Спасибо за посещение Nature.com. Версия браузера, которую вы используете, имеет ограниченную поддержку CSS. Для достижения наилучших результатов мы рекомендуем вам использовать более новую версию браузера (или отключить режим совместимости в Internet Explorer). В то же время, чтобы обеспечить постоянную поддержку, мы показываем сайт без стилей и JavaScript.
Комбинации инсектицидных соединений растительного происхождения могут проявлять синергетические или антагонистические взаимодействия против вредителей. Учитывая быстрое распространение болезней, переносимых комарами Aedes, и растущую устойчивость популяций комаров Aedes к традиционным инсектицидам, были сформулированы и испытаны двадцать восемь комбинаций терпеновых соединений на основе растительных эфирных масел против личиночных и взрослых стадий Aedes aegypti. Первоначально оценивались пять растительных эфирных масел (ЭМ) на предмет их ларвицидной и взрослой эффективности, и в каждом ЭМ на основе результатов ГХ-МС были идентифицированы два основных соединения. Были закуплены основные идентифицированные соединения, а именно диаллилдисульфид, диаллилтрисульфид, карвон, лимонен, эвгенол, метилэвгенол, эвкалиптол, эудесмол и комариный альфа-пинен. Затем были приготовлены бинарные комбинации этих соединений с использованием сублетальных доз, и были испытаны и определены их синергетические и антагонистические эффекты. Лучшие ларвицидные композиции получаются путем смешивания лимонена с диаллилдисульфидом, а лучшие адволицидные композиции получаются путем смешивания карвона с лимоненом. Коммерчески используемый синтетический ларвицид Темфос и препарат для взрослых Малатион были испытаны отдельно и в бинарных комбинациях с терпеноидами. Результаты показали, что комбинация темефоса и диаллилдисульфида, а также малатиона и эудесмола является наиболее эффективной комбинацией. Эти мощные комбинации имеют потенциал для использования против Aedes aegypti.
Эфирные масла растений (ЭМ) являются вторичными метаболитами, содержащими различные биоактивные соединения, и становятся все более важными в качестве альтернативы синтетическим пестицидам. Они не только экологически безопасны и удобны в использовании, но и представляют собой смесь различных биоактивных соединений, что также снижает вероятность развития лекарственной устойчивости1. Используя технологию ГХ-МС, исследователи изучили компоненты различных эфирных масел растений и идентифицировали более 3000 соединений из 17 500 ароматических растений2, большинство из которых были протестированы на инсектицидные свойства и, как сообщается, обладают инсектицидным действием3,4. Некоторые исследования подчеркивают, что токсичность основного компонента соединения такая же или выше, чем у его сырого этиленоксида. Но использование отдельных соединений может снова оставить место для развития резистентности, как в случае с химическими инсектицидами5,6. Поэтому в настоящее время основное внимание уделяется приготовлению смесей соединений на основе этиленоксида для повышения инсектицидной эффективности и снижения вероятности резистентности у целевых популяций вредителей. Отдельные активные соединения, присутствующие в эфирных маслах, могут проявлять синергические или антагонистические эффекты в комбинациях, отражающих общую активность эфирных масел, что было хорошо подчеркнуто в исследованиях, проведенных предыдущими исследователями7,8. Программа борьбы с переносчиками также включает эфирные масла и их компоненты. Противомоскитная активность эфирных масел была тщательно изучена на комарах Culex и Anopheles. В нескольких исследованиях были предприняты попытки разработать эффективные пестициды путем объединения различных растений с коммерчески используемыми синтетическими пестицидами для повышения общей токсичности и минимизации побочных эффектов9. Но исследования таких соединений против Aedes aegypti остаются редкими. Достижения в области медицинской науки и разработка лекарств и вакцин помогли бороться с некоторыми трансмиссивными заболеваниями. Но наличие различных серотипов вируса, переносимого комарами Aedes aegypti, привело к провалу программ вакцинации. Поэтому при возникновении таких заболеваний программы борьбы с переносчиками являются единственным вариантом предотвращения распространения заболевания. В текущем сценарии контроль Aedes aegypti очень важен, поскольку он является ключевым переносчиком различных вирусов и их серотипов, вызывающих лихорадку денге, Зика, геморрагическую лихорадку денге, желтую лихорадку и т. д. Наиболее примечательным является тот факт, что число случаев почти всех трансмиссивных заболеваний, переносимых Aedes, ежегодно увеличивается в Египте и во всем мире. Поэтому в этом контексте существует острая необходимость в разработке экологически безопасных и эффективных мер контроля популяций Aedes aegypti. Потенциальными кандидатами в этом отношении являются эфирные масла, их составляющие соединения и их комбинации. Поэтому в этом исследовании была предпринята попытка выявить эффективные синергические комбинации ключевых растительных эфирных масел из пяти растений с инсектицидными свойствами (т. е. мяты, священного базилика, пятнистого эвкалипта, лука серного и мелалеуки) против Aedes aegypti.
Все выбранные эфирные масла продемонстрировали потенциальную ларвицидную активность против Aedes aegypti с 24-часовой LC50 в диапазоне от 0,42 до 163,65 ppm. Самая высокая ларвицидная активность была зарегистрирована для эфирного масла перечной мяты (Mp) со значением LC50 0,42 ppm через 24 часа, за которым следует чеснок (As) со значением LC50 16,19 ppm через 24 часа (таблица 1).
За исключением Ocimum Sainttum, Os EO, все остальные четыре проверенных EO показали очевидные аллерцидные эффекты, при этом значения LC50 варьировались от 23,37 до 120,16 ppm в течение 24-часового периода воздействия. Thymophilus striata (Cl) EO был наиболее эффективен в уничтожении взрослых особей со значением LC50 23,37 ppm в течение 24 часов воздействия, за ним следует Eucalyptus maculata (Em), значение LC50 которого составило 101,91 ppm (таблица 1). С другой стороны, значение LC50 для Os еще не было определено, поскольку самый высокий уровень смертности в 53% был зарегистрирован при самой высокой дозе (дополнительный рисунок 3).
Два основных компонента в каждом EO были идентифицированы и выбраны на основе результатов базы данных библиотеки NIST, процента площади хроматограммы ГХ и результатов спектров МС (таблица 2). Для EO As основными идентифицированными соединениями были диаллилдисульфид и диаллилтрисульфид; для EO Mp основными идентифицированными соединениями были карвон и лимонен, для EO Em основными идентифицированными соединениями были эвдесмол и эвкалиптол; для EO Os основными идентифицированными соединениями были эвгенол и метилэвгенол, а для EO Cl основными идентифицированными соединениями были эвгенол и α-пинен (рисунок 1, дополнительные рисунки 5–8, дополнительная таблица 1–5).
Результаты масс-спектрометрии основных терпеноидов выбранных эфирных масел (A-диаллилдисульфид; B-диаллилтрисульфид; C-эвгенол; D-метилэвгенол; E-лимонен; F-ароматический цепрон; G-α-пинен; H-цинеол; R-эудамол).
Всего было выявлено девять соединений (диаллилдисульфид, диаллилтрисульфид, эвгенол, метилэвгенол, карвон, лимонен, эвкалиптол, эудесмол, α-пинен) в качестве эффективных соединений, которые являются основными компонентами ЭМ и были индивидуально биотестированы против Aedes aegypti на личиночных стадиях. Соединение эудесмол имело самую высокую ларвицидную активность со значением LC50 2,25 ppm после 24 часов воздействия. Было также обнаружено, что соединения диаллилдисульфид и диаллилтрисульфид обладают потенциальным ларвицидным действием со средними сублетальными дозами в диапазоне 10–20 ppm. Умеренная ларвицидная активность снова наблюдалась для соединений эвгенола, лимонена и эвкалиптола со значениями LC50 63,35 ppm, 139,29 ppm и 181,33 ppm через 24 часа соответственно (таблица 3). Однако никакого значительного ларвицидного потенциала метилэвгенола и карвона не было обнаружено даже при самых высоких дозах, поэтому значения LC50 не рассчитывались (таблица 3). Синтетический ларвицид Темефос имел среднюю летальную концентрацию 0,43 ppm против Aedes aegypti в течение 24 часов воздействия (таблица 3, дополнительная таблица 6).
Семь соединений (диаллилдисульфид, диаллилтрисульфид, эвкалиптол, α-пинен, эудесмол, лимонен и карвон) были идентифицированы как основные соединения эффективного ЭО и были индивидуально протестированы против взрослых египетских комаров Aedes. Согласно регрессионному анализу Probit, было обнаружено, что эудесмол имеет самый высокий потенциал со значением LC50 1,82 ppm, за ним следует эвкалиптол со значением LC50 17,60 ppm при 24-часовом времени воздействия. Остальные пять протестированных соединений были умеренно вредны для взрослых со значениями LC50 в диапазоне от 140,79 до 737,01 ppm (таблица 3). Синтетический фосфорорганический малатион оказался менее эффективным, чем эвдесмол, и более эффективным, чем другие шесть соединений, со значением LC50 5,44 ppm в течение 24-часового периода воздействия (таблица 3, дополнительная таблица 6).
Семь мощных соединений свинца и органофосфорный тамефосат были выбраны для составления бинарных комбинаций их доз LC50 в соотношении 1:1. Всего было подготовлено и протестировано 28 бинарных комбинаций на их ларвицидную эффективность против Aedes aegypti. Девять комбинаций оказались синергетическими, 14 комбинаций были антагонистическими, а пять комбинаций не были ларвицидными. Среди синергических комбинаций наиболее эффективной оказалась комбинация диаллилдисульфида и темофола, при этом через 24 часа наблюдалась 100% смертность (таблица 4). Аналогичным образом, смеси лимонена с диаллилдисульфидом и эвгенола с тиметфосом показали хороший потенциал с наблюдаемой смертностью личинок 98,3% (таблица 5). Оставшиеся 4 комбинации, а именно эвдесмол плюс эвкалиптол, эвдесмол плюс лимонен, эвкалиптол плюс альфа-пинен, альфа-пинен плюс темефос, также показали значительную ларвицидную эффективность, с наблюдаемыми показателями смертности, превышающими 90%. Ожидаемый уровень смертности близок к 60-75%. (Таблица 4). Однако комбинация лимонена с α-пиненом или эвкалиптом показала антагонистические реакции. Аналогичным образом, смеси темефоса с эвгенолом или эвкалиптом или эвдесмолом или диаллилтрисульфидом, как было обнаружено, имеют антагонистические эффекты. Аналогичным образом, комбинация диаллилдисульфида и диаллилтрисульфида и комбинация любого из этих соединений с эвдесмолом или эвгенолом являются антагонистическими по своему ларвицидному действию. Также сообщалось об антагонизме при сочетании эудесмола с эвгенолом или α-пиненом.
Из всех 28 бинарных смесей, протестированных на взрослую кислотную активность, 7 комбинаций были синергетическими, 6 не имели никакого эффекта и 15 были антагонистическими. Смеси эвдесмола с эвкалиптом и лимонена с карвоном оказались более эффективными, чем другие синергические комбинации, с показателями смертности за 24 часа 76% и 100% соответственно (таблица 5). Было замечено, что малатион проявляет синергический эффект со всеми комбинациями соединений, за исключением лимонена и диаллилтрисульфида. С другой стороны, антагонизм был обнаружен между диаллилдисульфидом и диаллилтрисульфидом и комбинацией любого из них с эвкалиптом, или эвкалиптолом, или карвоном, или лимоненом. Аналогично, комбинации α-пинена с эвдесмолом или лимоненом, эвкалиптола с карвоном или лимоненом и лимонена с эвдесмолом или малатионом показали антагонистические ларвицидные эффекты. Для остальных шести комбинаций не было значительной разницы между ожидаемой и наблюдаемой смертностью (таблица 5).
На основе синергических эффектов и сублетальных доз была в конечном итоге выбрана и дополнительно протестирована их ларвицидная токсичность против большого количества комаров Aedes aegypti. Результаты показали, что наблюдаемая смертность личинок при использовании бинарных комбинаций эвгенол-лимонен, диаллилдисульфид-лимонен и диаллилдисульфид-тимефос составила 100%, тогда как ожидаемая смертность личинок составила 76,48%, 72,16% и 63,4% соответственно (таблица 6). . Комбинация лимонена и эвдесмола оказалась относительно менее эффективной, при этом смертность личинок составила 88% за 24-часовой период воздействия (таблица 6). Подводя итог, можно сказать, что четыре выбранные бинарные комбинации также продемонстрировали синергическое ларвицидное действие против Aedes aegypti при применении в больших масштабах (таблица 6).
Для биоанализа адлоцидности для контроля больших популяций взрослых особей Aedes aegypti были выбраны три синергические комбинации. Чтобы выбрать комбинации для тестирования на больших колониях насекомых, мы сначала сосредоточились на двух лучших синергических комбинациях терпенов, а именно карвоне плюс лимонен и эвкалиптол плюс эудесмол. Во-вторых, лучшая синергическая комбинация была выбрана из комбинации синтетического органофосфата малатиона и терпеноидов. Мы считаем, что комбинация малатиона и эудесмола является лучшей комбинацией для тестирования на больших колониях насекомых из-за самой высокой наблюдаемой смертности и очень низких значений LC50 ингредиентов-кандидатов. Малатион проявляет синергизм в сочетании с α-пиненом, диаллилдисульфидом, эвкалиптом, карвоном и эудесмолом. Но если мы посмотрим на значения LC50, то эудесмол имеет самое низкое значение (2,25 ppm). Рассчитанные значения LC50 малатиона, α-пинена, диаллилдисульфида, эвкалиптола и карвона составили 5,4, 716,55, 166,02, 17,6 и 140,79 частей на миллион соответственно. Эти значения указывают на то, что комбинация малатиона и эудесмола является оптимальной комбинацией с точки зрения дозировки. Результаты показали, что комбинации карвона плюс лимонен и эудесмола плюс малатион имели 100% наблюдаемую смертность по сравнению с ожидаемой смертностью от 61% до 65%. Другая комбинация, эудесмол плюс эвкалиптол, показала уровень смертности 78,66% после 24 часов воздействия по сравнению с ожидаемым уровнем смертности 60%. Все три выбранные комбинации продемонстрировали синергетический эффект даже при применении в больших масштабах против взрослых особей Aedes aegypti (таблица 6).
В этом исследовании выбранные растительные эфирные масла, такие как Mp, As, Os, Em и Cl, продемонстрировали многообещающие летальные эффекты на личиночных и взрослых стадиях Aedes aegypti. Mp EO имело самую высокую ларвицидную активность со значением LC50 0,42 ppm, за ним следовали As, Os и Em EO со значением LC50 менее 50 ppm через 24 часа. Эти результаты согласуются с предыдущими исследованиями комаров и других двукрылых мух10,11,12,13,14. Хотя ларвицидная активность Cl ниже, чем у других эфирных масел, со значением LC50 163,65 ppm через 24 часа, его потенциал для взрослых особей является самым высоким со значением LC50 23,37 ppm через 24 часа. ЭМ Mp, As и Em также показали хороший аллерцидный потенциал со значениями LC50 в диапазоне 100–120 ppm при 24 ч воздействия, но были относительно ниже их ларвицидной эффективности. С другой стороны, ЭМ Os продемонстрировали незначительный аллерцидный эффект даже при самой высокой терапевтической дозе. Таким образом, результаты свидетельствуют о том, что токсичность этиленоксида для растений может варьироваться в зависимости от стадии развития комаров15. Она также зависит от скорости проникновения ЭМ в организм насекомого, их взаимодействия со специфическими целевыми ферментами и детоксикационной способности комара на каждой стадии развития16. Большое количество исследований показало, что основное компонентное соединение является важным фактором биологической активности этиленоксида, поскольку на его долю приходится большая часть от общего числа соединений3,12,17,18. Поэтому мы рассмотрели два основных соединения в каждом ЭМ. На основании результатов ГХ-МС диаллилдисульфид и диаллилтрисульфид были идентифицированы как основные соединения ЭО As, что согласуется с предыдущими отчетами19,20,21. Хотя предыдущие отчеты указывали, что ментол был одним из его основных соединений, карвон и лимонен снова были идентифицированы как основные соединения Мп ЭО22,23. Профиль состава Ос ЭО показал, что эвгенол и метилэвгенол являются основными соединениями, что похоже на выводы более ранних исследователей16,24. Эвкалиптол и эвкалиптол были зарегистрированы как основные соединения, присутствующие в масле листьев Эм, что согласуется с выводами некоторых исследователей25,26, но противоречит выводам Олаладе и др.27. Доминирование цинеола и α-пинена наблюдалось в эфирном масле мелалеуки, что похоже на предыдущие исследования28,29. Внутривидовые различия в составе и концентрации эфирных масел, извлеченных из одного и того же вида растений в разных местах, были зарегистрированы и также наблюдались в этом исследовании, на которые влияют географические условия роста растений, время сбора урожая, стадия развития или возраст растения. внешний вид хемотипов и т. д.22,30,31,32. Затем были приобретены и протестированы ключевые идентифицированные соединения на предмет их ларвицидного действия и воздействия на взрослых комаров Aedes aegypti. Результаты показали, что ларвицидная активность диаллилдисульфида была сопоставима с таковой сырого ЭМ As. Но активность диаллилтрисульфида выше, чем ЭМ As. Эти результаты аналогичны результатам, полученным Кимбарисом и др. 33 на Culex philippines. Однако эти два соединения не показали хорошей аутоцидной активности против целевых комаров, что согласуется с результатами Плата-Руэды и др. 34 на Tenebrio molitor. Os EO эффективен против личиночной стадии Aedes aegypti, но не против взрослой стадии. Установлено, что ларвицидная активность основных индивидуальных соединений ниже, чем у сырого Os EO. Это подразумевает роль других соединений и их взаимодействий в сыром этиленоксиде. Метилэвгенол сам по себе обладает незначительной активностью, тогда как эвгенол сам по себе обладает умеренной ларвицидной активностью. Этот вывод подтверждает, с одной стороны,35,36, а с другой стороны, противоречит выводам более ранних исследователей37,38. Различия в функциональных группах эвгенола и метилэвгенола могут приводить к различной токсичности для одного и того же целевого насекомого39. Было обнаружено, что лимонен обладает умеренной ларвицидной активностью, в то время как эффект карвона был незначительным. Аналогичным образом, относительно низкая токсичность лимонена для взрослых насекомых и высокая токсичность карвона подтверждают результаты некоторых предыдущих исследований40, но противоречат другим41. Наличие двойных связей как в внутрициклических, так и в экзоциклических положениях может увеличить преимущества этих соединений в качестве ларвицидов3,41, в то время как карвон, который является кетоном с ненасыщенными альфа- и бета-углеродами, может демонстрировать более высокий потенциал токсичности для взрослых42. Однако индивидуальные характеристики лимонена и карвона намного ниже, чем общий Mp ЭО (таблица 1, таблица 3). Среди протестированных терпеноидов было обнаружено, что эудесмол обладает наибольшей ларвицидной и взрослой активностью со значением LC50 ниже 2,5 ppm, что делает его перспективным соединением для борьбы с комарами Aedes. Его эффективность лучше, чем у всего ЭО Em, хотя это не согласуется с выводами Ченга и др.40. Эудесмол представляет собой сесквитерпен с двумя изопреновыми единицами, который менее летуч, чем кислородсодержащие монотерпены, такие как эвкалипт, и поэтому имеет больший потенциал в качестве пестицида. Эвкалиптол сам по себе обладает большей взрослой, чем ларвицидной активностью, и результаты более ранних исследований как подтверждают, так и опровергают это37,43,44. Активность сама по себе почти сопоставима с активностью всего EO Cl. Другой бициклический монотерпен, α-пинен, оказывает меньшее влияние на взрослых особей Aedes aegypti, чем ларвицидное действие, что противоположно эффекту полного EO Cl. Общая инсектицидная активность терпеноидов зависит от их липофильности, летучести, углеродного разветвления, площади проекции, площади поверхности, функциональных групп и их положения45,46. Эти соединения могут действовать, разрушая клеточные скопления, блокируя дыхательную активность, прерывая передачу нервных импульсов и т. д.47 Было обнаружено, что синтетический органофосфат Темефос обладает самой высокой ларвицидной активностью со значением LC50 0,43 ppm, что согласуется с данными Лека -Utala48. Активность синтетического органофосфорного малатиона у взрослых особей составила 5,44 ppm. Хотя эти два органофосфата показали благоприятные реакции против лабораторных штаммов Aedes aegypti, в разных частях мира сообщалось о резистентности комаров к этим соединениям49. Однако подобных сообщений о развитии резистентности к растительным лекарственным средствам обнаружено не было50. Таким образом, растительные препараты рассматриваются как потенциальные альтернативы химическим пестицидам в программах борьбы с переносчиками.
Ларвицидный эффект был протестирован на 28 бинарных комбинациях (1:1), приготовленных из сильных терпеноидов и терпеноидов с тиметфосом, и 9 комбинаций оказались синергетическими, 14 антагонистическими и 5 антагонистическими. Никакого эффекта. С другой стороны, в биоанализе активности взрослых особей 7 комбинаций оказались синергетическими, 15 комбинаций были антагонистическими, а 6 комбинаций, как сообщается, не имели никакого эффекта. Причина, по которой некоторые комбинации вызывают синергический эффект, может быть связана с тем, что соединения-кандидаты взаимодействуют одновременно в различных важных путях или с последовательным ингибированием различных ключевых ферментов определенного биологического пути51. Было обнаружено, что сочетание лимонена с диаллилдисульфидом, эвкалиптом или эвгенолом является синергетическим как при малых, так и при больших масштабах применения (таблица 6), в то время как его сочетание с эвкалиптом или α-пиненом оказывает антагонистическое действие на личинки. В среднем лимонен, по-видимому, является хорошим синергистом, возможно, из-за наличия метильных групп, хорошего проникновения в роговой слой и другого механизма действия52,53. Ранее сообщалось, что лимонен может вызывать токсические эффекты, проникая в кутикулы насекомых (контактная токсичность), воздействуя на пищеварительную систему (антифидант) или воздействуя на дыхательную систему (фумигационная активность)54, в то время как фенилпропаноиды, такие как эвгенол, могут влиять на метаболические ферменты55. Следовательно, комбинации соединений с различными механизмами действия могут увеличить общий летальный эффект смеси. Было обнаружено, что эвкалиптол является синергистом с диаллилдисульфидом, эвкалиптом или α-пиненом, но другие комбинации с другими соединениями были либо не ларвицидными, либо антагонистическими. Ранние исследования показали, что эвкалиптол обладает ингибирующей активностью в отношении ацетилхолинэстеразы (АХЭ), а также рецепторов октаамина и ГАМК56. Поскольку циклические монотерпены, эвкалиптол, эвгенол и т. д. могут иметь тот же механизм действия, что и их нейротоксическая активность,57 тем самым минимизируя их комбинированные эффекты посредством взаимного ингибирования. Аналогичным образом, было обнаружено, что сочетание темефоса с диаллилдисульфидом, α-пиненом и лимоненом является синергистическим, что подтверждает предыдущие сообщения о синергическом эффекте между растительными продуктами и синтетическими органофосфатами58.
Было обнаружено, что сочетание эвдесмола и эвкалиптола оказывает синергетический эффект на личиночные и взрослые стадии Aedes aegypti, возможно, из-за их различных способов действия из-за их различных химических структур. Эудесмол (сесквитерпен) может влиять на дыхательную систему 59 , а эвкалиптол (монотерпен) может влиять на ацетилхолинэстеразу 60 . Совместное воздействие ингредиентов на два или более целевых участка может усилить общий летальный эффект комбинации. В биопробах взрослых веществ было обнаружено, что малатион проявляет синергетический эффект с карвоном или эвкалиптолом или эвкалиптолом или диаллилдисульфидом или α-пиненом, что указывает на его синергизм с добавлением лимонена и ди. Хорошие кандидаты на роль синергических аллерцидов для всего портфеля терпеновых соединений, за исключением аллилтрисульфида. Thangam и Kathiresan61 также сообщили о схожих результатах синергического эффекта малатиона с растительными экстрактами. Этот синергический ответ может быть обусловлен комбинированным токсическим действием малатиона и фитохимических веществ на ферменты детоксикации насекомых. Органофосфаты, такие как малатион, обычно действуют путем ингибирования эстеразы цитохрома P450 и монооксигеназы62,63,64. Поэтому сочетание малатиона с этими механизмами действия и терпенов с другими механизмами действия может усилить общий летальный эффект на комаров.
С другой стороны, антагонизм указывает на то, что выбранные соединения менее активны в комбинации, чем каждое соединение в отдельности. Причиной антагонизма в некоторых комбинациях может быть то, что одно соединение изменяет поведение другого соединения, изменяя скорость абсорбции, распределения, метаболизма или выведения. Ранние исследователи считали это причиной антагонизма в комбинациях лекарственных средств. Молекулы Возможный механизм 65. Аналогично, возможные причины антагонизма могут быть связаны с аналогичными механизмами действия, конкуренцией составляющих соединений за один и тот же рецептор или целевой участок. В некоторых случаях может также происходить неконкурентное ингибирование целевого белка. В этом исследовании два сероорганических соединения, диаллилдисульфид и диаллилтрисульфид, показали антагонистические эффекты, возможно, из-за конкуренции за один и тот же целевой участок. Аналогично, эти два сероорганических соединения показали антагонистические эффекты и не оказали никакого эффекта при сочетании с эвдесмолом и α-пиненом. Эудесмол и альфа-пинен имеют циклическую природу, тогда как диаллилдисульфид и диаллилтрисульфид имеют алифатическую природу. Исходя из химической структуры, сочетание этих соединений должно увеличить общую летальную активность, поскольку их целевые участки обычно различны34,47, но экспериментально мы обнаружили антагонизм, который может быть обусловлен ролью этих соединений в некоторых неизвестных организмах in vivo. системах в результате взаимодействия. Аналогичным образом, сочетание цинеола и α-пинена вызывало антагонистические реакции, хотя ранее исследователи сообщали, что эти два соединения имеют разные мишени действия47,60. Поскольку оба соединения являются циклическими монотерпенами, могут быть некоторые общие целевые участки, которые могут конкурировать за связывание и влиять на общую токсичность изученных комбинаторных пар.
На основании значений LC50 и наблюдаемой смертности были выбраны две лучшие синергические комбинации терпенов, а именно пары карвон + лимонен и эвкалиптол + эудесмол, а также синтетический фосфорорганический малатион с терпенами. Оптимальная синергическая комбинация соединений малатион + эудесмол была протестирована в биоанализе взрослых инсектицидов. Нацельтесь на большие колонии насекомых, чтобы подтвердить, могут ли эти эффективные комбинации работать против большого количества особей на относительно больших пространствах воздействия. Все эти комбинации демонстрируют синергетический эффект против больших скоплений насекомых. Аналогичные результаты были получены для оптимальной синергической ларвицидной комбинации, протестированной против больших популяций личинок Aedes aegypti. Таким образом, можно сказать, что эффективная синергическая ларвицидная и имагоцидная комбинация растительных соединений ЭМ является сильным кандидатом против существующих синтетических химикатов и может быть в дальнейшем использована для контроля популяций Aedes aegypti. Аналогично, эффективные комбинации синтетических ларвицидов или адоллицидов с терпенами также могут быть использованы для снижения доз тиметфоса или малатиона, вводимых комарам. Эти мощные синергические комбинации могут предоставить решения для будущих исследований эволюции лекарственной устойчивости у комаров Aedes.
Яйца комаров Aedes aegypti были собраны в Региональном медицинском исследовательском центре, Дибругарх, Индийском совете медицинских исследований и хранились при контролируемой температуре (28 ± 1 °C) и влажности (85 ± 5%) на кафедре зоологии Университета Гаухати в следующих условиях: Ариволи были описаны и др. После вылупления личинки кормились личиночной пищей (порошок собачьего печенья и дрожжи в соотношении 3:1), а взрослые особи получали 10% раствор глюкозы. Начиная с 3-го дня после вылупления, взрослым самкам комаров позволяли сосать кровь белых крыс. Замочите фильтровальную бумагу в воде в стакане и поместите ее в клетку для откладывания яиц.
Выбранные образцы растений, а именно листья эвкалипта (Myrtaceae), священный базилик (Lamiaceae), мята (Lamiaceae), мелалеука (Myrtaceae) и луковицы аллиума (Amaryllidaceae). Собраны в Гувахати и идентифицированы кафедрой ботаники Университета Гаухати. Собранные образцы растений (500 г) подвергались гидродистилляции с использованием аппарата Клевенджера в течение 6 часов. Извлеченное ЭМ собирали в чистые стеклянные флаконы и хранили при температуре 4°C для дальнейшего изучения.
Ларвицидная токсичность изучалась с использованием слегка измененных стандартных процедур Всемирной организации здравоохранения 67 . Используйте ДМСО в качестве эмульгатора. Каждая концентрация ЭО первоначально тестировалась при 100 и 1000 ppm, подвергая воздействию 20 личинок в каждой повторности. На основании результатов применялся диапазон концентраций, и смертность регистрировалась от 1 часа до 6 часов (с интервалом в 1 час), а также через 24 часа, 48 часов и 72 часа после обработки. Сублетальные концентрации (LC50) определялись через 24, 48 и 72 часа воздействия. Каждую концентрацию анализировали в трех повторностях вместе с одним отрицательным контролем (только вода) и одним положительным контролем (вода, обработанная ДМСО). Если происходит окукливание и более 10% личинок контрольной группы погибают, эксперимент повторяют. Если уровень смертности в контрольной группе составляет 5-10%, используйте формулу коррекции Эбботта 68.
Метод, описанный Рамаром и др. 69, использовался для биоанализа взрослых особей комаров Aedes aegypti с использованием ацетона в качестве растворителя. Каждое ЭМ первоначально тестировалось против взрослых комаров Aedes aegypti в концентрациях 100 и 1000 ppm. Нанесите 2 мл каждого приготовленного раствора на номер Whatman. 1 кусок фильтровальной бумаги (размером 12 x 15 см2) и дайте ацетону испариться в течение 10 минут. Фильтровальная бумага, обработанная только 2 мл ацетона, использовалась в качестве контроля. После испарения ацетона обработанная фильтровальная бумага и контрольная фильтровальная бумага помещаются в цилиндрическую трубку (глубиной 10 см). Десять 3-4-дневных комаров, не питающихся кровью, были перенесены в три повтора каждой концентрации. На основании результатов предварительных испытаний были протестированы различные концентрации выбранных масел. Смертность регистрировалась через 1 час, 2 часа, 3 часа, 4 часа, 5 часов, 6 часов, 24 часа, 48 часов и 72 часа после выпуска комаров. Рассчитайте значения LC50 для времени воздействия 24 часа, 48 часов и 72 часа. Если уровень смертности в контрольной партии превышает 20%, повторите весь тест. Аналогично, если уровень смертности в контрольной группе превышает 5%, скорректируйте результаты для обработанных образцов, используя формулу Эбботта68.
Для анализа компонентов выбранных эфирных масел были использованы газовая хроматография (Agilent 7890A) и масс-спектрометрия (Accu TOF GCv, Jeol). ГХ был оснащен детектором FID и капиллярной колонкой (HP5-MS). Газ-носитель - гелий, скорость потока - 1 мл/мин. Программа GC устанавливает для Allium sativum значение 10:80-1M-8-220-5M-8-270-9M, а для Ocimum Sainttum — 10:80-3M-8-200-3M-10-275-1M-5 – 280, для мяты — 10:80-1M-8-200-5M-8-275-1M-5-280, для эвкалипта — 20,60-1M-10-200-3M-30-280, а для красного цвета. Для тысячи слоев они составляют 10: 60-1M-8-220-5M-8-270-3M.
Основные соединения каждого ЭО были идентифицированы на основе процента площади, рассчитанного по результатам хроматограммы ГХ и масс-спектрометрии (со ссылкой на базу данных стандартов NIST 70).
Два основных соединения в каждом EO были выбраны на основе результатов ГХ-МС и приобретены у Sigma-Aldrich с чистотой 98–99% для дальнейших биопроб. Соединения были протестированы на ларвицидную и взрослую эффективность против Aedes aegypti, как описано выше. Наиболее часто используемые синтетические ларвициды тамефосат (Sigma Aldrich) и взрослый препарат малатион (Sigma Aldrich) были проанализированы для сравнения их эффективности с выбранными соединениями EO, следуя той же процедуре.
Бинарные смеси выбранных терпеновых соединений и терпеновых соединений плюс коммерческие органофосфаты (тилефос и малатион) были приготовлены путем смешивания дозы LC50 каждого потенциального соединения в соотношении 1:1. Приготовленные комбинации были испытаны на личиночных и взрослых стадиях Aedes aegypti, как описано выше. Каждый биоанализ был выполнен в трех повторностях для каждой комбинации и в трех повторностях для отдельных соединений, присутствующих в каждой комбинации. Гибель целевых насекомых регистрировалась через 24 часа. Рассчитайте ожидаемый уровень смертности для бинарной смеси, используя следующую формулу.
где E = ожидаемый уровень смертности комаров Aedes aegypti в ответ на бинарную комбинацию, т.е. связь (A + B).
Эффект каждой бинарной смеси был помечен как синергический, антагонистический или отсутствие эффекта на основе значения χ2, рассчитанного по методу, описанному Pavla52. Рассчитайте значение χ2 для каждой комбинации, используя следующую формулу.
Эффект комбинации определялся как синергический, когда расчетное значение χ2 было больше табличного значения для соответствующих степеней свободы (95% доверительный интервал) и если было обнаружено, что наблюдаемая смертность превышала ожидаемую смертность. Аналогично, если расчетное значение χ2 для любой комбинации превышает табличное значение с некоторыми степенями свободы, но наблюдаемая смертность ниже ожидаемой смертности, лечение считается антагонистическим. И если в любой комбинации расчетное значение χ2 меньше табличного значения в соответствующих степенях свободы, комбинация считается не имеющей эффекта.
Для тестирования против большого количества насекомых были выбраны три-четыре потенциально синергических комбинации (100 личинок и 50 ларвицидной и взрослой активности насекомых). Взрослые особи) действуют, как указано выше. Наряду со смесями, отдельные соединения, присутствующие в выбранных смесях, также были протестированы на равном количестве личинок и взрослых особей Aedes aegypti. Соотношение комбинации составляет одну часть дозы LC50 одного соединения-кандидата и часть дозы LC50 другого составляющего соединения. В биоанализе активности взрослых особей выбранные соединения растворяли в растворителе ацетоне и наносили на фильтровальную бумагу, завернутую в цилиндрический пластиковый контейнер объемом 1300 см3. Ацетон испаряли в течение 10 минут, и взрослые особи были выпущены. Аналогично, в биоанализе ларвицидной активности дозы соединений-кандидатов LC50 сначала растворяли в равных объемах ДМСО, а затем смешивали с 1 литром воды, хранящейся в пластиковых контейнерах объемом 1300 см3, и личинки были выпущены.
Вероятностный анализ 71 зарегистрированного случая смертности был выполнен с использованием SPSS (версия 16) и программного обеспечения Minitab для расчета значений LC50.
Время публикации: 01 июля 2024 г.