, a to eudesmol plus eukalyptol, eudesmol plus limonen, eukalyptol plus alfa-pinen, alfa-pinen plus temefos, také vykazovaly významnou larvicidní účinnost s pozorovanou úmrtností přesahující 90 %. Očekávaná úmrtnost se blíží 60–75 %. (Tabulka 4). Kombinace limonenu s α-pinenem nebo eukalyptem však vykazovala antagonistické reakce. Stejně tak byly zjištěny antagonistické účinky směsí Temefosu s eugenolem nebo eukalyptem, eudesmolem nebo diallyltrisulfidem. Obdobně má kombinace diallyldisulfidu a diallyltrisulfidu a kombinace kterékoli z těchto sloučenin s eudesmolem nebo eugenolem antagonistický larvicidní účinek. Antagonismus byl hlášen i u kombinace eudesmolu s eugenolem nebo α-pinenem.
Z 28 binárních směsí testovaných na kyselou aktivitu u dospělých jedinců bylo 7 kombinací synergických, 6 nemělo žádný účinek a 15 bylo antagonistických. Směsi eudesmolu s eukalyptem a limonenu s karvonem se ukázaly jako účinnější než jiné synergické kombinace s mírou úmrtnosti po 24 hodinách 76 %, respektive 100 % (tabulka 5). Bylo pozorováno, že malathion vykazuje synergický účinek se všemi kombinacemi sloučenin kromě limonenu a diallyltrisulfidu. Na druhou stranu byl zjištěn antagonismus mezi diallyldisulfidem a diallyltrisulfidem a kombinací kteréhokoli z nich s eukalyptem, eukalyptolem, karvonem nebo limonenem. Podobně kombinace α-pinenu s eudesmolem nebo limonenem, eukalyptolu s karvonem nebo limonenem a limonenu s eudesmolem nebo malathionem vykazovaly antagonistické larvicidní účinky. U zbývajících šesti kombinací nebyl zjištěn žádný významný rozdíl mezi očekávanou a pozorovanou úmrtností (tabulka 5).
Na základě synergických účinků a subletálních dávek byla nakonec vybrána a dále testována jejich larvicidní toxicita proti velkému počtu komárů rodu Aedes aegypti. Výsledky ukázaly, že pozorovaná larvální úmrtnost při použití binárních kombinací eugenol-limonen, diallyldisulfid-limonen a diallyldisulfid-timefos byla 100 %, zatímco očekávaná larvální úmrtnost byla 76,48 %, 72,16 % a 63,4 % (tabulka 6). Kombinace limonenu a eudesmolu byla relativně méně účinná, s pozorovanou larvální úmrtností 88 % během 24hodinové expoziční doby (tabulka 6). Stručně řečeno, čtyři vybrané binární kombinace prokázaly také synergické larvicidní účinky proti Aedes aegypti při aplikaci ve velkém měřítku (tabulka 6).
Pro adultocidní biologický test byly vybrány tři synergické kombinace za účelem kontroly velkých populací dospělých druhů Aedes aegypti. Pro výběr kombinací k testování na velkých hmyzích koloniích jsme se nejprve zaměřili na dvě nejlepší synergické terpenové kombinace, a to karvon plus limonen a eukalyptol plus eudesmol. Za druhé, nejlepší synergická kombinace byla vybrána z kombinace syntetického organofosfátu malathionu a terpenoidů. Domníváme se, že kombinace malathionu a eudesmolu je nejlepší kombinací pro testování na velkých hmyzích koloniích kvůli nejvyšší pozorované úmrtnosti a velmi nízkým hodnotám LC50 kandidátních složek. Malathion vykazuje synergismus v kombinaci s α-pinenem, diallyldisulfidem, eukalyptem, karvonem a eudesmolem. Pokud se však podíváme na hodnoty LC50, eudesmol má nejnižší hodnotu (2,25 ppm). Vypočítané hodnoty LC50 malathionu, α-pinenu, diallyldisulfidu, eukalyptolu a karvonu byly 5,4, 716,55, 166,02, 17,6 a 140,79 ppm. Tyto hodnoty naznačují, že kombinace malathionu a eudesmolu je optimální kombinací z hlediska dávkování. Výsledky ukázaly, že kombinace karvonu s limonenem a eudesmolu s malathionem měly 100% pozorovanou úmrtnost ve srovnání s očekávanou úmrtností 61 % až 65 %. Jiná kombinace, eudesmol s eukalyptolem, vykazovala úmrtnost 78,66 % po 24 hodinách expozice ve srovnání s očekávanou úmrtností 60 %. Všechny tři vybrané kombinace prokázaly synergické účinky i při aplikaci ve velkém měřítku proti dospělým druhům Aedes aegypti (tabulka 6).
V této studii vybrané rostlinné esenciální oleje (EO), jako jsou Mp, As, Os, Em a Cl, prokázaly slibné letální účinky na larvální a dospělá stádia Aedes aegypti. Mp EO měl nejvyšší larvicidní aktivitu s hodnotou LC50 0,42 ppm, následovaný As, Os a Em EO s hodnotou LC50 nižší než 50 ppm po 24 hodinách. Tyto výsledky jsou v souladu s předchozími studiemi komárů a dalších dvoukřídlých much10,11,12,13,14. Ačkoli je larvicidní účinnost Cl nižší než u jiných esenciálních olejů s hodnotou LC50 163,65 ppm po 24 hodinách, jeho potenciál u dospělých jedinců je nejvyšší s hodnotou LC50 23,37 ppm po 24 hodinách. Mp, As a Em EO také vykazovaly dobrý alergický potenciál s hodnotami LC50 v rozmezí 100–120 ppm po 24 hodinách expozice, ale byly relativně nižší než jejich larvicidní účinnost. Na druhou stranu, EO Os vykazoval zanedbatelný alergický účinek i při nejvyšší terapeutické dávce. Výsledky tedy naznačují, že toxicita ethylenoxidu pro rostliny se může lišit v závislosti na vývojovém stádiu komárů15. Záleží také na rychlosti průniku EO do těla hmyzu, jejich interakci se specifickými cílovými enzymy a detoxikační schopnosti komára v každém vývojovém stádiu16. Velké množství studií ukázalo, že hlavní složka je důležitým faktorem biologické aktivity ethylenoxidu, protože tvoří většinu celkového množství sloučenin3,12,17,18. Proto jsme v každém EO uvažovali dvě hlavní sloučeniny. Na základě výsledků GC-MS byly diallyldisulfid a diallyltrisulfid identifikovány jako hlavní sloučeniny EO As, což je v souladu s předchozími zprávami19,20,21. Ačkoli předchozí zprávy uváděly, že mentol je jednou z jeho hlavních sloučenin, karvon a limonen byly opět identifikovány jako hlavní sloučeniny Mp EO22,23. Profil složení Os EO ukázal, že hlavními sloučeninami jsou eugenol a methyleugenol, což je podobné zjištěním dřívějších výzkumníků16,24. Eukalyptol a eukalyptol byly uváděny jako hlavní sloučeniny přítomné v oleji z listů Em, což je v souladu se zjištěními některých výzkumníků25,26, ale v rozporu se zjištěními Olalade et al.27. Dominance cineolu a α-pinenu byla pozorována v esenciálním oleji z čajovníku, což je podobné předchozím studiím28,29. Byly hlášeny a v této studii pozorovány i vnitrodruhové rozdíly ve složení a koncentraci esenciálních olejů extrahovaných ze stejných druhů rostlin na různých místech, které jsou ovlivněny geografickými podmínkami růstu rostlin, dobou sklizně, vývojovým stádiem nebo věkem rostliny, výskytem chemotypů atd.22,30,31,32. Klíčové identifikované sloučeniny byly poté zakoupeny a testovány na jejich larvicidní účinky a účinky na dospělé komáry Aedes aegypti. Výsledky ukázaly, že larvicidní aktivita diallyldisulfidu byla srovnatelná s aktivitou surového EO As. Aktivita diallyltrisulfidu je však vyšší než u EO As. Tyto výsledky jsou podobné výsledkům získaným Kimbarisem a kol.33 na Culex philippines. Tyto dvě sloučeniny však nevykazovaly dobrou autocidní aktivitu proti cílovým komárům, což je v souladu s výsledky Plata-Ruedy a kol.34 na Tenebrio molitor. Os EO je účinný proti larválnímu stádiu Aedes aegypti, ale ne proti dospělému stádiu. Bylo zjištěno, že larvicidní aktivita hlavních jednotlivých sloučenin je nižší než u surového Os EO. To naznačuje roli dalších sloučenin a jejich interakcí v surovém ethylenoxidu. Methyleugenol samotný má zanedbatelnou aktivitu, zatímco eugenol samotný má střední larvicidní aktivitu. Tento závěr na jedné straně potvrzuje35,36 a na druhé straně je v rozporu se závěry dřívějších výzkumníků37,38. Rozdíly ve funkčních skupinách eugenolu a methyleugenolu mohou vést k různým toxicitám pro stejný cílový hmyz39. Bylo zjištěno, že limonen má střední larvicidní aktivitu, zatímco účinek karvonu byl nevýznamný. Podobně relativně nízká toxicita limonenu pro dospělý hmyz a vysoká toxicita karvonu podporují výsledky některých předchozích studií40, ale vyvrací jiné41. Přítomnost dvojných vazeb v intracyklických i exocyklických pozicích může zvýšit přínos těchto sloučenin jako larvicidů3,41, zatímco karvon, což je keton s nenasycenými alfa a beta uhlíky, může vykazovat vyšší potenciál toxicity u dospělých42. Individuální vlastnosti limonenu a karvonu jsou však mnohem nižší než celkový EO Mp (tabulka 1, tabulka 3). Mezi testovanými terpenoidy byl eudesmol zjištěn jako největší larvicidní a dospělý s hodnotou LC50 pod 2,5 ppm, což z něj činí slibnou sloučeninu pro kontrolu komárů rodu Aedes. Jeho účinnost je lepší než u celého EO Em, ačkoli to není v souladu se zjištěními Chenga a kol.40. Eudesmol je seskviterpen se dvěma isoprenovými jednotkami, který je méně těkavý než okysličené monoterpeny, jako je eukalyptus, a proto má větší potenciál jako pesticid. Samotný eukalyptol má větší účinnost v dospělosti než v larvicidní aktivitu a výsledky dřívějších studií to jak podporují, tak vyvracejí37,43,44. Samotná aktivita je téměř srovnatelná s účinností celého EO Cl. Další bicyklický monoterpen, α-pinen, má menší účinek v dospělosti na Aedes aegypti než larvicidní účinek, což je opak účinku celého EO Cl. Celková insekticidní aktivita terpenoidů je ovlivněna jejich lipofilitou, těkavostí, větvením uhlíku, projekční plochou, povrchovou plochou, funkčními skupinami a jejich polohami45,46. Tyto sloučeniny mohou působit ničením buněčných nahromadění, blokováním dýchací aktivity, přerušením přenosu nervových impulsů atd.47 Bylo zjištěno, že syntetický organofosfát Temephos má nejvyšší larvicidní aktivitu s hodnotou LC50 0,43 ppm, což je v souladu s Lekovými údaji - Utala48. Aktivita syntetického organofosfátového malathionu u dospělých jedinců byla hlášena na úrovni 5,44 ppm. Ačkoli tyto dva organofosfáty vykazovaly příznivé reakce proti laboratorním kmenům Aedes aegypti, rezistence komárů vůči těmto sloučeninám byla hlášena v různých částech světa49. Nebyly však nalezeny žádné podobné zprávy o vývoji rezistence vůči bylinným léčivům50. Proto jsou rostlinné přípravky považovány za potenciální alternativy k chemickým pesticidům v programech kontroly vektorů.
Larvicidní účinek byl testován na 28 binárních kombinacích (1:1) připravených z účinných terpenoidů a terpenoidů s thymetfosem a 9 kombinací bylo synergických, 14 antagonistických a 5 antagonistických. Žádný účinek. Na druhou stranu, v biotestu účinnosti u dospělých jedinců bylo 7 kombinací synergických, 15 kombinací antagonistických a 6 kombinací údajně nemělo žádný účinek. Důvod, proč určité kombinace vyvolávají synergický účinek, může být způsoben simultánní interakcí kandidátních sloučenin v různých důležitých drahách nebo postupnou inhibicí různých klíčových enzymů konkrétní biologické dráhy51. Bylo zjištěno, že kombinace limonenu s diallyldisulfidem, eukalyptem nebo eugenolem je synergická v aplikacích v malém i velkém měřítku (tabulka 6), zatímco jeho kombinace s eukalyptem nebo α-pinenem má antagonistické účinky na larvy. Limonen se v průměru jeví jako dobrý synergista, pravděpodobně kvůli přítomnosti methylových skupin, dobrému pronikání do stratum corneum a odlišnému mechanismu účinku52,53. Dříve bylo popsáno, že limonen může způsobovat toxické účinky pronikáním hmyzí kutikuly (kontaktní toxicita), ovlivňováním trávicího systému (antifeedant) nebo ovlivňováním dýchacího systému (fumigační aktivita), 54 zatímco fenylpropanoidy, jako je eugenol, mohou ovlivňovat metabolické enzymy 55. Kombinace sloučenin s různými mechanismy účinku proto mohou zvýšit celkový letální účinek směsi. Bylo zjištěno, že eukalyptol je synergický s diallyldisulfidem, eukalyptem nebo α-pinenem, ale jiné kombinace s jinými sloučeninami byly buď nelarvicidní, nebo antagonistické. První studie ukázaly, že eukalyptol má inhibiční aktivitu na acetylcholinesterázu (AChE), stejně jako na oktaaminové a GABA receptory 56. Vzhledem k tomu, že cyklické monoterpeny mohou mít eukalyptol, eugenol atd. stejný mechanismus účinku jako jejich neurotoxická aktivita, 57 čímž se minimalizují jejich kombinované účinky prostřednictvím vzájemné inhibice. Stejně tak se ukázalo, že kombinace přípravku Temephos s diallyldisulfidem, α-pinenem a limonenem je synergická, což podporuje předchozí zprávy o synergickém účinku mezi bylinnými produkty a syntetickými organofosfáty58.
Bylo zjištěno, že kombinace eudesmolu a eukalyptolu má synergický účinek na larvální a dospělá stádia Aedes aegypti, pravděpodobně kvůli jejich odlišným mechanismům účinku daným jejich odlišnými chemickými strukturami. Eudesmol (seskviterpen) může ovlivnit dýchací systém 59 a eukalyptol (monoterpen) může ovlivnit acetylcholinesterázu 60. Současná expozice složek dvěma nebo více cílovým místům může zvýšit celkový letální účinek kombinace. V biologických testech na dospělé jedince byl malathion synergický s karvonem nebo eukalyptolem nebo diallyldisulfidem nebo α-pinenem, což naznačuje jeho synergický účinek s přidáním limonenu a diallyldisulfidu. Dobří synergičtí kandidáti na alercidy pro celé portfolio terpenových sloučenin, s výjimkou allyltrisulfidu. Thangam a Kathiresan 61 také uvádějí podobné výsledky synergického účinku malathionu s bylinnými extrakty. Tato synergická reakce může být způsobena kombinovanými toxickými účinky malathionu a fytochemikálií na enzymy detoxikační hmyz. Organofosfáty, jako je malathion, obecně působí inhibicí esteráz cytochromu P450 a monooxygenáz62,63,64. Kombinace malathionu s těmito mechanismy účinku a terpenů s různými mechanismy účinku proto může zvýšit celkový letální účinek na komáry.
Na druhou stranu antagonismus naznačuje, že vybrané sloučeniny jsou v kombinaci méně aktivní než každá sloučenina samostatně. Důvodem antagonismu v některých kombinacích může být to, že jedna sloučenina modifikuje chování druhé sloučeniny změnou rychlosti absorpce, distribuce, metabolismu nebo vylučování. První vědci považovali toto za příčinu antagonismu v lékových kombinacích. Molekuly Možný mechanismus 65. Podobně mohou možné příčiny antagonismu souviset s podobnými mechanismy účinku, konkurencí složek o stejný receptor nebo cílové místo. V některých případech může dojít také k nekompetitivní inhibici cílového proteinu. V této studii vykazovaly dvě organosirné sloučeniny, diallyldisulfid a diallyltrisulfid, antagonistické účinky, pravděpodobně v důsledku konkurence o stejné cílové místo. Stejně tak tyto dvě sloučeniny síry vykazovaly antagonistické účinky a neměly žádný účinek v kombinaci s eudesmolem a α-pinenem. Eudesmol a alfa-pinen jsou cyklické povahy, zatímco diallyldisulfid a diallyltrisulfid jsou alifatické povahy. Na základě chemické struktury by kombinace těchto sloučenin měla zvýšit celkovou letální aktivitu, protože jejich cílová místa jsou obvykle odlišná34,47, ale experimentálně jsme zjistili antagonismus, který může být způsoben rolí těchto sloučenin v některých neznámých organismech in vivo. Systémy v důsledku interakce. Podobně kombinace cineolu a α-pinenu vyvolala antagonistické reakce, ačkoli vědci dříve uváděli, že tyto dvě sloučeniny mají odlišné cíle účinku47,60. Vzhledem k tomu, že obě sloučeniny jsou cyklické monoterpeny, mohou existovat některá společná cílová místa, která mohou soutěžit o vazbu a ovlivňovat celkovou toxicitu studovaných kombinatorických párů.
Na základě hodnot LC50 a pozorované úmrtnosti byly vybrány dvě nejlepší synergické kombinace terpenů, a to páry karvon + limonen a eukalyptol + eudesmol, a také syntetický organofosforový malathion s terpeny. Optimální synergická kombinace sloučenin malathion + eudesmol byla testována v biologickém testu s insekticidy pro dospělé komáry. Cílem je ošetřit velké hmyzí kolonie, aby se potvrdilo, zda tyto účinné kombinace mohou fungovat proti velkému počtu jedinců na relativně velkých expozičních plochách. Všechny tyto kombinace vykazují synergický účinek proti velkým hejnům hmyzu. Podobné výsledky byly získány pro optimální synergickou larvicidní kombinaci testovanou proti velkým populacím larev Aedes aegypti. Lze tedy říci, že účinná synergická larvicidní a adulticidní kombinace rostlinných sloučenin EO je silným kandidátem proti stávajícím syntetickým chemikáliím a lze ji dále použít k regulaci populací Aedes aegypti. Stejně tak lze účinné kombinace syntetických larvicidů nebo adulticidů s terpeny použít ke snížení dávek thymetfosu nebo malathionu podávaných komárům. Tyto silné synergické kombinace mohou poskytnout řešení pro budoucí studie vývoje rezistence na léky u komárů rodu Aedes.
Vajíčka druhu Aedes aegypti byla odebrána z Regionálního lékařského výzkumného centra v Dibrugarhu, Indické rady pro lékařský výzkum, a uchovávána za kontrolované teploty (28 ± 1 °C) a vlhkosti (85 ± 5 %) na katedře zoologie Gauhati University za následujících podmínek: Arivoli a kol. byli popsáni. Po vylíhnutí byly larvy krmeny larvální potravou (prášek ze psích sušenek a kvasnice v poměru 3:1) a dospělci byli krmeni 10% roztokem glukózy. Počínaje 3. dnem po vylíhnutí mohly dospělé samičky komárů sát krev bílých krys. Namočte filtrační papír do vody ve sklenici a umístěte jej do klece pro kladení vajec.
Vybrané vzorky rostlin, a to listy eukalyptu (Myrtaceae), bazalka svatá (Lamiaceae), máta (Lamiaceae), čajovník (Myrtaceae) a cibule česneku (Amaryllidaceae). Odebrány z Guwahati a identifikovány katedrou botaniky Gauhati University. Odebrané vzorky rostlin (500 g) byly podrobeny hydrodestilaci za použití Clevengerova přístroje po dobu 6 hodin. Extrahovaný EO byl shromážděn do čistých skleněných lahviček a uložen při 4 °C pro další studium.
Larvicidní toxicita byla studována za použití mírně upravených standardních postupů Světové zdravotnické organizace 67. Jako emulgátor byl použit DMSO. Každá koncentrace EO byla nejprve testována při 100 a 1000 ppm, přičemž v každém opakování bylo vystaveno 20 larev. Na základě výsledků byl použit koncentrační rozsah a mortalita byla zaznamenávána od 1 hodiny do 6 hodin (v hodinových intervalech) a 24 hodin, 48 hodin a 72 hodin po ošetření. Subletální koncentrace (LC50) byly stanoveny po 24, 48 a 72 hodinách expozice. Každá koncentrace byla testována trojmo spolu s jednou negativní kontrolou (pouze voda) a jednou pozitivní kontrolou (voda ošetřená DMSO). Pokud dojde k zakuklení a uhyne více než 10 % larev kontrolní skupiny, experiment se opakuje. Pokud je míra mortality v kontrolní skupině mezi 5–10 %, použijte Abbottův korekční vzorec 68.
Metoda popsaná Ramarem a kol.69 byla použita pro biologický test proti dospělým komárům Aedes aegypti s použitím acetonu jako rozpouštědla. Každý EO byl nejprve testován proti dospělým komárům Aedes aegypti v koncentracích 100 a 1000 ppm. 2 ml každého připraveného roztoku se aplikuje na Whatmanovo číslo. 1 kus filtračního papíru (velikost 12 x 15 cm2) a aceton se nechá odpařovat po dobu 10 minut. Jako kontrola byl použit filtrační papír ošetřený pouze 2 ml acetonu. Po odpaření acetonu se ošetřený filtrační papír a kontrolní filtrační papír umístí do válcové zkumavky (hloubka 10 cm). Deset 3 až 4 dny starých komárů, kteří se živí krví, bylo přeneseno do triplikátů s každou koncentrací. Na základě výsledků předběžných testů byly testovány různé koncentrace vybraných olejů. Úmrtnost byla zaznamenána po 1 hodině, 2 hodinách, 3 hodinách, 4 hodinách, 5 hodinách, 6 hodinách, 24 hodinách, 48 hodinách a 72 hodinách po vypuštění komára. Vypočítejte hodnoty LC50 pro expoziční doby 24 hodin, 48 hodin a 72 hodin. Pokud úmrtnost kontrolní šarže přesáhne 20 %, opakujte celý test. Stejně tak, pokud je úmrtnost v kontrolní skupině vyšší než 5 %, upravte výsledky pro ošetřené vzorky pomocí Abbottova vzorce68.
Pro analýzu složek vybraných esenciálních olejů byla provedena plynová chromatografie (Agilent 7890A) a hmotnostní spektrometrie (Accu TOF GCv, Jeol). GC byl vybaven FID detektorem a kapilární kolonou (HP5-MS). Nosným plynem bylo hélium, průtok byl 1 ml/min. Program GC nastavuje pro Allium sativum hodnotu 10:80-1M-8-220-5M-8-270-9M a pro Ocimum Sainttum hodnotu 10:80-3M-8-200-3M-10-275-1M-5 – 280, pro mátu 10:80-1M-8-200-5M-8-275-1M-5-280, pro eukalyptus 20,60-1M-10-200-3M-30-280 a pro červenou révu pro tisíc vrstev je to 10:60-1M-8-220-5M-8-270-3M.
Hlavní sloučeniny každého EO byly identifikovány na základě procentuálního zastoupení plochy vypočítaného z výsledků GC chromatogramu a hmotnostní spektrometrie (s odkazem na databázi standardů NIST 70).
Dvě hlavní sloučeniny v každém EO byly vybrány na základě výsledků GC-MS a zakoupeny od společnosti Sigma-Aldrich v čistotě 98–99 % pro další biologické testy. Sloučeniny byly testovány na larvicidní a dospělou účinnost proti Aedes aegypti, jak je popsáno výše. Nejčastěji používané syntetické larvicidy tamefosát (Sigma Aldrich) a léčivo pro dospělé jedince malathion (Sigma Aldrich) byly analyzovány za účelem porovnání jejich účinnosti s vybranými sloučeninami EO, a to stejným postupem.
Binární směsi vybraných terpenových sloučenin a terpenových sloučenin s komerčními organofosfáty (tilefos a malathion) byly připraveny smícháním dávky LC50 každé kandidátní sloučeniny v poměru 1:1. Připravené kombinace byly testovány na larválních a dospělých stádiích Aedes aegypti, jak je popsáno výše. Každý biologický test byl proveden trojmo pro každou kombinaci a trojmo pro jednotlivé sloučeniny přítomné v každé kombinaci. Úhyn cílového hmyzu byl zaznamenán po 24 hodinách. Vypočítejte očekávanou míru úmrtnosti pro binární směs pomocí následujícího vzorce.
kde E = očekávaná úmrtnost komárů druhu Aedes aegypti v reakci na binární kombinaci, tj. spojení (A + B).
Účinek každé binární směsi byl označen jako synergický, antagonistický nebo žádný účinek na základě hodnoty χ2 vypočítané metodou popsanou Pavlou52. Hodnotu χ2 pro každou kombinaci vypočítejte pomocí následujícího vzorce.
Účinek kombinace byl definován jako synergický, pokud vypočítaná hodnota χ2 byla větší než tabulková hodnota pro odpovídající stupně volnosti (95% interval spolehlivosti) a pokud pozorovaná úmrtnost překročila očekávanou úmrtnost. Obdobně, pokud vypočítaná hodnota χ2 pro jakoukoli kombinaci překročí tabulkovou hodnotu s určitými stupni volnosti, ale pozorovaná úmrtnost je nižší než očekávaná úmrtnost, je léčba považována za antagonistickou. A pokud je v jakékoli kombinaci vypočítaná hodnota χ2 menší než tabulková hodnota v odpovídajících stupních volnosti, je kombinace považována za neúčinnou.
Pro testování proti velkému počtu hmyzu byly vybrány tři až čtyři potenciálně synergické kombinace (100 larev a 50 dospělců s larvicidní a dospělou aktivitou). Dospělci postupují výše uvedeným způsobem. Spolu se směsmi byly na stejném počtu larev a dospělců Aedes aegypti testovány také jednotlivé sloučeniny přítomné ve vybraných směsích. Poměr kombinací je jeden díl dávky LC50 jedné kandidátní sloučeniny a díl dávky LC50 druhé složky. V biotestu aktivity na dospělce byly vybrané sloučeniny rozpuštěny v acetonu a naneseny na filtrační papír zabalený ve válcové plastové nádobě o objemu 1300 cm3. Aceton byl odpařován po dobu 10 minut a dospělci byli uvolněni. Podobně v larvicidním biotestu byly dávky kandidátních sloučenin LC50 nejprve rozpuštěny ve stejných objemech DMSO a poté smíchány s 1 litrem vody uložené v plastových nádobách o objemu 1300 cm3 a larvy byly uvolněny.
Pravděpodobnostní analýza 71 zaznamenaných údajů o úmrtnosti byla provedena pomocí programů SPSS (verze 16) a Minitab pro výpočet hodnot LC50.
Čas zveřejnění: 1. července 2024