У попередньому проекті, що тестував місцеві харчові заводи на наявність комарів у Таїланді, було виявлено, що ефірні олії (ЕО) Cyperus rotundus, галангалу та кориці мають хорошу антимоскітну активність проти Aedes aegypti. У спробі зменшити використання традиційнихінсектицидита покращити контроль популяцій резистентних комарів, це дослідження мало на меті виявити потенційний синергізм між адултицидною дією етиленоксиду та токсичністю перметрину для комарів Aedes aegypti, включаючи штами, резистентні до піретроїдів, та чутливі до них.
Мета дослідження: оцінити хімічний склад та знищувальну активність ЕО, екстрагованого з кореневищ C. rotundus та A. galanga і кори C. verum, проти чутливого штаму Muang Chiang Mai (MCM-S) та резистентного штаму Pang Mai Dang (PMD-R). Активний дорослий Ae. Aedes aegypti. Також було проведено біологічний аналіз суміші ЕО та перметрину на дорослих особинах цих комарів Aedes, щоб зрозуміти її синергетичну активність.
Хімічна характеристика за допомогою аналітичного методу ГХ-МС показала, що з ефірних олій C. rotundus, A. galanga та C. verum було ідентифіковано 48 сполук, що становить 80,22%, 86,75% та 97,24% від загальної кількості компонентів відповідно. Циперен (14,04%), β-бісаболен (18,27%) та циннамальдегід (64,66%) є основними компонентами олії циперуса, олії галангалу та бальзамічної олії відповідно. У біологічних дослідженнях знищення дорослих особин ефірні бактерії C. rotundus, A. galanga та C. verum були ефективними у знищенні Ae. aegypti, значення LD50 MCM-S та PMD-R становили 10,05 та 9,57 мкг/мг у самок, 7,97 та 7,94 мкг/мг у самок, та 3,30 та 3,22 мкг/мг у самок відповідно. Ефективність MCM-S та PMD-R Ae у знищенні дорослих особин aegypti у цих ЕО була близькою до піперонілбутоксиду (значення PBO, LD50 = 6,30 та 4,79 мкг/мг у самок відповідно), але не такою вираженою, як у перметрину (значення LD50 = 0,44 та 3,70 нг/мг у самок відповідно). Однак комбіновані біоаналізи виявили синергію між ЕО та перметрином. Значний синергізм з перметрином проти двох штамів комарів Aedes. Aedes aegypti був відзначений у ЕМ C. rotundus та A. galanga. Додавання олій C. rotundus та A. galanga значно знизило значення LD50 перметрину на MCM-S з 0,44 до 0,07 нг/мг та 0,11 нг/мг у самок відповідно, зі значеннями коефіцієнта синергії (SR) 6,28 та 4,00 відповідно. Крім того, ефіри мінералів C. rotundus та A. galanga також значно знизили значення LD50 перметрину на PMD-R з 3,70 до 0,42 нг/мг та 0,003 нг/мг у самок відповідно, зі значеннями SR 8,81 та 1233,33 відповідно.
Синергетичний ефект комбінації ЕО-перметрину для посилення токсичності дорослих особин проти двох штамів комарів Aedes. Aedes aegypti демонструє багатообіцяючу роль етиленоксиду як синергіста у підвищенні ефективності боротьби з комарами, особливо там, де традиційні сполуки неефективні або непридатні.
Комар Aedes aegypti (Diptera: Culicidae) є основним переносником лихоманки денге та інших інфекційних вірусних захворювань, таких як жовта лихоманка, чикунгунья та вірус Зіка, що становить величезну та постійну загрозу для людей [1, 2]. Вірус денге є найсерйознішою патогенною геморагічною лихоманкою, що вражає людей, за оцінками, щорічно реєструється від 5 до 100 мільйонів випадків, а понад 2,5 мільярда людей у світі перебувають під загрозою [3]. Спалахи цього інфекційного захворювання створюють величезний тягар для населення, систем охорони здоров'я та економіки більшості тропічних країн [1]. За даними Міністерства охорони здоров'я Таїланду, у 2015 році по всій країні було зареєстровано 142 925 випадків лихоманки денге та 141 смерть, що більш ніж утричі перевищує кількість випадків та смертей у 2014 році [4]. Незважаючи на історичні дані, лихоманка денге була ліквідована або значно зменшена завдяки комару Aedes. Після встановлення контролю над Aedes aegypti [5] рівень зараження різко зріс, і хвороба поширилася по всьому світу, частково через десятиліття глобального потепління. Ліквідація та контроль Ae. Aedes aegypti є відносно складним завданням, оскільки це домашній комар-переносник, який парується, харчується, відпочиває та відкладає яйця в людському житлі та навколо нього протягом дня. Крім того, цей комар має здатність адаптуватися до змін навколишнього середовища або порушень, спричинених природними явищами (такими як посуха) або заходами боротьби з людиною, і може повернутися до своєї початкової чисельності [6, 7]. Оскільки вакцини проти лихоманки денге були схвалені лише нещодавно, і специфічного лікування лихоманки денге не існує, запобігання та зменшення ризику передачі денге повністю залежить від контролю над комарами-переносниками та усунення контакту людей з ними.
Зокрема, використання хімічних речовин для боротьби з комарами зараз відіграє важливу роль у громадському здоров'ї як важливий компонент комплексного інтегрованого управління переносниками інфекцій. Найпопулярніші хімічні методи включають використання низькотоксичних інсектицидів, що діють проти личинок комарів (ларвіцидів) та дорослих комарів (адидоцидів). Контроль личинок шляхом зменшення джерела та регулярного використання хімічних ларвіцидів, таких як органофосфати та регулятори росту комах, вважається важливим. Однак негативний вплив на навколишнє середовище, пов'язаний із синтетичними пестицидами, та їх трудомістким та складним обслуговуванням залишаються серйозною проблемою [8, 9]. Традиційний активний контроль переносників інфекцій, такий як контроль дорослих особин, залишається найефективнішим засобом боротьби під час спалахів вірусних захворювань, оскільки він може швидко та у великих масштабах знищити переносників інфекційних захворювань, а також скоротити тривалість життя та довголіття місцевих популяцій переносників [3]. Чотири класи хімічних інсектицидів: хлорорганічні (що називаються лише ДДТ), органофосфати, карбамати та піретроїди складають основу програм боротьби з переносниками інфекцій, причому піретроїди вважаються найуспішнішим класом. Вони високоефективні проти різних членистоногих та мають низьку токсичність для ссавців. Наразі синтетичні піретроїди складають більшість комерційних пестицидів, займаючи близько 25% світового ринку пестицидів [11, 12]. Перметрин та дельтаметрин – це піретроїдні інсектициди широкого спектру дії, які десятиліттями використовуються в усьому світі для боротьби з різноманітними шкідниками, що мають сільськогосподарське та медичне значення [13, 14]. У 1950-х роках ДДТ був обраний як хімічна речовина вибору для національної програми боротьби з комарами в Таїланді. Після широкого використання ДДТ в ендемічних щодо малярії районах, Таїланд поступово відмовився від використання ДДТ між 1995 і 2000 роками та замінив його двома піретроїдами: перметрином та дельтаметрином [15, 16]. Ці піретроїдні інсектициди були введені на початку 1990-х років для боротьби з малярією та лихоманкою денге, головним чином за допомогою обробки ліжкових сіток та використання теплового туману та спреїв наднизької токсичності [14, 17]. Однак вони втратили ефективність через сильну стійкість комарів та відсутність дотримання громадськістю вимог через занепокоєння щодо здоров'я населення та впливу синтетичних хімікатів на навколишнє середовище. Це створює значні труднощі для успіху програм боротьби з переносниками загроз [14, 18, 19]. Щоб зробити стратегію ефективнішою, необхідні своєчасні та відповідні контрзаходи. Рекомендовані процедури управління включають заміну природних речовин, ротацію хімікатів різних класів, додавання синергістів та змішування хімікатів або одночасне застосування хімікатів різних класів [14, 20, 21]. Тому існує нагальна потреба знайти та розробити екологічно чисту, зручну та ефективну альтернативу та синергіст, і це дослідження має на меті задовольнити цю потребу.
Інсектициди природного походження, особливо ті, що базуються на рослинних компонентах, продемонстрували потенціал в оцінці сучасних та майбутніх альтернатив боротьби з комарами [22, 23, 24]. Кілька досліджень показали, що можна контролювати важливих переносників комарів, використовуючи рослинні продукти, особливо ефірні олії (ЕО), як засоби для знищення дорослих особин. Адултоцидні властивості проти деяких важливих видів комарів були виявлені у багатьох рослинних оліях, таких як селера, кмин, зедоарія, аніс, трубчастий перець, чебрець, Schinus terebinthifolia, Cymbopogon citratus, Cymbopogon schoenanthus, Cymbopogon giganteus, Chenopodium ambrosioides, Cochlospermum planchonii, Eucalyptus ter eticornis, Eucalyptus citriodora, Cananga odorata та Petroselinum Criscum [25,26,27,28,29,30]. Оксид етилену зараз використовується не тільки самостійно, але й у поєднанні з екстрагованими рослинними речовинами або існуючими синтетичними пестицидами, створюючи різний ступінь токсичності. Комбінації традиційних інсектицидів, таких як органофосфати, карбамати та піретроїди, з етиленоксидом/рослинними екстрактами діють синергічно або антагоністично у своїй токсичній дії та виявилися ефективними проти переносників хвороб та шкідників [31, 32, 33, 34, 35]. Однак більшість досліджень синергетичного токсичного впливу комбінацій фітохімічних речовин із синтетичними хімікатами або без них проводилися на сільськогосподарських комах-переносниках та шкідниках, а не на медично важливих комарах. Більше того, більшість робіт з вивчення синергетичного впливу комбінацій рослинних та синтетичних інсектицидів проти комарів-переносників зосереджені на ларвіцидному ефекті.
У попередньому дослідженні, проведеному авторами в рамках поточного дослідницького проекту зі скринінгу інтиміцидів з місцевих харчових рослин у Таїланді, було виявлено, що оксиди етилену з Cyperus rotundus, галангалу та кориці мають потенційну активність проти дорослих особин Aedes. Єгипет [36]. Тому це дослідження мало на меті оцінити ефективність ефірних олій, виділених з цих лікарських рослин, проти комарів Aedes. aegypti, включаючи штами, стійкі та чутливі до піретроїдів. Синергетичний ефект бінарних сумішей оксиду етилену та синтетичних піретроїдів з хорошою ефективністю у дорослих також був проаналізований з метою зменшення використання традиційних інсектицидів та підвищення стійкості до комарів-переносників, особливо проти Aedes. Aedes aegypti. У цій статті повідомляється про хімічну характеристику ефективних ефірних олій та їх потенціал для посилення токсичності синтетичного перметрину проти комарів Aedes. aegypti у штамах, чутливих до піретроїдів (MCM-S), та штамах, стійких до піретроїдів (PMD-R).
Кореневища C. rotundus та A. galanga, а також кора C. verum (рис. 1), що використовуються для екстракції ефірної олії, були придбані у постачальників фітопрепаратів у провінції Чіангмай, Таїланд. Наукова ідентифікація цих рослин була досягнута завдяки консультаціям з паном Джеймсом Франкліном Максвеллом, ботаніком-гербарієм кафедри біології, Коледжу наук, Університету Чіангмай (CMU), провінція Чіангмай, Таїланд, та вченим Ваннарі Чароенсап; у кафедрі фармації, Фармацевтичного коледжу, Університету Карнегі-Меллона, пані Ваучер. Зразки кожної рослини зберігаються у кафедрі паразитології Медичної школи Університету Карнегі-Меллона для подальшого використання.
Зразки рослин сушили в тіні окремо протягом 3–5 днів у відкритому просторі з активною вентиляцією та температурою навколишнього середовища приблизно 30 ± 5 °C для видалення вологи перед екстракцією натуральних ефірних олій (ЕО). Загалом 250 г кожного сухого рослинного матеріалу механічно подрібнювали на грубий порошок та використовували для виділення ефірних олій (ЕО) методом парової дистиляції. Апарат для дистиляції складався з електричного нагрівального кожуха, круглодонної колби об'ємом 3000 мл, екстракційної колони, конденсатора та пристрою Cool ace (Eyela Cool Ace CA-1112 CE, Tokyo Rikakikai Co. Ltd., Токіо, Японія). Додайте 1600 мл дистильованої води та 10-15 скляних кульок у колбу, а потім нагрівайте її приблизно до 100 °C за допомогою електричного нагрівача протягом щонайменше 3 годин, доки дистиляція не завершиться і більше не утворюватиметься ЕО. Шар ЕО відокремлювали від водної фази за допомогою ділильної лійки, сушили над безводним сульфатом натрію (Na2SO4) та зберігали в герметично закритій коричневій пляшці при 4°C до дослідження хімічного складу та активності дорослих особин.
Хімічний склад ефірних олій проводили одночасно з біоаналізом на дорослу речовину. Якісний аналіз проводили за допомогою системи ГХ-МС, що складається з газового хроматографа Hewlett-Packard (Вілмінгтон, Каліфорнія, США) 7890A, оснащеного одним квадрупольним мас-селективним детектором (Agilent Technologies, Вілмінгтон, Каліфорнія, США) та MSD 5975C (EI) (Agilent Technologies).
Хроматографічна колонка – DB-5MS (30 м × внутрішній діаметр 0,25 мм × товщина плівки 0,25 мкм). Загальний час проведення ГХ-МС становив 20 хвилин. Умови аналізу: температура інжектора та лінії перенесення становить 250 та 280 °C відповідно; температура печі зростає від 50°C до 250°C зі швидкістю 10°C/хв, газ-носій – гелій; швидкість потоку 1,0 мл/хв; об'єм інжекції – 0,2 мкл (1/10% за об'ємом у CH2Cl2, коефіцієнт поділу 100:1); Для ГХ-МС-детектування використовується система іонізації електронів з енергією іонізації 70 еВ. Діапазон збору даних становить 50–550 атомних одиниць маси (а.о.м.), а швидкість сканування – 2,91 сканування за секунду. Відносний вміст компонентів виражається у відсотках, нормалізованих за площею піку. Ідентифікація інгредієнтів EO базується на їх індексі утримування (RI). Індекс утримування (RI) було розраховано за рівнянням Ван ден Дуля та Краца [37] для ряду н-алканів (C8-C40) та порівняно з індексами утримування з літератури [38] та бібліотечних баз даних (NIST 2008 та Wiley 8NO8). Ідентичність показаних сполук, така як структура та молекулярна формула, була підтверджена шляхом порівняння з доступними автентичними зразками.
Аналітичні стандарти для синтетичного перметрину та піперонілбутоксиду (ПБО, позитивний контроль у дослідженнях синергії) були придбані у Sigma-Aldrich (Сент-Луїс, Міссурі, США). Набори для тестування дорослих Всесвітньої організації охорони здоров'я (ВООЗ) та діагностичні дози паперу, просоченого перметрином (0,75%), були комерційно придбані в Центрі боротьби з переносниками ВООЗ у Пенанзі, Малайзія. Всі інші використані хімічні речовини та реагенти були аналітичного класу та були придбані в місцевих установах провінції Чіангмай, Таїланд.
Комарами, яких використовували як тестові організми в біотесті для дорослих особин, були вільно паруючі лабораторні комарі Aedes aegypti, включаючи чутливий штам Muang Chiang Mai (MCM-S) та стійкий штам Pang Mai Dang (PMD-R). Штам MCM-S був отриманий з місцевих зразків, зібраних в районі Muang Chiang Mai, провінція Чіангмай, Таїланд, і зберігається в ентомологічному кабінеті кафедри паразитології Медичної школи CMU з 1995 року [39]. Штам PMD-R, який виявився стійким до перметрину, був виділений з польових комарів, спочатку зібраних з Ban Pang Mai Dang, район Mae Tang, провінція Чіангмай, Таїланд, і зберігається в тому ж інституті з 1997 року [40]. Штами PMD-R вирощували під селективним тиском для підтримки рівня резистентності шляхом періодичного впливу 0,75% перметрину з використанням набору для виявлення ВООЗ з деякими модифікаціями [41]. Кожен штам Ae. Aedes aegypti колонізували індивідуально в лабораторії, вільній від патогенів, при температурі 25 ± 2 °C, відносній вологості 80 ± 10% та фотоперіоді світло/темрява 14:10 годин. Приблизно 200 личинок утримували в пластикових лотках (33 см завдовжки, 28 см завширшки та 9 см заввишки), наповнених водопровідною водою, при щільності 150–200 личинок на лоток та годували двічі на день стерилізованим собачим печивом. Дорослих черв'яків утримували у вологих клітках та постійно годували 10% водним розчином сахарози та 10% розчином полівітамінного сиропу. Самки комарів регулярно смокчуть кров для відкладання яєць. Самок віком від двох до п'яти днів, яких не годували кров'ю, можна постійно використовувати в експериментальних біологічних дослідженнях на дорослих особинах.
Біологічний аналіз залежності реакції від дози та смертності для ефірного мікобактеріального розчину (ЕО) був проведений на дорослих самках комарів Aedes aegypti, MCM-S та PMD-R з використанням місцевого методу, модифікованого відповідно до стандартного протоколу ВООЗ для тестування чутливості [42]. ЕО з кожної рослини послідовно розводили відповідним розчинником (наприклад, етанолом або ацетоном) для отримання градуйованої серії з 4-6 концентрацій. Після анестезії вуглекислим газом (CO2) комарів зважували окремо. Анестезованих комарів потім тримали нерухомо на сухому фільтрувальному папері на спеціальній холодній пластині під стереомікроскопом, щоб запобігти реактивації під час процедури. Для кожної обробки 0,1 мкл розчину ЕО наносили на верхню частину переднеспінки самки за допомогою ручного мікродозатора Hamilton (700 Series Microliter™, Hamilton Company, Ріно, Невада, США). Двадцять п'ять самок отримували кожну концентрацію, зі смертністю від 10% до 95% для щонайменше 4 різних концентрацій. Комарі, оброблені розчинником, служили контролем. Щоб запобігти забрудненню тестових зразків, замініть фільтрувальний папір новим для кожного тестованого EO. Дози, що використовуються в цих біологічних аналізах, виражаються в мікрограмах EO на міліграм маси тіла живої самки. Активність дорослих PBO також оцінювали аналогічно до EO, причому PBO використовували як позитивний контроль у синергетичних експериментах. Оброблених комарів у всіх групах поміщали в пластикові чашки та давали 10% сахарози плюс 10% полівітамінного сиропу. Всі біологічні аналізи проводили при температурі 25 ± 2 °C та відносній вологості 80 ± 10% і повторювали чотири рази з контрольною групою. Смертність протягом 24-годинного періоду вирощування перевіряли та підтверджували відсутністю реакції комара на механічну стимуляцію, а потім записували на основі середнього значення з чотирьох повторностей. Експериментальні обробки повторювали чотири рази для кожного тестового зразка з використанням різних партій комарів. Результати були узагальнені та використані для розрахунку відсоткового рівня смертності, який використовувався для визначення 24-годинної летальної дози за допомогою пробіт-аналізу.
Синергетичний антицидний ефект EO та перметрину оцінювали за допомогою процедури аналізу локальної токсичності [42], як описано раніше. Використовували ацетон або етанол як розчинник для приготування перметрину в потрібній концентрації, а також бінарну суміш EO та перметрину (EO-перметрин: перметрин, змішаний з EO в концентрації LD25). Тестові набори (перметрин та EO-перметрин) оцінювали проти штамів MCM-S та PMD-R Ae. Aedes aegypti. Кожній з 25 самок комарів вводили чотири дози перметрину для перевірки його ефективності у знищенні дорослих особин, причому кожну обробку повторювали чотири рази. Щоб ідентифікувати кандидатів-синергистів EO, кожній з 25 самок комарів вводили від 4 до 6 доз EO-перметрину, причому кожне застосування повторювали чотири рази. Обробка PBO-перметрином (перметрин, змішаний з концентрацією PBO LD25) також служила позитивним контролем. Дози, що використовуються в цих біоаналізах, виражаються в нанограмах тестового зразка на міліграм живої маси тіла самки. Чотири експериментальні оцінки для кожного штаму комарів були проведені на окремо вирощених партіях, а дані про смертність були об'єднані та проаналізовані за допомогою Probit для визначення 24-годинної летальної дози.
Рівень смертності було скориговано за формулою Ебботта [43]. Скориговані дані були проаналізовані за допомогою регресійного аналізу Probit з використанням програми комп'ютерної статистики SPSS (версія 19.0). Летальні значення 25%, 50%, 90%, 95% та 99% (LD25, LD50, LD90, LD95 та LD99 відповідно) були розраховані з використанням відповідних 95% довірчих інтервалів (95% ДІ). Вимірювання значущості та відмінностей між тестовими зразками оцінювали за допомогою тесту хі-квадрат або U-тесту Манна-Вітні в межах кожного біологічного аналізу. Результати вважалися статистично значущими при P< 0,05. Коефіцієнт опору (RR) оцінюється на рівні LD50 за такою формулою [12]:
RR > 1 вказує на стійкість, а RR ≤ 1 вказує на чутливість. Значення коефіцієнта синергії (SR) кожного кандидата-синергіста розраховується наступним чином [34, 35, 44]:
Цей фактор поділяє результати на три категорії: значення SR 1±0,05 вважається таким, що не має помітного ефекту, значення SR >1,05 вважається таким, що має синергетичний ефект, а значення SR має вигляд світло-жовтої рідкої олії, яку можна отримати шляхом парової дистиляції кореневищ C. rotundus та A. galanga і кори C. verum. Вихід, розрахований на суху масу, становив 0,15%, 0,27% (мас./мас.) та 0,54% (об./об.) відповідно (Таблиця 1). Дослідження хімічного складу олій C. rotundus, A. galanga та C. verum за допомогою ГХ-МС показало наявність 19, 17 та 21 сполуки, що становило 80,22, 86,75 та 97,24% усіх компонентів відповідно (Таблиця 2). Сполуки олії кореневища C. lucidum в основному складаються з циперонену (14,04%), далі йдуть карален (9,57%), α-капселан (7,97%) та α-капселан (7,53%). Основним хімічним компонентом олії кореневища галангалу є β-бісаболен (18,27%), далі йдуть α-бергамотен (16,28%), 1,8-цинеол (10,17%) та піперонол (10,09%). Хоча циннамальдегід (64,66%) був визначений як основний компонент олії кори C. verum, ацетат кориці (6,61%), α-копаен (5,83%) та 3-фенілпропіональдегід (4,09%) вважалися другорядними інгредієнтами. Хімічні структури ципернену, β-бісаболену та циннамальдегіду є основними сполуками C. rotundus, A. galanga та C. verum відповідно, як показано на рисунку 2.
Результати трьох організаційних експериментів (ОЕ), що оцінювали активність дорослих особин проти комарів Aedes. aegypti наведено в таблиці 3. Було виявлено, що всі іонні збудники (ЕО) мають летальний вплив на комарів Aedes MCM-S при різних типах та дозах. Aedes aegypti. Найефективнішим ЕО є C. verum, за ним йдуть A. galanga та C. rotundus зі значеннями LD50 3,30, 7,97 та 10,05 мкг/мг для самок MCM-S відповідно, що трохи вище, ніж 3,22 (U = 1), Z = -0,775, P = 0,667), 7,94 (U = 2, Z = 0, P = 1) та 9,57 (U = 0, Z = -1,549, P = 0,333) мкг/мг PMD-R у жінок. Це відповідає дещо вищому впливу PBO на дорослих особин PMD-R, ніж штам MSM-S, зі значеннями LD50 4,79 та 6,30 мкг/мг для самок відповідно (U = 0, Z = -2,021, P = 0,057). Можна розрахувати, що значення LD50 C. verum, A. galanga, C. rotundus та PBO проти PMD-R приблизно в 0,98, 0,99, 0,95 та 0,76 раза нижчі, ніж проти MCM-S відповідно. Таким чином, це вказує на те, що чутливість до PBO та EO є відносно схожою між двома штамами Aedes. Хоча PMD-R був більш чутливим, ніж MCM-S, чутливість Aedes aegypti була незначною. Навпаки, два штами Aedes значно відрізнялися за чутливістю до перметрину aegypti (Таблиця 4). PMD-R продемонстрував значну стійкість до перметрину (значення LD50 = 0,44 нг/мг у жінок) з вищим значенням LD50 3,70 порівняно з MCM-S (значення LD50 = 0,44 нг/мг у жінок) нг/мг у жінок (U = 0, Z = -2,309, P = 0,029). Хоча PMD-R набагато менш чутливий до перметрину, ніж MCM-S, його чутливість до PBO та олій C. verum, A. galanga та C. rotundus дещо вища, ніж у MCM-S.
Як спостерігалося в біотесті комбінації ЕО-перметрину на дорослій популяції, бінарні суміші перметрину та ЕО (LD25) показали або синергію (значення SR > 1,05), або відсутність ефекту (значення SR = 1 ± 0,05). Комплексний вплив суміші ЕО-перметрину на дорослих особин експериментальних альбіносів. Штами Aedes aegypti MCM-S та PMD-R показано в Таблиці 4 та на Рисунку 3. Було виявлено, що додавання олії C. verum дещо знижує LD50 перметрину проти MCM-S та дещо збільшує LD50 проти PMD-R до 0,44–0,42 нг/мг у жінок та з 3,70 до 3,85 нг/мг у жінок відповідно. На противагу цьому, додавання олій C. rotundus та A. galanga значно знизило LD50 перметрину на MCM-S з 0,44 до 0,07 (U = 0, Z = -2,309, P = 0,029) та до 0,11 (U = 0). , Z) = -2,309, P = 0,029) нг/мг у жінок. Виходячи зі значень LD50 MCM-S, значення SR суміші EO-перметрину після додавання олій C. rotundus та A. galanga становили 6,28 та 4,00 відповідно. Відповідно, LD50 перметрину проти PMD-R значно знизилася з 3,70 до 0,42 (U = 0, Z = -2,309, P = 0,029) та до 0,003 з додаванням олій C. rotundus та A. galanga (U = 0). , Z = -2,337, P = 0,029) нг/мг самиці. Значення SR перметрину в поєднанні з C. rotundus проти PMD-R становило 8,81, тоді як значення SR суміші галангалу та перметрину становило 1233,33. Відносно MCM-S, значення LD50 позитивного контролю PBO зменшилося з 0,44 до 0,26 нг/мг (самки) та з 3,70 нг/мг (самки) до 0,65 нг/мг (U = 0, Z = -2,309, P = 0,029) та PMD-R (U = 0, Z = -2,309, P = 0,029). Значення SR суміші PBO-перметрин для штамів MCM-S та PMD-R становили 1,69 та 5,69 відповідно. Ці результати вказують на те, що олії C. rotundus та A. galanga та PBO посилюють токсичність перметрину більшою мірою, ніж олія C. verum для штамів MCM-S та PMD-R.
Активність (LD50) EO, PBO, перметрину (PE) та їх комбінацій у дорослих особинах проти чутливих до піретроїдів (MCM-S) та резистентних до піретроїдів (PMD-R) штамів комарів Aedes. Aedes aegypti
[45]. Синтетичні піретроїди використовуються в усьому світі для боротьби майже з усіма членистоногими, що мають сільськогосподарське та медичне значення. Однак через шкідливі наслідки використання синтетичних інсектицидів, особливо з точки зору розвитку та широкого поширення резистентності комарів, а також впливу на довгострокове здоров'я та навколишнє середовище, зараз існує нагальна потреба у зменшенні використання традиційних синтетичних інсектицидів та розробці альтернатив [35, 46, 47]. Окрім захисту навколишнього середовища та здоров'я людини, переваги ботанічних інсектицидів включають високу селективність, глобальну доступність та простоту виробництва та використання, що робить їх більш привабливими для боротьби з комарами [32, 48, 49]. Це дослідження, окрім з'ясування хімічних характеристик ефективних ефірних олій за допомогою аналізу ГХ-МС, також оцінило ефективність ефірних олій дорослих особин та їх здатність посилювати токсичність синтетичного перметрину aegypti у штамах, чутливих до піретроїдів (MCM-S), та резистентних штамах (PMD-R).
Характеристика методом ГХ-МС показала, що циперн (14,04%), β-бісаболен (18,27%) та циннамальдегід (64,66%) були основними компонентами олій C. rotundus, A. galanga та C. verum відповідно. Ці хімічні речовини продемонстрували різноманітну біологічну активність. Ан та ін. [50] повідомили, що 6-ацетоксициперен, виділений з кореневища C. rotundus, діє як протипухлинна сполука та може індукувати каспазозалежний апоптоз у клітинах раку яєчників. β-Бісаболен, екстрагований з ефірної олії дерева мирри, проявляє специфічну цитотоксичність проти клітин пухлин молочної залози людини та миші як in vitro, так і in vivo [51]. Повідомлялося, що циннамальдегід, отриманий з природних екстрактів або синтезований у лабораторії, має інсектицидну, антибактеріальну, протигрибкову, протизапальну, імуномодулюючу, протиракову та антиангіогенну активність [52].
Результати біоаналізу дозозалежної активності у дорослих особин показали хороший потенціал протестованих еноонозних речовин (ЕО) та показали, що штами комарів Aedes MCM-S та PMD-R мали подібну чутливість до ЕО та перметрину (PBO). Aedes aegypti. Порівняння ефективності ЕО та перметрину показало, що останній має сильніший алерцидний ефект: значення LD50 становлять 0,44 та 3,70 нг/мг у самок для штамів MCM-S та PMD-R відповідно. Ці висновки підтверджуються багатьма дослідженнями, які показують, що природні пестициди, особливо продукти рослинного походження, загалом менш ефективні, ніж синтетичні речовини [31, 34, 35, 53, 54]. Це може бути пов'язано з тим, що перші є складною комбінацією активних або неактивних інгредієнтів, тоді як другі є очищеною окремою активною сполукою. Однак різноманітність та складність природних активних інгредієнтів з різними механізмами дії можуть посилювати біологічну активність або перешкоджати розвитку резистентності у популяціях хазяїв [55, 56, 57]. Багато дослідників повідомляли про протимоскітний потенціал C. verum, A. galanga та C. rotundus та їхніх компонентів, таких як β-бісаболен, циннамальдегід та 1,8-цинеол [22, 36, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64]. Однак огляд літератури показав, що попередніх повідомлень про його синергетичний ефект з перметрином або іншими синтетичними інсектицидами проти комарів Aedes. Aedes aegypti.
У цьому дослідженні спостерігалися значні відмінності в чутливості до перметрину між двома штамами Aedes. Aedes aegypti. MCM-S чутливий до перметрину, тоді як PMD-R набагато менш чутливий до нього, з рівнем резистентності 8,41. Порівняно з чутливістю MCM-S, PMD-R менш чутливий до перметрину, але більш чутливий до EO, що забезпечує основу для подальших досліджень, спрямованих на підвищення ефективності перметрину шляхом його поєднання з EO. Синергетичний комбінований біологічний аналіз впливу на дорослих особин показав, що бінарні суміші EO та перметрину знижують або збільшують смертність дорослих Aedes. Aedes aegypti. Додавання олії C. verum дещо знизило LD50 перметрину проти MCM-S, але дещо збільшило LD50 проти PMD-R зі значеннями SR 1,05 та 0,96 відповідно. Це вказує на те, що олія C. verum не має синергетичного або антагоністичного ефекту на перметрин при тестуванні на MCM-S та PMD-R. На противагу цьому, олії C. rotundus та A. galanga продемонстрували значний синергетичний ефект, значно знижуючи значення LD50 перметрину на MCM-S або PMD-R. Коли перметрин поєднували з ЕО C. rotundus та A. galanga, значення SR суміші ЕО-перметрин для MCM-S становили 6,28 та 4,00 відповідно. Крім того, коли перметрин оцінювали відносно PMD-R у поєднанні з C. rotundus (SR = 8,81) або A. galanga (SR = 1233,33), значення SR значно зросли. Варто зазначити, що як C. rotundus, так і A. galanga значно посилювали токсичність перметрину проти PMD-R Ae. aegypti. Аналогічно, було виявлено, що PBO підвищує токсичність перметрину зі значеннями SR 1,69 та 5,69 для штамів MCM-S та PMD-R відповідно. Оскільки C. rotundus та A. galanga мали найвищі значення SR, їх вважали найкращими синергістами у посиленні токсичності перметрину на MCM-S та PMD-R відповідно.
У кількох попередніх дослідженнях повідомлялося про синергетичний ефект комбінацій синтетичних інсектицидів та рослинних екстрактів проти різних видів комарів. Ларвіцидний біоаналіз проти Anopheles Stephensi, досліджений Калаянасундарамом та Дасом [65], показав, що фентіон, органофосфат широкого спектру дії, був пов'язаний з Cleodendron inerme, Pedalium murax та Parthenium hysterophorus. Спостерігалася значна синергія між екстрактами із синергетичним ефектом (SF) 1,31, 1,38, 1,40, 1,48, 1,61 та 2,23 відповідно. У ларвіцидному скринінгу 15 видів мангрових дерев було виявлено, що екстракт петролейного ефіру ходулоподібного кореня мангрових дерев є найефективнішим проти Culex quinquefasciatus зі значенням LC50 25,7 мг/л [66]. Також повідомлялося, що синергетичний ефект цього екстракту та ботанічного інсектициду піретруму знижує LC50 піретруму проти личинок C. quinquefasciatus з 0,132 мг/л до 0,107 мг/л, крім того, у цьому дослідженні використовувався розрахунок SF 1,23. 34,35,44]. Була оцінена комбінована ефективність екстракту кореня пасльону цитронового та кількох синтетичних інсектицидів (наприклад, фентіону, циперметрину (синтетичного піретроїду) та тіметфосу (фосфорорганічного ларвіциду)) проти комарів Anopheles. Stephensi [54] та C. quinquefasciatus [34]. Комбіноване використання циперметрину та екстракту петролейного ефіру жовтих плодів показало синергетичний ефект на циперметрин у всіх співвідношеннях. Найбільш ефективним співвідношенням було бінарне поєднання 1:1 зі значеннями LC50 та SF 0,0054 ppm та 6,83 відповідно відносно An. Стівен Вест [54]. Хоча бінарна суміш S. xanthocarpum та темефосу у співвідношенні 1:1 була антагоністичною (SF = 0,6406), комбінація S. xanthocarpum-фентіон (1:1) продемонструвала синергетичну активність проти C. quinquefasciatus з SF 1,3125 [34]]. Тонг та Бломквіст [35] вивчали вплив рослинного етиленоксиду на токсичність карбарилу (карбамату широкого спектру дії) та перметрину для комарів Aedes. Aedes aegypti. Результати показали, що етиленоксид з агару, чорного перцю, ялівцю, геліхрізуму, сандалового дерева та кунжуту підвищував токсичність карбарилу для комарів Aedes. Значення SR личинок aegypti варіюються від 1,0 до 7,0. На противагу цьому, жоден з ефірних олій не був токсичним для дорослих комарів Aedes. На цьому етапі не повідомлялося про синергетичний ефект комбінації Aedes aegypti та ЕО-карбарилу. ФБО використовували як позитивний контроль для посилення токсичності карбарилу проти комарів Aedes. Значення SR личинок та дорослих особин Aedes aegypti становлять 4,9-9,5 та 2,3 відповідно. Лише бінарні суміші перметрину та ЕО або ФБО були протестовані на ларвіцидну активність. Суміш ЕО-перметрину мала антагоністичний ефект, тоді як суміш ПБО-перметрину мала синергетичний ефект проти комарів Aedes. Личинки Aedes aegypti. Однак експерименти з дозою та оцінка SR для сумішей ПБО-перметрину ще не проводилися. Хоча щодо синергетичного ефекту фітосинтетичних комбінацій проти комарів-переносників досягнуто небагато результатів, ці дані підтверджують існуючі результати, що відкриває перспективу додавання синергістів не лише для зменшення застосованої дози, але й для збільшення ефекту знищення. Ефективність комах. Крім того, результати цього дослідження вперше продемонстрували, що олії C. rotundus та A. galanga синергічно мають значно вищу ефективність проти чутливих до піретроїдів та стійких до піретроїдів штамів комарів Aedes порівняно з ПБО у поєднанні з токсичністю перметрину. Aedes aegypti. Однак неочікувані результати синергетичного аналізу показали, що олія C. verum мала найбільшу антидотну активність проти обох штамів Aedes. Дивно, але токсична дія перметрину на Aedes aegypti була незадовільною. Варіації в токсичних та синергетичних ефектах можуть бути частково зумовлені впливом різних типів та рівнів біоактивних компонентів у цих оліях.
Незважаючи на зусилля, спрямовані на розуміння того, як підвищити ефективність, синергетичні механізми залишаються незрозумілими. Можливі причини різної ефективності та синергетичного потенціалу можуть включати відмінності в хімічному складі протестованих продуктів та відмінності у сприйнятливості комарів, пов'язані зі статусом та розвитком резистентності. Існують відмінності між основними та другорядними компонентами етиленоксиду, протестованими в цьому дослідженні, і деякі з цих сполук, як було показано, мають репелентну та токсичну дію проти різних шкідників та переносників хвороб [61,62,64,67,68]. Однак основні сполуки, охарактеризовані в оліях C. rotundus, A. galanga та C. verum, такі як циперн, β-бісаболен та циннамальдегід, не були протестовані в цій статті на предмет їхньої антиімагогічної та синергетичної активності проти Ae, відповідно, Aedes aegypti. Тому необхідні подальші дослідження, щоб виділити активні інгредієнти, присутні в кожній ефірній олії, та з'ясувати їхню інсектицидну ефективність та синергетичну взаємодію проти цього переносника комарів. Загалом, інсектицидна активність залежить від дії та реакції між отрутами та тканинами комах, яку можна спростити та розділити на три стадії: проникнення в шкіру тіла комахи та мембрани органів-мішеней, активація (= взаємодія з мішенню) та детоксикація токсичних речовин [57, 69]. Тому синергізм інсектицидів, що призводить до підвищення ефективності комбінацій токсикантів, вимагає принаймні однієї з цих категорій, таких як підвищене проникнення, більша активація накопичених сполук або менше зниження детоксикації активного інгредієнта пестициду. Наприклад, енергетична толерантність затримує проникнення кутикули через потовщену кутикулу та біохімічну стійкість, таку як посилений метаболізм інсектицидів, що спостерігається у деяких стійких штамів комах [70, 71]. Значна ефективність мінералів у підвищенні токсичності перметрину, особливо проти PMD-R, може свідчити про вирішення проблеми стійкості до інсектицидів шляхом взаємодії з механізмами стійкості [57, 69, 70, 71]. Тонг та Бломквіст [35] підтвердили результати цього дослідження, продемонструвавши синергетичну взаємодію між мінералами та синтетичними пестицидами. aegypti, є докази інгібуючої активності проти детоксикуючих ферментів, включаючи монооксигенази цитохрому P450 та карбоксилестерази, які тісно пов'язані з розвитком стійкості до традиційних пестицидів. ФБО не тільки є метаболічним інгібітором монооксигенази цитохрому P450, але й покращує проникнення інсектицидів, що продемонстровано його використанням як позитивного контролю в синергетичних дослідженнях [35, 72]. Цікаво, що 1,8-цинеол, один з важливих компонентів, що містяться в олії галангалу, відомий своїм токсичним впливом на види комах [22, 63, 73] і, як повідомлялося, має синергетичний ефект у кількох галангальних дослідженнях [74]. ,75,76,77]. Крім того, 1,8-цинеол у поєднанні з різними препаратами, включаючи куркумін [78], 5-фторурацил [79], мефенамінову кислоту [80] та зидовудин [81], також має ефект, що сприяє проникненню, in vitro. Таким чином, можлива роль 1,8-цинеолу в синергетичній інсектицидній дії полягає не лише в його дії як активного інгредієнта, але й у дії як підсилювача проникнення. Через більший синергізм з перметрином, особливо проти PMD-R, синергетичні ефекти олії галангала та олії трихозантесу, що спостерігаються в цьому дослідженні, можуть бути результатом взаємодії з механізмами резистентності, тобто підвищеної проникності для хлору. Піретроїди збільшують активацію накопичених сполук та пригнічують детоксикуючі ферменти, такі як монооксигенази та карбоксилестерази цитохрому P450. Однак ці аспекти потребують подальшого вивчення для з'ясування специфічної ролі EO та його ізольованих сполук (окремо або в комбінації) у синергетичних механізмах.
У 1977 році було зареєстровано зростання рівня стійкості до перметрину в основних популяціях переносників у Таїланді, і протягом наступних десятиліть використання перметрину було значною мірою замінено іншими піретроїдними хімікатами, особливо тими, що були замінені дельтаметрином [82]. Однак стійкість переносників до дельтаметрину та інших класів інсектицидів надзвичайно поширена по всій країні через надмірне та постійне використання [14, 17, 83, 84, 85, 86]. Для боротьби з цією проблемою рекомендується повертати або повторно використовувати викинуті пестициди, які раніше були ефективними та менш токсичними для ссавців, такі як перметрин. Наразі, хоча використання перметрину було скорочено в рамках нещодавніх національних урядових програм боротьби з комарами, стійкість до перметрину все ще може бути виявлена в популяціях комарів. Це може бути пов'язано з впливом на комарів комерційних побутових засобів боротьби зі шкідниками, які в основному складаються з перметрину та інших піретроїдів [14, 17]. Таким чином, успішне повторне використання перметрину вимагає розробки та впровадження стратегій для зниження стійкості переносників. Хоча жодна з ефірних олій, протестованих окремо в цьому дослідженні, не була такою ж ефективною, як перметрин, спільна робота з перметрином призвела до вражаючих синергетичних ефектів. Це є багатообіцяючим свідченням того, що взаємодія ефірних олій з механізмами резистентності призводить до того, що комбінація перметрину з ефірними оліями є більш ефективною, ніж інсектицид або ефірні олії окремо, особливо проти PMD-R Ae. Aedes aegypti. Переваги синергетичних сумішей у підвищенні ефективності, незважаючи на використання нижчих доз для боротьби з переносниками, можуть призвести до покращення управління резистентністю та зниження витрат [33, 87]. З цих результатів приємно відзначити, що ефірні олії A. galanga та C. rotundus були значно ефективнішими, ніж фенолброматофосфат (ФБО), у синергії токсичності перметрину як у штамах MCM-S, так і в штамах PMD-R та є потенційною альтернативою традиційним ергогенним засобам.
Обрані ефіри етилену мали значний синергетичний ефект у посиленні токсичності дорослих особин проти PMD-R Ae. aegypti, особливо олія галангала, яка має значення SR до 1233,33, що вказує на те, що ефіри етилену мають широкі перспективи як синергіст у підвищенні ефективності перметрину. Це може стимулювати використання нового активного натурального продукту, що разом може збільшити використання високоефективних засобів боротьби з комарами. Це також розкриває потенціал етиленоксиду як альтернативного синергісту для ефективного покращення старіших або традиційних інсектицидів для вирішення існуючих проблем резистентності в популяціях комарів. Використання легкодоступних рослин у програмах боротьби з комарами не тільки зменшує залежність від імпортних та дорогих матеріалів, але й стимулює місцеві зусилля щодо зміцнення систем охорони здоров'я.
Ці результати чітко демонструють значний синергетичний ефект, що виникає внаслідок комбінації етиленоксиду та перметрину. Результати підкреслюють потенціал етиленоксиду як рослинного синергіста в боротьбі з комарами, підвищуючи ефективність перметрину проти комарів, особливо у стійких популяціях. Подальші розробки та дослідження вимагатимуть синергетичного біоаналізу олій галангалу та альпінії та їх ізольованих сполук, комбінацій інсектицидів природного або синтетичного походження проти різних видів та стадій комарів, а також тестування на токсичність проти нецільових організмів. Практичне використання етиленоксиду як життєздатного альтернативного синергіста.
Всесвітня організація охорони здоров'я. Глобальна стратегія профілактики та боротьби з лихоманкою денге на 2012–2020 роки. Женева: Всесвітня організація охорони здоров'я, 2012.
Вівер С.К., Коста Ф., Гарсіа-Бланко М.А., Ко А.І., Рібейро Г.С., Сааде Г. та ін. Вірус Зіка: історія, виникнення, біологія та перспективи боротьби. Противірусні дослідження. 2016;130:69-80.
Всесвітня організація охорони здоров'я. Інформаційний бюлетень про лихоманку денге. 2016. http://www.searo.who.int/entity/vector_borne_tropical_diseases/data/data_factsheet/en/. Дата доступу: 20 січня 2017 року
Департамент охорони здоров'я. Поточний стан випадків лихоманки денге та геморагічної лихоманки денге в Таїланді. 2016. http://www.m-society.go.th/article_attach/13996/17856.pdf. Дата доступу: 6 січня 2017 року
Оой Е.Е., Гох К.Т., Габлер Д.Дж. 35 років профілактики денге та боротьби з переносниками інфекції в Сінгапурі. Раптове інфекційне захворювання. 2006;12:887–93.
Моррісон А.К., Зілінскі-Гутьєррес Е., Скотт Т.В., Розенберг Р. Визначення проблем та пропонування рішень для контролю вірусних переносників Aedes aegypti. PLOS Medicine. 2008;5:362–6.
Центри контролю та профілактики захворювань. Лихоманка денге, ентомологія та екологія. 2016. http://www.cdc.gov/dengue/entomologyecology/. Дата доступу: 6 січня 2017 року
Охімайн Е.І., Ангайе Т.К.Н., Бассі С.Є. Порівняння ларвіцидної активності листя, кори, стебел та коренів Jatropa curcas (Euphorbiaceae) проти переносника малярії Anopheles gambiae. СЖБР. 2014;3:29-32.
Сулеймані-Ахмаді М., Ватандуст Х., Зарех М. Характеристики середовища існування личинок Anopheles у районах поширення малярії в рамках програми ліквідації малярії на південному сході Ірану. Азіатсько-Тихоокеанський журнал Trop Biomed. 2014;4(Додаток 1):S73–80.
Белліні Р., Целлер Х., Ван Бортель В. Огляд підходів до боротьби з переносниками хвороби, запобігання та контролю спалахів вірусу Західного Нілу, а також виклики, що стоять перед Європою. Паразити-переносники. 2014;7:323.
Мутусамі Р., Шивакумар М.С. Селекція та молекулярні механізми стійкості до циперметрину у рудих гусениць (Amsacta albistriga Walker). Біохімічна фізіологія шкідників. 2014;117:54–61.
Рамкумар Г., Шивакумар М.С. Лабораторне дослідження стійкості до перметрину та перехресної стійкості Culex quinquefasciatus до інших інсектицидів. Дослідницький центр Паластора. 2015;114:2553–60.
Мацунака С., Хатсон Д.Г., Мерфі С.Д. Хімія пестицидів: добробут людини та навколишнє середовище, том 3: Механізм дії, метаболізм та токсикологія. Нью-Йорк: Pergamon Press, 1983.
Чареонвіріяфап Т., Бангс М.Дж., Сувонкерт В., Конгмі М., Корбел А.В., Нгоен-Клан Р. Огляд стійкості до інсектицидів та поведінкового уникнення переносників хвороб людини в Таїланді. Паразити-переносники. 2013;6:280.
Чареонвіріяфап Т., Аум-Аунг Б., Ратанатам С. Сучасні моделі стійкості до інсектицидів серед комарів-переносників у Таїланді. Південно-Східна Азія J Trop Med Public Health. 1999;30:184-94.
Чареонвіріяфап Т., Бангс М.Дж., Ратанатам С. Стан малярії в Таїланді. Південно-Східна Азія J Trop Med Public Health. 2000;31:225–37.
Плернсуб С., Саїнгамсук Дж., Янола Дж., Лумджуан Н., Тіппаванкосол П., Уолтон С., Сомбун П. Часова частота мутацій стійкості до нокдауну F1534C та V1016G у комарів Aedes aegypti в Чіангмаї, Таїланд, та вплив мутацій на ефективність теплових туманних розпилювачів, що містять піретроїди. Aktatrop. 2016;162:125–32.
Вонтас Дж., Кіулос Е., Павліді Н., Мору Е., Делла Торре А., Ренсон Х. Стійкість до інсектицидів у основних переносників денге Aedes albopictus і Aedes aegypti. Біохімічна фізіологія шкідників. 2012;104:126-31.
Час публікації: 08 липня 2024 р.