Paldies, ka apmeklējāt vietni Nature.com. Jūsu izmantotajai pārlūkprogrammas versijai ir ierobežots CSS atbalsts. Lai iegūtu labākos rezultātus, iesakām izmantot jaunāku pārlūkprogrammas versiju (vai atspējot saderības režīmu pārlūkprogrammā Internet Explorer). Tikmēr, lai nodrošinātu nepārtrauktu atbalstu, vietne tiek rādīta bez stila vai JavaScript.
No augiem iegūtu insekticīdu savienojumu kombinācijām var būt sinerģiska vai antagonistiska mijiedarbība pret kaitēkļiem. Ņemot vērā Aedes odu pārnēsāto slimību straujo izplatību un Aedes odu populāciju pieaugošo izturību pret tradicionālajiem insekticīdiem, tika izstrādātas divdesmit astoņas terpēnu savienojumu kombinācijas, kuru pamatā ir augu ēteriskās eļļas, un tās tika testētas pret Aedes aegypti kāpuru un pieaugušo īpatņu stadijām. Sākotnēji tika novērtētas piecas augu ēteriskās eļļas (EO), lai noteiktu to efektivitāti pret larvicīdiem un pieaugušajiem īpatņiem, un katrā EO tika identificēti divi galvenie savienojumi, pamatojoties uz GC-MS rezultātiem. Tika iegādāti galvenie identificētie savienojumi, proti, dialildisulfīds, dialiltrisulfīds, karvons, limonēns, eugenols, metileugenols, eikaliptols, eudesmols un odu alfa-pinēns. Pēc tam, izmantojot subletālas devas, tika sagatavotas šo savienojumu binārās kombinācijas, un tika pārbaudīta un noteikta to sinerģiskā un antagonistiskā iedarbība. Labākās larvicīdās kompozīcijas iegūst, sajaucot limonēnu ar dialildisulfīdu, un labākās pieaugušo īpatņu kompozīcijas iegūst, sajaucot karvonu ar limonēnu. Komerciāli izmantotais sintētiskais larvicīds Temphos un pieaugušo larvicīds Malation tika testēti atsevišķi un binārās kombinācijās ar terpenoīdiem. Rezultāti parādīja, ka temefosa un dialildisulfīda, kā arī malationa un eudesmola kombinācija bija visefektīvākā. Šīm spēcīgajām kombinācijām ir potenciāls lietot pret Aedes aegypti.
Augu ēteriskās eļļas (EO) ir sekundāri metabolīti, kas satur dažādus bioaktīvus savienojumus, un tās kļūst arvien nozīmīgākas kā alternatīva sintētiskajiem pesticīdiem. Tās ir ne tikai videi un lietotājam draudzīgas, bet arī dažādu bioaktīvu savienojumu maisījums, kas arī samazina zāļu rezistences attīstības iespējamību1. Izmantojot GC-MS tehnoloģiju, pētnieki pārbaudīja dažādu augu ēterisko eļļu sastāvdaļas un identificēja vairāk nekā 3000 savienojumu no 17 500 aromātiskiem augiem2, no kuriem lielākā daļa tika pārbaudīti uz insekticīdām īpašībām, un ziņots, ka tiem piemīt insekticīda iedarbība3,4. Daži pētījumi uzsver, ka savienojuma galvenās sastāvdaļas toksicitāte ir tāda pati vai lielāka nekā tā neattīrītam etilēnoksīdam. Taču atsevišķu savienojumu lietošana atkal var radīt vietu rezistences attīstībai, kā tas ir ķīmisko insekticīdu gadījumā5,6. Tāpēc pašreizējā uzmanība tiek pievērsta etilēnoksīda savienojumu maisījumu sagatavošanai, lai uzlabotu insekticīdu efektivitāti un samazinātu rezistences iespējamību mērķa kaitēkļu populācijās. Atsevišķas EO esošās aktīvās vielas kombinācijās var uzrādīt sinerģisku vai antagonistisku iedarbību, kas atspoguļo EO kopējo aktivitāti, un šis fakts ir labi uzsvērts iepriekšējo pētnieku veiktajos pētījumos7,8. Vektoru kontroles programma ietver arī EO un tā komponentus. Ēterisko eļļu odus iznīcinošā aktivitāte ir plaši pētīta uz Culex un Anopheles odiem. Vairākos pētījumos ir mēģināts izstrādāt efektīvus pesticīdus, kombinējot dažādus augus ar komerciāli izmantotiem sintētiskiem pesticīdiem, lai palielinātu kopējo toksicitāti un samazinātu blakusparādības9. Tomēr šādu savienojumu pētījumi pret Aedes aegypti joprojām ir reti. Medicīnas zinātnes sasniegumi un zāļu un vakcīnu izstrāde ir palīdzējusi apkarot dažas vektoru pārnēsātas slimības. Tomēr dažādu vīrusa serotipu klātbūtne, ko pārnēsā Aedes aegypti odi, ir novedusi pie vakcinācijas programmu neveiksmes. Tāpēc, kad rodas šādas slimības, vektoru kontroles programmas ir vienīgā iespēja novērst slimības izplatību. Pašreizējā situācijā Aedes aegypti kontrole ir ļoti svarīga, jo tas ir galvenais dažādu vīrusu un to serotipu, kas izraisa denges drudzi, Zikas vīrusu, denges hemorāģisko drudzi, dzelteno drudzi u.c., pārnēsātājs. Visievērojamākais ir fakts, ka gandrīz visu vektoru pārnēsāto Aedes slimību gadījumu skaits Ēģiptē un visā pasaulē katru gadu pieaug. Tāpēc šajā kontekstā ir steidzami jāizstrādā videi draudzīgi un efektīvi Aedes aegypti populāciju kontroles pasākumi. Potenciālie kandidāti šajā ziņā ir EO, to sastāvā esošie savienojumi un to kombinācijas. Tāpēc šajā pētījumā tika mēģināts identificēt efektīvas sinerģiskas galveno augu EO savienojumu kombinācijas no pieciem augiem ar insekticīdām īpašībām (t.i., piparmētra, svētais baziliks, eikalipta plankumainais eikalipts, Allium sulphuse un melaleuca) pret Aedes aegypti.
Visiem atlasītajiem EO bija potenciāla larvicīda aktivitāte pret Aedes aegypti ar 24 stundu LC50 no 0,42 līdz 163,65 ppm. Visaugstākā larvicīda aktivitāte tika reģistrēta piparmētru (Mp) EO ar LC50 vērtību 0,42 ppm pēc 24 stundām, kam sekoja ķiploki (As) ar LC50 vērtību 16,19 ppm pēc 24 stundām (1. tabula).
Izņemot Ocimum Sainttum, Os EO, visiem četriem pārējiem pārbaudītajiem EO bija acīmredzama alerģiska iedarbība, LC50 vērtībām svārstījoties no 23,37 līdz 120,16 ppm 24 stundu iedarbības periodā. Thymophilus striata (Cl) EO bija visefektīvākais pieaugušo īpatņu nonāvēšanā ar LC50 vērtību 23,37 ppm 24 stundu laikā pēc iedarbības, kam sekoja Eucalyptus maculata (Em), kuras LC50 vērtība bija 101,91 ppm (1. tabula). Savukārt Os LC50 vērtība vēl nav noteikta, jo visaugstākā mirstība — 53 % — tika reģistrēta pie lielākās devas (3. papildattēls).
Katra EO divi galvenie savienojumi tika identificēti un atlasīti, pamatojoties uz NIST bibliotēkas datubāzes rezultātiem, GC hromatogrammas laukuma procentuālo daļu un MS spektru rezultātiem (2. tabula). EO As galvenie identificētie savienojumi bija dialildisulfīds un dialiltrisulfīds; EO Mp galvenie identificētie savienojumi bija karvons un limonēns, EO Em galvenie identificētie savienojumi bija eudesmols un eikaliptols; EO Os galvenie identificētie savienojumi bija eugenols un metileugenols, un EO Cl galvenie identificētie savienojumi bija eugenols un α-pinēns (1. attēls, 5.–8. papildattēls, 1.–5. papildtabula).
Izvēlēto ēterisko eļļu (A-dialildisulfīds; B-dialiltrisulfīds; C-eugenols; D-metileugenols; E-limonēns; F-aromātiskais ceperons; G-α-pinēns; H-cineols; R-eudamols) galveno terpenoīdu masas spektrometrijas rezultāti.
Kopumā deviņi savienojumi (dialildisulfīds, dialiltrisulfīds, eugenols, metileugenols, karvons, limonēns, eikaliptols, eudesmols, α-pinēns) tika identificēti kā efektīvi savienojumi, kas ir galvenās EO sastāvdaļas, un tiem tika veikta individuāla bioloģiskā analīze pret Aedes aegypti kāpuru stadijās. Savienojumam eudesmolam bija visaugstākā larvicīda aktivitāte ar LC50 vērtību 2,25 ppm pēc 24 stundu iedarbības. Ir konstatēts, ka savienojumiem dialildisulfīds un dialiltrisulfīds piemīt arī potenciāla larvicīda iedarbība ar vidējām subletālām devām diapazonā no 10 līdz 20 ppm. Mērena larvicīda aktivitāte atkal tika novērota savienojumiem eugenols, limonēns un eikaliptols ar LC50 vērtībām attiecīgi 63,35 ppm, 139,29 ppm un 181,33 ppm pēc 24 stundām (3. tabula). Tomēr pat pie lielākajām devām netika konstatēts būtisks metileugenola un karvona larvicīdais potenciāls, tāpēc LC50 vērtības netika aprēķinātas (3. tabula). Sintētiskā larvicīda Temephos vidējā letālā koncentrācija pret Aedes aegypti 24 stundu iedarbības laikā bija 0,43 ppm (3. tabula, 6. papildtabula).
Septiņi savienojumi (dialildisulfīds, dialiltrisulfīds, eikaliptols, α-pinēns, eudesmols, limonēns un karvons) tika identificēti kā galvenie efektīvā EO savienojumi un tika individuāli testēti pret pieaugušiem Ēģiptes Aedes odiem. Saskaņā ar Probita regresijas analīzi, visaugstākais potenciāls tika konstatēts eudesmolam ar LC50 vērtību 1,82 ppm, kam seko eikaliptols ar LC50 vērtību 17,60 ppm 24 stundu iedarbības laikā. Atlikušie pieci testētie savienojumi bija mēreni kaitīgi pieaugušajiem ar LC50 vērtību no 140,79 līdz 737,01 ppm (3. tabula). Sintētiskais organofosfora malations bija mazāk spēcīgs nekā eudesmols un spēcīgāks nekā pārējie seši savienojumi, ar LC50 vērtību 5,44 ppm 24 stundu iedarbības periodā (3. tabula, 6. papildtabula).
Lai formulētu bināras kombinācijas ar LC50 devām attiecībā 1:1, tika atlasīti septiņi spēcīgi svina savienojumi un organofosfora tamefosāts. Kopumā tika sagatavotas 28 bināras kombinācijas un pārbaudītas to larvicīda efektivitāte pret Aedes aegypti. Deviņas kombinācijas tika atzītas par sinerģiskām, 14 kombinācijas bija antagonistiskas, un piecas kombinācijas nebija larvicīdas. Starp sinerģiskajām kombinācijām visefektīvākā bija dialildisulfīda un temofola kombinācija, un pēc 24 stundām tika novērota 100% mirstība (4. tabula). Līdzīgi limonēna maisījumi ar dialildisulfīdu un eugenola maisījumi ar timetfosu uzrādīja labu potenciālu, un novērotā kāpuru mirstība bija 98,3% (5. tabula). Atlikušās 4 kombinācijas, proti, eudesmols plus eikaliptols, eudesmols plus limonēns, eikaliptols plus alfa-pinēns, alfa-pinēns plus temefoss, arī uzrādīja ievērojamu larvicīda efektivitāti, un novērotā mirstība pārsniedza 90%. Paredzamā mirstība ir tuvu 60–75 % (4. tabula). Tomēr limonēna kombinācija ar α-pinēnu vai eikaliptu uzrādīja antagonistiskas reakcijas. Tāpat ir konstatēts, ka Temephos maisījumiem ar eugenolu vai eikaliptu, vai eudesmolu, vai dialiltrisulfīdu ir antagonistiska iedarbība. Tāpat dialildisulfīda un dialiltrisulfīda kombinācijai, kā arī jebkura no šiem savienojumiem kombinācijai ar eudesmolu vai eugenolu ir antagonistiska larvicīdā iedarbība. Antagonisms ir ziņots arī par eudesmola kombināciju ar eugenolu vai α-pinēnu.
No visiem 28 binārajiem maisījumiem, kas tika pārbaudīti attiecībā uz pieaugušo skābo aktivitāti, 7 kombinācijas bija sinerģiskas, 6 nebija nekādas iedarbības un 15 bija antagonistiskas. Eudesmola maisījumi ar eikaliptu un limonēna ar karvonu izrādījās efektīvāki nekā citas sinerģiskas kombinācijas, un mirstības rādītāji 24 stundu laikā bija attiecīgi 76% un 100% (5. tabula). Ir novērots, ka malationam piemīt sinerģiska iedarbība ar visām savienojumu kombinācijām, izņemot limonēnu un dialiltrisulfīdu. No otras puses, antagonisms ir konstatēts starp dialildisulfīdu un dialiltrisulfīdu un to kombināciju ar eikaliptu, eikaliptolu, karvonu vai limonēnu. Līdzīgi α-pinēna kombinācijām ar eudesmolu vai limonēnu, eikaliptola kombinācijām ar karvonu vai limonēnu un limonēna kombinācijām ar eudesmolu vai malationu bija antagonistiska larvicīda iedarbība. Atlikušajām sešām kombinācijām nebija būtiskas atšķirības starp paredzēto un novēroto mirstību (5. tabula).
Pamatojoties uz sinerģisko iedarbību un subletālām devām, galu galā tika atlasīta un tālāk pārbaudīta to larvicīdā toksicitāte pret lielu skaitu Aedes aegypti odu. Rezultāti parādīja, ka novērotā kāpuru mirstība, izmantojot bināros kombinācijas eugenolu-limonēnu, dialildisulfīdu-limonēnu un dialildisulfīdu-timefosu, bija 100%, savukārt paredzamā kāpuru mirstība bija attiecīgi 76,48%, 72,16% un 63,4% (6. tabula). Limonēna un eudesmola kombinācija bija relatīvi mazāk efektīva, 24 stundu iedarbības periodā novērojot 88% kāpuru mirstību (6. tabula). Rezumējot, arī četras atlasītās binārās kombinācijas, lietojot plašā mērogā, uzrādīja sinerģisku larvicīdu iedarbību pret Aedes aegypti (6. tabula).
Lai kontrolētu lielas pieaugušo Aedes aegypti populācijas, pieaugušo ekosistēmu biotestēšanai tika izvēlētas trīs sinerģiskas kombinācijas. Lai izvēlētos kombinācijas testēšanai uz lielām kukaiņu kolonijām, vispirms mēs koncentrējāmies uz divām labākajām sinerģiskajām terpēnu kombinācijām, proti, karvonu plus limonēnu un eikaliptolu plus eudesmolu. Otrkārt, labākā sinerģiskā kombinācija tika izvēlēta no sintētiskā organofosfāta malationa un terpenoīdu kombinācijas. Mēs uzskatām, ka malationa un eudesmola kombinācija ir labākā kombinācija testēšanai uz lielām kukaiņu kolonijām, jo ir novērota augstākā mirstība un kandidātu sastāvdaļu ļoti zemās LC50 vērtības. Malations uzrāda sinerģisku iedarbību kombinācijā ar α-pinēnu, dialildisulfīdu, eikaliptu, karvonu un eudesmolu. Bet, ja aplūkojam LC50 vērtības, eudesmolam ir viszemākā vērtība (2,25 ppm). Aprēķinātās malationa, α-pinēna, dialildisulfīda, eikaliptola un karvona LC50 vērtības bija attiecīgi 5,4, 716,55, 166,02, 17,6 un 140,79 ppm. Šīs vērtības norāda, ka malationa un eudesmola kombinācija ir optimālā kombinācija devas ziņā. Rezultāti parādīja, ka karvona plus limonēna un eudesmola plus malationa kombinācijām novērotā mirstība bija 100%, salīdzinot ar paredzamo mirstību no 61% līdz 65%. Cita kombinācija, eudesmols plus eikaliptols, uzrādīja 78,66% mirstību pēc 24 stundu iedarbības, salīdzinot ar paredzamo mirstību 60%. Visas trīs atlasītās kombinācijas uzrādīja sinerģisku efektu pat plašā mērogā pret pieaugušām Aedes aegypti (6. tabula).
Šajā pētījumā atlasītiem augu EO, piemēram, Mp, As, Os, Em un Cl, bija daudzsološa letāla iedarbība uz Aedes aegypti kāpuru un pieaugušo stadijām. Mp EO bija visaugstākā larvicīda aktivitāte ar LC50 vērtību 0,42 ppm, kam sekoja As, Os un Em EO ar LC50 vērtību mazāku par 50 ppm pēc 24 stundām. Šie rezultāti atbilst iepriekšējiem pētījumiem par odiem un citām divspārņu mušām10,11,12,13,14. Lai gan Cl larvicīda iedarbība ir zemāka nekā citām ēteriskajām eļļām ar LC50 vērtību 163,65 ppm pēc 24 stundām, tā pieaugušo potenciāls ir visaugstākais ar LC50 vērtību 23,37 ppm pēc 24 stundām. Mp, As un Em EO arī uzrādīja labu alercīdo potenciālu ar LC50 vērtībām 100–120 ppm diapazonā pēc 24 stundu iedarbības, taču tās bija relatīvi zemākas par to larvicīdu efektivitāti. No otras puses, EO Os uzrādīja niecīgu alercīdu efektu pat pie augstākās terapeitiskās devas. Tādējādi rezultāti liecina, ka etilēnoksīda toksicitāte augiem var atšķirties atkarībā no odu attīstības stadijas15. Tā ir atkarīga arī no EO iekļūšanas ātruma kukaiņu organismā, to mijiedarbības ar specifiskiem mērķa enzīmiem un odu detoksikācijas spējas katrā attīstības stadijā16. Liels skaits pētījumu ir parādījuši, ka galvenā komponente ir svarīgs faktors etilēnoksīda bioloģiskajā aktivitātē, jo tā veido lielāko daļu no kopējā savienojumu daudzuma3,12,17,18. Tāpēc katrā EO mēs uzskatījām divus galvenos savienojumus. Pamatojoties uz GC-MS rezultātiem, dialildisulfīds un dialiltrisulfīds tika identificēti kā galvenie EO As savienojumi, kas atbilst iepriekšējiem ziņojumiem19,20,21. Lai gan iepriekšējos ziņojumos bija norādīts, ka mentols ir viens no tā galvenajiem savienojumiem, karvons un limonēns atkal tika identificēti kā galvenie Mp EO savienojumi22,23. Os EO sastāva profils parādīja, ka galvenie savienojumi ir eugenols un metileugenols, kas ir līdzīgi iepriekšējo pētnieku atklājumiem16,24. Ir ziņots, ka eikaliptols un eikaliptols ir galvenie savienojumi Em lapu eļļā, kas atbilst dažu pētnieku atklājumiem25,26, bet ir pretēji Olalade et al. atklājumiem27. Melaleukas ēteriskajā eļļā tika novērota cineola un α-pinēna dominance, kas ir līdzīgi iepriekšējos pētījumos28,29. Ir ziņots par vienas un tās pašas augu sugas dažādās vietās ekstrahētu ēterisko eļļu sastāva un koncentrācijas iekšsugas atšķirībām, kas tika novērotas arī šajā pētījumā, ko ietekmē ģeogrāfiskie augu augšanas apstākļi, ražas novākšanas laiks, attīstības stadija vai auga vecums, hemotipu parādīšanās utt.22,30,31,32. Pēc tam galvenie identificētie savienojumi tika iegādāti un pārbaudīti, lai noteiktu to larvicīdo iedarbību un iedarbību uz pieaugušiem Aedes aegypti odiem. Rezultāti parādīja, ka dialildisulfīda larvicīdā aktivitāte bija salīdzināma ar neattīrīta EO As aktivitāti. Taču dialiltrisulfīda aktivitāte ir augstāka nekā EO As. Šie rezultāti ir līdzīgi Kimbaris et al.33 iegūtajiem rezultātiem uz Culex philippines. Tomēr šie divi savienojumi neuzrādīja labu autocīdo aktivitāti pret mērķa odiem, kas atbilst Plata-Rueda et al.34 rezultātiem uz Tenebrio molitor. Os EO ir efektīvs pret Aedes aegypti kāpuru stadiju, bet ne pret pieaugušo stadiju. Ir konstatēts, ka galveno atsevišķo savienojumu larvicīdā aktivitāte ir zemāka nekā neattīrītam Os EO. Tas norāda uz citu savienojumu lomu un to mijiedarbību neattīrītā etilēnoksīdā. Metileigenolam vienam pašam ir niecīga aktivitāte, savukārt eugenolam vienam pašam ir mērena larvicīdā aktivitāte. Šis secinājums, no vienas puses, apstiprina,35,36, un, no otras puses, ir pretrunā ar agrāko pētnieku secinājumiem37,38. Atšķirības eugenola un metileugenola funkcionālajās grupās var izraisīt atšķirīgu toksicitāti vienam un tam pašam mērķa kukainim39. Limonēnam tika konstatēta mērena larvicīda aktivitāte, savukārt karvona ietekme bija nenozīmīga. Līdzīgi limonēna relatīvi zemā toksicitāte pieaugušiem kukaiņiem un karvona augstā toksicitāte apstiprina dažu iepriekšējo pētījumu rezultātus40, bet ir pretrunā ar citiem41. Divkāršo saišu klātbūtne gan intracikliskajās, gan eksocikliskajās pozīcijās var palielināt šo savienojumu ieguvumus kā larvicīdus3,41, savukārt karvons, kas ir ketons ar nepiesātinātiem alfa un beta oglekļa atomiem, var uzrādīt lielāku toksicitātes potenciālu pieaugušajiem42. Tomēr limonēna un karvona individuālās īpašības ir daudz zemākas nekā kopējais EO Mp (1. tabula, 3. tabula). Starp testētajiem terpenoīdiem tika konstatēts, ka eudesmolam ir vislielākā larvicīda un pieaugušo aktivitāte ar LC50 vērtību zem 2,5 ppm, padarot to par daudzsološu savienojumu Aedes odu kontrolei. Tā darbība ir labāka nekā visam EO Em, lai gan tas neatbilst Čena et al.40 atklājumiem. Eudesmols ir seskviterpēns ar divām izoprēna vienībām, kas ir mazāk gaistošs nekā skābekli saturoši monoterpēni, piemēram, eikalipts, un tāpēc tam ir lielāks pesticīdu potenciāls. Pašam eikaliptolam ir lielāka pieaugušo īpatņu nekā larvicīda aktivitāte, un agrāko pētījumu rezultāti to gan apstiprina, gan atspēko37,43,44. Vienīgā aktivitāte ir gandrīz salīdzināma ar visa EO Cl aktivitāti. Citam bicikliskajam monoterpēnam, α-pinēnam, ir mazāka pieaugušo īpatņu ietekme uz Aedes aegypti nekā larvicīda iedarbība, kas ir pretēja pilna EO Cl iedarbībai. Terpenoīdu kopējo insekticīdu aktivitāti ietekmē to lipofilitāte, gaistamība, oglekļa atomu sazarojums, projekcijas laukums, virsmas laukums, funkcionālās grupas un to pozīcijas45,46. Šie savienojumi var iedarboties, iznīcinot šūnu uzkrāšanās, bloķējot elpošanas aktivitāti, pārtraucot nervu impulsu pārraidi utt.47 Sintētiskajam organofosfātam Temephos tika konstatēta visaugstākā larvicīda aktivitāte ar LC50 vērtību 0,43 ppm, kas atbilst Leka datiem -Utala48. Sintētiskā organofosfāta malationa pieaugušo aktivitāte tika ziņota pie 5,44 ppm. Lai gan šie divi organofosfāti ir uzrādījuši labvēlīgu reakciju pret Aedes aegypti laboratorijas celmiem, dažādās pasaules daļās ir ziņots par odu rezistenci pret šiem savienojumiem49. Tomēr nav atrasti līdzīgi ziņojumi par rezistences attīstību pret augu izcelsmes zālēm50. Tādēļ botāniskie līdzekļi tiek uzskatīti par potenciālām alternatīvām ķīmiskajiem pesticīdiem vektoru kontroles programmās.
Larvicīda iedarbība tika pārbaudīta ar 28 binārajām kombinācijām (1:1), kas pagatavotas no spēcīgiem terpenoīdiem un terpenoīdiem ar timetfosu, un 9 kombinācijas tika atzītas par sinerģiskām, 14 antagonistiskām un 5 antagonistiskām. Nav ietekmes. No otras puses, pieaugušo iedarbības bioanalīzē 7 kombinācijas tika atzītas par sinerģiskām, 15 kombinācijas bija antagonistiskas, un 6 kombinācijām netika konstatēta nekāda ietekme. Iemesls, kāpēc noteiktas kombinācijas rada sinerģisku efektu, var būt saistīts ar kandidātu savienojumu vienlaicīgu mijiedarbību dažādos svarīgos ceļos vai ar dažādu galveno enzīmu secīgu inhibīciju noteiktā bioloģiskajā ceļā51. Limonēna kombinācija ar dialildisulfīdu, eikaliptu vai eugenolu tika atzīta par sinerģisku gan mazos, gan lielos lietojumos (6. tabula), savukārt tās kombinācijai ar eikaliptu vai α-pinēnu tika konstatēta antagonistiska iedarbība uz kāpuriem. Vidēji limonēns šķiet labs sinerģists, iespējams, metilgrupu klātbūtnes, labas iekļūšanas raga slānī un atšķirīga darbības mehānisma dēļ52,53. Iepriekš ir ziņots, ka limonēns var izraisīt toksisku iedarbību, iekļūstot kukaiņu kutikulās (kontakta toksicitāte), ietekmējot gremošanas sistēmu (pretbarošanās līdzeklis) vai ietekmējot elpošanas sistēmu (fumigācijas aktivitāte),54 savukārt fenilpropanoīdi, piemēram, eugenols, var ietekmēt vielmaiņas enzīmus55. Tādēļ savienojumu kombinācijas ar atšķirīgu darbības mehānismu var palielināt maisījuma kopējo letālo iedarbību. Tika konstatēts, ka eikaliptols ir sinerģisks ar dialildisulfīdu, eikaliptu vai α-pinēnu, bet citas kombinācijas ar citiem savienojumiem bija vai nu nelarvicīdas, vai antagonistiskas. Agrīnie pētījumi parādīja, ka eikaliptolam piemīt inhibējoša iedarbība uz acetilholīnesterāzi (AChE), kā arī oktaamīna un GABA receptoriem56. Tā kā cikliskajiem monoterpēniem, eikaliptolam, eugenolam utt. var būt tāds pats darbības mehānisms kā to neirotoksiskajai aktivitātei,57 tādējādi samazinot to kombinēto iedarbību, izmantojot savstarpēju inhibīciju. Tāpat tika konstatēts, ka Temephos kombinācija ar dialildisulfīdu, α-pinēnu un limonēnu ir sinerģiska, kas apstiprina iepriekšējos ziņojumus par sinerģisku efektu starp augu izcelsmes produktiem un sintētiskiem organofosfātiem58.
Eudesmola un eikaliptola kombinācijai tika konstatēta sinerģiska iedarbība uz Aedes aegypti kāpuru un pieaugušo stadijām, iespējams, to atšķirīgo darbības veidu dēļ, ko rada to atšķirīgās ķīmiskās struktūras. Eudesmols (seskviterpēns) var ietekmēt elpošanas sistēmu 59, un eikaliptols (monoterpēns) var ietekmēt acetilholīnesterāzi 60. Sastāvdaļu vienlaicīga iedarbība uz divām vai vairākām mērķa vietām var pastiprināt kombinācijas kopējo letālo efektu. Pieaugušo vielu biotestos tika konstatēts, ka malations ir sinerģisks ar karvonu vai eikaliptolu vai eikaliptolu vai dialildisulfīdu vai α-pinēnu, kas norāda, ka tas ir sinerģisks ar limonēna un disulfīda pievienošanu. Labi sinerģiski alercīdu kandidāti visam terpēnu savienojumu portfelim, izņemot aliltrisulfīdu. Thangam un Kathiresan61 arī ziņoja par līdzīgiem malationa sinerģiskās iedarbības rezultātiem ar augu ekstraktiem. Šī sinerģiskā reakcija var būt saistīta ar malationa un fitoķīmisko vielu kombinēto toksisko iedarbību uz kukaiņu detoksikācijas enzīmiem. Organofosfāti, piemēram, malations, parasti darbojas, inhibējot citohroma P450 esterāzes un monooksigenāzes62,63,64. Tādēļ malationa kombinēšana ar šiem darbības mehānismiem un terpēniem ar atšķirīgiem darbības mehānismiem var pastiprināt kopējo letālo ietekmi uz odiem.
No otras puses, antagonisms norāda, ka izvēlētie savienojumi kombinācijā ir mazāk aktīvi nekā katrs savienojums atsevišķi. Dažās kombinācijās antagonisma iemesls var būt tas, ka viens savienojums maina otra savienojuma uzvedību, mainot absorbcijas, izplatības, metabolisma vai izdalīšanās ātrumu. Agrīnie pētnieki uzskatīja, ka tas ir antagonisma cēlonis zāļu kombinācijās. Molekulas Iespējamais mehānisms 65. Līdzīgi, iespējamie antagonisma cēloņi var būt saistīti ar līdzīgiem darbības mehānismiem, sastāvdaļu konkurenci par to pašu receptoru vai mērķa vietu. Dažos gadījumos var notikt arī mērķa proteīna nekonkurējoša inhibīcija. Šajā pētījumā divi organiskie sēra savienojumi, dialildisulfīds un dialiltrisulfīds, uzrādīja antagonistisku iedarbību, iespējams, konkurences dēļ par to pašu mērķa vietu. Tāpat šie divi sēra savienojumi uzrādīja antagonistisku iedarbību un neietekmēja tos, kombinējot ar eudesmolu un α-pinēnu. Eudesmols un alfa-pinēns pēc savas būtības ir cikliski, savukārt dialildisulfīds un dialiltrisulfīds pēc savas būtības ir alifātiski. Pamatojoties uz ķīmisko struktūru, šo savienojumu kombinācijai vajadzētu palielināt kopējo letālo aktivitāti, jo to mērķa vietas parasti atšķiras34,47, bet eksperimentāli mēs atklājām antagonismu, kas var būt saistīts ar šo savienojumu lomu dažos nezināmos organismos in vivo sistēmās mijiedarbības rezultātā. Līdzīgi cineola un α-pinēna kombinācija izraisīja antagonistiskas reakcijas, lai gan pētnieki iepriekš ziņoja, ka abiem savienojumiem ir atšķirīgi darbības mērķi47,60. Tā kā abi savienojumi ir cikliski monoterpēni, var būt dažas kopīgas mērķa vietas, kas var konkurēt par saistīšanos un ietekmēt pētāmo kombinatorisko pāru kopējo toksicitāti.
Pamatojoties uz LC50 vērtībām un novēroto mirstību, tika izvēlētas divas labākās sinerģiskās terpēnu kombinācijas, proti, karvona + limonēna un eikaliptola + eudesmola pāri, kā arī sintētiskais organofosfora malations ar terpēniem. Optimālā sinerģiskā malationa + eudesmola savienojumu kombinācija tika pārbaudīta pieaugušo insekticīdu biotestēšanā. Mērķtiecīgi tika pārbaudītas lielas kukaiņu kolonijas, lai apstiprinātu, vai šīs efektīvās kombinācijas var darboties pret lielu skaitu indivīdu relatīvi lielās iedarbības telpās. Visas šīs kombinācijas demonstrē sinerģisku efektu pret lieliem kukaiņu bariem. Līdzīgi rezultāti tika iegūti optimālai sinerģiskai larvicīdai kombinācijai, kas testēta pret lielām Aedes aegypti kāpuru populācijām. Tādējādi var teikt, ka efektīvā sinerģiskā larvicīda un adulticīda augu EO savienojumu kombinācija ir spēcīgs kandidāts pret esošajām sintētiskajām ķimikālijām un to var tālāk izmantot Aedes aegypti populāciju kontrolei. Tāpat efektīvas sintētisko larvicīdu vai adulticīdu kombinācijas ar terpēniem var izmantot arī, lai samazinātu odiem ievadītā timetfosa vai malationa devas. Šīs spēcīgās sinerģiskās kombinācijas var sniegt risinājumus turpmākiem pētījumiem par zāļu rezistences attīstību Aedes odos.
Aedes aegypti olas tika savāktas no Reģionālā medicīnas pētījumu centra Dibrugarhā, Indijas Medicīnas pētījumu padomē, un turētas kontrolētā temperatūrā (28 ± 1 °C) un mitrumā (85 ± 5%) Gauhati universitātes Zooloģijas nodaļā šādos apstākļos: Arivoli tika aprakstīti u.c. Pēc izšķilšanās kāpuriem tika dota kāpuru barība (suņu cepumu pulveris un raugs attiecībā 3:1), bet pieaugušajiem - 10% glikozes šķīdums. Sākot ar 3. dienu pēc izšķilšanās, pieaugušām odu mātītēm ļāva sūkt albīnu žurku asinis. Filtrpapīru glāzē iemērc ūdenī un ievieto olu dēšanas būrī.
Atlasīti augu paraugi, proti, eikalipta lapas (Myrtaceae), svētais baziliks (Lamiaceae), piparmētra (Lamiaceae), melaleuka (Myrtaceae) un sīpoli (Amaryllidaceae). Savākti Guvahati un identificēti Gauhati Universitātes Botānikas nodaļā. Savāktie augu paraugi (500 g) tika pakļauti hidrodestilācijai, izmantojot Clevenger aparātu 6 stundas. Ekstrahētais EO tika savākts tīros stikla flakonos un uzglabāts 4°C temperatūrā turpmākai izpētei.
Larvicīda toksicitāte tika pētīta, izmantojot nedaudz modificētas Pasaules Veselības organizācijas standarta procedūras 67. Kā emulgatoru izmantoja DMSO. Katra EO koncentrācija sākotnēji tika pārbaudīta ar 100 un 1000 ppm, katrā atkārtojumā pakļaujot 20 kāpurus. Pamatojoties uz rezultātiem, tika piemērots koncentrācijas diapazons, un mirstība tika reģistrēta no 1 stundas līdz 6 stundām (ar 1 stundas intervālu) un 24 stundas, 48 stundas un 72 stundas pēc apstrādes. Subletālās koncentrācijas (LC50) tika noteiktas pēc 24, 48 un 72 stundu iedarbības. Katra koncentrācija tika pārbaudīta trīs reizes kopā ar vienu negatīvu kontroli (tikai ūdens) un vienu pozitīvu kontroli (ar DMSO apstrādāts ūdens). Ja notiek iekūņošanās un vairāk nekā 10% kontroles grupas kāpuru iet bojā, eksperiments tiek atkārtots. Ja mirstība kontroles grupā ir no 5 līdz 10%, izmanto Abota korekcijas formulu 68.
Ramara u.c. aprakstītā metode69 tika izmantota pieaugušo bioloģiskajai analīzei pret Aedes aegypti, izmantojot acetonu kā šķīdinātāju. Katrs EO sākotnēji tika testēts pret pieaugušiem Aedes aegypti odiem 100 un 1000 ppm koncentrācijās. Uzklājiet 2 ml katra sagatavotā šķīduma uz Vatmana skaitļa. Uz 1 filtrpapīra gabala (izmērs 12 x 15 cm2) uzklājiet acetonu un ļaujiet acetonam iztvaikot 10 minūtes. Kā kontrole tika izmantots filtrpapīrs, kas apstrādāts tikai ar 2 ml acetona. Pēc acetona iztvaikošanas apstrādātais filtrpapīrs un kontroles filtrpapīrs tiek ievietoti cilindriskā mēģenē (10 cm dziļā). Desmit 3 līdz 4 dienas veci odi, kas nebarojas ar asinīm, tika pārvietoti uz katras koncentrācijas trīskāršiem paraugiem. Pamatojoties uz provizorisko testu rezultātiem, tika pārbaudītas dažādas izvēlēto eļļu koncentrācijas. Mirstība tika reģistrēta 1 stundu, 2 stundas, 3 stundas, 4 stundas, 5 stundas, 6 stundas, 24 stundas, 48 stundas un 72 stundas pēc odu atbrīvošanas. Aprēķiniet LC50 vērtības 24 stundu, 48 stundu un 72 stundu iedarbības laikiem. Ja kontroles partijas mirstība pārsniedz 20%, atkārtojiet visu testu. Tāpat, ja mirstība kontroles grupā ir lielāka par 5%, koriģējiet apstrādāto paraugu rezultātus, izmantojot Abota formulu68.
Atlasīto ēterisko eļļu sastāvdaļu analīzei tika veikta gāzu hromatogrāfija (Agilent 7890A) un masas spektrometrija (Accu TOF GCv, Jeol). GC bija aprīkota ar FID detektoru un kapilāro kolonnu (HP5-MS). Nesējgāze bija hēlijs, plūsmas ātrums bija 1 ml/min. GC programma iestata Allium sativum uz 10:80-1M-8-220-5M-8-270-9M un Ocimum Sainttum uz 10:80-3M-8-200-3M-10-275-1M-5 – 280, piparmētrai 10:80-1M-8-200-5M-8-275-1M-5-280, eikaliptam 20.60-1M-10-200-3M-30-280 un sarkanajai. Tūkstoš slāņu gadījumā tie ir 10:60-1M-8-220-5M-8-270-3M.
Katra EO galvenie savienojumi tika identificēti, pamatojoties uz laukuma procentuālo daļu, kas aprēķināta no GC hromatogrammas un masas spektrometrijas rezultātiem (atsaucoties uz NIST 70 standartu datubāzi).
Katra EO divi galvenie savienojumi tika atlasīti, pamatojoties uz GC-MS rezultātiem, un iegādāti no Sigma-Aldrich ar 98–99% tīrību turpmākām biopārbaudēm. Savienojumu larvicīdā un pieaugušo larvicīdā iedarbība pret Aedes aegypti tika pārbaudīta, kā aprakstīts iepriekš. Visbiežāk izmantotie sintētiskie larvicīdi tamefosāts (Sigma Aldrich) un pieaugušo larvicīds malations (Sigma Aldrich) tika analizēti, lai salīdzinātu to efektivitāti ar atlasītajiem EO savienojumiem, ievērojot to pašu procedūru.
Atlasīto terpēnu savienojumu un terpēnu savienojumu, kā arī komerciālo organofosfātu (tilefosa un malationa) binārie maisījumi tika sagatavoti, sajaucot katra kandidāta savienojuma LC50 devu attiecībā 1:1. Sagatavotās kombinācijas tika testētas uz Aedes aegypti kāpuru un pieaugušo stadijām, kā aprakstīts iepriekš. Katrs biotests tika veikts trīs reizes katrai kombinācijai un trīs reizes katram savienojumam atsevišķi. Mērķa kukaiņu nāve tika reģistrēta pēc 24 stundām. Aprēķiniet paredzamo mirstības līmeni binārajam maisījumam, izmantojot šādu formulu.
kur E = paredzamais Aedes aegypti odu mirstības rādītājs, reaģējot uz bināru kombināciju, t. i., savienojumu (A + B).
Katra binārā maisījuma ietekme tika apzīmēta kā sinerģiska, antagonistiska vai bez ietekmes, pamatojoties uz χ2 vērtību, kas aprēķināta, izmantojot Pavlas aprakstīto metodi52. Aprēķiniet χ2 vērtību katrai kombinācijai, izmantojot šādu formulu.
Kombinācijas efekts tika definēts kā sinerģisks, ja aprēķinātā χ2 vērtība bija lielāka par tabulas vērtību atbilstošajām brīvības pakāpēm (95% ticamības intervāls) un ja tika konstatēts, ka novērotā mirstība pārsniedz paredzamo mirstību. Līdzīgi, ja aprēķinātā χ2 vērtība jebkurai kombinācijai pārsniedz tabulas vērtību ar dažām brīvības pakāpēm, bet novērotā mirstība ir zemāka par paredzamo mirstību, ārstēšana tiek uzskatīta par antagonistisku. Un, ja jebkurā kombinācijā aprēķinātā χ2 vērtība ir mazāka par tabulas vērtību atbilstošajās brīvības pakāpēs, tiek uzskatīts, ka kombinācijai nav efekta.
Testēšanai pret lielu skaitu kukaiņu tika atlasītas trīs līdz četras potenciāli sinerģiskas kombinācijas (100 kāpuri un 50 larvicīdu un pieaugušo kukaiņu aktivitāte). Pieaugušie īpatņi) rīkojas tāpat kā iepriekš. Līdz ar maisījumiem atsevišķie savienojumi, kas atrodas atlasītajos maisījumos, tika testēti arī uz vienāda skaita Aedes aegypti kāpuru un pieaugušo īpatņu. Kombinācijas attiecība ir viena daļa LC50 devas no viena kandidāta savienojuma un daļa LC50 devas no otra sastāvdaļas savienojuma. Pieaugušo aktivitātes biotestā atlasītie savienojumi tika izšķīdināti šķīdinātājā acetonā un uzklāti uz filtrpapīra, kas ietīts 1300 cm3 cilindriskā plastmasas traukā. Acetons tika iztvaicēts 10 minūtes, un pieaugušie īpatņi tika atbrīvoti. Līdzīgi larvicīdu biotestā LC50 kandidāta savienojumu devas vispirms tika izšķīdinātas vienādos DMSO tilpumos un pēc tam sajauktas ar 1 litru ūdens, kas uzglabāts 1300 cm3 plastmasas traukos, un kāpuri tika atbrīvoti.
71 reģistrēto mirstības datu varbūtības analīze tika veikta, izmantojot SPSS (16. versija) un Minitab programmatūru, lai aprēķinātu LC50 vērtības.
Publicēšanas laiks: 2024. gada 1. jūlijs