Vă mulțumim că ați vizitat Nature.com. Versiunea de browser pe care o utilizați are suport limitat pentru CSS. Pentru cele mai bune rezultate, vă recomandăm să utilizați o versiune mai nouă a browserului dvs. (sau să dezactivați Modul de compatibilitate în Internet Explorer). Între timp, pentru a asigura asistență continuă, afișăm site-ul fără stilizare sau JavaScript.
Combinațiile de compuși insecticidi derivați din plante pot prezenta interacțiuni sinergice sau antagoniste împotriva dăunătorilor. Având în vedere răspândirea rapidă a bolilor transmise de țânțarii Aedes și rezistența crescândă a populațiilor de țânțari Aedes la insecticidele tradiționale, au fost formulate și testate douăzeci și opt de combinații de compuși terpenici pe bază de uleiuri esențiale din plante împotriva stadiilor larvare și adulte ale speciei Aedes aegypti. Cinci uleiuri esențiale din plante (AE) au fost inițial evaluate pentru eficacitatea lor larvicidă și la adulți, iar doi compuși majori au fost identificați în fiecare AE pe baza rezultatelor GC-MS. Principalii compuși identificați au fost achiziționați, și anume disulfură de dialil, trisulfură de dialil, carvonă, limonen, eugenol, metil eugenol, eucaliptol, eudesmol și alfa-pinen de țânțar. Combinații binare ale acestor compuși au fost apoi preparate folosind doze subletale, iar efectele lor sinergice și antagoniste au fost testate și determinate. Cele mai bune compoziții larvicide se obțin prin amestecarea limonenei cu disulfură de dialil, iar cele mai bune compoziții adulticide se obțin prin amestecarea carvonei cu limonene. Larvicidul sintetic utilizat comercial, Temphos, și medicamentul pentru adulți Malathion au fost testate separat și în combinații binare cu terpenoide. Rezultatele au arătat că combinația de temefos și disulfură de dialil și malation și eudesmol a fost cea mai eficientă. Aceste combinații puternice au potențial pentru utilizare împotriva Aedes aegypti.
Uleiurile esențiale din plante (OE) sunt metaboliți secundari care conțin diverși compuși bioactivi și devin din ce în ce mai importanți ca alternativă la pesticidele sintetice. Nu numai că sunt ecologice și ușor de utilizat, dar reprezintă și un amestec de diferiți compuși bioactivi, ceea ce reduce și probabilitatea dezvoltării rezistenței la medicamente1. Folosind tehnologia GC-MS, cercetătorii au examinat constituenții diferitelor uleiuri esențiale din plante și au identificat peste 3.000 de compuși din 17.500 de plante aromatice2, majoritatea fiind testați pentru proprietăți insecticide și fiind raportați ca având efecte insecticide3,4. Unele studii evidențiază faptul că toxicitatea componentei principale a compusului este aceeași sau mai mare decât cea a oxidului de etilenă brut. Însă utilizarea compușilor individuali poate lăsa din nou loc dezvoltării rezistenței, așa cum este cazul insecticidelor chimice5,6. Prin urmare, accentul actual se pune pe prepararea amestecurilor de compuși pe bază de oxid de etilenă pentru a îmbunătăți eficacitatea insecticidă și a reduce probabilitatea rezistenței la populațiile țintă de dăunători. Compușii activi individuali prezenți în uleiurile esențiale pot prezenta efecte sinergice sau antagoniste în combinații care reflectă activitatea generală a uleiurilor esențiale, fapt care a fost bine subliniat în studiile efectuate de cercetătorii anteriori7,8. Programul de control al vectorilor include, de asemenea, uleiurile esențiale și componentele acestora. Activitatea țânțaricidă a uleiurilor esențiale a fost studiată pe larg pe țânțarii Culex și Anopheles. Mai multe studii au încercat să dezvolte pesticide eficiente prin combinarea diverselor plante cu pesticide sintetice utilizate comercial pentru a crește toxicitatea generală și a minimiza efectele secundare9. Însă studiile asupra unor astfel de compuși împotriva Aedes aegypti rămân rare. Progresele în știința medicală și dezvoltarea de medicamente și vaccinuri au ajutat la combaterea unor boli transmise prin vectori. Însă prezența diferitelor serotipuri ale virusului, transmise de țânțarul Aedes aegypti, a dus la eșecul programelor de vaccinare. Prin urmare, atunci când apar astfel de boli, programele de control al vectorilor sunt singura opțiune pentru a preveni răspândirea bolii. În scenariul actual, controlul bacteriei Aedes aegypti este foarte important, deoarece aceasta este un vector cheie al diferitelor virusuri și serotipuri ale acestora, care cauzează febra dengue, Zika, febra hemoragică dengue, febra galbenă etc. Cel mai remarcabil lucru este faptul că numărul de cazuri de aproape toate bolile transmise prin vectori de Aedes crește în fiecare an în Egipt și crește la nivel mondial. Prin urmare, în acest context, există o nevoie urgentă de a dezvolta măsuri de control eficiente și ecologice pentru populațiile de Aedes aegypti. Candidații potențiali în acest sens sunt aromele vegetale, compușii lor constitutivi și combinațiile acestora. Prin urmare, acest studiu a încercat să identifice combinații sinergice eficiente ale compușilor cheie ai oaselor vegetale din cinci plante cu proprietăți insecticide (de exemplu, mentă, busuioc sfânt, eucalipt pătat, Allium sulfur și melaleuca) împotriva Aedes aegypti.
Toate substanțele esențiale selectate au demonstrat o potențială activitate larvicidă împotriva Aedes aegypti, cu o valoare LC50 pe 24 de ore cuprinsă între 0,42 și 163,65 ppm. Cea mai mare activitate larvicidă a fost înregistrată pentru substanțele esențiale de mentă (Mp) cu o valoare LC50 de 0,42 ppm la 24 de ore, urmată de usturoi (As) cu o valoare LC50 de 16,19 ppm la 24 de ore (Tabelul 1).
Cu excepția extractului de OE din specia Ocimum Sainttum, toate celelalte patru extracte de OE analizate au prezentat efecte alergice evidente, cu valori LC50 cuprinse între 23,37 și 120,16 ppm pe parcursul perioadei de expunere de 24 de ore. Extracția de OE din specia Thymophilus striata (Cl) a fost cea mai eficientă în uciderea adulților, cu o valoare LC50 de 23,37 ppm în decurs de 24 de ore de la expunere, urmată de extractul de OE din specia Eucalyptus maculata (Em), care a avut o valoare LC50 de 101,91 ppm (Tabelul 1). Pe de altă parte, valoarea LC50 pentru Os nu a fost încă determinată, deoarece cea mai mare rată de mortalitate, de 53%, a fost înregistrată la cea mai mare doză (Figura suplimentară 3).
Cei doi compuși constituenți principali din fiecare OE au fost identificați și selectați pe baza rezultatelor bazei de date a bibliotecii NIST, a procentului de suprafață a cromatogramei GC și a rezultatelor spectrelor MS (Tabelul 2). Pentru OE As, principalii compuși identificați au fost disulfura de dialil și trisulfura de dialil; pentru OE Mp, principalii compuși identificați au fost carvona și limonenul, pentru OE Em, principalii compuși identificați au fost eudesmolul și eucaliptolul; pentru OE Os, principalii compuși identificați au fost eugenolul și metil eugenolul, iar pentru OE Cl, principalii compuși identificați au fost eugenolul și α-pinenul (Figura 1, Figurile suplimentare 5-8, Tabelul suplimentar 1-5).
Rezultatele spectrometriei de masă a principalilor terpenoizi din uleiuri esențiale selectate (A-disulfură de dialil; B-disulfură de dialil; C-eugenol; D-metil eugenol; E-limonen; F-ceperonă aromatică; G-α-pinen; H-cineol; R-eudamol).
Un total de nouă compuși (disulfură de dialil, trisulfură de dialil, eugenol, metil eugenol, carvonă, limonen, eucaliptol, eudesmol, α-pinen) au fost identificați ca fiind compuși eficienți, fiind principalele componente ale OE și au fost bioanalizați individual împotriva Aedes aegypti în stadii larvare. Compusul eudesmol a avut cea mai mare activitate larvicidă, cu o valoare LC50 de 2,25 ppm după 24 de ore de expunere. Compușii disulfură de dialil și trisulfură de dialil s-au dovedit, de asemenea, a avea potențiale efecte larvicide, cu doze subletale medii cuprinse între 10 și 20 ppm. O activitate larvicidă moderată a fost din nou observată pentru compușii eugenol, limonen și eucaliptol, cu valori LC50 de 63,35 ppm, 139,29 ppm și, respectiv, 181,33 ppm după 24 de ore (Tabelul 3). Cu toate acestea, nu s-a constatat un potențial larvicid semnificativ al metil eugenolului și carvonei nici măcar la cele mai mari doze, astfel încât valorile LC50 nu au fost calculate (Tabelul 3). Larvicidul sintetic Temephos a avut o concentrație letală medie de 0,43 ppm împotriva Aedes aegypti pe o perioadă de 24 de ore de expunere (Tabelul 3, Tabelul suplimentar 6).
Șapte compuși (disulfură de dialil, trisulfură de dialil, eucaliptol, α-pinen, eudesmol, limonen și carvonă) au fost identificați ca principalii compuși ai OE eficienti și au fost testați individual împotriva țânțarilor egipteni adulți Aedes. Conform analizei de regresie Probit, s-a constatat că Eudesmolul are cel mai mare potențial, cu o valoare LC50 de 1,82 ppm, urmat de Eucaliptol, cu o valoare LC50 de 17,60 ppm la un timp de expunere de 24 de ore. Cei cinci compuși rămași testați au fost moderat dăunători pentru adulți, cu valori LC50 cuprinse între 140,79 și 737,01 ppm (Tabelul 3). Malathionul organofosforic sintetic a fost mai puțin potent decât eudesmolul și mai puternic decât ceilalți șase compuși, cu o valoare LC50 de 5,44 ppm pe parcursul perioadei de expunere de 24 de ore (Tabelul 3, Tabelul suplimentar 6).
Șapte compuși principali puternici și tamefosatul organofosforic au fost selectați pentru a formula combinații binare ale dozelor lor LC50 într-un raport de 1:1. Un total de 28 de combinații binare au fost preparate și testate pentru eficacitatea lor larvicidă împotriva Aedes aegypti. Nouă combinații s-au dovedit a fi sinergice, 14 combinații au fost antagoniste, iar cinci combinații nu au fost larvicide. Printre combinațiile sinergice, combinația de disulfură de dialil și temofol a fost cea mai eficientă, cu o mortalitate de 100% observată după 24 de ore (Tabelul 4). În mod similar, amestecurile de limonen cu disulfură de dialil și eugenol cu timefos au prezentat un potențial bun, cu o mortalitate larvară observată de 98,3% (Tabelul 5). Celelalte 4 combinații, și anume eudesmol plus eucaliptol, eudesmol plus limonen, eucaliptol plus alfa-pinen, alfa-pinen plus temefos, au prezentat, de asemenea, o eficacitate larvicidă semnificativă, cu rate de mortalitate observate care depășesc 90%. Rata de mortalitate așteptată este apropiată de 60-75%. (Tabelul 4). Cu toate acestea, combinația de limonen cu α-pinen sau eucalipt a prezentat reacții antagoniste. De asemenea, s-a constatat că amestecurile de Temephos cu eugenol sau eucalipt sau eudesmol sau trisulfură de dialil au efecte antagoniste. În mod similar, combinația de disulfură de dialil și trisulfură de dialil și combinarea oricăruia dintre acești compuși cu eudesmol sau eugenol au acțiune larvicidă antagonistă. De asemenea, s-a raportat antagonism în cazul combinației de eudesmol cu eugenol sau α-pinen.
Dintre toate cele 28 de amestecuri binare testate pentru activitatea acidă la adulți, 7 combinații au fost sinergice, 6 nu au avut niciun efect, iar 15 au fost antagoniste. Amestecurile de eudesmol cu eucalipt și limonen cu carvonă s-au dovedit a fi mai eficiente decât alte combinații sinergice, cu rate de mortalitate la 24 de ore de 76%, respectiv 100% (Tabelul 5). S-a observat că malationul prezintă un efect sinergic cu toate combinațiile de compuși, cu excepția limonenului și trisulfurii de dialil. Pe de altă parte, s-a constatat antagonism între disulfura de dialil și trisulfura de dialil și combinarea oricăreia dintre ele cu eucalipt, eucaliptol, carvonă sau limonen. În mod similar, combinațiile de α-pinen cu eudesmol sau limonen, eucaliptol cu carvonă sau limonen și limonen cu eudesmol sau malation au prezentat efecte larvicide antagoniste. Pentru celelalte șase combinații, nu a existat nicio diferență semnificativă între mortalitatea așteptată și cea observată (Tabelul 5).
Pe baza efectelor sinergice și a dozelor subletale, toxicitatea lor larvicidă împotriva unui număr mare de țânțari Aedes aegypti a fost în cele din urmă selectată și testată suplimentar. Rezultatele au arătat că mortalitatea larvară observată utilizând combinațiile binare eugenol-limonen, disulfură de dialil-limonen și disulfură de dialil-timefos a fost de 100%, în timp ce mortalitatea larvară așteptată a fost de 76,48%, 72,16% și, respectiv, 63,4% (Tabelul 6). Combinația de limonen și eudesmol a fost relativ mai puțin eficientă, cu o mortalitate larvară de 88% observată pe parcursul perioadei de expunere de 24 de ore (Tabelul 6). În concluzie, cele patru combinații binare selectate au demonstrat, de asemenea, efecte sinergice larvicide împotriva Aedes aegypti atunci când au fost aplicate la scară largă (Tabelul 6).
Trei combinații sinergice au fost selectate pentru biotestul adultcid pentru a controla populațiile mari de Aedes aegypti adult. Pentru a selecta combinațiile de testat pe colonii mari de insecte, ne-am concentrat mai întâi pe cele două cele mai bune combinații sinergice de terpene, și anume carvonă plus limonen și eucaliptol plus eudesmol. În al doilea rând, cea mai bună combinație sinergică a fost selectată dintre combinația de malation organofosfat sintetic și terpenoizi. Considerăm că combinația de malation și eudesmol este cea mai bună combinație pentru testarea pe colonii mari de insecte, datorită celei mai mari mortalități observate și a valorilor LC50 foarte scăzute ale ingredientelor candidate. Malationul prezintă sinergism în combinație cu α-pinen, disulfură de dialil, eucalipt, carvonă și eudesmol. Dar dacă ne uităm la valorile LC50, Eudesmolul are cea mai mică valoare (2,25 ppm). Valorile LC50 calculate pentru malation, α-pinen, disulfură de dialil, eucaliptol și carvonă au fost de 5,4, 716,55, 166,02, 17,6 și respectiv 140,79 ppm. Aceste valori indică faptul că combinația de malation și eudesmol este combinația optimă din punct de vedere al dozajului. Rezultatele au arătat că combinațiile de carvonă plus limonen și eudesmol plus malation au avut o mortalitate observată de 100%, comparativ cu o mortalitate așteptată de 61% până la 65%. O altă combinație, eudesmol plus eucaliptol, a prezentat o rată a mortalității de 78,66% după 24 de ore de expunere, comparativ cu o rată a mortalității așteptată de 60%. Toate cele trei combinații selectate au demonstrat efecte sinergice chiar și atunci când au fost aplicate la scară largă împotriva Aedes aegypti adult (Tabelul 6).
În acest studiu, anumite uleiuri esențiale din plante, cum ar fi Mp, As, Os, Em și Cl, au demonstrat efecte letale promițătoare asupra stadiilor larvare și adulte ale speciei Aedes aegypti. OE Mp a avut cea mai mare activitate larvicidă, cu o valoare LC50 de 0,42 ppm, urmată de OE As, Os și Em, cu o valoare LC50 mai mică de 50 ppm după 24 de ore. Aceste rezultate sunt în concordanță cu studiile anterioare efectuate pe țânțari și alte muște diptere10,11,12,13,14. Deși potența larvicidă a Cl este mai mică decât a altor uleiuri esențiale, cu o valoare LC50 de 163,65 ppm după 24 de ore, potențialul său la vârsta adultă este cel mai mare, cu o valoare LC50 de 23,37 ppm după 24 de ore. Acetele de etilenă (AE) pe bază de Mp, As și Em au demonstrat, de asemenea, un potențial alergecid bun, cu valori LC50 în intervalul 100-120 ppm la 24 de ore de expunere, dar au fost relativ mai mici decât eficacitatea lor larvicidă. Pe de altă parte, AE-Os a demonstrat un efect alergecid neglijabil chiar și la cea mai mare doză terapeutică. Astfel, rezultatele indică faptul că toxicitatea oxidului de etilenă asupra plantelor poate varia în funcție de stadiul de dezvoltare al țânțarilor15. De asemenea, aceasta depinde de rata de penetrare a AE în corpul insectei, de interacțiunea lor cu enzime țintă specifice și de capacitatea de detoxifiere a țânțarului în fiecare stadiu de dezvoltare16. Un număr mare de studii au arătat că principalul compus component este un factor important în activitatea biologică a oxidului de etilenă, deoarece acesta reprezintă majoritatea compușilor totali3,12,17,18. Prin urmare, am considerat doi compuși principali în fiecare AE. Pe baza rezultatelor GC-MS, disulfura de dialil și trisulfura de dialil au fost identificate ca principalii compuși ai uleiului esențial de oase (As), ceea ce este în concordanță cu rapoartele anterioare19,20,21. Deși rapoartele anterioare au indicat că mentolul a fost unul dintre principalii săi compuși, carvona și limonenul au fost din nou identificate ca principalii compuși ai uleiului esențial de oase (Mf EO)22,23. Profilul compoziției uleiului esențial de oase (Os EO) a arătat că eugenolul și metil eugenolul sunt principalii compuși, ceea ce este similar cu descoperirile cercetătorilor anteriori16,24. Eucaliptolul și eucaliptolul au fost raportate ca principalii compuși prezenți în uleiul esențial de frunze de Em, ceea ce este în concordanță cu descoperirile unor cercetători25,26, dar contrar descoperirilor lui Olalade și colab.27. Dominanța cineolului și α-pinenului a fost observată în uleiul esențial de melaleuca, ceea ce este similar cu studiile anterioare28,29. În acest studiu au fost raportate și observate și diferențe intraspecifice în compoziția și concentrația uleiurilor esențiale extrase din aceeași specie de plante în locații diferite, diferențe care sunt influențate de condițiile geografice de creștere a plantelor, momentul recoltării, stadiul de dezvoltare sau vârsta plantei, apariția chemotipurilor etc.22,30,31,32. Compușii cheie identificați au fost apoi achiziționați și testați pentru efectele lor larvicide și efectele asupra țânțarilor Aedes aegypti adulți. Rezultatele au arătat că activitatea larvicidă a disulfurii de dialil a fost comparabilă cu cea a uleiului esențial de as brut. Însă activitatea trisulfurii de dialil este mai mare decât cea a uleiului esențial de as. Aceste rezultate sunt similare cu cele obținute de Kimbaris și colab. 33 pe Culex Filipine. Cu toate acestea, acești doi compuși nu au prezentat o activitate autocidă bună împotriva țânțarilor țintă, ceea ce este în concordanță cu rezultatele lui Plata-Rueda și colab. 34 pe Tenebrio molitor. Uleiurile esențiale de as este eficient împotriva stadiului larvar al Aedes aegypti, dar nu împotriva stadiului adult. S-a stabilit că activitatea larvicidă a principalilor compuși individuali este mai mică decât cea a oxidului de etilenă brut (Os EO). Aceasta implică un rol și pentru alți compuși și interacțiunile acestora în oxidul de etilenă brut. Metil eugenolul singur are o activitate neglijabilă, în timp ce eugenolul singur are o activitate larvicidă moderată. Această concluzie confirmă, pe de o parte,35,36, iar pe de altă parte, contrazice concluziile cercetătorilor anteriori37,38. Diferențele dintre grupele funcționale ale eugenolului și metileugenolului pot duce la toxicități diferite pentru aceeași insectă țintă39. S-a constatat că limonenul are o activitate larvicidă moderată, în timp ce efectul carvonei a fost nesemnificativ. În mod similar, toxicitatea relativ scăzută a limonenului pentru insectele adulte și toxicitatea ridicată a carvonei susțin rezultatele unor studii anterioare40, dar le contrazic pe altele41. Prezența legăturilor duble atât în pozițiile intraciclice, cât și în cele exociclice poate crește beneficiile acestor compuși ca larvicide3,41, în timp ce carvona, care este o cetonă cu atomi de carbon alfa și beta nesaturați, poate prezenta un potențial mai mare de toxicitate la adulți42. Cu toate acestea, caracteristicile individuale ale limonenului și carvonei sunt mult mai mici decât Mp-ul total al OE (Tabelul 1, Tabelul 3). Printre terpenoizii testați, s-a constatat că eudesmolul are cea mai mare activitate larvicidă și la adulți, cu o valoare LC50 sub 2,5 ppm, ceea ce îl face un compus promițător pentru controlul țânțarilor Aedes. Performanța sa este mai bună decât cea a întregului OE Em, deși acest lucru nu este în concordanță cu descoperirile lui Cheng și colab.40. Eudesmolul este o sescviterpenă cu două unități de izopren, care este mai puțin volatilă decât monoterpenele oxigenate, cum ar fi eucaliptul, și, prin urmare, are un potențial mai mare ca pesticid. Eucaliptolul în sine are o activitate larvicidă mai mare la adulți decât cea larvicidă, iar rezultatele studiilor anterioare susțin și infirmă acest lucru37,43,44. Activitatea în sine este aproape comparabilă cu cea a întregului EO Cl. O altă monoterpenă biciclică, α-pinena, are un efect larvicid mai mic asupra bacteriei Aedes aegypti, decât unul larvicid, ceea ce este opusul efectului EO Cl complet. Activitatea insecticidă generală a terpenoidelor este influențată de lipofilicitatea, volatilitatea, ramificarea carbonului, aria de proiecție, aria suprafeței, grupele funcționale și pozițiile lor45,46. Acești compuși pot acționa prin distrugerea acumulărilor celulare, blocarea activității respiratorii, întreruperea transmiterii impulsurilor nervoase etc.47 S-a constatat că organofosfatul sintetic Temephos are cea mai mare activitate larvicidă, cu o valoare LC50 de 0,43 ppm, ceea ce este în concordanță cu datele lui Lek -Utala48. Activitatea la adulți a malationului organofosforic sintetic a fost raportată la 5,44 ppm. Deși acești doi organofosfați au demonstrat răspunsuri favorabile împotriva tulpinilor de laborator de Aedes aegypti, rezistența țânțarilor la acești compuși a fost raportată în diferite părți ale lumii49. Cu toate acestea, nu au fost găsite rapoarte similare privind dezvoltarea rezistenței la medicamentele din plante50. Prin urmare, produsele botanice sunt considerate alternative potențiale la pesticidele chimice în programele de control al vectorilor.
Efectul larvicid a fost testat pe 28 de combinații binare (1:1) preparate din terpenoide puternice și terpenoide cu timefos, iar 9 combinații s-au dovedit a fi sinergice, 14 antagoniste și 5 antagoniste. Niciun efect. Pe de altă parte, în biotestul de potență la adulți, 7 combinații s-au dovedit a fi sinergice, 15 combinații au fost antagoniste, iar 6 combinații au fost raportate ca neavând niciun efect. Motivul pentru care anumite combinații produc un efect sinergic poate fi datorat interacțiunii simultane a compușilor candidați pe diferite căi importante sau inhibării secvențiale a diferitelor enzime cheie ale unei anumite căi biologice51. Combinația de limonen cu disulfură de dialil, eucalipt sau eugenol s-a dovedit a fi sinergică atât în aplicații la scară mică, cât și la scară largă (Tabelul 6), în timp ce combinația sa cu eucalipt sau α-pinen s-a dovedit a avea efecte antagoniste asupra larvelor. În medie, limonenul pare a fi un bun agent sinergic, posibil datorită prezenței grupărilor metil, penetrării bune în stratul cornos și unui mecanism de acțiune diferit52,53. Anterior s-a raportat că limonenul poate provoca efecte toxice prin penetrarea cuticulelor insectelor (toxicitate de contact), afectarea sistemului digestiv (antihistaminic) sau afectarea sistemului respirator (activitate de fumigație),54 în timp ce fenilpropanoidele, cum ar fi eugenolul, pot afecta enzimele metabolice55. Prin urmare, combinațiile de compuși cu mecanisme de acțiune diferite pot crește efectul letal general al amestecului. S-a constatat că eucaliptolul este sinergic cu disulfura de dialil, eucaliptul sau α-pinenul, dar alte combinații cu alți compuși au fost fie non-larvicide, fie antagoniste. Studiile timpurii au arătat că eucaliptolul are activitate inhibitorie asupra acetilcolinesterazei (AChE), precum și asupra receptorilor de octaamină și GABA56. Întrucât monoterpenele ciclice, eucaliptolul, eugenolul etc. pot avea același mecanism de acțiune ca și activitatea lor neurotoxică,57 reducând astfel la minimum efectele lor combinate prin inhibare reciprocă. De asemenea, s-a constatat că combinația de Temephos cu disulfură de dialil, α-pinen și limonen este sinergică, susținând rapoartele anterioare privind un efect sinergic între produsele pe bază de plante și organofosfații sintetici58.
Combinația de eudesmol și eucaliptol s-a dovedit a avea un efect sinergic asupra stadiilor larvare și adulte ale Aedes aegypti, posibil datorită modurilor lor de acțiune diferite, datorate structurilor lor chimice diferite. Eudesmolul (o sescviterpenă) poate afecta sistemul respirator 59, iar eucaliptolul (o monoterpenă) poate afecta acetilcolinesteraza 60. Coexpunerea ingredientelor la două sau mai multe situsuri țintă poate spori efectul letal general al combinației. În biotestele substanțelor la adulți, s-a constatat că malationul este sinergic cu carvona sau eucaliptolul sau eucaliptolul sau disulfura de dialil sau α-pinenul, indicând faptul că este sinergic cu adăugarea de limonen și disulfură. Buni candidați sinergici ca alergeni pentru întregul portofoliu de compuși terpenici, cu excepția trisulfurii de alil. Thangam și Kathiresan61 au raportat, de asemenea, rezultate similare ale efectului sinergic al malationului cu extracte din plante. Acest răspuns sinergic se poate datora efectelor toxice combinate ale malationului și fitochimicalelor asupra enzimelor de detoxifiere a insectelor. Organofosfații, cum ar fi malationul, acționează în general prin inhibarea esterazelor și monooxigenazelor citocromului P45062,63,64. Prin urmare, combinarea malationului cu aceste mecanisme de acțiune și a terpenelor cu mecanisme de acțiune diferite poate spori efectul letal general asupra țânțarilor.
Pe de altă parte, antagonismul indică faptul că compușii selectați sunt mai puțin activi în combinație decât fiecare compus individual. Motivul antagonismului în unele combinații poate fi acela că un compus modifică comportamentul celuilalt compus prin schimbarea ratei de absorbție, distribuție, metabolism sau excreție. Cercetătorii timpurii au considerat aceasta a fi cauza antagonismului în combinațiile de medicamente. Molecule Mecanism posibil 65. În mod similar, posibilele cauze ale antagonismului pot fi legate de mecanisme de acțiune similare, competiția compușilor constituenți pentru același receptor sau situs țintă. În unele cazuri, poate apărea și o inhibare necompetitivă a proteinei țintă. În acest studiu, doi compuși organosulfurici, disulfura de dialil și trisulfura de dialil, au prezentat efecte antagoniste, posibil datorită competiției pentru același situs țintă. În mod similar, acești doi compuși cu sulf au prezentat efecte antagoniste și nu au avut niciun efect atunci când au fost combinați cu eudesmol și α-pinen. Eudesmolul și alfa-pinenul sunt de natură ciclică, în timp ce disulfura de dialil și trisulfura de dialil sunt de natură alifatică. Pe baza structurii chimice, combinația acestor compuși ar trebui să crească activitatea letală generală, deoarece situsurile lor țintă sunt de obicei diferite34,47, dar experimental am descoperit antagonism, care se poate datora rolului acestor compuși în unele sisteme in vivo necunoscute ale organismelor, ca urmare a interacțiunii. În mod similar, combinația de cineol și α-pinen a produs răspunsuri antagoniste, deși cercetătorii au raportat anterior că cei doi compuși au ținte de acțiune diferite47,60. Deoarece ambii compuși sunt monoterpene ciclice, pot exista unele situsuri țintă comune care pot concura pentru legare și pot influența toxicitatea generală a perechilor combinatoriale studiate.
Pe baza valorilor LC50 și a mortalității observate, au fost selectate cele două cele mai bune combinații sinergice de terpene, și anume perechile carvonă + limonen și eucaliptol + eudesmol, precum și malationul organofosforic sintetic cu terpene. Combinația sinergică optimă de compuși malation + eudesmol a fost testată într-un biotest cu insecticid pentru adulți. S-au vizat colonii mari de insecte pentru a confirma dacă aceste combinații eficiente pot funcționa împotriva unui număr mare de indivizi pe spații de expunere relativ mari. Toate aceste combinații demonstrează un efect sinergic împotriva roiurilor mari de insecte. Rezultate similare au fost obținute pentru o combinație sinergică optimă larvicidă testată împotriva populațiilor mari de larve de Aedes aegypti. Astfel, se poate spune că combinația sinergică eficientă larvicidă și adulticidă de compuși OE vegetali este un candidat puternic împotriva substanțelor chimice sintetice existente și poate fi utilizată în continuare pentru a controla populațiile de Aedes aegypti. De asemenea, combinațiile eficiente de larvicide sintetice sau adulticide cu terpene pot fi utilizate și pentru a reduce dozele de timefos sau malation administrate țânțarilor. Aceste combinații sinergice puternice pot oferi soluții pentru studii viitoare privind evoluția rezistenței la medicamente la țânțarii Aedes.
Ouăle de Aedes aegypti au fost colectate de la Centrul Regional de Cercetare Medicală, Dibrugarh, Consiliul Indian pentru Cercetări Medicale și păstrate la temperatură controlată (28 ± 1 °C) și umiditate (85 ± 5%) în cadrul Departamentului de Zoologie al Universității Gauhati, în următoarele condiții: Arivoli au fost descriși și colab. După eclozare, larvele au fost hrănite cu hrană larvară (pudră de biscuiți pentru câini și drojdie într-un raport de 3:1), iar adulții au fost hrăniți cu o soluție de glucoză 10%. Începând cu a 3-a zi după apariție, țânțarii femele adulte au fost lăsați să sugă sângele șobolanilor albinoși. Înmuiați hârtia de filtru în apă într-un pahar și așezați-o în cușca de depunere a ouălor.
Probe de plante selectate, și anume frunze de eucalipt (Myrtaceae), busuioc sfânt (Lamiaceae), mentă (Lamiaceae), melaleuca (Myrtaceae) și bulbi de allium (Amaryllidaceae). Colectate din Guwahati și identificate de Departamentul de Botanică al Universității Gauhati. Probele de plante colectate (500 g) au fost supuse hidrodistilării folosind un aparat Clevenger timp de 6 ore. OE extras a fost colectat în flacoane de sticlă curate și depozitat la 4°C pentru studii ulterioare.
Toxicitatea larvicidă a fost studiată utilizând proceduri standard ușor modificate ale Organizației Mondiale a Sănătății 67. Se utilizează DMSO ca emulgator. Fiecare concentrație de EO a fost testată inițial la 100 și 1000 ppm, expunând 20 de larve în fiecare replică. Pe baza rezultatelor, s-a aplicat un interval de concentrație și s-a înregistrat mortalitatea de la 1 oră la 6 ore (la intervale de 1 oră) și la 24 de ore, 48 de ore și 72 de ore după tratament. Concentrațiile subletale (LC50) au fost determinate după 24, 48 și 72 de ore de expunere. Fiecare concentrație a fost testată în triplicat, împreună cu un control negativ (doar apă) și un control pozitiv (apă tratată cu DMSO). Dacă are loc puparea și mai mult de 10% dintre larvele din grupul de control mor, experimentul se repetă. Dacă rata mortalității în grupul de control este între 5-10%, se utilizează formula de corecție Abbott 68.
Metoda descrisă de Ramar și colab. 69 a fost utilizată pentru un biotest pe adulți împotriva Aedes aegypti folosind acetonă ca solvent. Fiecare ulei de oase a fost testat inițial împotriva țânțarilor Aedes aegypti adulți la concentrații de 100 și 1000 ppm. Se aplică 2 ml din fiecare soluție preparată la numărul Whatman. Se folosește 1 bucată de hârtie de filtru (dimensiunea 12 x 15 cm2) și se lasă acetona să se evapore timp de 10 minute. Hârtia de filtru tratată cu doar 2 ml de acetonă a fost utilizată ca martor. După evaporarea acetonei, hârtia de filtru tratată și hârtia de filtru de control sunt plasate într-un tub cilindric (adâncime de 10 cm). Zece țânțari care nu se hrănesc cu sânge, cu vârsta de 3 până la 4 zile, au fost transferați în triplicate pentru fiecare concentrație. Pe baza rezultatelor testelor preliminare, au fost testate diferite concentrații de uleiuri selectate. Mortalitatea a fost înregistrată la 1 oră, 2 ore, 3 ore, 4 ore, 5 ore, 6 ore, 24 ore, 48 ore și 72 de ore după eliberarea țânțarilor. Calculați valorile LC50 pentru timpii de expunere de 24 ore, 48 ore și 72 de ore. Dacă rata mortalității lotului de control depășește 20%, repetați întregul test. De asemenea, dacă rata mortalității în grupul de control este mai mare de 5%, ajustați rezultatele pentru probele tratate folosind formula lui Abbott68.
Pentru analiza compușilor constituenți ai uleiurilor esențiale selectate s-au efectuat cromatografie gazoasă (Agilent 7890A) și spectrometrie de masă (Accu TOF GCv, Jeol). GC a fost echipat cu un detector FID și o coloană capilară (HP5-MS). Gazul purtător a fost heliu, iar debitul a fost de 1 ml/min. Programul GC setează pentru Allium sativum la 10:80-1M-8-220-5M-8-270-9M și pentru Ocimum Sainttum la 10:80-3M-8-200-3M-10-275-1M-5 – 280, pentru mentă 10:80-1M-8-200-5M-8-275-1M-5-280, pentru eucalipt 20:60-1M-10-200-3M-30-280, iar pentru roșu. Pentru o mie de straturi sunt acestea 10:60-1M-8-220-5M-8-270-3M.
Compușii majoritari ai fiecărui OE au fost identificați pe baza procentului de suprafață calculat din cromatograma GC și a rezultatelor spectrometriei de masă (referite la baza de date a standardelor NIST 70).
Cei doi compuși principali din fiecare OE au fost selectați pe baza rezultatelor GC-MS și achiziționați de la Sigma-Aldrich la o puritate de 98-99% pentru bioteste ulterioare. Compușii au fost testați pentru eficacitatea larvicidă și la adulți împotriva Aedes aegypti, așa cum s-a descris mai sus. Cel mai frecvent utilizat larvicide sintetice, tamefosatul (Sigma Aldrich), și medicamentul pentru adulți, malationul (Sigma Aldrich), au fost analizați pentru a compara eficacitatea lor cu compușii OE selectați, urmând aceeași procedură.
Amestecurile binare de compuși terpenici selectați și compuși terpenici plus organofosfați comerciali (tilefos și malation) au fost preparate prin amestecarea dozei LC50 a fiecărui compus candidat într-un raport de 1:1. Combinațiile preparate au fost testate pe stadii larvare și adulte de Aedes aegypti așa cum s-a descris mai sus. Fiecare biotest a fost efectuat în triplicat pentru fiecare combinație și în triplicat pentru compușii individuali prezenți în fiecare combinație. Moartea insectelor țintă a fost înregistrată după 24 de ore. Calculați rata de mortalitate așteptată pentru un amestec binar folosind următoarea formulă.
unde E = rata așteptată a mortalității țânțarilor Aedes aegypti ca răspuns la o combinație binară, adică conexiunea (A + B).
Efectul fiecărui amestec binar a fost etichetat ca sinergic, antagonist sau fără efect, pe baza valorii χ2 calculate prin metoda descrisă de Pavla52. Calculați valoarea χ2 pentru fiecare combinație folosind următoarea formulă.
Efectul unei combinații a fost definit ca sinergic atunci când valoarea χ2 calculată a fost mai mare decât valoarea din tabel pentru gradele de libertate corespunzătoare (interval de încredere de 95%) și dacă s-a constatat că mortalitatea observată a depășit mortalitatea așteptată. În mod similar, dacă valoarea χ2 calculată pentru orice combinație depășește valoarea din tabel cu anumite grade de libertate, dar mortalitatea observată este mai mică decât mortalitatea așteptată, tratamentul este considerat antagonist. Și dacă în orice combinație valoarea calculată a χ2 este mai mică decât valoarea din tabel în gradele de libertate corespunzătoare, se consideră că combinația nu are niciun efect.
Trei până la patru combinații potențial sinergice (100 de larve și 50 de insecte cu activitate larvicidă și adultă) au fost selectate pentru testare împotriva unui număr mare de insecte. Adulții (se procedează ca mai sus). Împreună cu amestecurile, compușii individuali prezenți în amestecurile selectate au fost, de asemenea, testați pe un număr egal de larve și adulți de Aedes aegypti. Raportul de combinare este o parte doză LC50 dintr-un compus candidat și o parte doză LC50 din celălalt compus constitutiv. În biotestul activității adulților, compușii selectați au fost dizolvați în solventul acetonă și aplicați pe hârtie de filtru învelită într-un recipient cilindric de plastic de 1300 cm3. Acetona a fost evaporată timp de 10 minute, iar adulții au fost eliberați. În mod similar, în biotestul larvicid, dozele de compuși candidați LC50 au fost mai întâi dizolvate în volume egale de DMSO și apoi amestecate cu 1 litru de apă depozitat în recipiente de plastic de 1300 cm3, iar larvele au fost eliberate.
Analiza probabilistică a 71 de date de mortalitate înregistrate a fost efectuată utilizând programele software SPSS (versiunea 16) și Minitab pentru a calcula valorile LC50.
Data publicării: 01 iulie 2024