Täname teid Nature.com-i külastamise eest. Teie kasutataval brauseri versioonil on piiratud CSS-i tugi. Parima tulemuse saavutamiseks soovitame teil kasutada brauseri uuemat versiooni (või keelata Internet Exploreris ühilduvusrežiimi). Seni aga kuvame saiti ilma stiili ja JavaScriptita, et tagada pidev tugi.
Taimse päritoluga insektitsiidide kombinatsioonid võivad kahjurite vastu avaldada sünergilist või antagonistlikku koostoimet. Arvestades Aedes sääskede levitatavate haiguste kiiret levikut ja Aedes sääskede populatsioonide kasvavat resistentsust traditsiooniliste insektitsiidide suhtes, valmistati ja testiti 28 taimsetel eeterlikel õlidel põhinevat terpeenühendite kombinatsiooni Aedes aegypti vastsete ja täiskasvanud isendite vastu. Algselt hinnati viie taimse eeterliku õli (EO) larvitsiidset ja täiskasvanutel kasutamise efektiivsust ning igas EO-s identifitseeriti GC-MS tulemuste põhjal kaks peamist ühendit. Peamised identifitseeritud ühendid osteti, nimelt diallüüldisulfiid, diallüültrisulfiid, karvoon, limoneen, eugenool, metüüleugenool, eukalüptool, eudesmol ja sääse alfa-pineen. Seejärel valmistati nende ühendite binaarsed kombinatsioonid subletaalsete annuste abil ning testiti ja määrati nende sünergistlikku ja antagonistlikku toimet. Parimad larvitsiidsed kompositsioonid saadakse limoneeni ja diallüüldisulfiidi segamisel ning parimad täiskasvanutel tõrjeks mõeldud kompositsioonid saadakse karvooni ja limoneeni segamisel. Kaubanduslikult kasutatavat sünteetilist larvitsiidi Temphos ja täiskasvanute ravimit Malathion testiti eraldi ja binaarsetes kombinatsioonides terpenoididega. Tulemused näitasid, et temefossi ja diallüüldisulfiidi ning malatiooni ja eudesmooli kombinatsioon oli kõige tõhusam. Need tugevad kombinatsioonid on potentsiaalselt kasutatavad Aedes aegypti vastu.
Taimede eeterlikud õlid (EO-d) on sekundaarsed metaboliidid, mis sisaldavad mitmesuguseid bioaktiivseid ühendeid ja on muutumas üha olulisemaks alternatiiviks sünteetilistele pestitsiididele. Need pole mitte ainult keskkonnasõbralikud ja kasutajasõbralikud, vaid on ka erinevate bioaktiivsete ühendite segu, mis vähendab ka ravimiresistentsuse tekkimise tõenäosust1. GC-MS-tehnoloogia abil uurisid teadlased erinevate taimsete eeterlike õlide koostisosi ja tuvastasid 17 500 aromaatselt taimelt2 enam kui 3000 ühendit, millest enamikku testiti insektitsiidsete omaduste suhtes ja neil on teatatud insektitsiidsest toimest3,4. Mõned uuringud toovad esile, et ühendi põhikomponendi toksilisus on sama või suurem kui selle tooretüleenoksiidil. Kuid üksikute ühendite kasutamine võib taas tekitada ruumi resistentsuse tekkeks, nagu see on keemiliste insektitsiidide puhul5,6. Seetõttu keskendutakse praegu etüleenoksiidil põhinevate ühendite segude valmistamisele, et parandada insektitsiidset efektiivsust ja vähendada resistentsuse tõenäosust sihtrühma kuuluvate kahjurite populatsioonides. EO-des esinevad üksikud aktiivsed ühendid võivad kombinatsioonides avaldada sünergilist või antagonistlikku toimet, mis peegeldab EO üldist aktiivsust, mida on varasemate teadlaste läbiviidud uuringutes hästi rõhutatud7,8. Vektoritõrjeprogramm hõlmab ka EO-d ja selle komponente. Eeterlike õlide sääskedevastast toimet on põhjalikult uuritud Culex ja Anopheles sääskede peal. Mitmed uuringud on püüdnud välja töötada tõhusaid pestitsiide, kombineerides erinevaid taimi kaubanduslikult kasutatavate sünteetiliste pestitsiididega, et suurendada üldist toksilisust ja minimeerida kõrvaltoimeid9. Kuid selliste ühendite uuringud Aedes aegypti vastu on endiselt haruldased. Meditsiiniteaduse edusammud ning ravimite ja vaktsiinide väljatöötamine on aidanud võidelda mõnede vektorite kaudu levivate haigustega. Kuid Aedes aegypti sääse poolt levitatava viiruse erinevate serotüüpide esinemine on viinud vaktsineerimisprogrammide ebaõnnestumiseni. Seetõttu on selliste haiguste esinemise korral vektoritõrjeprogrammid ainus võimalus haiguse leviku tõkestamiseks. Praeguses stsenaariumis on Aedes aegypti tõrje väga oluline, kuna see on mitmesuguste viiruste ja nende serotüüpide, mis põhjustavad denguepalavikku, Zika viirust, dengue hemorraagilist palavikku, kollapalavikku jne, peamine vektor. Kõige tähelepanuväärsem on asjaolu, et peaaegu kõigi vektorite kaudu levivate Aedes'e kaudu levivate haiguste juhtude arv suureneb Egiptuses ja kogu maailmas igal aastal. Seetõttu on selles kontekstis hädavajalik välja töötada keskkonnasõbralikud ja tõhusad tõrjemeetmed Aedes aegypti populatsioonide jaoks. Potentsiaalseteks kandidaatideks selles osas on EO-d, nende koostisosad ja nende kombinatsioonid. Seetõttu püüdis see uuring tuvastada viie insektitsiidsete omadustega taime (st piparmünt, püha basiilik, täpiline eukalüpt, Allium sulphur ja melaleuca) peamiste taimsete EO-ühendite tõhusaid sünergistlikke kombinatsioone Aedes aegypti vastu.
Kõik valitud eeterlikud õlid näitasid potentsiaalset larvitsiidset toimet Aedes aegypti vastu, 24-tunnise LC50 väärtusega 0,42 kuni 163,65 ppm. Kõrgeim larvitsiidne toime registreeriti piparmündi (Mp) eeterliku õli puhul, mille LC50 väärtus oli 0,42 ppm 24 tunni pärast, millele järgnes küüslauk (As) LC50 väärtusega 16,19 ppm 24 tunni pärast (tabel 1).
Välja arvatud Ocimum Sainttum, Os EO, näitasid kõik neli ülejäänud uuritud EO-d ilmseid allergeenilisi toimeid, LC50 väärtused olid 24-tunnise kokkupuuteperioodi jooksul vahemikus 23,37 kuni 120,16 ppm. Thymophilus striata (Cl) EO oli kõige efektiivsem täiskasvanute tapmisel, LC50 väärtusega 23,37 ppm 24 tunni jooksul pärast kokkupuudet, millele järgnes Eucalyptus maculata (Em), mille LC50 väärtus oli 101,91 ppm (tabel 1). Teisest küljest ei ole Os-i LC50 väärtust veel kindlaks määratud, kuna kõrgeim suremus, 53%, registreeriti suurima annuse korral (lisajoonis 3).
Iga EO kaks peamist koostisosa identifitseeriti ja valiti välja NIST-i raamatukogu andmebaasi tulemuste, GC-kromatogrammi pindala protsendi ja MS-spektrite tulemuste põhjal (tabel 2). EO As puhul olid peamised identifitseeritud ühendid diallüüldisulfiid ja diallüültrisulfiid; EO Mp puhul olid peamised identifitseeritud ühendid karvoon ja limoneen, EO Em puhul olid peamised identifitseeritud ühendid eudesmol ja eukalüptool; EO Os puhul olid peamised identifitseeritud ühendid eugenool ja metüüleugenool ning EO Cl puhul olid peamised identifitseeritud ühendid eugenool ja α-pineen (joonis 1, lisajoonised 5–8, lisatabel 1–5).
Valitud eeterlike õlide peamiste terpenoidide (A-diallüüldisulfiid; B-diallüültrisulfiid; C-eugenool; D-metüüleugenool; E-limoneen; F-aromaatne tseperoon; G-α-pineen; H-tsineool; R-eudamool) massispektromeetria tulemused.
Kokku identifitseeriti üheksa ühendit (diallüüldisulfiid, diallüültrisulfiid, eugenool, metüüleugenool, karvoon, limoneen, eukalüptool, eudesmol, α-pineen) kui efektiivseid ühendeid, mis on EO peamised komponendid, ja neid analüüsiti individuaalselt Aedes aegypti vastu vastsete staadiumis. Ühendil eudesmoolil oli kõrgeim larvitsiidne toime, LC50 väärtus oli 2,25 ppm pärast 24-tunnist kokkupuudet. Samuti on leitud, et ühenditel diallüüldisulfiidil ja diallüültrisulfiidil on potentsiaalne larvitsiidne toime, keskmised subletaalsed annused on vahemikus 10–20 ppm. Mõõdukat larvitsiidset toimet täheldati taas ühendite eugenooli, limoneeni ja eukalüptooli puhul, LC50 väärtused olid vastavalt 63,35 ppm, 139,29 ppm ja 181,33 ppm pärast 24 tundi (tabel 3). Siiski ei leitud metüüleugenoolil ja karvoonil olulist larvitsiidset potentsiaali isegi suurimate annuste korral, seega LC50 väärtusi ei arvutatud (tabel 3). Sünteetilise larvitsiid Temephos keskmine letaalne kontsentratsioon Aedes aegypti vastu oli 24-tunnise kokkupuute jooksul 0,43 ppm (tabel 3, lisatabel 6).
Seitse ühendit (diallüüldisulfiid, diallüültrisulfiid, eukalüptool, α-pineen, eudesmol, limoneen ja karvoon) identifitseeriti peamiste efektiivsete EO ühenditena ning neid testiti individuaalselt täiskasvanud Egiptuse Aedes sääskede vastu. Probit'i regressioonanalüüsi kohaselt leiti, et eudesmoolil on kõrgeim potentsiaal LC50 väärtusega 1,82 ppm, millele järgnes eukalüptool LC50 väärtusega 17,60 ppm 24-tunnise kokkupuuteaja jooksul. Ülejäänud viis testitud ühendit olid täiskasvanutele mõõdukalt kahjulikud LC50 väärtustega vahemikus 140,79 kuni 737,01 ppm (tabel 3). Sünteetiline organofosformalatioon oli eudesmoolist vähem tugev ja tugevam kui ülejäänud kuus ühendit, LC50 väärtusega 5,44 ppm 24-tunnise kokkupuuteperioodi jooksul (tabel 3, lisatabel 6).
Seitse tugevat pliiühendit ja organofosfor tamefosaati valiti välja, et valmistada nende LC50 annuste binaarsed kombinatsioonid vahekorras 1:1. Kokku valmistati 28 binaarset kombinatsiooni ja testiti nende larvitsiidset efektiivsust Aedes aegypti vastu. Üheksa kombinatsiooni leiti olevat sünergistlikud, 14 kombinatsiooni olid antagonistlikud ja viis kombinatsiooni ei olnud larvitsiidsed. Sünergistlike kombinatsioonide hulgas oli kõige efektiivsem diallüüldisulfiidi ja temofooli kombinatsioon, mille suremus oli 24 tunni pärast 100% (tabel 4). Samamoodi näitasid head potentsiaali limoneeni ja diallüüldisulfiidi ning eugenooli ja tüümetfossi segud, mille vastsete suremus oli 98,3% (tabel 5). Ülejäänud neli kombinatsiooni, nimelt eudesmol pluss eukalüptool, eudesmol pluss limoneen, eukalüptool pluss alfa-pineen, alfa-pineen pluss temefoss, näitasid samuti märkimisväärset larvitsiidset efektiivsust, mille suremus ületas 90%. Eeldatav suremus on ligikaudu 60–75%. (tabel 4). Limoneeni ja α-pineeni või eukalüpti kombinatsioon näitas aga antagonistlikke reaktsioone. Samuti on leitud, et Temephose segudel eugenooli või eukalüpti või eudesmooli või diallüültrisulfiidiga on antagonistlikud toimed. Samuti on diallüüldisulfiidi ja diallüültrisulfiidi kombinatsioon ning nende ühendite kombinatsioon eudesmooli või eugenooliga oma larvitsiidse toime poolest antagonistlik. Antagonismi on teatatud ka eudesmooli ja eugenooli või α-pineeni kombinatsiooni puhul.
Kõigist 28-st täiskasvanute happelise aktiivsuse suhtes testitud binaarsest segust oli 7 kombinatsiooni sünergistlikud, 6-l puudus toime ja 15 olid antagonistlikud. Eudesmooli ja eukalüpti ning limoneeni ja karvooni segud osutusid efektiivsemateks kui teised sünergistlikud kombinatsioonid, kusjuures suremus 24 tunni möödudes oli vastavalt 76% ja 100% (tabel 5). Malatioonil on täheldatud sünergistlikku toimet kõigi ühendite kombinatsioonidega, välja arvatud limoneen ja diallüültrisulfiid. Teisest küljest on leitud antagonismi diallüüldisulfiidi ja diallüültrisulfiidi ning nende kombinatsiooni vahel eukalüpti, eukalüptooli, karvooni või limoneeniga. Samamoodi näitasid α-pineeni kombinatsioonid eudesmooli või limoneeniga, eukalüptooli ja karvooni või limoneeniga ning limoneeni kombinatsioonid eudesmooli või malatiooniga antagonistlikku larvitsiidset toimet. Ülejäänud kuue kombinatsiooni puhul ei täheldatud oodatava ja täheldatud suremuse vahel olulist erinevust (tabel 5).
Sünergilise efekti ja subletaalsete dooside põhjal valiti lõpuks välja ja testiti edasi nende larvitsiidset toksilisust suure hulga Aedes aegypti sääskede vastu. Tulemused näitasid, et binaarsete kombinatsioonide eugenool-limoneeni, diallüüldisulfiid-limoneeni ja diallüüldisulfiid-timefossi kasutamisel oli vastsete suremus 100%, samas kui eeldatav vastsete suremus oli vastavalt 76,48%, 72,16% ja 63,4% (tabel 6). Limoneeni ja eudesmooli kombinatsioon oli suhteliselt vähem efektiivne, 24-tunnise kokkupuuteperioodi jooksul täheldati 88% vastsete suremust (tabel 6). Kokkuvõttes näitasid ka neli valitud binaarset kombinatsiooni sünergistlikku larvitsiidset toimet Aedes aegypti vastu, kui neid manustati suures mahus (tabel 6).
Täiskasvanud Aedes aegypti suurte populatsioonide kontrollimiseks valiti välja kolm sünergistlikku kombinatsiooni. Suurte putukakolooniate peal testimiseks mõeldud kombinatsioonide valimiseks keskendusime esmalt kahele parimale sünergistlikule terpeenide kombinatsioonile, nimelt karvoonile koos limoneeniga ning eukalüptoolile koos eudesmooliga. Teiseks valiti parim sünergistlik kombinatsioon sünteetilise organofosfaat-malatiooni ja terpenoidide kombinatsioonist. Usume, et malatiooni ja eudesmooli kombinatsioon on parim kombinatsioon suurte putukakolooniate peal testimiseks, kuna kandidaatkoostisosade suremus on kõrgeim ja LC50 väärtused on väga madalad. Malatioon näitab sünergismi koos α-pineeni, diallüüldisulfiidi, eukalüpti, karvooni ja eudesmooliga. Kuid kui vaadata LC50 väärtusi, on eudesmoolil madalaim väärtus (2,25 ppm). Malatiooni, α-pineeni, diallüüldisulfiidi, eukalüptooli ja karvooni arvutatud LC50 väärtused olid vastavalt 5,4, 716,55, 166,02, 17,6 ja 140,79 ppm. Need väärtused näitavad, et malatiooni ja eudesmooli kombinatsioon on annuse osas optimaalne kombinatsioon. Tulemused näitasid, et karvooni ja limoneeni ning eudesmooli ja malatiooni kombinatsioonide puhul oli täheldatud suremus 100% võrreldes eeldatava suremusega 61–65%. Teine kombinatsioon, eudesmooli ja eukalüptooli kombinatsioon, näitas 24-tunnise kokkupuute järel 78,66% suremust võrreldes eeldatava suremusega 60%. Kõik kolm valitud kombinatsiooni näitasid sünergistlikku toimet isegi ulatuslikul kasutamisel täiskasvanud Aedes aegypti vastu (tabel 6).
Selles uuringus näitasid valitud taimsed EO-d, nagu Mp, As, Os, Em ja Cl, paljulubavat letaalset toimet Aedes aegypti vastsete ja täiskasvanud isendite suhtes. Mp EO-l oli kõrgeim larvitsiidne toime LC50 väärtusega 0,42 ppm, millele järgnesid As, Os ja Em EO-d LC50 väärtusega alla 50 ppm 24 tunni pärast. Need tulemused on kooskõlas varasemate sääskede ja teiste kahetiivaliste uuringutega10,11,12,13,14. Kuigi Cl-i larvitsiidne toime on madalam kui teistel eeterlikel õlidel, LC50 väärtusega 163,65 ppm 24 tunni pärast, on selle potentsiaal täiskasvanuna kõrgeim, LC50 väärtusega 23,37 ppm 24 tunni pärast. Mp, As ja Em EO-del oli ka hea allergitsiidne potentsiaal LC50 väärtustega vahemikus 100–120 ppm 24 tunni pärast, kuid need olid suhteliselt madalamad kui nende larvitsiidne toime. Teisest küljest näitas EO Os isegi suurima terapeutilise annuse korral tühist allergeenilist toimet. Seega näitavad tulemused, et etüleenoksiidi toksilisus taimedele võib varieeruda sõltuvalt sääskede arengustaadiumist15. See sõltub ka EO-de tungimise kiirusest putuka organismi, nende interaktsioonist spetsiifiliste sihtensüümidega ja sääse detoksifitseerimisvõimest igas arengufaasis16. Suur hulk uuringuid on näidanud, et peamine komponentühend on etüleenoksiidi bioloogilise aktiivsuse oluline tegur, kuna see moodustab suurema osa ühendite koguhulgast3,12,17,18. Seetõttu käsitlesime igas EO-s kahte peamist ühendit. GC-MS tulemuste põhjal identifitseeriti EO As peamisteks ühenditeks diallüüldisulfiid ja diallüültrisulfiid, mis on kooskõlas varasemate aruannetega19,20,21. Kuigi varasemad aruanded näitasid, et mentool oli üks selle peamistest ühenditest, identifitseeriti Mp EO peamisteks ühenditeks taas karvoon ja limoneen22,23. Os EO koostiseprofiil näitas, et peamised ühendid on eugenool ja metüüleugenool, mis on sarnane varasemate teadlaste leidudega16,24. Eukalüptooli ja eukalüptooli on kirjeldatud kui Em-leheõlis esinevaid peamisi ühendeid, mis on kooskõlas mõnede teadlaste leidudega25,26, kuid vastupidine Olalade jt leidudele27. Melaleuca eeterlikus õlis täheldati tsineooli ja α-pineeni domineerimist, mis on sarnane varasemate uuringutega28,29. Samast taimeliigist erinevates kohtades ekstraheeritud eeterlike õlide koostises ja kontsentratsioonis on teatatud liikisisestest erinevustest, mida täheldati ka käesolevas uuringus. Neid erinevusi mõjutavad geograafilised taimekasvutingimused, koristusaeg, arengustaadium või taime vanus, kemotüüpide esinemine jne22,30,31,32. Seejärel osteti peamised tuvastatud ühendid ja testiti nende larvitsiidset toimet ja mõju täiskasvanud Aedes aegypti sääskedele. Tulemused näitasid, et diallüüldisulfiidi larvitsiidne toime oli võrreldav toor-EO As-i omaga. Diallüültrisulfiidi aktiivsus on aga kõrgem kui EO As-il. Need tulemused on sarnased Kimbaris jt33 tulemustega Culex philippines'il. Need kaks ühendit ei näidanud aga sihtsääskede vastu head autotsiidset toimet, mis on kooskõlas Plata-Rueda jt34 tulemustega Tenebrio molitor'il. Os EO on efektiivne Aedes aegypti vastse staadiumi vastu, kuid mitte täiskasvanud isendi vastu. On kindlaks tehtud, et peamiste üksikute ühendite larvitsiidne toime on madalam kui toor-Os EO-l. See viitab teiste ühendite ja nende interaktsioonide rollile toor-etüleenoksiidis. Ainult metüüleugenoolil on tühine toime, samas kui ainult eugenoolil on mõõdukas larvitsiidne toime. See järeldus kinnitab ühelt poolt35,36 ja teiselt poolt on sellega vastuolus varasemate teadlaste järeldused37,38. Eugenooli ja metüüleugenooli funktsionaalrühmade erinevused võivad põhjustada erinevat toksilisust sama sihtputuka suhtes39. Limoneenil leiti olevat mõõdukas larvitsiidne toime, samas kui karvooni mõju oli ebaoluline. Samamoodi toetavad limoneeni suhteliselt madal toksilisus täiskasvanud putukatele ja karvooni kõrge toksilisus mõnede varasemate uuringute tulemusi40, kuid on teistega vastuolus41. Kaksiksidemete olemasolu nii tsüklisiseses kui ka eksotsüklilises positsioonis võib suurendada nende ühendite kasulikkust larvitsiididena3,41, samas kui karvoon, mis on küllastumata alfa- ja beeta-süsinikega ketoon, võib täiskasvanutel avaldada suuremat toksilisuse potentsiaali42. Limoneeni ja karvooni individuaalsed omadused on aga palju madalamad kui EO Mp koguhulk (tabel 1, tabel 3). Testitud terpenoidide hulgas leiti, et eudesmoolil on suurim larvitsiidne ja täiskasvanute aktiivsus, LC50 väärtus on alla 2,5 ppm, mis teeb sellest paljulubava ühendi Aedes sääskede tõrjeks. Selle toime on parem kui kogu EO Em-il, kuigi see ei ole kooskõlas Chengi jt leidudega.40 Eudesmol on kahe isopreeni ühikuga seskviterpeen, mis on vähem lenduv kui hapnikuga rikastatud monoterpeenid, näiteks eukalüpt, ja seetõttu on sellel suurem potentsiaal pestitsiidina. Eukalüptoolil endal on suurem täiskasvanud isendite kui larvitsiidne toime ning varasemate uuringute tulemused nii toetavad kui ka lükkavad seda ümber37,43,44. Ainuüksi toime on peaaegu võrreldav kogu EO Cl-i omaga. Teisel bitsüklilisel monoterpeenil, α-pineenil, on Aedes aegypti suhtes vähem täiskasvanud isendite kui larvitsiidne toime, mis on vastupidine kogu EO Cl-i toimele. Terpenoidide üldist insektitsiidset toimet mõjutavad nende lipofiilsus, lenduvus, süsiniku hargnemine, projektsioonipind, pindala, funktsionaalsed rühmad ja nende positsioonid45,46. Need ühendid võivad toimida rakkude kogunemiste hävitamise, hingamistegevuse blokeerimise, närviimpulsside ülekande katkestamise jms kaudu.47 Sünteetilisel organofosfaadil Temephosil leiti olevat kõrgeim larvitsiidne toime LC50 väärtusega 0,43 ppm, mis on kooskõlas Leki andmetega -Utala48. Sünteetilise organofosfori malatiooni täiskasvanutel täheldati aktiivsust kontsentratsioonil 5,44 ppm. Kuigi need kaks organofosfaati on näidanud soodsat vastust Aedes aegypti laboritüvede vastu, on sääskede resistentsust nende ühendite suhtes teatatud maailma eri paigus49. Taimsete ravimite resistentsuse tekke kohta pole aga sarnaseid teateid leitud50. Seega peetakse botaanilisi aineid vektorite tõrjeprogrammides keemiliste pestitsiidide potentsiaalseteks alternatiivideks.
Larvitsiidset toimet testiti 28 binaarse kombinatsiooniga (1:1), mis olid valmistatud tugevatoimelistest terpenoididest ja terpenoididest koos tüümetfossiga, ning 9 kombinatsiooni leiti olevat sünergistlikud, 14 antagonistlikud ja 5 antagonistlikud. Mõju ei olnud. Teisest küljest leiti täiskasvanute tugevuse biotestis 7 kombinatsiooni olevat sünergistlikud, 15 kombinatsiooni olid antagonistlikud ja 6 kombinatsioonil ei teatatud toimest. Põhjus, miks teatud kombinatsioonid tekitavad sünergilise efekti, võib olla tingitud kandidaatühendite samaaegsest interaktsioonist erinevates olulistes radades või konkreetse bioloogilise raja erinevate võtmeensüümide järjestikusest pärssimisest51. Limoneeni kombinatsioon diallüüldisulfiidi, eukalüpti või eugenooliga leiti olevat sünergistlik nii väikese- kui ka suures mahus rakendustes (tabel 6), samas kui selle kombinatsioonil eukalüpti või α-pineeniga leiti olevat antagonistlik toime vastsetele. Keskmiselt näib limoneen olevat hea sünergist, võimalik, et tänu metüülrühmade olemasolule, heale tungimisele sarvkihti ja erinevale toimemehhanismile52,53. Varem on teatatud, et limoneen võib põhjustada toksilist toimet, tungides läbi putukate küünenaha (kontakttoksilisus), mõjutades seedesüsteemi (toitumisvastane toime) või hingamissüsteemi (fumigatsiooniaktiivsus),54 samas kui fenüülpropanoidid, näiteks eugenool, võivad mõjutada ainevahetusensüüme 55. Seetõttu võivad erineva toimemehhanismiga ühendite kombinatsioonid suurendada segu üldist surmavat toimet. Leiti, et eukalüptool on sünergistlik diallüüldisulfiidi, eukalüpti või α-pineeniga, kuid muud kombinatsioonid teiste ühenditega olid kas mittelarvitsiidsed või antagonistlikud. Varased uuringud näitasid, et eukalüptoolil on inhibeeriv toime atsetüülkoliinesteraasi (AChE), samuti oktaamiini ja GABA retseptorite suhtes56. Kuna tsüklilistel monoterpeenidel, eukalüptoolil, eugenoolil jne võib olla sama toimemehhanism kui nende neurotoksilisel aktiivsusel,57 minimeerides seeläbi nende kombineeritud toimet vastastikuse inhibeerimise kaudu. Samuti leiti, et Temephose kombinatsioon diallüüldisulfiidi, α-pineeni ja limoneeniga on sünergistlik, mis toetab varasemaid teateid taimsete toodete ja sünteetiliste organofosfaatide sünergilise toime kohta58.
Eudesmooli ja eukalüptooli kombinatsioonil leiti olevat sünergiline toime Aedes aegypti vastsete ja täiskasvanud isendite staadiumile, mis võib olla tingitud nende erinevatest toimemehhanismidest nende erineva keemilise struktuuri tõttu. Eudesmool (seskviterpeen) võib mõjutada hingamissüsteemi 59 ja eukalüptool (monoterpeen) võib mõjutada atsetüülkoliinesteraasi 60. Koostisainete samaaegne kokkupuude kahe või enama sihtmärgiga võib suurendada kombinatsiooni üldist letaalset toimet. Täiskasvanute ainete biotestides leiti, et malatioon on sünergiline karvooni või eukalüptooli või eukalüptooli või diallüüldisulfiidi või α-pineeniga, mis näitab, et see on sünergiline limoneeni ja disulfiidi lisamisega. Head sünergistlikud allergeenikandidaadid kogu terpeenühendite portfelli jaoks, välja arvatud allüültrisulfiid. Thangam ja Kathiresan 61 teatasid samuti sarnastest tulemustest malatiooni sünergilise toime kohta taimeekstraktidega. See sünergistlik reaktsioon võib olla tingitud malatiooni ja fütokemikaalide kombineeritud toksilisest mõjust putukate detoksifitseerivatele ensüümidele. Organofosfaadid, nagu malatioon, toimivad üldiselt tsütokroom P450 esteraaside ja monooksügenaaside pärssimise teel62,63,64. Seetõttu võib malatiooni kombineerimine nende toimemehhanismidega ja erinevate toimemehhanismidega terpeenidega suurendada üldist surmavat toimet sääskedele.
Teisest küljest näitab antagonism, et valitud ühendid on kombinatsioonis vähem aktiivsed kui iga ühend eraldi. Antagonismi põhjuseks mõnes kombinatsioonis võib olla see, et üks ühend muudab teise ühendi käitumist, muutes imendumise, jaotumise, metabolismi või eritumise kiirust. Varased teadlased pidasid seda ravimikombinatsioonide antagonismi põhjuseks. Molekulid Võimalik mehhanism 65. Samamoodi võivad antagonismi võimalikud põhjused olla seotud sarnaste toimemehhanismidega, koostisosade konkureerimisega sama retseptori või sihtmärgi pärast. Mõnel juhul võib esineda ka sihtvalgu mittekonkureeriv inhibeerimine. Selles uuringus näitasid kaks väävliorgaanilist ühendit, diallüüldisulfiid ja diallüültrisulfiid, antagonistlikke toimeid, mis võivad olla tingitud konkureerimisest sama sihtmärgi pärast. Samamoodi näitasid need kaks väävliühendit antagonistlikke toimeid ja neil ei olnud mingit mõju, kui neid kombineerida eudesmooli ja α-pineeniga. Eudesmool ja alfa-pineen on oma olemuselt tsüklilised, samas kui diallüüldisulfiid ja diallüültrisulfiid on oma olemuselt alifaatsed. Keemilise struktuuri põhjal peaks nende ühendite kombinatsioon suurendama üldist letaalset aktiivsust, kuna nende sihtmärgid on tavaliselt erinevad34,47, kuid eksperimentaalselt leidsime antagonismi, mis võib olla tingitud nende ühendite rollist mõnedes tundmatutes organismides in vivo. Sarnaselt tekitas tsineooli ja α-pineeni kombinatsioon antagonistlikke reaktsioone, kuigi teadlased on varem teatanud, et neil kahel ühendil on erinevad toimesihtmärgid47,60. Kuna mõlemad ühendid on tsüklilised monoterpeenid, võivad esineda mõned ühised sihtmärgid, mis võivad seondumise pärast konkureerida ja mõjutada uuritud kombinatoorsete paaride üldist toksilisust.
LC50 väärtuste ja täheldatud suremuse põhjal valiti välja kaks parimat sünergistlikku terpeenikombinatsiooni, nimelt karvooni + limoneeni ja eukalüptooli + eudesmooli paarid, samuti sünteetiline organofosformalatioon terpeenidega. Malatiooni + eudesmooli ühendite optimaalset sünergistlikku kombinatsiooni testiti täiskasvanud putukate insektitsiidide biotestis. Sihtige suuri putukakolooniaid, et kinnitada, kas need tõhusad kombinatsioonid toimivad suure hulga isendite vastu suhteliselt suurtes kokkupuutealades. Kõik need kombinatsioonid näitavad sünergistlikku toimet suurte putukaparvede vastu. Sarnaseid tulemusi saadi optimaalse sünergistliku larvitsiidi kombinatsiooni kohta, mida testiti Aedes aegypti vastsete suurte populatsioonide vastu. Seega võib öelda, et taimsete EO-ühendite tõhus sünergistlik larvitsiidide ja täiskasvanute tõrjevahendite kombinatsioon on tugev kandidaat olemasolevate sünteetiliste kemikaalide vastu ja seda saab edaspidi kasutada Aedes aegypti populatsioonide tõrjeks. Samuti saab sünteetiliste larvitsiidide või täiskasvanute tõrjevahendite tõhusaid kombinatsioone terpeenidega kasutada ka sääskedele manustatava tüümetfossi või malatiooni annuste vähendamiseks. Need tugevad sünergistlikud kombinatsioonid võivad pakkuda lahendusi edasisteks uuringuteks Aedes sääskede ravimiresistentsuse arengu kohta.
Aedes aegypti munad koguti India Meditsiiniuuringute Nõukogu Dibrugarhi regionaalsest meditsiiniuuringute keskusest ja hoiti kontrollitud temperatuuril (28 ± 1 °C) ja õhuniiskusel (85 ± 5%) Gauhati ülikooli zooloogia osakonnas järgmistel tingimustel: Arivolid on kirjeldatud jt. Pärast koorumist söödeti vastseid vastsete toiduga (koeraküpsisepulber ja pärm vahekorras 3:1) ja täiskasvanud isendid 10% glükoosilahusega. Alates 3. päevast pärast ilmumist lasti täiskasvanud emastel sääskedel albiinorottide verd imeda. Leota filterpaber klaasis vees ja aseta see munemispuuri.
Valitud taimeproovid, nimelt eukalüpti lehed (Myrtaceae), püha basiilik (Lamiaceae), piparmünt (Lamiaceae), melaleuca (Myrtaceae) ja alliumi sibulad (Amaryllidaceae). Kogutud Guwahatist ja identifitseeritud Gauhati ülikooli botaanikaosakonna poolt. Kogutud taimeproove (500 g) hüdrodestilleeriti Clevengeri aparaadiga 6 tundi. Ekstraheeritud EO koguti puhastesse klaasviaalidesse ja säilitati temperatuuril 4 °C edasiseks uurimiseks.
Larvitsiidset toksilisust uuriti veidi modifitseeritud Maailma Terviseorganisatsiooni standardprotseduuride 67 abil. Emulgaatorina kasutati DMSO-d. Iga EO kontsentratsiooni testiti esialgu 100 ja 1000 ppm juures, eksponeerides igas korduses 20 vastset. Tulemuste põhjal rakendati kontsentratsioonivahemikku ja suremus registreeriti 1 tunnist 6 tunnini (1-tunnise intervalliga) ning 24 tundi, 48 tundi ja 72 tundi pärast töötlemist. Subletaalsed kontsentratsioonid (LC50) määrati 24, 48 ja 72 tundi pärast kokkupuudet. Iga kontsentratsiooni analüüsiti kolmes korduses koos ühe negatiivse kontrolliga (ainult vesi) ja ühe positiivse kontrolliga (DMSO-ga töödeldud vesi). Kui toimub nukkumine ja kontrollrühma vastsetest sureb üle 10%, korratakse katset. Kui kontrollrühma suremus on vahemikus 5–10%, kasutatakse Abbotti korrektsioonivalemit 68.
Ramar jt kirjeldatud meetodit69 kasutati täiskasvanud isendite biotestis Aedes aegypti vastu, kasutades lahustina atsetooni. Iga EO-d testiti esialgu täiskasvanud Aedes aegypti sääskede vastu kontsentratsioonidel 100 ja 1000 ppm. Kandke 2 ml igast valmistatud lahusest Whatmani numbrile. 1 filterpaberi tükk (suurusega 12 x 15 cm2) ja laske atsetoonil 10 minutit aurustuda. Kontrollina kasutati ainult 2 ml atsetooniga töödeldud filterpaberit. Pärast atsetooni aurustumist asetatakse töödeldud filterpaber ja kontrollfilterpaber silindrilisse katseklaasi (10 cm sügavusele). Kümme 3–4-päevast vereta sääske kanti iga kontsentratsiooniga kolmekordsetesse katseklaasidesse. Eelkatsete tulemuste põhjal testiti valitud õlide erinevaid kontsentratsioone. Suremus registreeriti 1 tund, 2 tundi, 3 tundi, 4 tundi, 5 tundi, 6 tundi, 24 tundi, 48 tundi ja 72 tundi pärast sääse vabanemist. Arvutage LC50 väärtused 24-tunnise, 48-tunnise ja 72-tunnise kokkupuuteaja kohta. Kui kontrollpartii suremus ületab 20%, korrake kogu katset. Samamoodi, kui kontrollrühma suremus on suurem kui 5%, korrigeerige töödeldud proovide tulemusi Abbotti valemiga68.
Valitud eeterlike õlide koostisosade analüüsimiseks viidi läbi gaasikromatograafia (Agilent 7890A) ja massispektromeetria (Accu TOF GCv, Jeol). GC oli varustatud FID-detektori ja kapillaarkolonniga (HP5-MS). Kandegaas oli heelium, voolukiirus oli 1 ml/min. GC programm seab Allium sativum'i (Allium sativum) kihid 10:80-1M-8-220-5M-8-270-9M ja Ocimum Sainttum'i kihid 10:80-3M-8-200-3M-10-275-1M-5 – 280, mündi kihi ...
Iga EO peamised ühendid identifitseeriti GC-kromatogrammi ja massispektromeetria tulemuste põhjal arvutatud pindalaprotsendi põhjal (viidates NIST 70 standardite andmebaasile).
Iga EO kaks peamist ühendit valiti välja GC-MS tulemuste põhjal ja osteti Sigma-Aldrichilt edasisteks biotestideks 98–99% puhtusega. Ühendite larvitsiidset ja täiskasvanute efektiivsust Aedes aegypti vastu testiti eespool kirjeldatud viisil. Kõige sagedamini kasutatavaid sünteetilisi larvitsiide tamefosaati (Sigma Aldrich) ja täiskasvanute ravimit malatiooni (Sigma Aldrich) analüüsiti, et võrrelda nende efektiivsust valitud EO ühenditega, järgides sama protseduuri.
Valitud terpeenühendite ja terpeenühendite koos kaubanduslike organofosfaatidega (tilefoss ja malatioon) binaarsed segud valmistati, segades iga kandidaatühendi LC50 doosi suhtega 1:1. Valmistatud kombinatsioone testiti Aedes aegypti vastsete ja täiskasvanud isendite staadiumis, nagu eespool kirjeldatud. Iga bioanalüüs viidi läbi kolmes korduses iga kombinatsiooni jaoks ja kolmes korduses iga kombinatsioonis esinevate üksikute ühendite jaoks. Sihtputukate surm registreeriti 24 tunni pärast. Arvutage binaarse segu eeldatav suremus järgmise valemi abil.
kus E = Aedes aegypti sääskede eeldatav suremus vastusena binaarsele kombinatsioonile, st seosele (A + B).
Iga binaarse segu mõju märgistati sünergistlikuks, antagonistlikuks või mõju puudumiseks Pavla52 kirjeldatud meetodi abil arvutatud χ2 väärtuse põhjal. Arvutage iga kombinatsiooni χ2 väärtus järgmise valemi abil.
Kombinatsiooni mõju defineeriti sünergistlikuks, kui arvutatud χ2 väärtus oli suurem kui vastavate vabadusastmete tabeli väärtus (95% usaldusvahemik) ja kui leiti, et vaadeldud suremus ületas oodatavat suremust. Samamoodi, kui mis tahes kombinatsiooni arvutatud χ2 väärtus ületab mõne vabadusastmega tabeli väärtust, kuid vaadeldud suremus on madalam kui oodatav suremus, loetakse ravi antagonistlikuks. Ja kui mis tahes kombinatsioonis on arvutatud χ2 väärtus väiksem kui vastavate vabadusastmete tabeli väärtus, loetakse kombinatsioonil mõju puuduvaks.
Suure hulga putukate vastu testimiseks valiti välja kolm kuni neli potentsiaalselt sünergistlikku kombinatsiooni (100 vastset ja 50 larvitsiidset ja täiskasvanud putukate aktiivsust). Täiskasvanud putukate puhul toimiti nagu eespool kirjeldatud. Lisaks segudele testiti valitud segudes esinevaid üksikuid ühendeid võrdse arvu Aedes aegypti vastsete ja täiskasvanute peal. Kombinatsiooni suhe on üks osa ühe kandidaatühendi LC50 annust ja osa teise koostisosa LC50 annust. Täiskasvanute aktiivsuse biotestis lahustati valitud ühendid lahustis atsetoonis ja kanti 1300 cm3 silindrilisse plastmahutisse mähitud filterpaberile. Atsetooni aurustati 10 minutit ja täiskasvanud isendid lasti lahti. Samamoodi lahustati larvitsiidses biotestis LC50 kandidaatühendite annused esmalt võrdsetes mahtudes DMSO-s ja seejärel segati 1 liitri veega, mida hoiti 1300 cm3 plastmahutites, ning vastsed lasti lahti.
LC50 väärtuste arvutamiseks viidi läbi SPSS-i (versioon 16) ja Minitab tarkvara abil 71 registreeritud suremusandmete tõenäosuslik analüüs.
Postituse aeg: 01.07.2024