Köszönjük, hogy felkereste a Nature.com weboldalt. Az Ön által használt böngészőverzió korlátozott CSS-támogatással rendelkezik. A legjobb eredmény elérése érdekében javasoljuk, hogy a böngésző újabb verzióját használja (vagy tiltsa le a kompatibilitási módot az Internet Explorerben). Időközben a folyamatos támogatás biztosítása érdekében stílus és JavaScript nélkül jelenítjük meg az oldalt.
A növényi eredetű rovarölő vegyületek kombinációi szinergikus vagy antagonista kölcsönhatásokat mutathatnak a kártevőkkel szemben. Tekintettel az Aedes szúnyogok által hordozott betegségek gyors terjedésére és az Aedes szúnyogpopulációk hagyományos rovarirtó szerekkel szembeni növekvő rezisztenciájára, huszonnyolc, növényi illóolajokon alapuló terpénvegyület-kombinációt fejlesztettek ki és teszteltek az Aedes aegypti lárva- és kifejlett stádiumai ellen. Öt növényi illóolajat (EO) értékeltek kezdetben larvicid és kifejlett egyedek elleni hatékonyságuk szempontjából, és minden EO-ban két fő vegyületet azonosítottak a GC-MS eredmények alapján. A főbb azonosított vegyületeket megvásárolták, nevezetesen diallil-diszulfidot, diallil-triszulfidot, karvont, limonént, eugenolt, metil-eugenolt, eukaliptolt, eudezmolt és szúnyog alfa-pinént. Ezen vegyületek bináris kombinációit ezután szubletális dózisokban állították elő, és szinergikus és antagonista hatásaikat tesztelték és meghatározták. A legjobb larvicid készítményeket a limonén és a diallil-diszulfid összekeverésével, a legjobb kifejlett egyedek elleni készítményeket pedig a karvon és a limonén összekeverésével kapják. A kereskedelmi forgalomban kapható szintetikus lárvaölő szert, a Temphost, és a felnőtt egyedek elleni Malathiont külön-külön, valamint terpenoidokkal kombinálva tesztelték. Az eredmények azt mutatták, hogy a temefosz és diallil-diszulfid, valamint a malation és eudeszmol kombinációja volt a leghatékonyabb. Ezek a hatékony kombinációk potenciálisan alkalmazhatók az Aedes aegypti ellen.
A növényi illóolajok (EO-k) másodlagos metabolitok, amelyek különféle bioaktív vegyületeket tartalmaznak, és egyre fontosabbá válnak a szintetikus peszticidek alternatívájaként. Nemcsak környezetbarátak és felhasználóbarátak, hanem különböző bioaktív vegyületek keverékei is, ami csökkenti a gyógyszerrezisztencia kialakulásának valószínűségét1. GC-MS technológia segítségével a kutatók megvizsgálták a különböző növényi illóolajok összetevőit, és több mint 3000 vegyületet azonosítottak 17 500 aromás növényből2, amelyek többségét rovarölő tulajdonságokra tesztelték, és rovarölő hatásról számoltak be3,4. Egyes tanulmányok kiemelik, hogy a vegyület fő összetevőjének toxicitása megegyezik vagy nagyobb, mint a nyers etilén-oxidé. Az egyes vegyületek használata azonban ismét teret engedhet a rezisztencia kialakulásának, ahogyan az a kémiai rovarirtó szerek esetében is történik5,6. Ezért a jelenlegi hangsúly az etilén-oxid alapú vegyületek keverékeinek előállítására összpontosul, hogy javítsák a rovarölő hatékonyságot és csökkentsék a rezisztencia valószínűségét a célzott kártevő-populációkban. Az illóolajokban jelenlévő egyes hatóanyagok szinergikus vagy antagonista hatást mutathatnak kombinációkban, tükrözve az illóolaj teljes aktivitását, ezt a tényt korábbi kutatók által végzett tanulmányok is hangsúlyozták7,8. A vektorkontroll program az illóolajat és összetevőit is magában foglalja. Az illóolajok szúnyogirtó hatását széles körben vizsgálták Culex és Anopheles szúnyogokon. Számos tanulmány kísérletet tett hatékony peszticidek kifejlesztésére különféle növények kereskedelmi forgalomban kapható szintetikus peszticidekkel való kombinálásával, hogy növeljék az össztoxicitást és minimalizálják a mellékhatásokat9. Az ilyen vegyületek Aedes aegypti elleni vizsgálatai azonban továbbra is ritkák. Az orvostudomány fejlődése, valamint a gyógyszerek és vakcinák kifejlesztése segített leküzdeni néhány vektorok által terjesztett betegséget. Az Aedes aegypti szúnyog által terjesztett vírus különböző szerotípusainak jelenléte azonban a vakcinázási programok kudarcához vezetett. Ezért, amikor ilyen betegségek fordulnak elő, a vektorkontroll programok az egyetlen lehetőség a betegség terjedésének megakadályozására. A jelenlegi helyzetben az Aedes aegypti elleni védekezés nagyon fontos, mivel a gomba kulcsfontosságú vektora a dengue-lázat, a Zika-vírust, a dengue vérzéses lázat, a sárgalázat stb. okozó különféle vírusoknak és szerotípusaiknak. A leginkább figyelemre méltó az a tény, hogy az Aedes által terjesztett vektorok által terjesztett betegségek eseteinek száma szinte minden évben növekszik Egyiptomban, és világszerte is. Ezért ebben az összefüggésben sürgősen szükség van környezetbarát és hatékony védekezési intézkedések kidolgozására az Aedes aegypti populációk ellen. E tekintetben potenciális jelöltek az illóolajok, alkotóelemeik és kombinációik. Ezért ez a tanulmány öt, rovarölő tulajdonságokkal rendelkező növény (azaz menta, szent bazsalikom, pettyes eukaliptusz, kén-allium és melaleuca) kulcsfontosságú növényi illóolaj-vegyületeinek hatékony szinergikus kombinációinak azonosítására tett kísérletet az Aedes aegypti ellen.
Minden kiválasztott illóolaj potenciális larvicid aktivitást mutatott az Aedes aegypti ellen, a 24 órás LC50 érték 0,42 és 163,65 ppm között mozgott. A legmagasabb larvicid aktivitást a borsmenta (Mp) illóolajnál mérték, 0,42 ppm LC50 értékkel 24 óra elteltével, ezt követte a fokhagyma (As), 16,19 ppm LC50 értékkel 24 óra elteltével (1. táblázat).
Az Ocimum Sainttum, Os EO kivételével mind a négy vizsgált illóolaj egyértelmű allergén hatást mutatott, az LC50-értékek a 24 órás expozíciós időszak alatt 23,37 és 120,16 ppm között mozogtak. A Thymophilus striata (Cl) EO volt a leghatékonyabb a kifejlett egyedek elpusztításában, 23,37 ppm LC50-értékkel az expozíciót követő 24 órán belül, ezt követte az Eucalyptus maculata (Em), amelynek LC50-értéke 101,91 ppm volt (1. táblázat). Másrészt az Os LC50-értékét még nem határozták meg, mivel a legmagasabb, 53%-os halálozási arányt a legmagasabb dózisnál regisztrálták (3. kiegészítő ábra).
Az egyes EO-k két fő alkotóelemét a NIST könyvtári adatbázis eredményei, a GC kromatogram területszázaléka és az MS spektrumok eredményei alapján azonosították és választották ki (2. táblázat). Az EO As esetében a főbb azonosított vegyületek a diallil-diszulfid és a diallil-triszulfid voltak; az EO Mp esetében a főbb azonosított vegyületek a karvon és a limonén, az EO Em esetében az eudeszmol és az eukaliptol voltak; az EO Os esetében a főbb azonosított vegyületek az eugenol és a metil-eugenol, az EO Cl esetében pedig az eugenol és az α-pinén voltak (1. ábra, 5–8. kiegészítő ábrák, 1–5. kiegészítő táblázat).
Kiválasztott illóolajok fő terpenoidjainak tömegspektrometriás eredményei (A-diallil-diszulfid; B-diallil-triszulfid; C-eugenol; D-metil-eugenol; E-limonén; F-aromás ceperon; G-α-pinén; H-cineol; R-eudamol).
Összesen kilenc vegyületet (diallil-diszulfid, diallil-triszulfid, eugenol, metil-eugenol, karvon, limonén, eukaliptol, eudeszmol, α-pinén) azonosítottak hatékony vegyületként, amelyek az EO fő összetevői, és amelyeket egyenként biológiailag teszteltek az Aedes aegypti ellen lárvaállapotban. Az eudeszmol vegyület mutatta a legnagyobb larvicid aktivitást, 2,25 ppm LC50 értékkel 24 órás expozíció után. A diallil-diszulfid és a diallil-triszulfid vegyületekről szintén kimutatták, hogy potenciális larvicid hatással rendelkeznek, az átlagos szubletális dózisok 10–20 ppm tartományban vannak. Mérsékelt larvicid aktivitást figyeltek meg az eugenol, limonén és eukaliptol vegyületek esetében, 63,35 ppm, 139,29 ppm és 181,33 ppm LC50 értékekkel 24 óra elteltével (3. táblázat). A metil-eugenol és a karvon esetében azonban még a legmagasabb dózisok esetén sem találtak jelentős larvicid potenciált, ezért az LC50 értékeket nem számították ki (3. táblázat). A szintetikus Temephos larvicid átlagos letális koncentrációja 0,43 ppm volt az Aedes aegypti ellen 24 órás expozíció után (3. táblázat, 6. kiegészítő táblázat).
Hét vegyületet (diallil-diszulfid, diallil-triszulfid, eukaliptol, α-pinén, eudeszmol, limonén és karvon) azonosítottak a hatékony illóolaj fő vegyületeiként, és ezeket egyenként tesztelték felnőtt egyiptomi Aedes szúnyogok ellen. A Probit regresszióanalízis szerint az eudeszmol mutatta a legnagyobb potenciált, 1,82 ppm LC50 értékkel, ezt követte az eukaliptol, 17,60 ppm LC50 értékkel 24 órás expozíciós idő alatt. A fennmaradó öt vizsgált vegyület mérsékelten káros volt a felnőttekre, LC50 értékei 140,79 és 737,01 ppm között mozogtak (3. táblázat). A szintetikus szerves foszfor-malation kevésbé volt hatékony, mint az eudeszmol, és magasabb volt, mint a másik hat vegyület, LC50 értéke 5,44 ppm volt a 24 órás expozíciós időszak alatt (3. táblázat, 6. kiegészítő táblázat).
Hét erős ólomvegyületet és a szerves foszfor-tamefozátot választottak ki, hogy LC50 dózisaik bináris kombinációit 1:1 arányban állítsák elő. Összesen 28 bináris kombinációt készítettek és teszteltek larvicid hatékonyságuk szempontjából az Aedes aegypti ellen. Kilenc kombináció szinergikusnak, 14 kombináció antagonistának, öt pedig nem bizonyult larvicid hatásúnak. A szinergikus kombinációk közül a diallil-diszulfid és a temofol kombinációja volt a leghatékonyabb, 24 óra elteltével 100%-os mortalitással (4. táblázat). Hasonlóképpen, a limonén diallil-diszulfiddal, valamint az eugenol timetfosszal alkotott keverékei jó potenciált mutattak, 98,3%-os megfigyelt lárvahalandósággal (5. táblázat). A fennmaradó 4 kombináció, nevezetesen az eudeszmol plusz eukaliptol, az eudeszmol plusz limonén, az eukaliptol plusz alfa-pinén, az alfa-pinén plusz temefosz szintén jelentős larvicid hatékonyságot mutatott, a megfigyelt mortalitási arány meghaladta a 90%-ot. A várható halálozási arány közel 60-75%. (4. táblázat). A limonén α-pinénnel vagy eukaliptusszal való kombinációja azonban antagonista reakciókat mutatott. Hasonlóképpen, a Temephos eugenollal, eukaliptusszal, eudesmollal vagy diallil-triszulfiddal alkotott keverékei antagonista hatást mutattak. Hasonlóképpen, a diallil-diszulfid és a diallil-triszulfid kombinációja, valamint ezen vegyületek bármelyikének eudezmollal vagy eugenollal való kombinációja antagonista larvicid hatást mutat. Antagonizmusról számoltak be az eudezmol eugenollal vagy α-pinénnel való kombinációja esetén is.
A felnőttek savas aktivitására tesztelt mind a 28 bináris keverék közül 7 kombináció szinergikusnak, 6-nak semmilyen hatása nem volt, 15 pedig antagonistának bizonyult. Az eudezmol és eukaliptusz, valamint a limonén és karvon keverékei hatékonyabbnak bizonyultak, mint más szinergikus kombinációk, a 24 órás mortalitási arány 76%, illetve 100% volt (5. táblázat). A malationról megfigyelték, hogy szinergikus hatást mutat a vegyületek minden kombinációjával, kivéve a limonént és a diallil-triszulfidot. Másrészt antagonizmust találtak a diallil-diszulfid és a diallil-triszulfid, valamint ezek bármelyikének eukaliptusszal, eukaliptollal, karvonnal vagy limonénnel való kombinációja között. Hasonlóképpen, az α-pinén és eudezmol vagy limonén, az eukaliptol és karvon vagy limonén, valamint a limonén és eudezmol vagy malation kombinációi antagonista larvicid hatást mutattak. A fennmaradó hat kombináció esetében nem volt szignifikáns különbség a várt és a megfigyelt mortalitás között (5. táblázat).
A szinergikus hatások és a szubletális dózisok alapján végül kiválasztották és tovább tesztelték a nagyszámú Aedes aegypti szúnyoggal szembeni larvicid toxicitásukat. Az eredmények azt mutatták, hogy az eugenol-limonén, diallil-diszulfid-limonén és diallil-diszulfid-timefosz bináris kombinációk alkalmazásával a megfigyelt lárvahalandóság 100% volt, míg a várható lárvahalandóság 76,48%, 72,16% és 63,4% volt (6. táblázat). A limonén és az eudeszmol kombinációja viszonylag kevésbé volt hatékony, a 24 órás expozíciós időszak alatt 88%-os lárvahalandóságot figyeltek meg (6. táblázat). Összefoglalva, a négy kiválasztott bináris kombináció szintén szinergikus larvicid hatást mutatott az Aedes aegypti ellen, nagymértékű alkalmazás esetén (6. táblázat).
Három szinergikus kombinációt választottunk ki az adultocid bioassay-hez a kifejlett Aedes aegypti nagy populációinak szabályozására. A nagy rovarkolóniákon tesztelendő kombinációk kiválasztásához először a két legjobb szinergikus terpénkombinációra összpontosítottunk, nevezetesen a karvon plusz limonénre, valamint az eukaliptol plusz eudezmolra. Másodszor, a legjobb szinergikus kombinációt a szintetikus szerves foszfát malation és terpenoidok kombinációjából választottuk ki. Úgy véljük, hogy a malation és az eudezmol kombinációja a legjobb a nagy rovarkolóniákon történő teszteléshez, a legmagasabb megfigyelt mortalitás és a jelölt összetevők nagyon alacsony LC50-értékei miatt. A malation szinergizmust mutat az α-pinénnel, diallil-diszulfiddal, eukaliptusszal, karvonnal és eudezmollal kombinálva. De ha az LC50-értékeket nézzük, az eudezmol rendelkezik a legalacsonyabb értékkel (2,25 ppm). A malation, α-pinén, diallil-diszulfid, eukaliptol és karvon számított LC50 értékei rendre 5,4, 716,55, 166,02, 17,6 és 140,79 ppm voltak. Ezek az értékek azt jelzik, hogy a malation és az eudeszmol kombinációja az optimális kombináció az adagolás szempontjából. Az eredmények azt mutatták, hogy a karvon plusz limonén és az eudeszmol plusz malation kombinációk 100%-os megfigyelt halálozási arányt mutattak a várható 61–65%-os halálozási aránnyal szemben. Egy másik kombináció, az eudeszmol plusz eukaliptol 78,66%-os halálozási arányt mutatott 24 órás expozíció után, szemben a várható 60%-os halálozási aránnyal. Mindhárom kiválasztott kombináció szinergikus hatást mutatott még nagymértékű alkalmazás esetén is a kifejlett Aedes aegypti ellen (6. táblázat).
Ebben a tanulmányban a kiválasztott növényi illóolajok, mint például az Mp, As, Os, Em és Cl ígéretes letális hatást mutattak az Aedes aegypti lárva- és kifejlett stádiumaira. Az Mp EO mutatta a legmagasabb larvicid aktivitást, 0,42 ppm LC50 értékkel, ezt követték az As, Os és Em EO-k, 50 ppm alatti LC50 értékkel 24 óra elteltével. Ezek az eredmények összhangban vannak a szúnyogokkal és más kétszárnyú legyekkel végzett korábbi vizsgálatokkal10,11,12,13,14. Bár a Cl larvicid potenciálja alacsonyabb, mint más illóolajoké, 163,65 ppm LC50 értékkel 24 óra elteltével, kifejlett potenciálja a legmagasabb, 23,37 ppm LC50 értékkel 24 óra elteltével. Az Mp, As és Em EO-k jó allergid potenciált is mutattak, 100–120 ppm LC50 értékekkel 24 órás expozíció után, de ezek viszonylag alacsonyabbak voltak, mint a larvicid hatékonyságuk. Másrészt az EO Os elhanyagolható allergén hatást mutatott még a legmagasabb terápiás dózisban is. Így az eredmények azt mutatják, hogy az etilén-oxid növényekre gyakorolt toxicitása a szúnyogok fejlődési szakaszától függően változhat15. Függ az EO-k rovar szervezetébe való behatolásának sebességétől, a specifikus célenzimekkel való kölcsönhatásuktól és a szúnyog méregtelenítő kapacitásától az egyes fejlődési szakaszokban16. Számos tanulmány kimutatta, hogy a fő összetevő fontos tényező az etilén-oxid biológiai aktivitásában, mivel az összes vegyület nagy részét teszi ki3,12,17,18. Ezért minden EO-ban két fő vegyületet vettünk figyelembe. A GC-MS eredmények alapján a diallil-diszulfidot és a diallil-triszulfidot azonosították az EO As fő vegyületeiként, ami összhangban van a korábbi jelentésekkel19,20,21. Bár a korábbi jelentések szerint a mentol az egyik fő vegyülete, a karvont és a limonént ismét azonosították az Mp EO fő vegyületeiként22,23. Az Os EO összetételprofilja azt mutatta, hogy az eugenol és a metil-eugenol a fő vegyületek, ami hasonló a korábbi kutatók megállapításaihoz16,24. Az eukaliptol és az eukaliptol a fő vegyületek az Em levélolajban, ami összhangban van egyes kutatók megállapításaival25,26, de ellentétes Olalade és munkatársai megállapításaival27. A cineol és az α-pinén dominanciáját figyelték meg a melaleuca illóolajban, ami hasonló a korábbi tanulmányokhoz28,29. Az ugyanazon növényfajból különböző helyeken kivont illóolajok összetételében és koncentrációjában fajon belüli különbségekről számoltak be, és ezeket a vizsgálatban is megfigyelték, amelyeket a földrajzi növénynövekedési körülmények, a betakarítási idő, a fejlődési szakasz vagy a növény kora, a kemotípusok megjelenése stb. befolyásolnak22,30,31,32. A kulcsfontosságú azonosított vegyületeket ezután megvásárolták, és tesztelték larvicid hatásuk és a kifejlett Aedes aegypti szúnyogokra gyakorolt hatásuk szempontjából. Az eredmények azt mutatták, hogy a diallil-diszulfid larvicid aktivitása összehasonlítható volt a nyers EO As-éval. A diallil-triszulfid aktivitása azonban magasabb, mint az EO As-é. Ezek az eredmények hasonlóak Kimbaris és munkatársai által a Culex philippines-en kapott eredményekhez. Ez a két vegyület azonban nem mutatott jó autocid aktivitást a célzott szúnyogokkal szemben, ami összhangban van Plata-Rueda és munkatársai által a Tenebrio molitoron elért eredményekkel. Az Os EO hatékony az Aedes aegypti lárvaállapota ellen, de nem a kifejlett stádium ellen. Megállapították, hogy a főbb egyes vegyületek larvicid aktivitása alacsonyabb, mint a nyers Os EO-é. Ez más vegyületek és kölcsönhatásaik szerepére utal a nyers etilén-oxidban. A metil-eugenol önmagában elhanyagolható aktivitással rendelkezik, míg az eugenol önmagában mérsékelt larvicid aktivitással rendelkezik. Ez a következtetés egyrészt megerősíti,35,36, másrészt ellentmond a korábbi kutatók következtetéseinek37,38. Az eugenol és a metil-eugenol funkcionális csoportjainak különbségei eltérő toxicitást eredményezhetnek ugyanazon célzott rovarral szemben39. A limonénről megállapították, hogy mérsékelt larvicid aktivitással rendelkezik, míg a karvon hatása jelentéktelen volt. Hasonlóképpen, a limonén viszonylag alacsony toxicitása a kifejlett rovarokra és a karvon magas toxicitása alátámasztja néhány korábbi tanulmány eredményeit40, de ellentmond másoknak41. A kettős kötések jelenléte mind az intraciklusos, mind az exociklusos pozíciókban növelheti ezen vegyületek larvicidként való előnyeit3,41, míg a karvon, amely egy telítetlen alfa- és béta-szénatomokat tartalmazó keton, nagyobb toxicitási potenciált mutathat a felnőttekben42. A limonén és a karvon egyedi jellemzői azonban jóval alacsonyabbak, mint a teljes EO Mp (1. táblázat, 3. táblázat). A vizsgált terpenoidok közül az eudezmol mutatta a legnagyobb larvicid és kifejlett aktivitást, LC50-értéke 2,5 ppm alatt volt, így ígéretes vegyület az Aedes szúnyogok irtásában. Teljesítménye jobb, mint a teljes EO Em-é, bár ez nem egyezik meg Cheng és munkatársai eredményeivel.40 Az eudeszmol egy két izoprén egységből álló szeszkviterpén, amely kevésbé illékony, mint az oxigénezett monoterpének, például az eukaliptusz, ezért nagyobb potenciállal rendelkezik növényvédőszerként. Maga az eukaliptol nagyobb felnőttkori, mint larvicid aktivitással rendelkezik, és a korábbi tanulmányok eredményei ezt alátámasztják és cáfolják is37,43,44. Önmagában a aktivitás szinte összehasonlítható a teljes EO Cl-éval. Egy másik biciklusos monoterpén, az α-pinén, kevésbé felnőttkori hatással van az Aedes aegypti-re, mint larvicid hatással, ami ellentétes a teljes EO Cl hatásával. A terpenoidok teljes rovarölő aktivitását befolyásolja lipofilitásuk, illékonyságuk, szénatom-elágazásaik, vetítési területük, felületük, funkciós csoportjaik és pozícióik45,46. Ezek a vegyületek a sejtfelhalmozódások elpusztításával, a légzési aktivitás blokkolásával, az idegimpulzusok átvitelének megszakításával stb. hatnak.47 A szintetikus szerves foszfát, a Temephos mutatta a legmagasabb larvicid aktivitást, LC50-értéke 0,43 ppm, ami összhangban van Lek adataival -Utala48. A szintetikus szerves foszfor-malation felnőttkori aktivitását 5,44 ppm-nek jelentették. Bár ez a két szerves foszfát kedvező választ mutatott az Aedes aegypti laboratóriumi törzseivel szemben, a világ különböző részein beszámoltak szúnyogrezisztenciáról ezekkel a vegyületekkel szemben.49 A növényi gyógyszerekkel szembeni rezisztencia kialakulásáról azonban nem találtak hasonló jelentéseket.50 Ezért a növényi szereket a kémiai peszticidek potenciális alternatívájának tekintik a vektorok elleni védekezési programokban.
A larvicid hatást 28 bináris kombináción (1:1) tesztelték, amelyeket erős terpenoidokból és terpenoidokból tímetfosszal készítettek, és 9 kombináció szinergikusnak, 14 antagonistának és 5 antagonistának találtak. Nincs hatás. Másrészt a felnőttkori hatékonysági biológiai vizsgálatban 7 kombinációt találtak szinergikusnak, 15 kombinációt antagonistának, és 6 kombinációról jelentették, hogy nincs hatásuk. Az, hogy bizonyos kombinációk szinergikus hatást váltanak ki, az oka lehet, hogy a jelölt vegyületek egyidejűleg lépnek kölcsönhatásba különböző fontos útvonalakon, vagy egy adott biológiai útvonal különböző kulcsenzimjeinek egymást követő gátlása51. A limonén diallil-diszulfiddal, eukaliptusszal vagy eugenollal való kombinációja szinergikusnak bizonyult mind kis, mind nagy léptékű alkalmazásokban (6. táblázat), míg az eukaliptusszal vagy α-pinénnel való kombinációja antagonista hatást fejtett ki a lárvákra. Átlagosan a limonén jó szinergista hatásúnak tűnik, valószínűleg a metilcsoportok jelenléte, a szarurétegbe való jó behatolás és az eltérő hatásmechanizmus miatt52,53. Korábban már beszámoltak arról, hogy a limonén toxikus hatásokat okozhat a rovarok kutikulájába való behatolás révén (kontakt toxicitás), az emésztőrendszerre gyakorolt hatás révén (táplálkozásgátló) vagy a légzőrendszerre gyakorolt hatás révén (füstölő aktivitás),54 míg a fenilpropanoidok, mint például az eugenol, befolyásolhatják az anyagcsere-enzimeket 55. Ezért a különböző hatásmechanizmusú vegyületek kombinációi növelhetik a keverék teljes letális hatását. Az eukaliptol szinergikusnak bizonyult a diallil-diszulfiddal, az eukaliptusszal vagy az α-pinénnel, de más vegyületekkel való kombinációk vagy nem larvicid hatásúak, vagy antagonisták voltak. Korai tanulmányok kimutatták, hogy az eukaliptol gátló hatással van az acetilkolinészterázra (AChE), valamint az oktamin- és GABA-receptorokra56. Mivel a ciklikus monoterpének, az eukaliptol, az eugenol stb. ugyanazzal a hatásmechanizmussal rendelkezhetnek, mint neurotoxikus aktivitásuk,57 ezáltal minimalizálva együttes hatásukat a kölcsönös gátlás révén. Hasonlóképpen, a Temephos diallil-diszulfiddal, α-pinénnel és limonénnel való kombinációja szinergikusnak bizonyult, ami alátámasztja a növényi termékek és a szintetikus szerves foszfátok közötti szinergikus hatásról szóló korábbi jelentéseket58.
Az eudeszmol és az eukaliptol kombinációjáról kimutatták, hogy szinergikus hatást fejt ki az Aedes aegypti lárva- és kifejlett stádiumára, valószínűleg az eltérő kémiai szerkezetükből adódó eltérő hatásmechanizmusuk miatt. Az eudeszmol (egy szeszkviterpén) hatással lehet a légzőrendszerre 59, az eukaliptol (egy monoterpén) pedig az acetilkolinészterázra 60. Az összetevők két vagy több célhelynek való egyidejű kitettsége fokozhatja a kombináció teljes letális hatását. Felnőtt anyagokon végzett biológiai vizsgálatokban a malation szinergikusnak bizonyult a karvonnal, eukaliptollal, diallil-diszulfiddal vagy α-pinénnel, ami azt jelzi, hogy szinergikus a limonén és a diszulfid hozzáadásával. Jó szinergikus allergén jelöltek a terpénvegyületek teljes portfóliójához, az allil-triszulfid kivételével. Thangam és Kathiresan61 szintén hasonló eredményekről számoltak be a malation és a gyógynövénykivonatok szinergikus hatásáról. Ez a szinergikus válasz a malation és a fitokemikáliák rovarméregtelenítő enzimekre gyakorolt kombinált toxikus hatásának tudható be. Az organofoszfátok, mint például a malation, általában a citokróm P450 észterázok és monooxigenázok gátlásával hatnak62,63,64. Ezért a malation ezen hatásmechanizmusokkal és a különböző hatásmechanizmusú terpének kombinálása fokozhatja a szúnyogokra gyakorolt összletes halálos hatást.
Másrészt az antagonizmus azt jelzi, hogy a kiválasztott vegyületek kombinációban kevésbé aktívak, mint az egyes vegyületek önmagukban. Az antagonizmus oka egyes kombinációkban az lehet, hogy az egyik vegyület módosítja a másik vegyület viselkedését az abszorpció, az eloszlás, az anyagcsere vagy a kiválasztás sebességének megváltoztatásával. A korai kutatók ezt a gyógyszerkombinációkban az antagonizmus okának tekintették. Molekulák Lehetséges mechanizmus 65. Hasonlóképpen, az antagonizmus lehetséges okai összefüggésben állhatnak a hasonló hatásmechanizmusokkal, az alkotó vegyületek ugyanazon receptorért vagy célhelyért folytatott versengésével. Bizonyos esetekben a célfehérje nem kompetitív gátlása is előfordulhat. Ebben a vizsgálatban két szerves kénvegyület, a diallil-diszulfid és a diallil-triszulfid, antagonista hatást mutatott, valószínűleg az ugyanazon célhelyért folytatott versengés miatt. Hasonlóképpen, ez a két kénvegyület antagonista hatást mutatott, és nem volt hatásuk, amikor eudezmollal és α-pinénnel kombinálták. Az eudezmol és az alfa-pinén ciklikus jellegű, míg a diallil-diszulfid és a diallil-triszulfid alifás jellegű. A kémiai szerkezet alapján ezen vegyületek kombinációjának növelnie kellene az összletális aktivitást, mivel célpontjaik általában eltérőek34,47, de kísérletileg antagonizmust találtunk, ami e vegyületek néhány ismeretlen organizmusban in vivo rendszerekben betöltött szerepének tudható be a kölcsönhatás eredményeként. Hasonlóképpen, a cineol és az α-pinén kombinációja antagonista válaszokat váltott ki, bár a kutatók korábban arról számoltak be, hogy a két vegyületnek eltérő a hatáscélja47,60. Mivel mindkét vegyület ciklikus monoterpén, lehetnek közös célpontok, amelyek versenghetnek a kötődésért, és befolyásolhatják a vizsgált kombinatorikus párok össztoxicitását.
Az LC50-értékek és a megfigyelt mortalitás alapján kiválasztották a két legjobb szinergikus terpénkombinációt, nevezetesen a karvon + limonén és az eukaliptol + eudeszmol párokat, valamint a szintetikus szerves foszfor-malation terpénekkel. A malation + eudeszmol vegyületek optimális szinergikus kombinációját egy kifejlett rovarirtó biológiai vizsgálatban tesztelték. Nagy rovarkolóniákat céloztak meg annak megerősítésére, hogy ezek a hatékony kombinációk képesek-e nagyszámú egyeddel szemben működni viszonylag nagy expozíciós terekben. Mindezek a kombinációk szinergikus hatást mutatnak nagy rovarrajokkal szemben. Hasonló eredményeket kaptak egy optimális szinergikus larvicid kombináció esetében, amelyet nagyszámú Aedes aegypti lárvával szemben teszteltek. Így elmondható, hogy a növényi EO-vegyületek hatékony szinergikus larvicid és adulticid kombinációja erős jelölt a meglévő szintetikus vegyszerekkel szemben, és tovább alkalmazható az Aedes aegypti populációk irtására. Hasonlóképpen, a szintetikus larvicidek vagy adulticidek terpénekkel alkotott hatékony kombinációi is alkalmazhatók a szúnyogoknak adott tímetfosz vagy malation dózisainak csökkentésére. Ezek a hatékony szinergikus kombinációk megoldást kínálhatnak az Aedes szúnyogok gyógyszerrezisztenciájának evolúciójával kapcsolatos jövőbeli vizsgálatokhoz.
Az Aedes aegypti petéit a Dibrugarh-i Regionális Orvosi Kutatóközpontból, az Indiai Orvosi Kutatási Tanácstól gyűjtötték, és szabályozott hőmérsékleten (28 ± 1 °C) és páratartalom mellett (85 ± 5%) tartották a Gauhati Egyetem Zoológiai Tanszékén a következő körülmények között: Az Arivoli-t stb. leírták. Kikelés után a lárvákat lárvatáppal (kutyakekszes por és élesztő 3:1 arányban), a kifejlett egyedeket pedig 10%-os glükózoldattal etették. A kikelés utáni 3. naptól kezdődően a kifejlett nőstény szúnyogok albínó patkányok vérét szívhatták. Áztassunk szűrőpapírt vízbe egy pohárban, és helyezzük a peterakó ketrecbe.
Válogatott növényi minták, nevezetesen eukaliptusz levelek (Myrtaceae), szent bazsalikom (Lamiaceae), menta (Lamiaceae), teafa (Myrtaceae) és díszhagyma hagymák (Amaryllidaceae). Guwahatiban gyűjtötték és a Gauhati Egyetem Botanikai Tanszéke azonosította. A gyűjtött növényi mintákat (500 g) Clevenger készülékkel 6 órán át hidrodesztillációnak vetették alá. A kivont EO-t tiszta üvegfiolákba gyűjtötték és 4°C-on tárolták további vizsgálatok céljából.
A lárvaölő toxicitást a WHO kissé módosított standard eljárásaival vizsgálták 67. DMSO-t használtak emulgeálószerként. Minden EO-koncentrációt kezdetben 100 és 1000 ppm koncentrációban teszteltek, minden ismétlésben 20 lárvát kezelve. Az eredmények alapján koncentrációtartományt alkalmaztak, és a mortalitást 1 órától 6 óráig (1 órás időközönként), valamint a kezelés után 24, 48 és 72 órával rögzítették. A szubletális koncentrációkat (LC50) 24, 48 és 72 órás expozíció után határozták meg. Minden koncentrációt háromszor vizsgáltak egy negatív kontrollal (csak víz) és egy pozitív kontrollal (DMSO-val kezelt víz). Ha bebábozódás történik, és a kontrollcsoport lárváinak több mint 10%-a elpusztul, a kísérletet megismételték. Ha a kontrollcsoportban a mortalitási arány 5-10% között van, az Abbott-korrekciós képletet 68 használták.
A Ramar és munkatársai által leírt módszert69 alkalmazták felnőtt Aedes aegypti elleni biológiai vizsgálathoz, aceton oldószerként. Minden EO-t először felnőtt Aedes aegypti szúnyogok ellen teszteltek 100 és 1000 ppm koncentrációban. Vigyen fel 2 ml-t az elkészített oldatokból a Whatman-számra. 1 darab szűrőpapírra (12 x 15 cm2 méretű) vittek fel, és hagyták az acetont 10 percig elpárologni. Kontrollként csak 2 ml acetonnal kezelt szűrőpapírt használtak. Miután az aceton elpárolgott, a kezelt szűrőpapírt és a kontroll szűrőpapírt egy hengeres csőbe (10 cm mély) helyezték. Tíz 3-4 napos, vérrel nem táplálkozó szúnyogot helyeztek át minden koncentrációjú háromszoros mintába. Az előzetes vizsgálatok eredményei alapján a kiválasztott olajok különböző koncentrációit tesztelték. A mortalitást a szúnyogok szabadon engedése után 1, 2, 3, 4, 5, 6, 24, 48 és 72 órával rögzítették. Számítsa ki az LC50 értékeket 24 órás, 48 órás és 72 órás expozíciós időkre. Ha a kontrollcsoport halálozási aránya meghaladja a 20%-ot, ismételje meg a teljes vizsgálatot. Hasonlóképpen, ha a kontrollcsoport halálozási aránya nagyobb, mint 5%, az Abbott-képlet68 segítségével korrigálja a kezelt minták eredményeit.
A kiválasztott illóolajok alkotóelemeinek elemzéséhez gázkromatográfiát (Agilent 7890A) és tömegspektrometriát (Accu TOF GCv, Jeol) végeztünk. A gázkromatográfiát FID detektorral és kapilláris oszloppal (HP5-MS) szereltük fel. A vivőgáz hélium volt, az áramlási sebesség 1 ml/perc volt. A GC program az Allium sativum esetében 10:80-1M-8-220-5M-8-270-9M, az Ocimum Sainttum esetében 10:80-3M-8-200-3M-10-275-1M-5-280, a menta esetében 10:80-1M-8-200-5M-8-275-1M-5-280, az eukaliptusz esetében 20,60-1M-10-200-3M-30-280, a vörös esetében pedig 10:60-1M-8-220-5M-8-270-3M értéket állít be. Ezer rétegben ők azok 10:60-1M-8-220-5M-8-270-3M.
Az egyes EO-k főbb vegyületeit a GC-kromatogramból és a tömegspektrometriás eredményekből számított területszázalék alapján azonosították (a NIST 70 szabványadatbázisra hivatkozva).
Az egyes EO-kban található két fő vegyületet GC-MS eredmények alapján választották ki, és a Sigma-Aldrich-tól vásárolták 98–99%-os tisztaságban további biológiai vizsgálatokhoz. A vegyületek lárvaölő és kifejlett egyedek elleni hatékonyságát a fent leírtak szerint tesztelték az Aedes aegypti ellen. A leggyakrabban használt szintetikus lárvaölő szereket, a tamefozátot (Sigma Aldrich) és a kifejlett egyedek elleni malationt (Sigma Aldrich) elemezték, hogy összehasonlítsák hatékonyságukat más kiválasztott EO-vegyületekkel, ugyanazon eljárást követve.
Kiválasztott terpénvegyületek és terpénvegyületek, valamint kereskedelmi forgalomban kapható szerves foszfátok (tilefosz és malation) bináris keverékeit úgy állították elő, hogy az egyes jelölt vegyületek LC50 dózisát 1:1 arányban összekeverték. Az elkészített kombinációkat az Aedes aegypti lárva- és kifejlett stádiumán tesztelték a fent leírtak szerint. Minden biológiai vizsgálatot háromszor végeztek el minden kombinációval, és háromszor az egyes kombinációkban jelen lévő vegyületekkel. A célzott rovarok pusztulását 24 óra elteltével rögzítették. A bináris keverék várható halálozási arányát a következő képlettel számították ki.
ahol E = az Aedes aegypti szúnyogok várható halálozási aránya bináris kombináció, azaz (A + B) kapcsolat esetén.
Az egyes bináris keverékek hatását szinergikusként, antagonistaként vagy hatástalanként jelöltük a Pavla52 által leírt módszerrel kiszámított χ2 érték alapján. Számítsuk ki az egyes kombinációk χ2 értékét a következő képlettel.
Egy kombináció hatását szinergikusnak tekintettük, ha a számított χ2 érték nagyobb volt, mint a megfelelő szabadságfokokhoz tartozó táblázatban szereplő érték (95%-os konfidenciaintervallum), és ha a megfigyelt mortalitás meghaladta a várható mortalitást. Hasonlóképpen, ha bármely kombináció számított χ2 értéke bizonyos szabadságfokokkal meghaladja a táblázatban szereplő értéket, de a megfigyelt mortalitás alacsonyabb a várható mortalitásnál, a kezelést antagonistának tekintettük. És ha bármely kombinációban a számított χ2 érték kisebb, mint a megfelelő szabadságfokokhoz tartozó táblázatban szereplő érték, akkor a kombinációt hatástalannak tekintettük.
Három-négy potenciálisan szinergikus kombinációt (100 lárva és 50 lárvaölő és kifejlett rovar aktivitás) választottak ki nagyszámú rovar elleni tesztelésre. A kifejlett rovarok esetében a fentiek szerint jártak el. A keverékek mellett a kiválasztott keverékekben jelen lévő egyes vegyületeket is azonos számú Aedes aegypti lárván és kifejlett rovaron tesztelték. A kombinációs arány az egyik jelölt vegyület LC50 dózisának egy részéből, a másik alkotó vegyület LC50 dózisának egy részéből áll. A kifejlett aktivitás bioassay-ben a kiválasztott vegyületeket aceton oldószerben oldották fel, és egy 1300 cm3-es hengeres műanyag tartályba csomagolt szűrőpapírra vitték fel. Az acetont 10 percig elpárologtatták, majd a kifejlett rovarokat szabadon engedték. Hasonlóképpen, a lárvaölő bioassay-ben az LC50 jelölt vegyületek dózisait először egyenlő térfogatú DMSO-ban oldották fel, majd 1 liter, 1300 cm3-es műanyag tartályokban tárolt vízzel összekeverték, és a lárvákat szabadon engedték.
71 rögzített mortalitási adat valószínűségi elemzését végezték el SPSS (16-os verzió) és Minitab szoftver segítségével az LC50-értékek kiszámításához.
Közzététel ideje: 2024. július 1.