В предыдущем проекте по тестированию местных предприятий пищевой промышленности на наличие комаров в Таиланде было обнаружено, что эфирные масла (ЭМ) Cyperus rotundus, галангала и корицы обладают хорошей противокомариной активностью против Aedes aegypti. В попытке сократить использование традиционныхинсектицидыи улучшить контроль за популяциями резистентных комаров, данное исследование было направлено на выявление потенциального синергизма между эффектами этиленоксида, уничтожающими взрослых особей, и токсичностью перметрина для комаров Aedes. aegypti, включая штаммы, устойчивые и чувствительные к пиретроидам.
Оценить химический состав и уничтожающую активность ЭМ, извлеченного из корневищ C. rotundus и A. galanga и коры C. verum, против восприимчивого штамма Muang Chiang Mai (MCM-S) и резистентного штамма Pang Mai Dang (PMD-R). ) Активные взрослые особи Ae. Aedes aegypti. Биопроба смеси ЭМ-перметрин для взрослых особей также проводилась на этих комарах Aedes, чтобы понять ее синергетическую активность. штаммы aegypti.
Химическая характеристика с использованием аналитического метода ГХ-МС показала, что 48 соединений были идентифицированы из эфирных масел C. rotundus, A. galanga и C. verum, что составляет 80,22%, 86,75% и 97,24% от общего количества компонентов соответственно. Циперен (14,04%), β-бисаболен (18,27%) и коричный альдегид (64,66%) являются основными компонентами масла циперуса, масла галангала и бальзамического масла соответственно. В биологических анализах уничтожения взрослых особей ЭВ C. rotundus, A. galanga и C. verum были эффективны в уничтожении Ae. Значения LD50 для aegypti, MCM-S и PMD-R составили 10,05 и 9,57 мкг/мг самка, 7,97 и 7,94 мкг/мг самка и 3,30 и 3,22 мкг/мг самка соответственно. Эффективность MCM-S и PMD-R Ae в уничтожении взрослых особей. aegypti в этих ЭМ была близка к пиперонилбутоксиду (значения PBO, LD50 = 6,30 и 4,79 мкг/мг самка соответственно), но не так выражена, как перметрин (значения LD50 = 0,44 и 3,70 нг/мг самка соответственно). Однако комбинированные биопробы обнаружили синергию между ЭМ и перметрином. Значительный синергизм с перметрином против двух штаммов комаров Aedes. Aedes aegypti был отмечен в ЭМ C. rotundus и A. galanga. Добавление масел C. rotundus и A. galanga значительно снизило значения LD50 перметрина на MCM-S с 0,44 до 0,07 нг/мг и 0,11 нг/мг у самок соответственно, со значениями коэффициента синергизма (SR) 6,28 и 4,00 соответственно. Кроме того, эфирные масла C. rotundus и A. galanga также значительно снизили значения LD50 перметрина на PMD-R с 3,70 до 0,42 нг/мг и 0,003 нг/мг у самок соответственно, при значениях SR 8,81 и 1233,33 соответственно.
Синергетический эффект комбинации ЭО-перметрин для усиления токсичности для взрослых особей против двух штаммов комаров Aedes. Aedes aegypti демонстрирует многообещающую роль этиленоксида как синергиста в повышении эффективности борьбы с комарами, особенно там, где традиционные соединения неэффективны или не подходят.
Комар Aedes aegypti (Diptera: Culicidae) является основным переносчиком лихорадки денге и других инфекционных вирусных заболеваний, таких как желтая лихорадка, вирус чикунгунья и вирус Зика, представляя огромную и постоянную угрозу для людей [1, 2]. Вирус денге является самой серьезной патогенной геморрагической лихорадкой, поражающей людей, по оценкам, ежегодно регистрируется от 5 до 100 миллионов случаев заболевания, и более 2,5 миллиарда человек во всем мире подвергаются риску [3]. Вспышки этого инфекционного заболевания ложатся огромным бременем на население, системы здравоохранения и экономику большинства тропических стран [1]. По данным Министерства здравоохранения Таиланда, в 2015 году по всей стране было зарегистрировано 142 925 случаев лихорадки денге и 141 смертельный исход, что более чем в три раза превышает число случаев заболевания и смертей в 2014 году [4]. Несмотря на исторические свидетельства, лихорадка денге была искоренена или значительно снижена комарами Aedes. После контроля над Aedes aegypti [5] уровень инфицирования резко возрос, и болезнь распространилась по всему миру, отчасти из-за десятилетий глобального потепления. Уничтожение и контроль Ae. Aedes aegypti относительно сложны, поскольку это домашний комар-переносчик, который спаривается, питается, отдыхает и откладывает яйца в человеческом жилье и вокруг него в течение дня. Кроме того, этот комар обладает способностью адаптироваться к изменениям окружающей среды или нарушениям, вызванным природными явлениями (такими как засуха) или мерами контроля со стороны человека, и может вернуться к своей первоначальной численности [6, 7]. Поскольку вакцины против лихорадки денге были одобрены только недавно, а специального лечения лихорадки денге не существует, профилактика и снижение риска передачи денге полностью зависят от контроля над комарами-переносчиками и устранения контакта человека с переносчиками.
В частности, использование химических веществ для борьбы с комарами в настоящее время играет важную роль в общественном здравоохранении как важный компонент комплексного интегрированного управления переносчиками. Наиболее популярные химические методы включают использование малотоксичных инсектицидов, которые действуют против личинок комаров (ларвициды) и взрослых комаров (адидоциды). Борьба с личинками путем сокращения источника и регулярного использования химических ларвицидов, таких как органофосфаты и регуляторы роста насекомых, считается важной. Однако неблагоприятное воздействие на окружающую среду, связанное с синтетическими пестицидами, и их трудоемкое и сложное обслуживание остаются серьезной проблемой [8, 9]. Традиционная активная борьба с переносчиками, такая как борьба со взрослыми особями, остается наиболее эффективным средством борьбы во время вспышек вирусных заболеваний, поскольку она позволяет быстро и в больших масштабах уничтожить переносчиков инфекционных заболеваний, а также сократить продолжительность жизни и долговечность местных популяций переносчиков [3]. , 10]. Четыре класса химических инсектицидов: органохлорины (называемые просто ДДТ), органофосфаты, карбаматы и пиретроиды составляют основу программ по борьбе с переносчиками, причем пиретроиды считаются наиболее успешным классом. Они высокоэффективны против различных членистоногих и имеют низкую эффективность. токсичность для млекопитающих. В настоящее время синтетические пиретроиды составляют большинство коммерческих пестицидов, на долю которых приходится около 25% мирового рынка пестицидов [11, 12]. Перметрин и дельтаметрин являются пиретроидными инсектицидами широкого спектра действия, которые десятилетиями использовались во всем мире для борьбы с различными вредителями, имеющими сельскохозяйственное и медицинское значение [13, 14]. В 1950-х годах ДДТ был выбран в качестве химического вещества по выбору для национальной программы общественного здравоохранения Таиланда по борьбе с комарами. После широкого использования ДДТ в районах, эндемичных по малярии, Таиланд постепенно отказался от использования ДДТ в период с 1995 по 2000 год и заменил его двумя пиретроидами: перметрином и дельтаметрином [15, 16]. Эти пиретроидные инсектициды были введены в начале 1990-х годов для борьбы с малярией и лихорадкой денге, в первую очередь путем обработки сетками для кроватей и использования тепловых туманов и спреев со сверхнизкой токсичностью [14, 17]. Однако они утратили эффективность из-за сильной резистентности комаров и отсутствия соблюдения правил со стороны общественности из-за опасений по поводу общественного здоровья и воздействия синтетических химикатов на окружающую среду. Это создает значительные проблемы для успеха программ по борьбе с переносчиками угроз [14, 18, 19]. Чтобы сделать стратегию более эффективной, необходимы своевременные и соответствующие контрмеры. Рекомендуемые процедуры управления включают замену природных веществ, ротацию химикатов разных классов, добавление синергистов и смешивание химикатов или одновременное применение химикатов разных классов [14, 20, 21]. Поэтому существует острая необходимость в поиске и разработке экологически чистой, удобной и эффективной альтернативы и синергиста, и данное исследование направлено на решение этой потребности.
Инсектициды естественного происхождения, особенно те, которые основаны на растительных компонентах, продемонстрировали потенциал при оценке текущих и будущих альтернатив борьбы с комарами [22, 23, 24]. Несколько исследований показали, что можно контролировать важных переносчиков комаров, используя растительные продукты, особенно эфирные масла (ЭМ), в качестве средств для уничтожения взрослых особей. Свойства, убивающие взрослых особей комаров, были обнаружены во многих растительных маслах, таких как сельдерей, тмин, цедоария, анис, трубочный перец, тимьян, Schinus terebinthifolia, Cymbopogon citratus, Cymbopogon schoenanthus, Cymbopogon giganteus, Chenopodium ambrosioides, Cochlospermum planchonii, Eucalyptus tereticornis. , Eucalyptus citriodora, Cananga odorata и Petroselinum Criscum [25,26,27,28,29,30]. Окись этилена теперь используется не только сама по себе, но и в сочетании с извлеченными растительными веществами или существующими синтетическими пестицидами, создавая различную степень токсичности. Комбинации традиционных инсектицидов, таких как органофосфаты, карбаматы и пиретроиды, с окисью этилена/растительными экстрактами действуют синергически или антагонистически по своим токсическим эффектам и, как было показано, эффективны против переносчиков болезней и вредителей [31,32,33,34,35]. Однако большинство исследований синергических токсических эффектов комбинаций фитохимикатов с синтетическими химикатами или без них проводились на сельскохозяйственных переносчиках и вредителях, а не на важных с медицинской точки зрения комарах. Более того, большая часть работ по изучению синергического действия растительно-синтетических инсектицидных комбинаций против комаров-переносчиков была сосредоточена на ларвицидном эффекте.
В предыдущем исследовании, проведенном авторами в рамках текущего исследовательского проекта по скринингу интимицидов из местных пищевых растений в Таиланде, было обнаружено, что этиленоксиды из Cyperus rotundus, галангала и корицы обладают потенциальной активностью против взрослых особей Aedes. Египет [36]. Поэтому данное исследование было направлено на оценку эффективности ЭМ, выделенных из этих лекарственных растений, против комаров Aedes. aegypti, включая пиретроид-устойчивые и чувствительные штаммы. Синергетический эффект бинарных смесей этиленоксида и синтетических пиретроидов с хорошей эффективностью у взрослых также был проанализирован для сокращения использования традиционных инсектицидов и повышения устойчивости к переносчикам-комарам, особенно против Aedes. Aedes aegypti. В этой статье сообщается о химической характеристике эффективных эфирных масел и их потенциале для усиления токсичности синтетического перметрина против комаров Aedes. aegypti в штаммах, чувствительных к пиретроидам (MCM-S) и резистентных штаммах (PMD-R).
Корневища C. rotundus и A. galanga и кора C. verum (рис. 1), используемые для экстракции эфирного масла, были приобретены у поставщиков фитотерапии в провинции Чиангмай, Таиланд. Научная идентификация этих растений была достигнута в ходе консультаций с г-ном Джеймсом Франклином Максвеллом, ботаником по гербарию, кафедра биологии, колледж науки, университет Чиангмай (CMU), провинция Чиангмай, Таиланд, и ученым Ваннари Чароенсап; в кафедре фармацевтики, колледж фармацевтики, университет Карнеги-Меллона, образцы г-жи Ваучер каждого растения хранятся в кафедре паразитологии в медицинской школе университета Карнеги-Меллона для будущего использования.
Образцы растений сушили в тени по отдельности в течение 3–5 дней на открытом пространстве с активной вентиляцией и температурой окружающей среды около 30 ± 5 °C для удаления влаги перед экстракцией натуральных эфирных масел (ЭМ). Всего 250 г каждого сухого растительного материала механически измельчали в грубый порошок и использовали для выделения эфирных масел (ЭМ) методом паровой дистилляции. Аппарат для дистилляции состоял из электрического нагревательного кожуха, круглодонной колбы объемом 3000 мл, экстракционной колонны, конденсатора и устройства Cool ace (Eyela Cool Ace CA-1112 CE, Tokyo Rikakikai Co. Ltd., Токио, Япония). Добавьте в колбу 1600 мл дистиллированной воды и 10–15 стеклянных шариков, а затем нагревайте ее примерно до 100 °C с помощью электрического нагревателя в течение не менее 3 часов до завершения дистилляции и прекращения образования ЭМ. Слой ЭО отделяли от водной фазы с помощью делительной воронки, высушивали над безводным сульфатом натрия (Na2SO4) и хранили в герметичной коричневой бутылке при температуре 4°C до исследования химического состава и активности взрослых особей.
Химический состав эфирных масел был проведен одновременно с биопробой на взрослую субстанцию. Качественный анализ был выполнен с использованием системы ГХ-МС, состоящей из газового хроматографа Hewlett-Packard (Wilmington, CA, USA) 7890A, оснащенного одинарным квадрупольным масс-селективным детектором (Agilent Technologies, Wilmington, CA, USA) и MSD 5975C (EI). (Agilent Technologies).
Хроматографическая колонка – DB-5MS (30 м × ID 0,25 мм × толщина пленки 0,25 мкм). Общее время работы ГХ-МС составило 20 минут. Условия анализа: температура инжектора и линии передачи составляет 250 и 280 °C соответственно; температура печи устанавливается на повышение от 50 °C до 250 °C со скоростью 10 °C/мин, газ-носитель – гелий; скорость потока 1,0 мл/мин; объем ввода составляет 0,2 мкл (1/10% по объему в CH2Cl2, соотношение разделения 100:1); Для детектирования ГХ-МС используется система электронной ионизации с энергией ионизации 70 эВ. Диапазон сбора данных составляет 50–550 атомных единиц массы (а.е.м.), а скорость сканирования составляет 2,91 сканирования в секунду. Относительные проценты компонентов выражены в процентах, нормализованных по площади пика. Идентификация ингредиентов ЭО основана на их индексе удерживания (RI). RI рассчитывался с использованием уравнения Ван ден Дула и Краца [37] для ряда н-алканов (C8-C40) и сравнивался с индексами удерживания из литературы [38] и библиотечных баз данных (NIST 2008 и Wiley 8NO8). Идентичность показанных соединений, такая как структура и молекулярная формула, была подтверждена путем сравнения с имеющимися аутентичными образцами.
Аналитические стандарты для синтетического перметрина и пиперонилбутоксида (PBO, положительный контроль в исследованиях синергии) были приобретены у Sigma-Aldrich (Сент-Луис, Миссури, США). Тест-наборы для взрослых Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) и диагностические дозы бумаги, пропитанной перметрином (0,75%), были коммерчески приобретены в Центре ВОЗ по борьбе с переносчиками инфекций в Пенанге, Малайзия. Все остальные использованные химикаты и реагенты были аналитического качества и были приобретены в местных учреждениях в провинции Чиангмай, Таиланд.
Комары, используемые в качестве тестовых организмов в биопробе взрослых особей, были свободно спаривающимися лабораторными комарами Aedes. aegypti, включая восприимчивый штамм Muang Chiang Mai (MCM-S) и устойчивый штамм Pang Mai Dang (PMD-R). Штамм MCM-S был получен из местных образцов, собранных в районе Muang Chiang Mai, провинция Чиангмай, Таиланд, и содержался в энтомологической комнате кафедры паразитологии медицинской школы CMU с 1995 года [39]. Штамм PMD-R, который оказался устойчивым к перметрину, был выделен из полевых комаров, первоначально собранных в Ban Pang Mai Dang, округ Мэ Танг, провинция Чиангмай, Таиланд, и содержался в том же институте с 1997 года [40]. Штаммы PMD-R выращивались под селективным давлением для поддержания уровней устойчивости путем периодического воздействия 0,75% перметрина с использованием набора для обнаружения ВОЗ с некоторыми модификациями [41]. Каждый штамм Ae. Aedes aegypti был колонизирован индивидуально в лаборатории, свободной от патогенов, при температуре 25 ± 2 °C и относительной влажности 80 ± 10% и фотопериоде 14:10 ч свет/темнота. Около 200 личинок содержались в пластиковых лотках (33 см в длину, 28 см в ширину и 9 см в высоту), заполненных водопроводной водой с плотностью 150–200 личинок на лоток, и кормились дважды в день стерилизованными собачьими галетами. Взрослых червей содержали во влажных клетках и постоянно кормили 10% водным раствором сахарозы и 10% раствором поливитаминного сиропа. Самки комаров регулярно сосут кровь, чтобы отложить яйца. Самок в возрасте от двух до пяти дней, которым не вводили кровь, можно использовать в качестве постоянного объекта экспериментальных биологических исследований взрослых особей.
Биоанализ реакции на дозу-смертность ЭМ проводился на взрослых самках комаров Aedes aegypti, MCM-S и PMD-R с использованием местного метода, модифицированного в соответствии со стандартным протоколом ВОЗ для тестирования восприимчивости [42]. ЭМ из каждого растения последовательно разбавляли подходящим растворителем (например, этанолом или ацетоном) для получения градуированной серии из 4-6 концентраций. После анестезии диоксидом углерода (CO2) комары взвешивались по отдельности. Затем анестезированных комаров держали неподвижно на сухой фильтровальной бумаге на специальной холодной пластине под стереомикроскопом, чтобы предотвратить реактивацию во время процедуры. Для каждой обработки 0,1 мкл раствора ЭМ наносили на верхнюю переднеспинку самки с помощью ручного микродиспенсера Hamilton (700 Series Microliter™, Hamilton Company, Рино, Невада, США). Каждой концентрацией обрабатывали двадцать пять самок, при этом смертность составляла от 10% до 95% для как минимум 4 различных концентраций. Комары, обработанные растворителем, служили контролем. Чтобы предотвратить загрязнение тестовых образцов, заменяйте фильтровальную бумагу новой фильтровальной бумагой для каждого тестируемого ЭО. Дозы, используемые в этих биопробах, выражаются в микрограммах ЭО на миллиграмм живой массы тела самки. Активность взрослых PBO также оценивалась аналогично ЭО, при этом PBO использовался в качестве положительного контроля в синергических экспериментах. Обработанных комаров во всех группах помещали в пластиковые стаканчики и давали им 10% сахарозы плюс 10% поливитаминный сироп. Все биопробы проводили при температуре 25 ± 2 °C и относительной влажности 80 ± 10% и повторяли четыре раза с контрольными образцами. Смертность в течение 24-часового периода выращивания проверяли и подтверждали по отсутствию реакции комара на механическую стимуляцию, а затем регистрировали на основе среднего значения четырех повторов. Экспериментальные обработки повторялись четыре раза для каждого тестового образца с использованием разных партий комаров. Результаты суммировались и использовались для расчета процентной смертности, которая использовалась для определения 24-часовой летальной дозы с помощью пробит-анализа.
Синергический антицидный эффект ЭО и перметрина оценивали с использованием процедуры анализа локальной токсичности [42], как описано ранее. Используйте ацетон или этанол в качестве растворителя для приготовления перметрина в желаемой концентрации, а также бинарной смеси ЭО и перметрина (ЭО-перметрин: перметрин, смешанный с ЭО в концентрации LD25). Тестовые наборы (перметрин и ЭО-перметрин) оценивали против штаммов MCM-S и PMD-R Ae. Aedes aegypti. Каждой из 25 самок комаров давали четыре дозы перметрина для проверки его эффективности в уничтожении взрослых особей, причем каждая обработка повторялась четыре раза. Чтобы определить потенциальных синергистов ЭО, каждой из 25 самок комаров вводили от 4 до 6 доз ЭО-перметрина, причем каждая обработка повторялась четыре раза. Обработка ПБО-перметрином (перметрин, смешанный с концентрацией ПБО в концентрации LD25) также служила положительным контролем. Дозы, используемые в этих биопробах, выражены в нанограммах тестового образца на миллиграмм живой массы самки. Четыре экспериментальных оценки для каждого штамма комаров были проведены на индивидуально выращенных партиях, а данные о смертности были объединены и проанализированы с помощью Probit для определения 24-часовой летальной дозы.
Уровень смертности был скорректирован с использованием формулы Эбботта [43]. Скорректированные данные были проанализированы с помощью регрессионного анализа Probit с использованием программы компьютерной статистики SPSS (версия 19.0). Летальные значения 25%, 50%, 90%, 95% и 99% (LD25, LD50, LD90, LD95 и LD99 соответственно) были рассчитаны с использованием соответствующих 95% доверительных интервалов (95% ДИ). Измерения значимости и различий между тестовыми образцами были оценены с использованием критерия хи-квадрат или U-критерия Манна-Уитни в рамках каждого биологического анализа. Результаты считались статистически значимыми при P< 0,05. Коэффициент резистентности (RR) оценивается на уровне LD50 по следующей формуле [12]:
RR > 1 указывает на устойчивость, а RR ≤ 1 указывает на чувствительность. Значение коэффициента синергизма (SR) каждого кандидата-синергиста рассчитывается следующим образом [34, 35, 44]:
Этот фактор делит результаты на три категории: значение SR 1±0,05 считается не имеющим видимого эффекта, значение SR >1,05 считается имеющим синергический эффект, и значение SR A светло-желтое жидкое масло может быть получено путем паровой дистилляции корневищ C. rotundus и A. galanga и коры C. verum. Выходы, рассчитанные по сухому весу, составили 0,15%, 0,27% (w/w) и 0,54% (v/v). w) соответственно (таблица 1). Исследование химического состава масел C. rotundus, A. galanga и C. verum методом ГХ-МС показало наличие 19, 17 и 21 соединения, что составило 80,22, 86,75 и 97,24% всех компонентов соответственно (таблица 2). Соединения масла корневища C. lucidum в основном состоят из циперонена (14,04%), за которым следуют каррален (9,57%), α-капселлан (7,97%) и α-капселлан (7,53%). Основным химическим компонентом масла корневища галангала является β-бисаболен (18,27%), за которым следуют α-бергамоте (16,28%), 1,8-цинеол (10,17%) и пиперонол (10,09%). В то время как коричный альдегид (64,66%) был идентифицирован как основной компонент масла коры C. verum, коричный ацетат (6,61%), α-копаен (5,83%) и 3-фенилпропионовый альдегид (4,09%) считались второстепенными ингредиентами. Химические структуры циперна, β-бисаболена и коричного альдегида являются основными соединениями C. rotundus, A. galanga и C. verum соответственно, как показано на рисунке 2.
Результаты трех ОО, оценивающих активность взрослых особей против комаров Aedes. aegypti, показаны в таблице 3. Было обнаружено, что все ЭМ оказывают летальное воздействие на комаров Aedes MCM-S при различных типах и дозах. Aedes aegypti. Наиболее эффективным ЭМ является C. verum, за которым следуют A. galanga и C. rotundus со значениями LD50 3,30, 7,97 и 10,05 мкг/мг MCM-S у самок соответственно, что немного выше 3,22 (U = 1), Z = -0,775, P = 0,667), 7,94 (U = 2, Z = 0, P = 1) и 9,57 (U = 0, Z = -1,549, P = 0,333) мкг/мг PMD-R у женщин. Это соответствует тому, что PBO оказывает немного более сильное воздействие на PMD-R у взрослых особей, чем штамм MSM-S, при значениях LD50 4,79 и 6,30 мкг/мг у самок соответственно (U = 0, Z = -2,021, P = 0,057). ). Можно рассчитать, что значения LD50 C. verum, A. galanga, C. rotundus и PBO против PMD-R примерно в 0,98, 0,99, 0,95 и 0,76 раза ниже, чем против MCM-S соответственно. Таким образом, это указывает на то, что восприимчивость к PBO и EO относительно схожа между двумя штаммами Aedes. Хотя PMD-R был более восприимчив, чем MCM-S, чувствительность Aedes aegypti не была значительной. Напротив, два штамма Aedes значительно различались по своей чувствительности к перметрину. aegypti (таблица 4). PMD-R продемонстрировал значительную устойчивость к перметрину (значение LD50 = 0,44 нг/мг у женщин) с более высоким значением LD50 3,70 по сравнению с MCM-S (значение LD50 = 0,44 нг/мг у женщин) нг/мг у женщин (U = 0, Z = -2,309, P = 0,029). Хотя PMD-R гораздо менее чувствителен к перметрину, чем MCM-S, его чувствительность к PBO и маслам C. verum, A. galanga и C. rotundus немного выше, чем у MCM-S.
Как наблюдалось в биоанализе взрослой популяции комбинации ЭО-перметрин, бинарные смеси перметрина и ЭО (LD25) показали либо синергизм (значение SR > 1,05), либо отсутствие эффекта (значение SR = 1 ± 0,05). Комплексные эффекты смеси ЭО-перметрин на взрослых особей подопытных белых комаров. Штаммы Aedes aegypti MCM-S и PMD-R показаны в Таблице 4 и на Рисунке 3. Было обнаружено, что добавление масла C. verum немного снижает LD50 перметрина против MCM-S и немного увеличивает LD50 против PMD-R до 0,44–0,42 нг/мг у женщин и с 3,70 до 3,85 нг/мг у женщин соответственно. Напротив, добавление масел C. rotundus и A. galanga значительно снизило LD50 перметрина на MCM-S с 0,44 до 0,07 (U = 0, Z = -2,309, P = 0,029) и до 0,11 (U = 0 ). , Z) = -2,309, P = 0,029) нг/мг женщин. На основе значений LD50 MCM-S значения SR смеси EO-перметрин после добавления масел C. rotundus и A. galanga составили 6,28 и 4,00 соответственно. Соответственно, LD50 перметрина против PMD-R значительно снизилась с 3,70 до 0,42 (U = 0, Z = -2,309, P = 0,029) и до 0,003 при добавлении масел C. rotundus и A. galanga (U = 0 ). , Z = -2,337, P = 0,029) нг/мг самок. Значение SR перметрина в сочетании с C. rotundus против PMD-R составило 8,81, тогда как значение SR смеси галангала и перметрина составило 1233,33. Относительно MCM-S значение LD50 положительного контроля PBO снизилось с 0,44 до 0,26 нг/мг (самки) и с 3,70 нг/мг (самки) до 0,65 нг/мг (U = 0, Z = -2,309, P = 0,029) и PMD-R (U = 0, Z = -2,309, P = 0,029). Значения SR смеси PBO-перметрин для штаммов MCM-S и PMD-R составили 1,69 и 5,69 соответственно. Эти результаты показывают, что масла C. rotundus и A. galanga и PBO усиливают токсичность перметрина в большей степени, чем масло C. verum для штаммов MCM-S и PMD-R.
Активность (LD50) ЭО, ПБО, перметрина (ПЭ) и их комбинаций против чувствительных к пиретроидам (MCM-S) и устойчивых (PMD-R) штаммов комаров Aedes. Aedes aegypti
[45]. Синтетические пиретроиды используются во всем мире для борьбы практически со всеми членистоногими, имеющими сельскохозяйственное и медицинское значение. Однако из-за пагубных последствий использования синтетических инсектицидов, особенно с точки зрения развития и повсеместной резистентности комаров, а также воздействия на долгосрочное здоровье и окружающую среду, в настоящее время существует острая необходимость в сокращении использования традиционных синтетических инсектицидов и разработке альтернатив [35, 46, 47]. Помимо защиты окружающей среды и здоровья человека, преимуществами ботанических инсектицидов являются высокая селективность, глобальная доступность и простота производства и использования, что делает их более привлекательными для борьбы с комарами [32,48, 49]. Это исследование, в дополнение к выяснению химических характеристик эффективных эфирных масел с помощью анализа ГХ-МС, также оценило эффективность взрослых эфирных масел и их способность усиливать токсичность синтетического перметрина. aegypti в штаммах, чувствительных к пиретроидам (MCM-S) и резистентных штаммах (PMD-R).
Характеристика ГХ-МС показала, что циперн (14,04%), β-бисаболен (18,27%) и коричный альдегид (64,66%) были основными компонентами масел C. rotundus, A. galanga и C. verum соответственно. Эти химические вещества продемонстрировали разнообразную биологическую активность. Ан и др. [50] сообщили, что 6-ацетоксициперен, выделенный из корневища C. rotundus, действует как противоопухолевое соединение и может вызывать апоптоз, зависимый от каспазы, в клетках рака яичников. β-бисаболен, извлеченный из эфирного масла миррового дерева, проявляет специфическую цитотоксичность в отношении опухолевых клеток молочной железы человека и мыши как in vitro, так и in vivo [51]. Сообщается, что коричный альдегид, полученный из природных экстрактов или синтезированный в лаборатории, обладает инсектицидным, антибактериальным, противогрибковым, противовоспалительным, иммуномодулирующим, противораковым и антиангиогенным действием [52].
Результаты дозозависимого биоанализа активности взрослых особей показали хороший потенциал тестируемых ЭМ и показали, что штаммы комаров Aedes MCM-S и PMD-R имели схожую восприимчивость к ЭМ и ПБО. Aedes aegypti. Сравнение эффективности ЭМ и перметрина показало, что последний обладает более сильным аллерцидным эффектом: значения LD50 составляют 0,44 и 3,70 нг/мг у самок для штаммов MCM-S и PMD-R соответственно. Эти результаты подтверждаются многими исследованиями, показывающими, что природные пестициды, особенно продукты растительного происхождения, как правило, менее эффективны, чем синтетические вещества [31, 34, 35, 53, 54]. Это может быть связано с тем, что первый представляет собой сложную комбинацию активных или неактивных ингредиентов, тогда как последний представляет собой очищенное отдельное активное соединение. Однако разнообразие и сложность природных активных ингредиентов с различными механизмами действия могут усиливать биологическую активность или препятствовать развитию резистентности в популяциях хозяев [55, 56, 57]. Многие исследователи сообщали о противокомарином потенциале C. verum, A. galanga и C. rotundus и их компонентов, таких как β-бисаболен, коричный альдегид и 1,8-цинеол [22, 36, 58, 59, 60,61, 62,63 ,64]. Однако обзор литературы показал, что ранее не было сообщений о его синергетическом эффекте с перметрином или другими синтетическими инсектицидами против комаров Aedes. Aedes aegypti.
В этом исследовании были обнаружены значительные различия в восприимчивости к перметрину между двумя штаммами Aedes. Aedes aegypti. MCM-S чувствителен к перметрину, тогда как PMD-R гораздо менее чувствителен к нему, с показателем устойчивости 8,41. По сравнению с чувствительностью MCM-S, PMD-R менее чувствителен к перметрину, но более чувствителен к EO, что дает основу для дальнейших исследований, направленных на повышение эффективности перметрина путем его комбинирования с EO. Синергетический комбинированный биоанализ на основе взрослых эффектов показал, что бинарные смеси EO и перметрина снижали или увеличивали смертность взрослых Aedes. Aedes aegypti. Добавление масла C. verum немного снижало LD50 перметрина против MCM-S, но немного увеличивало LD50 против PMD-R со значениями SR 1,05 и 0,96 соответственно. Это указывает на то, что масло C. verum не оказывает синергического или антагонистического эффекта на перметрин при тестировании на MCM-S и PMD-R. Напротив, масла C. rotundus и A. galanga показали значительный синергический эффект, значительно снизив значения LD50 перметрина на MCM-S или PMD-R. Когда перметрин был объединен с ЭМ C. rotundus и A. galanga, значения SR смеси ЭМ-перметрин для MCM-S составили 6,28 и 4,00 соответственно. Кроме того, когда перметрин оценивали против PMD-R в сочетании с C. rotundus (SR = 8,81) или A. galanga (SR = 1233,33), значения SR значительно увеличились. Стоит отметить, что и C. rotundus, и A. galanga значительно усиливали токсичность перметрина против PMD-R Ae. aegypti. Аналогичным образом было обнаружено, что PBO увеличивает токсичность перметрина со значениями SR 1,69 и 5,69 для штаммов MCM-S и PMD-R соответственно. Поскольку C. rotundus и A. galanga имели самые высокие значения SR, они считались лучшими синергистами в усилении токсичности перметрина против MCM-S и PMD-R соответственно.
В нескольких предыдущих исследованиях сообщалось о синергетическом эффекте комбинаций синтетических инсектицидов и растительных экстрактов против различных видов комаров. Ларвицидный биоанализ против Anopheles Stephensi, изученный Калайанасундарамом и Дасом [65], показал, что фентион, органофосфат широкого спектра, был связан с Cleodendron inerme, Pedalium murax и Parthenium hysterophorus. Значительная синергия наблюдалась между экстрактами с синергическим эффектом (SF) 1,31. , 1,38, 1,40, 1,48, 1,61 и 2,23 соответственно. В ларвицидном скрининге 15 видов мангровых деревьев было обнаружено, что экстракт петролейного эфира ходульных корней мангровых деревьев наиболее эффективен против Culex quinquefasciatus со значением LC50 25,7 мг/л [66]. Синергетический эффект этого экстракта и ботанического инсектицида пиретрума также привел к снижению LC50 пиретрума против личинок C. quinquefasciatus с 0,132 мг/л до 0,107 мг/л, кроме того, в этом исследовании использовался расчет SF 1,23. 34,35,44]. Была оценена комбинированная эффективность экстракта корня Solanum citron и нескольких синтетических инсектицидов (например, фентиона, циперметрина (синтетического пиретроида) и тимефоса (фосфорорганического ларвицида)) против комаров Anopheles. Stephensi [54] и C. quinquefasciatus [34]. Совместное использование циперметрина и экстракта петролейного эфира желтых фруктов показало синергетический эффект на циперметрин во всех соотношениях. Наиболее эффективным соотношением была бинарная комбинация 1:1 со значениями LC50 и SF 0,0054 ppm и 6,83 соответственно по отношению к An. Stephen West[54]. В то время как бинарная смесь 1:1 S. xanthocarpum и темефоса была антагонистической (SF = 0,6406), комбинация S. xanthocarpum-фентион (1:1) проявила синергическую активность против C. quinquefasciatus с SF 1,3125 [34]]. Тонг и Бломквист [35] изучали влияние растительного этиленоксида на токсичность карбарила (карбамата широкого спектра действия) и перметрина для комаров Aedes. Aedes aegypti. Результаты показали, что оксид этилена из агара, черного перца, можжевельника, бессмертника, сандалового дерева и кунжута увеличил токсичность карбарила для комаров Aedes. Значения SR личинок Aedes aegypti варьируются от 1,0 до 7,0. Напротив, ни одно из ЭМ не было токсичным для взрослых комаров Aedes. На данном этапе не было зарегистрировано никаких синергических эффектов для комбинации Aedes aegypti и ЭМ-карбарила. PBO использовался в качестве положительного контроля для усиления токсичности карбарила против комаров Aedes. Значения SR личинок и взрослых особей Aedes aegypti составляют 4,9-9,5 и 2,3 соответственно. На предмет ларвицидной активности были протестированы только бинарные смеси перметрина и ЭМ или PBO. Смесь EO-перметрин имела антагонистический эффект, в то время как смесь PBO-перметрин имела синергетический эффект против комаров Aedes. Личинки Aedes aegypti. Однако эксперименты по дозозависимому эффекту и оценка SR для смесей PBO-перметрин еще не проводились. Хотя было получено мало результатов относительно синергетического эффекта фитосинтетических комбинаций против переносчиков-комаров, эти данные подтверждают существующие результаты, которые открывают перспективу добавления синергистов не только для снижения применяемой дозы, но и для увеличения эффекта уничтожения. Эффективность насекомых. Кроме того, результаты этого исследования впервые продемонстрировали, что масла C. rotundus и A. galanga синергетически оказывают значительно более высокую эффективность против пиретроид-чувствительных и пиретроид-устойчивых штаммов комаров Aedes по сравнению с PBO в сочетании с токсичностью перметрина. Aedes aegypti. Однако неожиданные результаты синергического анализа показали, что масло C. verum имело наибольшую противовзрослую активность против обоих штаммов Aedes. Удивительно, но токсическое действие перметрина на Aedes aegypti было неудовлетворительным. Различия в токсических эффектах и синергических эффектах могут быть частично обусловлены воздействием различных типов и уровней биоактивных компонентов в этих маслах.
Несмотря на попытки понять, как повысить эффективность, синергические механизмы остаются неясными. Возможные причины различной эффективности и синергического потенциала могут включать различия в химическом составе протестированных продуктов и различия в восприимчивости комаров, связанные со статусом и развитием резистентности. Существуют различия между основными и второстепенными компонентами оксида этилена, протестированными в этом исследовании, и было показано, что некоторые из этих соединений обладают репеллентным и токсическим действием против различных вредителей и переносчиков болезней [61,62,64,67,68]. Однако основные соединения, охарактеризованные в маслах C. rotundus, A. galanga и C. verum, такие как циперн, β-бисаболен и коричный альдегид, не были протестированы в этой статье на их противовзрослую и синергическую активность против Ae, соответственно. Aedes aegypti. Поэтому необходимы будущие исследования для выделения активных ингредиентов, присутствующих в каждом эфирном масле, и выяснения их инсектицидной эффективности и синергических взаимодействий против этого переносчика болезней. В целом, инсектицидная активность зависит от действия и реакции между ядами и тканями насекомых, которые можно упростить и разделить на три этапа: проникновение в кожу тела насекомого и мембраны органов-мишеней, активация (= взаимодействие с целью) и детоксикация. токсичных веществ [57, 69]. Следовательно, синергизм инсектицидов, приводящий к повышению эффективности комбинаций токсичных веществ, требует по крайней мере одной из этих категорий, таких как повышенное проникновение, большая активация накопленных соединений или менее сниженная детоксикация активного ингредиента пестицида. Например, толерантность к энергии задерживает проникновение кутикулы через утолщенную кутикулу и биохимическую устойчивость, такую как усиленный метаболизм инсектицида, наблюдаемый у некоторых устойчивых штаммов насекомых [70, 71]. Значительная эффективность ЭМ в повышении токсичности перметрина, особенно против PMD-R, может указывать на решение проблемы устойчивости к инсектицидам путем взаимодействия с механизмами устойчивости [57, 69, 70, 71]. Тонг и Бломквист [35] подтвердили результаты этого исследования, продемонстрировав синергетическое взаимодействие между ЭО и синтетическими пестицидами. aegypti, есть доказательства ингибирующей активности против детоксицирующих ферментов, включая цитохром P450 монооксигеназы и карбоксилэстеразы, которые тесно связаны с развитием резистентности к традиционным пестицидам. PBO не только считается метаболическим ингибитором цитохрома P450 монооксигеназы, но и улучшает проникновение инсектицидов, что было продемонстрировано его использованием в качестве положительного контроля в синергических исследованиях [35, 72]. Интересно, что 1,8-цинеол, один из важных компонентов, обнаруженных в галангальном масле, известен своим токсическим воздействием на виды насекомых [22, 63, 73] и, как сообщается, имеет синергетические эффекты в нескольких областях исследований биологической активности [74]. . ,75,76,77]. Кроме того, 1,8-цинеол в сочетании с различными препаратами, включая куркумин [78], 5-фторурацил [79], мефенамовую кислоту [80] и зидовудин [81], также оказывает эффект, способствующий проникновению. in vitro. Таким образом, возможная роль 1,8-цинеола в синергическом инсектицидном действии заключается не только в качестве активного ингредиента, но и в качестве усилителя проникновения. Из-за большего синергизма с перметрином, особенно против PMD-R, синергические эффекты масла галангала и масла трихозанта, наблюдаемые в этом исследовании, могут быть результатом взаимодействия с механизмами резистентности, т. е. повышенной проницаемостью для хлора. Пиретроиды усиливают активацию накопленных соединений и ингибируют детоксицирующие ферменты, такие как монооксигеназы и карбоксилэстеразы цитохрома P450. Однако эти аспекты требуют дальнейшего изучения для выяснения конкретной роли ЭО и его изолированных соединений (отдельно или в комбинации) в синергических механизмах.
В 1977 году в основных популяциях переносчиков в Таиланде было отмечено повышение уровня резистентности к перметрину, и в течение последующих десятилетий использование перметрина было в значительной степени заменено другими пиретроидными химикатами, особенно теми, которые были заменены дельтаметрином [82]. Однако резистентность переносчиков к дельтаметрину и другим классам инсектицидов чрезвычайно распространена по всей стране из-за чрезмерного и постоянного использования [14, 17, 83, 84, 85, 86]. Для борьбы с этой проблемой рекомендуется чередовать или повторно использовать выброшенные пестициды, которые ранее были эффективны и менее токсичны для млекопитающих, такие как перметрин. В настоящее время, хотя использование перметрина было сокращено в недавних национальных правительственных программах по борьбе с комарами, резистентность к перметрину все еще можно обнаружить в популяциях комаров. Это может быть связано с воздействием на комаров коммерческих бытовых средств борьбы с вредителями, которые в основном состоят из перметрина и других пиретроидов [14, 17]. Таким образом, успешное повторное использование перметрина требует разработки и внедрения стратегий для снижения устойчивости переносчиков. Хотя ни одно из эфирных масел, протестированных по отдельности в этом исследовании, не было столь же эффективным, как перметрин, работая вместе с перметрином, мы получили впечатляющие синергетические эффекты. Это многообещающее указание на то, что взаимодействие ЭМ с механизмами устойчивости приводит к тому, что комбинация перметрина с ЭМ становится более эффективной, чем инсектицид или ЭМ по отдельности, особенно против PMD-R Ae. Aedes aegypti. Преимущества синергических смесей в повышении эффективности, несмотря на использование более низких доз для борьбы с переносчиками, могут привести к улучшению управления резистентностью и снижению затрат [33, 87]. Исходя из этих результатов, приятно отметить, что ЭМ A. galanga и C. rotundus были значительно более эффективны, чем ПБО, в синергии токсичности перметрина как в штаммах MCM-S, так и в штаммах PMD-R и являются потенциальной альтернативой традиционным эргогенным средствам.
Выбранные ЭМ имели значительные синергетические эффекты в повышении токсичности взрослых особей против PMD-R Ae. aegypti, особенно галангальное масло, имеет значение SR до 1233,33, что указывает на то, что ЭМ имеет широкие перспективы в качестве синергиста в повышении эффективности перметрина. Это может стимулировать использование нового активного натурального продукта, который вместе может увеличить использование высокоэффективных средств борьбы с комарами. Это также раскрывает потенциал этиленоксида как альтернативного синергиста для эффективного улучшения старых или традиционных инсектицидов для решения существующих проблем резистентности в популяциях комаров. Использование легкодоступных растений в программах борьбы с комарами не только снижает зависимость от импортных и дорогих материалов, но и стимулирует местные усилия по укреплению систем общественного здравоохранения.
Эти результаты ясно показывают значительный синергетический эффект, производимый комбинацией этиленоксида и перметрина. Результаты подчеркивают потенциал этиленоксида как растительного синергиста в борьбе с комарами, повышая эффективность перметрина против комаров, особенно в резистентных популяциях. Будущие разработки и исследования потребуют синергетического биоанализа масел галангала и альпинии и их изолированных соединений, комбинаций инсектицидов природного или синтетического происхождения против нескольких видов и стадий комаров и испытаний на токсичность против нецелевых организмов. Практическое использование этиленоксида в качестве жизнеспособного альтернативного синергиста.
Всемирная организация здравоохранения. Глобальная стратегия профилактики и контроля лихорадки денге на 2012–2020 годы. Женева: Всемирная организация здравоохранения, 2012.
Уивер С.К., Коста Ф., Гарсия-Бланко М.А., Ко А.И., Рибейро Г.С., Сааде Г. и др. Вирус Зика: история, возникновение, биология и перспективы борьбы. Противовирусные исследования. 2016;130:69–80.
Всемирная организация здравоохранения. Информационный бюллетень о лихорадке денге. 2016. http://www.searo.who.int/entity/vector_borne_tropical_diseases/data/data_factsheet/en/. Дата обращения: 20 января 2017 г.
Департамент общественного здравоохранения. Текущее состояние лихорадки денге и случаев геморрагической лихорадки денге в Таиланде. 2016. http://www.m-society.go.th/article_attach/13996/17856.pdf. Дата обращения: 6 января 2017 г.
Ooi EE, Goh CT, Gabler DJ. 35 лет профилактики лихорадки денге и борьбы с переносчиками в Сингапуре. Внезапное инфекционное заболевание. 2006;12:887–93.
Моррисон А.С., Зелински-Гутьеррес Э., Скотт Т.В., Розенберг Р. Выявление проблем и предложение решений для контроля вирусных переносчиков Aedes aegypti. PLOS Medicine. 2008;5:362–6.
Центры по контролю и профилактике заболеваний. Лихорадка денге, энтомология и экология. 2016. http://www.cdc.gov/dengue/entomologyecology/. Дата обращения: 6 января 2017 г.
Охимейн Э.И., Ангайе ТКН, Бэсси С.Э. Сравнение ларвицидной активности листьев, коры, стеблей и корней Jatropa curcas (Euphorbiaceae) против переносчика малярии Anopheles gambiae. СЖБР. 2014;3:29-32.
Солеймани-Ахмади М., Ватандуст Х., Зарех М. Характеристики среды обитания личинок Anopheles в районах распространения малярии в рамках программы ликвидации малярии на юго-востоке Ирана. Asia Pacific J Trop Biomed. 2014;4(Suppl 1):S73–80.
Беллини Р., Целлер Х., Ван Бортель В. Обзор подходов к контролю переносчиков, профилактике и контролю вспышек вируса Западного Нила и проблем, с которыми сталкивается Европа. Паразиты-переносчики. 2014;7:323.
Мутусами Р., Шивакумар М.С. Селекция и молекулярные механизмы устойчивости к циперметрину у красных гусениц (Amsacta albistriga Walker). Биохимическая физиология вредителей. 2014;117:54–61.
Рамкумар Г., Шивакумар М.С. Лабораторное исследование устойчивости к перметрину и перекрестной устойчивости Culex quinquefasciatus к другим инсектицидам. Исследовательский центр Паластор. 2015;114:2553–60.
Мацунака С., Хатсон Д. Х., Мерфи С. Д. Химия пестицидов: благополучие человека и окружающая среда, т. 3: Механизм действия, метаболизм и токсикология. Нью-Йорк: Pergamon Press, 1983.
Chareonviriyaphap T, Bangs MJ, Souvonkert V, Kongmi M, Korbel AV, Ngoen-Klan R. Обзор устойчивости к инсектицидам и поведенческого избегания переносчиков человеческих болезней в Таиланде. Паразиты-переносчики. 2013;6:280.
Chareonviriyaphap T, Aum-Aung B, Ratanatham S. Современные модели устойчивости к инсектицидам среди комаров-переносчиков в Таиланде. Southeast Asia J Trop Med Public Health. 1999;30:184-94.
Chareonviriyaphap T, Bangs MJ, Ratanatham S. Статус малярии в Таиланде. Southeast Asia J Trop Med Public Health. 2000;31:225–37.
Plernsub S, Saingamsuk J, Yanola J, Lumjuan N, Thippavankosol P, Walton S, Somboon P. Временная частота мутаций устойчивости F1534C и V1016G у комаров Aedes aegypti в Чиангмае, Таиланд, и влияние мутаций на эффективность распыления термического тумана, содержащего пиретроиды. Aktatrop. 2016;162:125–32.
Вонтас Дж., Киулос Э., Павлиди Н., Мору Э., Делла Торре А., Рэнсон Х. Устойчивость к инсектицидам основных переносчиков лихорадки денге Aedes albopictus и Aedes aegypti. Биохимическая физиология вредителей. 2012;104:126–31.
Время публикации: 08-07-2024