Дякуємо за відвідування Nature.com. Версія браузера, яку ви використовуєте, має обмежену підтримку CSS. Для найкращих результатів рекомендуємо використовувати новішу версію браузера (або вимкнути режим сумісності в Internet Explorer). Тим часом, щоб забезпечити постійну підтримку, ми відображаємо сайт без стилізації та JavaScript.
Комбінації інсектицидних сполук рослинного походження можуть проявляти синергетичну або антагоністичну взаємодію проти шкідників. Враховуючи швидке поширення хвороб, що переносяться комарами Aedes, та зростаючу стійкість популяцій комарів Aedes до традиційних інсектицидів, було розроблено та протестовано двадцять вісім комбінацій терпенових сполук на основі рослинних ефірних олій проти личинкових та дорослих стадій Aedes aegypti. Спочатку було оцінено п'ять рослинних ефірних олій (РЕО) на предмет їхньої ларвіцидної та дорослої ефективності, і в кожній РЕО було ідентифіковано дві основні сполуки на основі результатів ГХ-МС. Були придбані основні ідентифіковані сполуки, а саме: діалілдисульфід, діалілтрисульфід, карвон, лімонен, евгенол, метилевгенол, евкаліптол, евдесмол та альфа-пінен проти комарів. Потім були отримані бінарні комбінації цих сполук з використанням сублетальних доз, а їх синергетичний та антагоністичний ефекти були протестовані та визначені. Найкращі ларвіцидні композиції отримують шляхом змішування лімонену з діалілдисульфідом, а найкращі адултицидні композиції отримують шляхом змішування карвону з лімоненом. Комерційно використовуваний синтетичний ларвіцид Темфос та препарат для дорослих Малатіон були протестовані окремо та в бінарних комбінаціях з терпеноїдами. Результати показали, що комбінація темефосу та діалілдисульфіду та малатіону та еудесмолу була найефективнішою. Ці потужні комбінації мають потенціал для використання проти Aedes aegypti.
Ефірні олії рослин (ЕО) – це вторинні метаболіти, що містять різні біоактивні сполуки, і вони стають дедалі важливішими як альтернатива синтетичним пестицидам. Вони не тільки екологічно чисті та зручні у використанні, але й являють собою суміш різних біоактивних сполук, що також знижує ймовірність розвитку стійкості до ліків1. Використовуючи технологію ГХ-МС, дослідники дослідили складові різних ефірних олій рослин та ідентифікували понад 3000 сполук із 17 500 ароматичних рослин2, більшість з яких були протестовані на інсектицидні властивості та, як повідомляється, мають інсектицидну дію3,4. Деякі дослідження підкреслюють, що токсичність основного компонента сполуки така ж або перевищує токсичність її неочищеного етиленоксиду. Але використання окремих сполук знову ж таки може створити можливості для розвитку стійкості, як це відбувається з хімічними інсектицидами5,6. Тому зараз основна увага зосереджена на приготуванні сумішей сполук на основі етиленоксиду для покращення інсектицидної ефективності та зменшення ймовірності розвитку стійкості у цільових популяціях шкідників. Окремі активні сполуки, присутні в ефірних оліях (ЕО), можуть проявляти синергетичний або антагоністичний ефект у комбінаціях, що відображають загальну активність ЕО, що було добре підкреслено в дослідженнях, проведених попередніми дослідниками7,8. Програма боротьби з переносниками також включає ЕО та його компоненти. Комастицидна активність ефірних олій була ретельно вивчена на комарах Culex та Anopheles. У кількох дослідженнях було зроблено спробу розробити ефективні пестициди шляхом поєднання різних рослин з комерційно використовуваними синтетичними пестицидами, щоб збільшити загальну токсичність та мінімізувати побічні ефекти9. Але дослідження таких сполук проти Aedes aegypti залишаються рідкісними. Досягнення медичної науки та розробка ліків і вакцин допомогли боротися з деякими трансмісивними захворюваннями. Але наявність різних серотипів вірусу, що передається комаром Aedes aegypti, призвела до невдачі програм вакцинації. Тому, коли виникають такі захворювання, програми боротьби з переносниками є єдиним варіантом запобігання поширенню хвороби. У нинішній ситуації контроль над Aedes aegypti є дуже важливим, оскільки він є ключовим переносником різних вірусів та їх серотипів, що викликають лихоманку денге, вірус Зіка, геморагічну лихоманку денге, жовту лихоманку тощо. Найбільш примітним є той факт, що кількість випадків майже всіх трансмісивних захворювань, що передаються вірусом Aedes, зростає з кожним роком в Єгипті та зростає в усьому світі. Тому в цьому контексті існує нагальна потреба в розробці екологічно чистих та ефективних заходів боротьби з популяціями Aedes aegypti. Потенційними кандидатами в цьому відношенні є мінерали (ЕО), їх складові сполуки та їх комбінації. Тому в цьому дослідженні була зроблена спроба визначити ефективні синергетичні комбінації ключових рослинних сполук ЕО з п'яти рослин з інсектицидними властивостями (тобто м'яти, базиліка священного, евкаліпта плямистого, цибулі сірчаної та мелалеуки) проти Aedes aegypti.
Усі відібрані ефіри мінералів (ЕО) продемонстрували потенційну ларвіцидну активність проти Aedes aegypti з 24-годинною LC50 у діапазоні від 0,42 до 163,65 ppm. Найвищу ларвіцидну активність було зафіксовано для ЕО перцевої м'яти (Mp) зі значенням LC50 0,42 ppm через 24 години, а також для часнику (As) зі значенням LC50 16,19 ppm через 24 години (Таблиця 1).
За винятком Ocimum Sainttum, Os EO, всі інші чотири перевірені EO показали очевидний алерцидний ефект, зі значеннями LC50 від 23,37 до 120,16 ppm протягом 24-годинного періоду впливу. EO Thymophilus striata (Cl) був найефективнішим у знищенні дорослих особин зі значенням LC50 23,37 ppm протягом 24 годин після впливу, за ним ішов Eucalyptus maculata (Em) зі значенням LC50 101,91 ppm (Таблиця 1). З іншого боку, значення LC50 для Os ще не визначено, оскільки найвищий рівень смертності 53% був зафіксований при найвищій дозі (Додатковий Рисунок 3).
Дві основні складові сполуки в кожному EO були ідентифіковані та відібрані на основі результатів бази даних бібліотеки NIST, відсотка площі хроматограми газової хроматографії та результатів спектрів мас-спектрів (Таблиця 2). Для EO As основними ідентифікованими сполуками були діалілдисульфід та діалілтрисульфід; для EO Mp основними ідентифікованими сполуками були карвон та лімонен, для EO Em основними ідентифікованими сполуками були еудесмол та евкаліптол; для EO Os основними ідентифікованими сполуками були евгенол та метилевгенол, а для EO Cl основними ідентифікованими сполуками були евгенол та α-пінен (Рисунок 1, Додаткові рисунки 5–8, Додаткова таблиця 1–5).
Результати мас-спектрометрії основних терпеноїдів вибраних ефірних олій (A-діалілдисульфід; B-діалілтрисульфід; C-евгенол; D-метилевгенол; E-лімонен; F-ароматичний цеперон; G-α-пінен; H-цинеол; R-еудамол).
Загалом дев'ять сполук (діалілдисульфід, діалілтрисульфід, евгенол, метилевгенол, карвон, лімонен, евкаліптол, евдесмол, α-пінен) були ідентифіковані як ефективні сполуки, що є основними компонентами EO, та були окремо біологічно досліджені проти Aedes aegypti на личинкових стадіях. Сполука евдесмол мала найвищу ларвіцидну активність зі значенням LC50 2,25 ppm після 24 годин впливу. Сполуки діалілдисульфід та діалілтрисульфід також виявилися потенційно ларвіцидними, із середніми сублетальними дозами в діапазоні 10–20 ppm. Помірна ларвіцидна активність знову спостерігалася для сполук евгенолу, лімонену та евкаліптолу зі значеннями LC50 63,35 ppm, 139,29 ppm та 181,33 ppm після 24 годин відповідно (Таблиця 3). Однак, навіть при найвищих дозах значного ларвіцидного потенціалу метилевгенолу та карвону не було виявлено, тому значення LC50 не розраховувалися (Таблиця 3). Синтетичний ларвіцид Темефос мав середню летальну концентрацію 0,43 ppm проти Aedes aegypti протягом 24 годин впливу (Таблиця 3, Додаткова таблиця 6).
Сім сполук (діалілдисульфід, діалілтрисульфід, евкаліптол, α-пінен, еудесмол, лімонен та карвон) були визначені як основні сполуки ефективного ЕО та протестовані окремо проти дорослих єгипетських комарів Aedes. Згідно з регресійним аналізом Probit, еудесмол мав найвищий потенціал зі значенням LC50 1,82 ppm, за ним ішов евкаліптол зі значенням LC50 17,60 ppm при 24-годинному періоді експозиції. Решта п'ять протестованих сполук були помірно шкідливими для дорослих зі значеннями LC50 від 140,79 до 737,01 ppm (Таблиця 3). Синтетичний фосфорорганічний малатіон був менш потужним, ніж еудесмол, та вищим, ніж інші шість сполук, зі значенням LC50 5,44 ppm протягом 24-годинного періоду експозиції (Таблиця 3, Додаткова таблиця 6).
Сім потужних сполук-свинців та фосфорорганічний тамефосат були відібрані для розробки бінарних комбінацій їх доз LC50 у співвідношенні 1:1. Загалом було підготовлено та протестовано 28 бінарних комбінацій на їхню ларвіцидну ефективність проти Aedes aegypti. Дев'ять комбінацій виявилися синергічними, 14 комбінацій – антагоністичними, а п'ять комбінацій не були ларвіцидними. Серед синергетичних комбінацій комбінація діалілдисульфіду та темофолу була найефективнішою, зі 100% смертністю, що спостерігалася через 24 години (Таблиця 4). Аналогічно, суміші лімонену з діалілдисульфідом та евгенолу з тиметфосом показали хороший потенціал зі спостережуваною смертністю личинок 98,3% (Таблиця 5). Решта 4 комбінації, а саме: еудесмол плюс евкаліптол, еудесмол плюс лімонен, евкаліптол плюс альфа-пінен, альфа-пінен плюс темефос, також показали значну ларвіцидну ефективність, зі спостережуваними показниками смертності, що перевищували 90%. Очікуваний рівень смертності становить близько 60-75%. (Таблиця 4). Однак, комбінація лімонену з α-піненом або евкаліптом показала антагоністичні реакції. Аналогічно, було виявлено, що суміші Темефосу з евгенолом або евкаліптом, або евдесмолом, або діалілтрисульфідом мають антагоністичну дію. Аналогічно, комбінація діалілдисульфіду та діалілтрисульфіду та комбінація будь-якої з цих сполук з евдесмолом або евгенолом мають антагоністичну ларвіцидну дію. Також повідомлялося про антагонізм при комбінації евдесмолу з евгенолом або α-піненом.
З усіх 28 бінарних сумішей, протестованих на кислотну активність у дорослих особин, 7 комбінацій були синергічними, 6 не мали ефекту, а 15 були антагоністичними. Суміші еудесмолу з евкаліптом та лімонену з карвоном виявилися ефективнішими, ніж інші синергетичні комбінації, з показниками смертності через 24 години 76% та 100% відповідно (Таблиця 5). Було виявлено, що малатіон демонструє синергетичний ефект з усіма комбінаціями сполук, крім лімонену та діалілтрисульфіду. З іншого боку, було виявлено антагонізм між діалілдисульфідом та діалілтрисульфідом та комбінацією будь-якого з них з евкаліптом, або евкаліптолом, або карвоном, або лімоненом. Аналогічно, комбінації α-пінену з еудесмолом або лімоненом, евкаліптолу з карвоном або лімоненом та лімонену з еудесмолом або малатіоном показали антагоністичну ларвіцидну дію. Для решти шести комбінацій не було суттєвої різниці між очікуваною та спостережуваною смертністю (Таблиця 5).
На основі синергетичних ефектів та сублетальних доз було зрештою обрано та додатково перевірено їх ларвіцидну токсичність проти великої кількості комарів Aedes aegypti. Результати показали, що спостережувана смертність личинок при використанні бінарних комбінацій евгенол-лімонен, діалілдисульфід-лімонен та діалілдисульфід-тимефос становила 100%, тоді як очікувана смертність личинок становила 76,48%, 72,16% та 63,4% відповідно (Таблиця 6). Комбінація лімонену та еудесмолу була відносно менш ефективною, при цьому спостерігалася смертність личинок 88% протягом 24-годинного періоду експозиції (Таблиця 6). Таким чином, чотири вибрані бінарні комбінації також продемонстрували синергетичну ларвіцидну дію проти Aedes aegypti при застосуванні у великих масштабах (Таблиця 6).
Для дорослоцидного біоаналізу з метою контролю великих популяцій дорослих особин Aedes aegypti було обрано три синергетичні комбінації. Щоб вибрати комбінації для тестування на великих колоніях комах, ми спочатку зосередилися на двох найкращих синергетичних комбінаціях терпенів, а саме: карвон плюс лімонен та евкаліптол плюс еудесмол. По-друге, найкращу синергетичну комбінацію було обрано з комбінації синтетичного органофосфату малатіону та терпеноїдів. Ми вважаємо, що комбінація малатіону та еудесмолу є найкращою комбінацією для тестування на великих колоніях комах через найвищу спостережувану смертність та дуже низькі значення LC50 інгредієнтів-кандидатів. Малатіон проявляє синергізм у поєднанні з α-піненом, діалілдисульфідом, евкаліптом, карвоном та еудесмолом. Але якщо подивитися на значення LC50, еудесмол має найнижче значення (2,25 ppm). Розраховані значення LC50 малатіону, α-пінену, діалілдисульфіду, евкаліптолу та карвону становили 5,4, 716,55, 166,02, 17,6 та 140,79 ppm відповідно. Ці значення вказують на те, що комбінація малатіону та еудесмолу є оптимальною з точки зору дозування. Результати показали, що комбінації карвону плюс лімонену та еудесмолу плюс малатіону мали 100% спостережувану смертність порівняно з очікуваною смертністю від 61% до 65%. Інша комбінація, еудесмол плюс евкаліптол, показала рівень смертності 78,66% після 24 годин впливу порівняно з очікуваним рівнем смертності 60%. Всі три вибрані комбінації продемонстрували синергетичний ефект навіть при застосуванні у великих масштабах проти дорослих Aedes aegypti (Таблиця 6).
У цьому дослідженні вибрані рослинні ефірні олії, такі як Mp, As, Os, Em та Cl, продемонстрували багатообіцяючий летальний вплив на личинкові та дорослі стадії Aedes aegypti. Mp EO мав найвищу ларвіцидну активність зі значенням LC50 0,42 ppm, за ним йшли As, Os та Em EO зі значенням LC50 менше 50 ppm через 24 години. Ці результати узгоджуються з попередніми дослідженнями комарів та інших двокрилих мух 10,11,12,13,14. Хоча ларвіцидна активність Cl нижча, ніж у інших ефірних олій, зі значенням LC50 163,65 ppm через 24 години, його потенціал для дорослих особин є найвищим зі значенням LC50 23,37 ppm через 24 години. Mp, As та Em EO також продемонстрували хороший алервіцидний потенціал зі значеннями LC50 у діапазоні 100–120 ppm через 24 години експозиції, але були відносно нижчими за їх ларвіцидну ефективність. З іншого боку, EO Os продемонстрував незначний алерцидний ефект навіть при найвищій терапевтичній дозі. Таким чином, результати показують, що токсичність етиленоксиду для рослин може змінюватися залежно від стадії розвитку комарів15. Вона також залежить від швидкості проникнення EO в організм комахи, їхньої взаємодії зі специфічними ферментами-мішенями та детоксикаційної здатності комара на кожній стадії розвитку16. Велика кількість досліджень показала, що основна компонентна сполука є важливим фактором біологічної активності етиленоксиду, оскільки вона становить більшість від загальної кількості сполук3,12,17,18. Тому ми розглянули дві основні сполуки в кожному EO. На основі результатів ГХ-МС діалілдисульфід та діалілтрисульфід були ідентифіковані як основні сполуки EO As, що узгоджується з попередніми звітами19,20,21. Хоча в попередніх звітах вказувалося, що ментол був однією з його основних сполук, карвон та лімонен знову були ідентифіковані як основні сполуки Mp EO22,23. Профіль складу Os EO показав, що евгенол та метилевгенол є основними сполуками, що подібно до висновків попередніх дослідників16,24. Евкаліптол та евкаліптол були зареєстровані як основні сполуки, присутні в олії листя Em, що узгоджується з висновками деяких дослідників25,26, але суперечить висновкам Олаладе та ін.27. Домінування цинеолу та α-пінену спостерігалося в ефірній олії мелалеуки, що подібно до попередніх досліджень28,29. Повідомлялося про внутрішньовидові відмінності у складі та концентрації ефірних олій, екстрагованих з одного й того ж виду рослин у різних місцях, і вони також спостерігалися в цьому дослідженні, на які впливають географічні умови росту рослин, час збору врожаю, стадія розвитку або вік рослини, поява хемотипів тощо22,30,31,32. Ключові ідентифіковані сполуки потім були придбані та протестовані на їх ларвіцидну дію та вплив на дорослих комарів Aedes aegypti. Результати показали, що ларвіцидна активність діалілдисульфіду була порівнянною з активністю сирого EO As. Але активність діалілтрисульфіду вища, ніж у EO As. Ці результати подібні до результатів, отриманих Кімбарісом та ін.33 на Culex philippines. Однак ці дві сполуки не показали хорошої автоцидної активності проти комарів-мішеней, що узгоджується з результатами Плата-Руеда та ін.34 на Tenebrio molitor. Os EO ефективний проти личинкової стадії Aedes aegypti, але не проти дорослої стадії. Було встановлено, що ларвіцидна активність основних окремих сполук нижча, ніж у сирого Os EO. Це передбачає роль інших сполук та їх взаємодію в сирому етиленоксиді. Метилевгенол сам по собі має незначну активність, тоді як евгенол сам по собі має помірну ларвіцидну активність. Цей висновок підтверджує, з одного боку,35,36, а з іншого боку, суперечить висновкам попередніх дослідників37,38. Різниця у функціональних групах евгенолу та метилевгенолу може призводити до різної токсичності для однієї й тієї ж комахи-мішені39. Було виявлено, що лімонен має помірну ларвіцидну активність, тоді як ефект карвону був незначним. Аналогічно, відносно низька токсичність лімонену для дорослих комах та висока токсичність карвону підтверджують результати деяких попередніх досліджень40, але суперечать іншим41. Наявність подвійних зв'язків як у внутрішньоциклічних, так і в екзоциклічних положеннях може збільшити переваги цих сполук як ларвіцидів3,41, тоді як карвон, який є кетоном з ненасиченими альфа- та бета-вуглецями, може проявляти вищий потенціал токсичності для дорослих42. Однак індивідуальні характеристики лімонену та карвону значно нижчі, ніж загальний Mp EO (Таблиця 1, Таблиця 3). Серед протестованих терпеноїдів було виявлено, що евдесмол має найбільшу ларвіцидну та дорослу активність зі значенням LC50 нижче 2,5 ppm, що робить його перспективною сполукою для боротьби з комарами Aedes. Його ефективність краща, ніж у всього EO Em, хоча це не узгоджується з висновками Ченга та ін.40. Евдесмол – це сесквітерпен з двома ізопреновими одиницями, який є менш летким, ніж оксигеновані монотерпени, такі як евкаліпт, і тому має більший потенціал як пестицид. Сам евкаліптол має більшу активність у дорослих особинах, ніж у ларвіцидних, і результати попередніх досліджень як підтверджують, так і спростовують це37,43,44. Сама по собі активність майже порівнянна з активністю всього EO Cl. Інший біциклічний монотерпен, α-пінен, має менший вплив на дорослих особин Aedes aegypti, ніж ларвіцидний ефект, що є протилежним ефекту повного EO Cl. Загальна інсектицидна активність терпеноїдів залежить від їхньої ліпофільності, леткості, розгалуження вуглецю, площі проекції, площі поверхні, функціональних груп та їх положення45,46. Ці сполуки можуть діяти, руйнуючи клітинні скупчення, блокуючи дихальну активність, перериваючи передачу нервових імпульсів тощо.47 Було виявлено, що синтетичний органофосфат Темефос має найвищу ларвіцидну активність зі значенням LC50 0,43 ppm, що узгоджується з даними Лека-Утали48. Активність синтетичного фосфорорганічного малатіону у дорослих особинах становила 5,44 ppm. Хоча ці два органофосфати продемонстрували сприятливу реакцію проти лабораторних штамів Aedes aegypti, у різних частинах світу повідомлялося про стійкість комарів до цих сполук49. Однак подібних повідомлень про розвиток стійкості до рослинних препаратів не було знайдено50. Таким чином, рослинні препарати розглядаються як потенційні альтернативи хімічним пестицидам у програмах боротьби з переносниками.
Ларвіцидний ефект було протестовано на 28 бінарних комбінаціях (1:1), приготованих з потужних терпеноїдів та терпеноїдів з тиметфосом, і 9 комбінацій виявилися синергічними, 14 антагоністичними та 5 антагоністичними. Ефекту не виявлено. З іншого боку, у біоаналізі потенції на дорослих особинах 7 комбінацій виявилися синергічними, 15 комбінацій – антагоністичними, а 6 комбінацій, як повідомлялося, не мали жодного ефекту. Причина, чому певні комбінації викликають синергетичний ефект, може бути пов'язана з тим, що сполуки-кандидати взаємодіють одночасно в різних важливих шляхах, або з послідовним інгібуванням різних ключових ферментів певного біологічного шляху51. Було виявлено, що комбінація лімонену з діалілдисульфідом, евкаліптом або евгенолом є синергетичною як у малому, так і у великому масштабі застосування (Таблиця 6), тоді як його комбінація з евкаліптом або α-піненом має антагоністичну дію на личинки. У середньому, лімонен є хорошим синергістом, можливо, завдяки наявності метильних груп, гарному проникненню в роговий шар та іншому механізму дії52,53. Раніше повідомлялося, що лімонен може спричиняти токсичні ефекти, проникаючи крізь кутикули комах (контактна токсичність), впливаючи на травну систему (антифідентна дія) або впливаючи на дихальну систему (фумігаційна активність), 54 тоді як фенілпропаноїди, такі як евгенол, можуть впливати на метаболічні ферменти 55. Тому комбінації сполук з різними механізмами дії можуть збільшити загальний летальний ефект суміші. Було виявлено, що евкаліптол має синергетичну дію з діалілдисульфідом, евкаліптом або α-піненом, але інші комбінації з іншими сполуками були або неларвіцидними, або антагоністичними. Ранні дослідження показали, що евкаліптол має інгібуючу активність щодо ацетилхолінестерази (AChE), а також рецепторів октааміну та ГАМК 56. Оскільки циклічні монотерпени, евкаліптол, евгенол тощо можуть мати той самий механізм дії, що й їхня нейротоксична активність, 57 тим самим мінімізуючи їхній комбінований вплив шляхом взаємного інгібування. Аналогічно, було виявлено, що комбінація Темефосу з діалілдисульфідом, α-піненом та лімоненом має синергетичний ефект, що підтверджує попередні повідомлення про синергетичний ефект між рослинними продуктами та синтетичними органофосфатами58.
Було виявлено, що комбінація еудесмолу та евкаліптолу має синергетичний ефект на личинкову та дорослу стадії Aedes aegypti, можливо, через їхні різні механізми дії, спричинені їхньою різною хімічною структурою. Еудесмол (сесквітерпен) може впливати на дихальну систему 59, а евкаліптол (монотерпен) може впливати на ацетилхолінестеразу 60. Спільний вплив інгредієнтів на дві або більше цільових ділянок може посилити загальний летальний ефект комбінації. У біологічних аналізах дорослих речовин було виявлено, що малатіон проявляє синергетичну дію з карвоном, або евкаліптолом, або евкаліптолом, або діалілдисульфідом, або α-піненом, що вказує на його синергетичну дію з додаванням лімонену та діалілдисульфіду. Хороші синергетичні кандидати в алерциди для всього портфоліо терпенових сполук, за винятком алілтрисульфіду. Тангам та Катіресан 61 також повідомили про аналогічні результати синергетичного ефекту малатіону з рослинними екстрактами. Ця синергічна реакція може бути зумовлена комбінованим токсичним впливом малатіону та фітохімічних речовин на ферменти, що детоксифікують комах. Органофосфати, такі як малатіон, зазвичай діють шляхом інгібування естераз та монооксигеназ цитохрому P45062,63,64. Таким чином, поєднання малатіону з цими механізмами дії та терпенів з різними механізмами дії може посилити загальний летальний ефект на комарів.
З іншого боку, антагонізм вказує на те, що вибрані сполуки менш активні в комбінації, ніж кожна сполука окремо. Причиною антагонізму в деяких комбінаціях може бути те, що одна сполука модифікує поведінку іншої сполуки, змінюючи швидкість абсорбції, розподілу, метаболізму або екскреції. Ранні дослідники вважали це причиною антагонізму в комбінаціях ліків. Молекули Можливий механізм 65. Аналогічно, можливі причини антагонізму можуть бути пов'язані з подібними механізмами дії, конкуренцією складових сполук за той самий рецептор або цільовий сайт. У деяких випадках також може відбуватися неконкурентне інгібування цільового білка. У цьому дослідженні дві органічні сполуки сірки, діалілдисульфід та діалілтрисульфід, проявили антагоністичну дію, можливо, через конкуренцію за той самий цільовий сайт. Аналогічно, ці дві сполуки сірки проявили антагоністичну дію та не мали жодного ефекту при поєднанні з еудесмолом та α-піненом. Еудесмол та альфа-пінен мають циклічну природу, тоді як діалілдисульфід та діалілтрисульфід мають аліфатичну природу. Виходячи з хімічної структури, комбінація цих сполук повинна підвищувати загальну летальну активність, оскільки їхні цільові сайти зазвичай різні34,47, але експериментально ми виявили антагонізм, який може бути пов'язаний з роллю цих сполук у деяких невідомих організмах in vivo. системах в результаті взаємодії. Аналогічно, комбінація цинеолу та α-пінену викликала антагоністичні реакції, хоча дослідники раніше повідомляли, що ці дві сполуки мають різні мішені дії47,60. Оскільки обидві сполуки є циклічними монотерпенами, можуть існувати деякі спільні цільові сайти, які можуть конкурувати за зв'язування та впливати на загальну токсичність досліджуваних комбінаторних пар.
На основі значень LC50 та спостережуваної смертності було обрано дві найкращі синергетичні комбінації терпенів, а саме пари карвон + лімонен та евкаліптол + еудесмол, а також синтетичний фосфорорганічний малатіон з терпенами. Оптимальну синергетичну комбінацію сполук малатіон + еудесмол було протестовано в біоаналізі інсектицидів на дорослих особинах. Цільовий вплив на великі колонії комах підтверджується тим, чи можуть ці ефективні комбінації діяти проти великої кількості особин на відносно великих площах впливу. Всі ці комбінації демонструють синергетичний ефект проти великих роїв комах. Подібні результати були отримані для оптимальної синергетичної ларвіцидної комбінації, протестованої проти великих популяцій личинок Aedes aegypti. Таким чином, можна сказати, що ефективна синергетична ларвіцидна та адултицидна комбінація рослинних сполук EO є сильним кандидатом проти існуючих синтетичних хімікатів і може бути додатково використана для контролю популяцій Aedes aegypti. Аналогічно, ефективні комбінації синтетичних ларвіцидів або адултицидів з терпенами також можуть бути використані для зменшення доз тиметфосу або малатіону, що вводяться комарам. Ці потужні синергетичні комбінації можуть забезпечити рішення для майбутніх досліджень еволюції лікарської стійкості у комарів Aedes.
Яйця Aedes aegypti були зібрані в Регіональному медичному дослідницькому центрі, Дібругарх, Індійська рада медичних досліджень та зберігалися за контрольованої температури (28 ± 1 °C) та вологості (85 ± 5%) на кафедрі зоології Університету Гаухаті за таких умов: Аріволі були описані та ін. Після вилуплення личинок годували личинковим кормом (порошок для собачого печива та дріжджі у співвідношенні 3:1), а дорослих особин годували 10% розчином глюкози. Починаючи з 3-го дня після появи, дорослим самкам комарів дозволяли смоктати кров білих щурів. Замочіть фільтрувальний папір у воді у склянці та помістіть його в клітку для кладки яєць.
Відібрані зразки рослин, а саме: листя евкаліпта (Myrtaceae), базилік святий (Lamiaceae), м'ята (Lamiaceae), чайне дерево (Myrtaceae) та цибулини аліуму (Amaryllidaceae). Зібрані в Гувахаті та ідентифіковані кафедрою ботаніки Університету Гаухаті. Зібрані зразки рослин (500 г) піддали гідродистиляції за допомогою апарату Клевенджера протягом 6 годин. Екстрагований ефір міді (EO) зібрали в чисті скляні флакони та зберігали при температурі 4°C для подальшого дослідження.
Ларвіцидну токсичність вивчали з використанням дещо модифікованих стандартних процедур Всесвітньої організації охорони здоров'я 67. Використовуйте ДМСО як емульгатор. Кожну концентрацію EO спочатку тестували при 100 та 1000 ppm, піддаючи впливу 20 личинок у кожному повторі. На основі результатів застосовували діапазон концентрацій та реєстрували смертність від 1 години до 6 годин (з інтервалом у 1 годину), а також через 24 години, 48 годин та 72 години після обробки. Сублетальні концентрації (LC50) визначали через 24, 48 та 72 години впливу. Кожну концентрацію аналізували у трьох повторностях разом з одним негативним контролем (лише вода) та одним позитивним контролем (вода, оброблена ДМСО). Якщо відбувається заляльковування і гине понад 10% личинок контрольної групи, експеримент повторюють. Якщо рівень смертності в контрольній групі становить від 5 до 10%, використовують формулу поправки Абботта 68.
Метод, описаний Рамаром та ін. 69, був використаний для біотесту на дорослих комарів Aedes aegypti з використанням ацетону як розчинника. Кожен ЕО спочатку тестували на дорослих комарах Aedes aegypti в концентраціях 100 та 1000 ppm. Наносили 2 мл кожного приготованого розчину на число Ватмана. 1 шматок фільтрувального паперу (розміром 12 x 15 см2) і дайте ацетону випаруватися протягом 10 хвилин. Фільтрувальний папір, оброблений лише 2 мл ацетону, використовували як контроль. Після випаровування ацетону оброблений фільтрувальний папір та контрольний фільтрувальний папір поміщали в циліндричну трубку (глибиною 10 см). Десять комарів віком 3-4 дні, які не харчуються кров’ю, переносили в три повторності кожної концентрації. На основі результатів попередніх випробувань тестували різні концентрації вибраних олій. Смертність реєстрували через 1 годину, 2 години, 3 години, 4 години, 5 годин, 6 годин, 24 години, 48 годин та 72 години після випуску комара. Розрахуйте значення LC50 для часу експозиції 24 години, 48 годин та 72 години. Якщо рівень смертності контрольної партії перевищує 20%, повторіть весь тест. Аналогічно, якщо рівень смертності в контрольній групі перевищує 5%, скоригуйте результати для оброблених зразків за формулою Ебботта68.
Для аналізу складових сполук вибраних ефірних олій було проведено газову хроматографію (Agilent 7890A) та мас-спектрометрію (Accu TOF GCv, Jeol). ГХ був оснащений FID-детектором та капілярною колонкою (HP5-MS). Газом-носієм був гелій, швидкість потоку становила 1 мл/хв. Програма GC встановлює для Allium sativum значення 10:80-1M-8-220-5M-8-270-9M, для Ocimum Sainttum – 10:80-3M-8-200-3M-10-275-1M-5–280, для м'яти – 10:80-1M-8-200-5M-8-275-1M-5-280, для евкаліпта – 20,60-1M-10-200-3M-30-280, а для червоного кольору – 10:60-1M-8-220-5M-8-270-3M.
Основні сполуки кожного ефірного міді були ідентифіковані на основі відсотка площі, розрахованого за результатами ГХ-хроматограми та мас-спектрометрії (з посиланням на базу даних стандартів NIST 70).
Дві основні сполуки в кожному ефірному мікробному розчині (ЕО) були відібрані на основі результатів ГХ-МС та придбані у Sigma-Aldrich з чистотою 98–99% для подальших біологічних аналізів. Сполуки були перевірені на ларвіцидну та дорослу ефективність проти Aedes aegypti, як описано вище. Найпоширеніші синтетичні ларвіциди тамефосат (Sigma Aldrich) та препарат для дорослих особин малатіон (Sigma Aldrich) були проаналізовані для порівняння їхньої ефективності з вибраними сполуками ЕО, дотримуючись тієї ж процедури.
Бінарні суміші вибраних терпенових сполук та терпенових сполук плюс комерційні органофосфати (тилефос та малатіон) були отримані шляхом змішування дози LC50 кожної сполуки-кандидата у співвідношенні 1:1. Підготовлені комбінації були протестовані на личинкових та дорослих стадіях Aedes aegypti, як описано вище. Кожен біологічний аналіз проводився у трьох повторностях для кожної комбінації та у трьох повторностях для окремих сполук, присутніх у кожній комбінації. Смерть цільових комах реєстрували через 24 години. Розрахуйте очікуваний рівень смертності для бінарної суміші, використовуючи наступну формулу.
де E = очікуваний рівень смертності комарів Aedes aegypti у відповідь на бінарну комбінацію, тобто з'єднання (A + B).
Ефект кожної бінарної суміші позначали як синергетичний, антагоністичний або відсутність ефекту на основі значення χ2, розрахованого методом, описаним Pavla52. Розрахуйте значення χ2 для кожної комбінації, використовуючи наступну формулу.
Ефект комбінації визначався як синергетичний, коли розраховане значення χ2 було більшим за табличне значення для відповідних ступенів свободи (95% довірчий інтервал), і якщо спостережувана смертність перевищувала очікувану смертність. Аналогічно, якщо розраховане значення χ2 для будь-якої комбінації перевищує табличне значення з деякими ступенями свободи, але спостережувана смертність нижча за очікувану, лікування вважається антагоністичним. А якщо в будь-якій комбінації розраховане значення χ2 менше за табличне значення у відповідних ступенях свободи, комбінація вважається такою, що не має ефекту.
Для тестування проти великої кількості комах було відібрано від трьох до чотирьох потенційно синергетичних комбінацій (100 личинок та 50 дорослих особин з ларвіцидною та ларвіцидною активністю). Дорослі особини) продовжують, як зазначено вище. Поряд із сумішами, окремі сполуки, присутні у вибраних сумішах, також тестували на рівній кількості личинок та дорослих особин Aedes aegypti. Співвідношення комбінацій становить одну частину дози LC50 однієї сполуки-кандидата та частину дози LC50 іншої складової сполуки. У біоаналізі активності на дорослих особинах вибрані сполуки розчиняли в розчиннику ацетоні та наносили на фільтрувальний папір, загорнутий у циліндричний пластиковий контейнер об'ємом 1300 см3. Ацетон випаровували протягом 10 хвилин, після чого дорослих особин випускали. Аналогічно, у біоаналізі на ларвіцидну активність дози сполук-кандидатів LC50 спочатку розчиняли в рівних об'ємах ДМСО, а потім змішували з 1 літром води, що зберігалася в пластикових контейнерах об'ємом 1300 см3, після чого личинок випускали.
Імовірнісний аналіз 71 зареєстрованого показника смертності було проведено за допомогою SPSS (версія 16) та програмного забезпечення Minitab для розрахунку значень LC50.
Час публікації: 01 липня 2024 р.