Благодарим вас за посещение Nature.com. Используемая вами версия браузера имеет ограниченную поддержку CSS. Для достижения наилучших результатов рекомендуем использовать более новую версию браузера (или отключить режим совместимости в Internet Explorer). В настоящее время, для обеспечения постоянной поддержки, мы отображаем сайт без стилей и JavaScript.
Комбинации инсектицидных соединений растительного происхождения могут проявлять синергетическое или антагонистическое действие против вредителей. Учитывая быстрое распространение заболеваний, переносимых комарами рода Aedes, и растущую устойчивость популяций комаров рода Aedes к традиционным инсектицидам, были разработаны и испытаны двадцать восемь комбинаций терпеновых соединений на основе эфирных масел растений против личинок и взрослых особей Aedes aegypti. Первоначально пять эфирных масел растений (ЭМ) были оценены на предмет их ларвицидной и имагоцидной 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 альфа-пинен для комаров. Затем были приготовлены бинарные комбинации этих соединений с использованием сублетальных доз, и были исследованы и определены их синергетические и антагонистические эффекты. Наилучшие ларвицидные составы получаются при смешивании лимонена с диаллилдисульфидом, а наилучшие аденоцидные составы – при смешивании карвона с лимоненом. Коммерчески используемый синтетический ларвицид Темфос и препарат для взрослых особей Малатион были исследованы отдельно и в бинарных комбинациях с терпеноидами. Результаты показали, что наиболее эффективной оказалась комбинация темефоса с диаллилдисульфидом, а также малатиона с эудесмолом. Эти эффективные комбинации потенциально эффективны против Aedes aegypti.
Эфирные масла растений (ЭМ) – это вторичные метаболиты, содержащие различные биоактивные соединения, которые приобретают всё большее значение в качестве альтернативы синтетическим пестицидам. Они не только экологичны и удобны в использовании, но и представляют собой смесь различных биоактивных соединений, что также снижает вероятность развития резистентности к препаратам1. Используя технологию ГХ-МС, исследователи изучили состав 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 показывают, что токсичность основного компонента соединения такая же или даже выше, чем у его неочищенного оксида этилена. Однако использование отдельных соединений может также привести к развитию резистентности, как и в случае с химическими инсектицидами5,6. Поэтому в настоящее время основное внимание уделяется созданию смесей соединений на основе оксида этилена для повышения эффективности инсектицидов и снижения вероятности развития резистентности у целевых популяций вредителей. Отдельные активные соединения, присутствующие в эфирных маслах, могут проявлять синергетические или антагонистические эффекты в комбинациях, отражающих общую активность эфирного масла, что было четко подчеркнуто в исследованиях, проведенных предыдущими исследователями7,8. Программа борьбы с переносчиками инфекций также включает эфирное масло и его компоненты. Противомоскитная активность эфирных масел была тщательно изучена на комарах Culex и Anopheles. В нескольких исследованиях были предприняты попытки разработать эффективные пестициды путем комбинирования различных растений с коммерчески используемыми синтетическими пестицидами для повышения общей токсичности и минимизации побочных эффектов9. Однако исследования таких соединений против Aedes aegypti остаются редкими. Достижения медицинской науки и разработка лекарственных препаратов и вакцин помогли в борьбе с некоторыми трансмиссивными заболеваниями. Однако 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 болезни. В текущей ситуации контроль Aedes aegypti очень важен, поскольку он является ключевым переносчиком различных вирусов и их серотипов, вызывающих лихорадку денге, вирус Зика, геморрагическую лихорадку денге, желтую лихорадку и т. д. Наиболее примечательным является тот факт, что число случаев практически всех трансмиссивных заболеваний, передаваемых Aedes, с каждым годом 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 синергетические комбинации ключевых растительных соединений 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 ЛК50 в диапазоне от 0,42 до 163,65 ppm. Наибольшая ларвицидная активность была зарегистрирована у эфирного масла перечной мяты (Мп) со значением ЛК50 0,42 ppm через 24 часа, за которым следует эфирное масло чеснока (Ас) со значением ЛК50 16,19 ppm через 24 часа (таблица 1).
За исключением эфирного масла Ocimum Sainttum, Os, все четыре исследованных эфирных масла продемонстрировали выраженный аллерцидный эффект со значениями LC50 от 23,37 до 120,16 ppm в течение 24 часов воздействия. Наиболее эффективным для уничтожения взрослых особей было эфирное масло Thymophilus striata (Cl) со значением LC50 23,37 ppm в течение 24 часов воздействия, за ним следует Eucalyptus maculata (Em) со значением LC50 101,91 ppm (таблица 1). С другой стороны, значение LC50 для Os пока не определено, поскольку самый высокий уровень смертности (53%) был зарегистрирован при максимальной дозе (Дополнительный рисунок 3).
Два основных компонента в каждом эфирном масле были идентифицированы и отобраны на основе результатов базы данных библиотеки NIST, процента площади хроматограммы ГХ и результатов спектров МС (таблица 2). Для эфирного масла As основными идентифицированными соединениями были диаллилдисульфид и диаллилтрисульфид; для эфирного масла Mp основными идентифицированными соединениями были карвон и лимонен, для эфирного масла Em основными идентифицированными соединениями были эудесмол и эвкалиптол; для эфирного масла Os основными идентифицированными соединениями были эвгенол и метилэвгенол, а для эфирного масла 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 цеперон; G-α-пинен; H-цинеол; R-эудамол).
В общей сложности девять соединений (диаллилдисульфид, диаллилтрисульфид, эвгенол, метилэвгенол, карвон, лимонен, эвкалиптол, эудесмол, α-пинен) были идентифицированы как эффективные соединения, являющиеся основными компонентами эфирного масла, и были индивидуально протестированы на биологическую активность против Aedes aegypti на личиночных стадиях. Соединение эудесмол обладало наибольшей ларвицидной активностью со значением LC50 2,25 ppm после 24 часов воздействия. Было также обнаружено, что соединения диаллилдисульфид и диаллилтрисульфид обладают потенциальным ларвицидным действием, при этом средние сублетальные дозы находятся в диапазоне 10–20 ppm. Умеренная ларвицидная активность вновь наблюдалась у эвгенола, лимонена и эвкалиптола со значениями LC50 63,35 ppm, 139,29 ppm и 181,33 ppm через 24 часа соответственно (таблица 3). Однако метилэвгенол и карвон не обладали значительным ларвицидным потенциалом 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, эффективные в отношении взрослых особей египетских комаров рода Aedes, и были индивидуально протестированы против взрослых особей египетских комаров рода Aedes. Согласно регрессионному анализу Probit, наибольший потенциал был выявлен у эудесмола со значением LC50 1,82 ppm, за которым следовал эвкалиптол со значением LC50 17,60 ppm при 24-часовом воздействии. Остальные пять протестированных соединений оказались умеренно вредными для взрослых со значениями LC50 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 сильнодействующих 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 – антагонистическими, а пять комбинаций не обладали ларвицидным действием. 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 продемонстрировали хороший потенциал с наблюдаемой смертностью личинок 98,3% (таблица 5). Оставшиеся 4 комбинации, а именно эудесмол плюс эвкалиптол, эудесмол плюс лимонен, эвкалиптол плюс альфа-пинен, альфа-пинен плюс темефос, также показали значительную ларвицидную эффективность, с наблюдаемыми показателями смертности более 90%. Ожидаемый уровень смертности близок к 60-75%. (Таблица 4). Однако комбинация лимонена с α-пиненом или эвкалиптом показала антагонистические реакции. Аналогичным образом, было обнаружено, что смеси темефоса с эвгенолом или эвкалиптом или эудесмолом или диаллилтрисульфидом обладают антагонистическим действием. Аналогичным образом, комбинация диаллилдисульфида и диаллилтрисульфида и комбинация любого из этих соединений с эудесмолом 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 кислотную активность у взрослых особей, 7 комбинаций были синергетическими, 6 не имели эффекта, а 15 были антагонистическими. Смеси эудесмола с эвкалиптом и лимонена с карвоном оказались более эффективными, чем другие синергические комбинации, с показателями смертности через 24 часа 76% и 100% соответственно (таблица 5). Было отмечено, что малатион проявляет синергетический эффект со всеми комбинациями соединений, за исключением лимонена и диаллилтрисульфида. С другой стороны, антагонизм был обнаружен между диаллилдисульфидом и диаллилтрисульфидом, а также комбинацией любого из них с эвкалиптом, эвкалиптолом, карвоном или лимоненом. Аналогичным образом, комбинации α-пинена с эудесмолом или лимоненом, эвкалиптола с карвоном или лимоненом и лимонена с эудесмолом или малатионом продемонстрировали антагонистическое ларвицидное действие. Для остальных шести комбинаций не наблюдалось существенной разницы между ожидаемой и наблюдаемой смертностью (таблица 5).
На основании синергических эффектов и сублетальных доз, их ларвицидная токсичность против большого количества комаров Aedes aegypti была в конечном итоге выбрана и дополнительно протестирована. 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 эудесмола оказалась относительно менее эффективной, при этом за 24-часовой период воздействия наблюдалась 88% смертность личинок (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).
Три синергические комбинации были выбраны для биоанализа аденоцидности с целью контроля больших популяций взрослых особей Aedes aegypti. Чтобы выбрать комбинации для тестирования на крупных колониях насекомых, мы сначала сосредоточились на двух лучших синергических комбинациях терпенов, а именно карвоне плюс лимонен и эвкалиптоле плюс эудесмоле. Во-вторых, лучшая синергическая комбинация была выбрана из комбинации синтетического органофосфатного малатиона и терпеноидов. Мы считаем, что комбинация малатиона и эудесмола является лучшей комбинацией для тестирования на крупных 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, 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 с точки зрения дозировки. Результаты показали, что комбинации карвона и лимонена и эудесмола и малатиона 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. Наибольшей ларвицидной активностью обладало эфирное масло Mp со значением LC50 0,42 ppm, за ним следовали эфирные масла As, Os и Em со значением LC50 менее 50 ppm через 24 часа. Эти результаты согласуются с результатами предыдущих исследований 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 самый высокий 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 экспозиции, но были относительно ниже их ларвицидной эффективности. С другой стороны, ЭМ Os продемонстрировал 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 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 эфирного масла As, что согласуется с предыдущими отчетами19,20,21. Хотя в предыдущих отчетах указывалось, что ментол был одним из его основных соединений, карвон и лимонен снова были идентифицированы как основные соединения эфирного масла Mp22,23. Профиль состава эфирного масла Os 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 Em, что согласуется с выводами некоторых исследователей25,26, но противоречит выводам Олаладе и соавторов27. 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 одних и тех же видов 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 неочищенного эфирного масла As. Но активность диаллилтрисульфида выше, чем эфирного масла As. Эти результаты аналогичны результатам, полученным Кимбарисом и соавторами 33 на Culex philippines. Однако эти два соединения не показали хорошей аутоцидной активности против целевых комаров, что согласуется с результатами Плата-Руэда и соавторов 34 на Tenebrio molitor. ЭМ Os эффективен против личиночной стадии Aedes aegypti, но не против имаго. Установлено, что ларвицидная активность основных индивидуальных соединений ниже, чем у неочищенного ЭМ Os. Это указывает на роль других соединений и их взаимодействий в неочищенном оксиде этилена. Метилэвгенол сам по себе обладает незначительной активностью, тогда как эвгенол сам по себе обладает умеренной ларвицидной активностью. Этот вывод, с одной стороны, подтверждает35,36, 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 во внутрициклических, так и во экзоциклических положениях может усиливать эффективность этих соединений в качестве ларвицидов3,41, в то время как карвон, представляющий собой кетон с ненасыщенными альфа- и бета-углеродами, может проявлять более высокий потенциал токсичности для взрослых особей42. Однако индивидуальные характеристики лимонена и карвона значительно ниже общей Mp ЭМ (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 рода Aedes. Его эффективность выше, чем у всего ЭМ ЭМ, хотя это не согласуется с выводами Ченга и соавторов40. Эудесмол представляет собой сесквитерпен с двумя изопреновыми единицами, который менее летуч, чем кислородсодержащие монотерпены, такие как эвкалипт, и, следовательно, имеет больший потенциал в качестве пестицида. Сам эвкалиптол обладает большей активностью против взрослых особей, чем против ларвицидов, и результаты более ранних исследований как подтверждают, так и опровергают это37,43,44. Активность сама по себе практически сопоставима с активностью всего эфирного масла Cl. Другой бициклический монотерпен, α-пинен, оказывает на Aedes aegypti меньшее действие против взрослых особей, чем против ларвицидов, что противоположно эффекту полного эфирного масла Cl. Общая инсектицидная активность терпеноидов зависит от их липофильности, летучести, разветвленности углеродных атомов, 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 наибольшей ларвицидной активностью со значением LC50 0,43 ppm, что согласуется с данными Лека-Утала48. Активность синтетического фосфорорганического малатиона у взрослых особей была зарегистрирована при концентрации 5,44 ppm. Хотя эти два органофосфата продемонстрировали благоприятную реакцию на лабораторные штаммы Aedes aegypti, в разных частях мира отмечена резистентность комаров к этим соединениям49. Однако подобных сообщений о развитии резистентности к растительным лекарственным средствам не обнаружено50. Таким образом, растительные препараты рассматриваются как потенциальная альтернатива химическим пестицидам в программах борьбы с переносчиками болезней.
Ларвицидное действие было исследовано на 28 бинарных комбинациях (1:1), приготовленных из сильнодействующих терпеноидов и терпеноидов с тиметфосом. 9 комбинаций оказались синергетическими, 14 – антагонистическими, а 5 – антагонистическими. Эффекта не наблюдалось. С другой стороны, в биоанализе активности на взрослых особях 7 комбинаций оказались синергетическими, 15 – антагонистическими, а 6 комбинаций не оказывали никакого эффекта. Причина, по которой некоторые комбинации вызывают синергический эффект, может быть связана с одновременным взаимодействием соединений-кандидатов в разных важных путях или с последовательным ингибированием различных ключевых ферментов конкретного биологического пути51. Было обнаружено, что сочетание лимонена с диаллилдисульфидом, эвкалиптом или эвгенолом является синергистическим 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, благодаря наличию метильных групп, хорошему проникновению в роговой слой и иному механизму действия52,53. Ранее сообщалось, что лимонен может вызывать токсические эффекты, проникая через кутикулу 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 усиливать общий летальный эффект смеси. Было обнаружено, что эвкалиптол обладает синергизмом с диаллилдисульфидом, эвкалиптом или α-пиненом, однако другие комбинации с другими соединениями либо не обладают ларвицидным действием, либо антагонистичны. 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 активность57, тем самым минимизируя их комбинированное действие посредством взаимного ингибирования. Аналогичным образом, было обнаружено, что сочетание темефоса с диаллилдисульфидом, α-пиненом и лимоненом обладает синергизмом, что подтверждает предыдущие сообщения о синергетическом эффекте растительных продуктов и синтетических органофосфатов58.
Было обнаружено, что комбинация эудесмола и эвкалиптола оказывает синергетический эффект на личиночные и взрослые стадии Aedes aegypti, возможно, из-за их различных способов действия из-за их различной химической структуры. 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 аллерцидов-синергетиков для всего портфеля терпеновых соединений, за исключением аллилтрисульфида. Тангам и Катиресан61 также сообщили о схожих результатах синергетического эффекта малатиона с растительными экстрактами. Этот синергетический эффект может быть обусловлен комбинированным токсическим действием малатиона и фитохимических веществ на ферменты детоксикации насекомых. Органофосфаты, такие как малатион, обычно действуют путем ингибирования эстеразы и монооксигеназы цитохрома P45062,63,64. Следовательно, сочетание малатиона с этими механизмами действия и терпенов с другими механизмами действия может усилить общий летальный эффект для 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 модифицирует поведение другого соединения, изменяя скорость абсорбции, распределения, метаболизма или выведения. Ранние исследователи считали это причиной антагонизма в комбинациях лекарств. Молекулы Возможный механизм 65. Аналогичным образом, возможные причины антагонизма могут быть связаны со схожими механизмами действия, конкуренцией составляющих соединений за один и тот же рецептор или целевой сайт. В некоторых случаях может также иметь место 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 сайт. Аналогичным образом, эти два сероорганических соединения показали антагонистические эффекты и не оказали эффекта в сочетании с эудесмолом и α-пиненом. Эудесмол и альфа-пинен имеют циклическую природу, тогда как диаллилдисульфид и диаллилтрисульфид имеют алифатическую природу. Исходя из химической структуры, комбинация этих соединений должна увеличивать общую летальную активность, поскольку их целевые участки обычно различны34,47, но экспериментально мы обнаружили антагонизм, который может быть связан с ролью этих соединений в некоторых неизвестных организмах in vivo. системах в результате взаимодействия. Аналогичным образом, комбинация цинеола и альфа-пинена вызывала антагонистические ответы, хотя исследователи ранее сообщали, что эти два соединения имеют разные мишени действия47,60. Поскольку оба соединения являются циклическими монотерпенами, могут существовать 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 синергетические комбинации терпенов, а именно пары карвон + лимонен и эвкалиптол + эудесмол, а также синтетический фосфорорганический малатион с терпенами. Оптимальная синергетическая комбинация соединений малатион + эудесмол была протестирована в биоанализе взрослых инсектицидов. Целью являются крупные колонии насекомых, чтобы подтвердить, могут ли эти эффективные комбинации работать против большого количества особей на относительно больших территориях воздействия. Все эти комбинации демонстрируют синергетический эффект против больших скоплений насекомых. Аналогичные результаты были получены для оптимальной синергетической ларвицидной комбинации, протестированной против больших популяций личинок Aedes aegypti. Таким образом, можно сказать, что эффективная синергетическая ларвицидная и имагоцидная комбинация соединений растительных эфирных масел является сильным кандидатом на замену существующих синтетических химикатов и может в дальнейшем использоваться для контроля популяций Aedes aegypti. Аналогичным образом, эффективные комбинации синтетических ларвицидов или адоллицидов с терпенами могут быть использованы для снижения доз тиметфоса или малатиона, вводимых комарам. Эти мощные синергетические комбинации могут стать основой для будущих исследований эволюции лекарственной устойчивости у комаров рода Aedes.
Яйца комаров Aedes aegypti были собраны в Региональном медицинском исследовательском центре в Дибругархе, Индийским советом медицинских исследований, и содержались при контролируемой температуре (28 ± 1 °C) и влажности (85 ± 5 %) на кафедре зоологии Университета Гаухати в следующих условиях: Arivoli были описаны et al. После вылупления личинки кормились личиночным кормом (порошок собачьего печенья и дрожжи в соотношении 3:1), а взрослые особи – 10%-ным раствором глюкозы. Начиная с 3-го дня после вылупления, взрослым самкам комаров позволяли сосать кровь белых крыс. Смочите фильтровальную бумагу водой в стакане и поместите ее в клетку для откладывания яиц.
Отобранные образцы растений, а именно листья эвкалипта (Myrtaceae), базилик священный (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 в аппарате Клевенджера в течение 6 часов. Извлеченное эфирное масло собирали в чистые стеклянные флаконы и хранили при температуре 4°C для дальнейшего исследования.
Ларвицидная токсичность изучалась с использованием слегка модифицированных стандартных процедур Всемирной организации здравоохранения 67 . Используйте ДМСО в качестве эмульгатора. Каждая концентрация ЭМ 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 повторах вместе с одним отрицательным контролем (только вода) и одним положительным контролем (вода, обработанная ДМСО). Если происходит окукливание и погибает более 10% личинок контрольной группы, эксперимент повторяют. Если уровень смертности в контрольной группе составляет 5-10%, используйте формулу поправки Эбботта 68.
Метод, описанный Рамаром и соавторами 69, был использован для биоанализа взрослых комаров Aedes aegypti с использованием ацетона в качестве растворителя. Каждое эфирное масло первоначально было испытано против взрослых комаров Aedes aegypti в концентрациях 100 и 1000 ppm. Нанесите 2 мл каждого приготовленного раствора на номер Whatman. 1 кусок фильтровальной бумаги (размер 12 x 15 см2) и дайте ацетону испариться в течение 10 минут. Фильтровальную бумагу, обработанную только 2 мл ацетона, использовали в качестве контроля. После испарения ацетона обработанную фильтровальную бумагу и контрольную фильтровальную бумагу помещали в цилиндрическую трубку (глубиной 10 см). Десять 3-4-дневных комаров, не питающихся кровью, переносили в трипликаты каждой концентрации. На основании результатов предварительных тестов были протестированы различные концентрации выбранных масел. Смертность регистрировали 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 смертность в контрольной партии превышает 20%, повторите весь тест. Аналогично, если смертность 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). Газохроматографический анализатор был оснащен пламенно-ионизационным детектором (ПИД) и капиллярной колонкой (HP5-MS). Газ-носитель – гелий, скорость потока – 1 мл/мин. Программа ГХ устанавливает для Allium sativum значение 10:80-1M-8-220-5M-8-270-9M и для Ocimum Sainttum значение 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 эфирного масла были идентифицированы на основе процента площади, рассчитанного по результатам хроматограммы ГХ и масс-спектрометрии (со ссылкой на базу данных стандартов NIST 70).
Два основных компонента в каждом эфирном масле были отобраны на основе результатов ГХ-МС и приобретены у компании Sigma-Aldrich с чистотой 98–99% для дальнейших биотестов. Соединения были протестированы на ларвицидную и имагоцидную эффективность против Aedes aegypti, как описано выше. Наиболее часто используемые синтетические ларвициды тамефосат (Sigma Aldrich) и препарат для имаго малатион (Sigma Aldrich) были проанализированы для сравнения их эффективности с выбранными компонентами эфирного масла по той же процедуре.
Бинарные смеси выбранных терпеновых соединений и терпеновых соединений с коммерческими органофосфатами (тилефосом и малатионом) были приготовлены путем смешивания дозы LC50 каждого потенциального соединения в соотношении 1:1. Приготовленные смеси были испытаны на личиночных и взрослых особях Aedes aegypti, как описано выше. Каждый биоанализ проводился в трёх повторах для каждой комбинации и в трёх повторах для отдельных соединений, присутствующих в каждой комбинации. Гибель целевых насекомых регистрировали 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 оценивался как синергетический, антагонистический или отсутствующий на основе значения χ2, рассчитанного по методу, описанному Pavla52. Рассчитайте значение χ2 для каждой комбинации, используя следующую формулу.
Эффект комбинации считался синергетическим, если расчётное значение χ² превышало табличное значение для соответствующих степеней свободы (95% доверительный интервал), а наблюдаемая смертность превышала ожидаемую. Аналогично, если расчётное значение χ² для любой комбинации превышало табличное значение с некоторыми степенями свободы, но наблюдаемая смертность была ниже ожидаемой, лечение считалось антагонистическим. Если же в какой-либо комбинации расчётное значение χ² меньше табличного значения в соответствующих степенях свободы, то комбинация считалась неэффективной.
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 комбинаций 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, после чего выпускали взрослых особей. 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, после чего выпускали личинок.
Вероятностный анализ 71 зарегистрированного случая смертности проводился с использованием программного обеспечения SPSS (версия 16) и Minitab для расчета значений LC50.
Время публикации: 01 июля 2024 г.