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Kombinationen pflanzlicher insektizider Verbindungen können synergistische oder antagonistische Wechselwirkungen gegen Schädlinge aufweisen.Angesichts der raschen Ausbreitung von Krankheiten, die durch Aedes-Mücken übertragen werden, und der zunehmenden Resistenz von Aedes-Mückenpopulationen gegenüber herkömmlichen Insektiziden wurden 28 Kombinationen von Terpenverbindungen auf der Basis pflanzlicher ätherischer Öle formuliert und im Larven- und Erwachsenenstadium von Aedes aegypti getestet.Fünf ätherische Pflanzenöle (EOs) wurden zunächst auf ihre Wirksamkeit gegen Larven und bei der Anwendung bei Erwachsenen untersucht. Basierend auf GC-MS-Ergebnissen wurden in jedem EO zwei Hauptverbindungen identifiziert.Die wichtigsten identifizierten Verbindungen wurden gekauft, nämlich Diallyldisulfid, Diallyltrisulfid, Carvon, Limonen, Eugenol, Methyleugenol, Eukalyptol, Eudesmol und Moskito-Alphapinen.Anschließend wurden binäre Kombinationen dieser Verbindungen in subletalen Dosen hergestellt und ihre synergistischen und antagonistischen Wirkungen getestet und bestimmt.Die besten larviziden Zusammensetzungen werden durch Mischen von Limonen mit Diallyldisulfid erhalten, und die besten adultiziden Zusammensetzungen werden durch Mischen von Carvon mit Limonen erhalten.Das kommerziell genutzte synthetische Larvizid Temphos und das Erwachsenenarzneimittel Malathion wurden separat und in binären Kombinationen mit Terpenoiden getestet.Die Ergebnisse zeigten, dass die Kombination aus Temephos und Diallyldisulfid sowie Malathion und Eudesmol die wirksamste Kombination war.Diese wirksamen Kombinationen können möglicherweise gegen Aedes aegypti eingesetzt werden.
Ätherische Pflanzenöle (EOs) sind sekundäre Metaboliten, die verschiedene bioaktive Verbindungen enthalten und als Alternative zu synthetischen Pestiziden immer wichtiger werden.Sie sind nicht nur umweltfreundlich und benutzerfreundlich, sondern bestehen auch aus einer Mischung verschiedener bioaktiver Verbindungen, was auch die Wahrscheinlichkeit der Entwicklung von Arzneimittelresistenzen verringert1.Mithilfe der GC-MS-Technologie untersuchten Forscher die Bestandteile verschiedener ätherischer Pflanzenöle und identifizierten mehr als 3.000 Verbindungen aus 17.500 aromatischen Pflanzen2, von denen die meisten auf insektizide Eigenschaften getestet wurden und Berichten zufolge insektizide Wirkungen haben3,4.Einige Studien belegen, dass die Toxizität des Hauptbestandteils der Verbindung gleich oder größer ist als die des rohen Ethylenoxids.Allerdings kann der Einsatz einzelner Verbindungen wiederum Raum für die Entwicklung von Resistenzen bieten, wie dies bei chemischen Insektiziden der Fall ist5,6.Daher liegt der Schwerpunkt derzeit auf der Herstellung von Mischungen aus Verbindungen auf Ethylenoxidbasis, um die insektizide Wirksamkeit zu verbessern und die Wahrscheinlichkeit einer Resistenz in Zielschädlingspopulationen zu verringern.Einzelne in EOs vorhandene Wirkstoffe können in Kombinationen synergistische oder antagonistische Wirkungen zeigen, die die Gesamtaktivität des EO widerspiegeln, eine Tatsache, die in Studien früherer Forscher deutlich hervorgehoben wurde7,8.Das Vektorsteuerungsprogramm umfasst auch EO und seine Komponenten.Die mückenabtötende Wirkung ätherischer Öle wurde ausführlich an Culex- und Anopheles-Mücken untersucht.In mehreren Studien wurde versucht, durch die Kombination verschiedener Pflanzen mit kommerziell genutzten synthetischen Pestiziden wirksame Pestizide zu entwickeln, um die Gesamttoxizität zu erhöhen und Nebenwirkungen zu minimieren9.Studien über solche Verbindungen gegen Aedes aegypti sind jedoch nach wie vor selten.Fortschritte in der medizinischen Wissenschaft und die Entwicklung von Arzneimitteln und Impfstoffen haben zur Bekämpfung einiger durch Vektoren übertragener Krankheiten beigetragen.Doch das Vorhandensein verschiedener Serotypen des durch die Mücke Aedes aegypti übertragenen Virus hat zum Scheitern von Impfprogrammen geführt.Daher sind Vektorkontrollprogramme beim Auftreten solcher Krankheiten die einzige Möglichkeit, die Ausbreitung der Krankheit zu verhindern.Im aktuellen Szenario ist die Bekämpfung von Aedes aegypti sehr wichtig, da es sich um einen wichtigen Überträger verschiedener Viren und ihrer Serotypen handelt, die Dengue-Fieber, Zika, hämorrhagisches Dengue-Fieber, Gelbfieber usw. verursachen Fälle fast aller durch Vektoren übertragenen Aedes-bedingten Krankheiten nehmen in Ägypten jedes Jahr zu und nehmen weltweit zu.Daher besteht in diesem Zusammenhang ein dringender Bedarf an der Entwicklung umweltfreundlicher und wirksamer Bekämpfungsmaßnahmen für Aedes aegypti-Populationen.Potenzielle Kandidaten in dieser Hinsicht sind EOs, ihre Bestandteile und deren Kombinationen.Daher wurde in dieser Studie versucht, wirksame synergistische Kombinationen wichtiger pflanzlicher EO-Verbindungen aus fünf Pflanzen mit insektiziden Eigenschaften (d. h. Minze, Heiliges Basilikum, Gefleckter Eukalyptus, Allium Schwefel und Melaleuca) gegen Aedes aegypti zu identifizieren.
Alle ausgewählten EOs zeigten eine potenzielle larvizide Aktivität gegen Aedes aegypti mit einem 24-Stunden-LC50-Wert im Bereich von 0,42 bis 163,65 ppm.Die höchste larvizide Aktivität wurde für Pfefferminze (Mp) EO mit einem LC50-Wert von 0,42 ppm nach 24 Stunden verzeichnet, gefolgt von Knoblauch (As) mit einem LC50-Wert von 16,19 ppm nach 24 Stunden (Tabelle 1).
Mit Ausnahme von Ocimum Sainttum, Os EO, zeigten alle anderen vier untersuchten EOs offensichtliche allergische Wirkungen, wobei die LC50-Werte über den 24-stündigen Expositionszeitraum zwischen 23,37 und 120,16 ppm lagen.Thymophilus striata (Cl) EO tötete Erwachsene am wirksamsten mit einem LC50-Wert von 23,37 ppm innerhalb von 24 Stunden nach der Exposition, gefolgt von Eucalyptus maculata (Em) mit einem LC50-Wert von 101,91 ppm (Tabelle 1).Andererseits wurde der LC50-Wert für Os noch nicht bestimmt, da die höchste Sterblichkeitsrate von 53 % bei der höchsten Dosis verzeichnet wurde (ergänzende Abbildung 3).
Die beiden Hauptbestandteile in jedem EO wurden anhand der Ergebnisse der NIST-Bibliotheksdatenbank, des Flächenprozentsatzes des GC-Chromatogramms und der Ergebnisse der MS-Spektren identifiziert und ausgewählt (Tabelle 2).Für EO As wurden als Hauptverbindungen Diallyldisulfid und Diallyltrisulfid identifiziert;für EO Mp waren die wichtigsten identifizierten Verbindungen Carvon und Limonen, für EO Em waren die wichtigsten identifizierten Verbindungen Eudesmol und Eukalyptol;Für EO Os waren die wichtigsten identifizierten Verbindungen Eugenol und Methyleugenol, und für EO Cl waren die wichtigsten identifizierten Verbindungen Eugenol und α-Pinen (Abbildung 1, Ergänzende Abbildungen 5–8, Ergänzende Tabelle 1–5).
Ergebnisse der Massenspektrometrie der Hauptterpenoide ausgewählter ätherischer Öle (A-Diallyldisulfid; B-Diallyltrisulfid; C-Eugenol; D-Methyleugenol; E-Limonen; F-aromatisches Ceperon; G-α-Pinen; H-Cineol ; R-Eudamol).
Insgesamt neun Verbindungen (Diallyldisulfid, Diallyltrisulfid, Eugenol, Methyleugenol, Carvon, Limonen, Eukalyptol, Eudesmol, α-Pinen) wurden als wirksame Verbindungen identifiziert, die die Hauptbestandteile von EO sind, und wurden einzeln im Larvenbiotest gegen Aedes aegypti getestet Stufen..Die Verbindung Eudesmol hatte die höchste larvizide Aktivität mit einem LC50-Wert von 2,25 ppm nach 24-stündiger Exposition.Es wurde auch festgestellt, dass die Verbindungen Diallyldisulfid und Diallyltrisulfid potenziell larvizide Wirkungen haben, wobei die mittleren subletalen Dosen im Bereich von 10–20 ppm liegen.Für die Verbindungen Eugenol, Limonen und Eukalyptol wurde wiederum eine mäßige larvizide Aktivität mit LC50-Werten von 63,35 ppm, 139,29 ppm beobachtet.bzw. 181,33 ppm nach 24 Stunden (Tabelle 3).Allerdings wurde selbst bei den höchsten Dosen kein signifikantes larvizides Potenzial von Methyleugenol und Carvon festgestellt, sodass keine LC50-Werte berechnet wurden (Tabelle 3).Das synthetische Larvizid Temephos hatte eine mittlere tödliche Konzentration von 0,43 ppm gegen Aedes aegypti über 24 Stunden Exposition (Tabelle 3, Ergänzungstabelle 6).
Sieben Verbindungen (Diallyldisulfid, Diallyltrisulfid, Eukalyptol, α-Pinen, Eudesmol, Limonen und Carvon) wurden als die Hauptverbindungen wirksamer EO identifiziert und einzeln gegen erwachsene ägyptische Aedes-Mücken getestet.Laut Probit-Regressionsanalyse hatte Eudesmol mit einem LC50-Wert von 1,82 ppm das höchste Potenzial, gefolgt von Eukalyptol mit einem LC50-Wert von 17,60 ppm bei 24-stündiger Einwirkungszeit.Die verbleibenden fünf getesteten Verbindungen waren für Erwachsene mit LC50-Werten im Bereich von 140,79 bis 737,01 ppm mäßig schädlich (Tabelle 3).Das synthetische Organophosphor-Malathion war weniger wirksam als Eudesmol und höher als die anderen sechs Verbindungen, mit einem LC50-Wert von 5,44 ppm über den 24-stündigen Expositionszeitraum (Tabelle 3, Ergänzungstabelle 6).
Sieben wirksame Bleiverbindungen und das Organophosphor-Tamephosat wurden ausgewählt, um binäre Kombinationen ihrer LC50-Dosen im Verhältnis 1:1 zu formulieren.Insgesamt wurden 28 binäre Kombinationen hergestellt und auf ihre larvizide Wirksamkeit gegen Aedes aegypti getestet.Neun Kombinationen erwiesen sich als synergistisch, 14 Kombinationen als antagonistisch und fünf Kombinationen als nicht larvizid.Unter den synergistischen Kombinationen war die Kombination aus Diallyldisulfid und Temofol am wirksamsten, wobei nach 24 Stunden eine Mortalität von 100 % beobachtet wurde (Tabelle 4).In ähnlicher Weise zeigten Mischungen von Limonen mit Diallyldisulfid und Eugenol mit Thymetphos ein gutes Potenzial mit einer beobachteten Larvenmortalität von 98,3 % (Tabelle 5).Die verbleibenden vier Kombinationen, nämlich Eudesmol plus Eukalyptol, Eudesmol plus Limonen, Eukalyptol plus Alpha-Pinen, Alpha-Pinen plus Temephos, zeigten ebenfalls eine signifikante larvizide Wirksamkeit, wobei die beobachtete Sterblichkeitsrate über 90 % lag.Die erwartete Sterblichkeitsrate liegt bei etwa 60–75 %.(Tabelle 4).Die Kombination von Limonen mit α-Pinen oder Eukalyptus zeigte jedoch antagonistische Reaktionen.Ebenso wurde festgestellt, dass Mischungen von Temephos mit Eugenol oder Eukalyptus oder Eudesmol oder Diallyltrisulfid antagonistische Wirkungen haben.Ebenso sind die Kombination von Diallyldisulfid und Diallyltrisulfid und die Kombination einer dieser Verbindungen mit Eudesmol oder Eugenol in ihrer larviziden Wirkung antagonistisch.Antagonismus wurde auch bei der Kombination von Eudesmol mit Eugenol oder α-Pinen berichtet.
Von allen 28 binären Mischungen, die auf saure Aktivität bei Erwachsenen getestet wurden, waren 7 Kombinationen synergistisch, 6 hatten keine Wirkung und 15 waren antagonistisch.Mischungen von Eudesmol mit Eukalyptus und Limonen mit Carvon erwiesen sich als wirksamer als andere synergistische Kombinationen, mit einer Sterblichkeitsrate nach 24 Stunden von 76 % bzw. 100 % (Tabelle 5).Es wurde beobachtet, dass Malathion mit allen Kombinationen von Verbindungen außer Limonen und Diallyltrisulfid eine synergistische Wirkung zeigt.Andererseits wurde ein Antagonismus zwischen Diallyldisulfid und Diallyltrisulfid und der Kombination von beiden mit Eukalyptus, Eukalyptol, Carvon oder Limonen festgestellt.Ebenso zeigten Kombinationen von α-Pinen mit Eudesmol oder Limonen, Eukalyptol mit Carvon oder Limonen und Limonen mit Eudesmol oder Malathion antagonistische larvizide Wirkungen.Bei den übrigen sechs Kombinationen gab es keinen signifikanten Unterschied zwischen erwarteter und beobachteter Mortalität (Tabelle 5).
Basierend auf synergistischen Effekten und subletalen Dosen wurde schließlich ihre larvizide Toxizität gegen eine große Anzahl von Aedes aegypti-Mücken ausgewählt und weiter getestet.Die Ergebnisse zeigten, dass die beobachtete Larvensterblichkeit bei Verwendung der binären Kombinationen Eugenol-Limonen, Diallyldisulfid-Limonen und Diallyldisulfid-Timephos 100 % betrug, während die erwartete Larvensterblichkeit 76,48 %, 72,16 % bzw. 63,4 % betrug (Tabelle 6)..Die Kombination von Limonen und Eudesmol war vergleichsweise weniger wirksam, wobei über den 24-stündigen Expositionszeitraum eine Larvensterblichkeit von 88 % beobachtet wurde (Tabelle 6).Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die vier ausgewählten binären Kombinationen bei großflächiger Anwendung auch synergistische larvizide Wirkungen gegen Aedes aegypti zeigten (Tabelle 6).
Für den adultoziden Bioassay wurden drei synergistische Kombinationen ausgewählt, um große Populationen erwachsener Aedes aegypti zu bekämpfen.Um Kombinationen zum Testen an großen Insektenkolonien auszuwählen, haben wir uns zunächst auf die beiden besten synergistischen Terpenkombinationen konzentriert, nämlich Carvon plus Limonen und Eukalyptol plus Eudesmol.Zweitens wurde die beste synergistische Kombination aus der Kombination von synthetischem Organophosphat-Malathion und Terpenoiden ausgewählt.Wir glauben, dass die Kombination aus Malathion und Eudesmol aufgrund der höchsten beobachteten Sterblichkeit und der sehr niedrigen LC50-Werte der Kandidatenbestandteile die beste Kombination für Tests an großen Insektenkolonien ist.Malathion zeigt Synergismus in Kombination mit α-Pinen, Diallyldisulfid, Eukalyptus, Carvon und Eudesmol.Wenn wir uns jedoch die LC50-Werte ansehen, hat Eudesmol den niedrigsten Wert (2,25 ppm).Die berechneten LC50-Werte von Malathion, α-Pinen, Diallyldisulfid, Eukalyptol und Carvon betrugen 5,4, 716,55, 166,02, 17,6 und 140,79 ppm.jeweils.Diese Werte weisen darauf hin, dass die Kombination von Malathion und Eudesmol hinsichtlich der Dosierung die optimale Kombination ist.Die Ergebnisse zeigten, dass die Kombinationen von Carvon plus Limonen und Eudesmol plus Malathion eine beobachtete Mortalität von 100 % aufwiesen, verglichen mit einer erwarteten Mortalität von 61 % bis 65 %.Eine andere Kombination, Eudesmol plus Eukalyptol, zeigte nach 24-stündiger Exposition eine Sterblichkeitsrate von 78,66 %, verglichen mit einer erwarteten Sterblichkeitsrate von 60 %.Alle drei ausgewählten Kombinationen zeigten selbst bei groß angelegter Anwendung gegen adulte Aedes aegypti synergistische Wirkungen (Tabelle 6).
In dieser Studie zeigten ausgewählte pflanzliche EOs wie Mp, As, Os, Em und Cl vielversprechende tödliche Wirkungen auf die Larven- und Erwachsenenstadien von Aedes aegypti.Mp EO hatte die höchste larvizide Aktivität mit einem LC50-Wert von 0,42 ppm, gefolgt von As-, Os- und Em-EOs mit einem LC50-Wert von weniger als 50 ppm nach 24 Stunden.Diese Ergebnisse stimmen mit früheren Studien an Mücken und anderen Dipterenfliegen überein10,11,12,13,14.Obwohl die larvizide Wirksamkeit von Cl geringer ist als bei anderen ätherischen Ölen, mit einem LC50-Wert von 163,65 ppm nach 24 Stunden, ist sein Potenzial für Erwachsene mit einem LC50-Wert von 23,37 ppm nach 24 Stunden am höchsten.Mp-, As- und Em-EOs zeigten ebenfalls ein gutes allergisches Potenzial mit LC50-Werten im Bereich von 100–120 ppm nach 24-stündiger Exposition, waren jedoch relativ geringer als ihre larvizide Wirksamkeit.Andererseits zeigte EO Os selbst bei der höchsten therapeutischen Dosis eine vernachlässigbare allergische Wirkung.Somit deuten die Ergebnisse darauf hin, dass die Toxizität von Ethylenoxid für Pflanzen je nach Entwicklungsstadium der Mücken variieren kann15.Es hängt auch von der Geschwindigkeit des Eindringens von EOs in den Körper des Insekts, ihrer Interaktion mit spezifischen Zielenzymen und der Entgiftungskapazität der Mücke in jedem Entwicklungsstadium ab16.Zahlreiche Studien haben gezeigt, dass die Hauptbestandteilverbindung ein wichtiger Faktor für die biologische Aktivität von Ethylenoxid ist, da sie den Großteil der Gesamtverbindungen ausmacht3,12,17,18.Daher haben wir in jedem EO zwei Hauptverbindungen berücksichtigt.Basierend auf den GC-MS-Ergebnissen wurden Diallyldisulfid und Diallyltrisulfid als die Hauptverbindungen von EO As identifiziert, was mit früheren Berichten übereinstimmt19,20,21.Obwohl frühere Berichte darauf hinwiesen, dass Menthol eine seiner Hauptverbindungen war, wurden Carvon und Limonen erneut als Hauptverbindungen von Mp EO identifiziert22,23.Das Zusammensetzungsprofil von Os EO zeigte, dass Eugenol und Methyleugenol die Hauptverbindungen sind, was den Erkenntnissen früherer Forscher ähnelt16,24.Eukalyptol und Eukalyptol wurden als die Hauptbestandteile des Em-Blattöls beschrieben, was mit den Erkenntnissen einiger Forscher übereinstimmt25,26, aber im Widerspruch zu den Erkenntnissen von Olalade et al.27 steht.Im ätherischen Melaleucaöl wurde eine Dominanz von Cineol und α-Pinen beobachtet, was mit früheren Studien vergleichbar ist28,29.Es wurde über intraspezifische Unterschiede in der Zusammensetzung und Konzentration von ätherischen Ölen berichtet, die an verschiedenen Standorten aus derselben Pflanzenart extrahiert wurden, und wurden auch in dieser Studie beobachtet, die durch geografische Pflanzenwachstumsbedingungen, Erntezeitpunkt, Entwicklungsstadium oder Pflanzenalter beeinflusst werden.Auftreten von Chemotypen usw.22,30,31,32.Die wichtigsten identifizierten Verbindungen wurden dann gekauft und auf ihre larvizide Wirkung und ihre Auswirkungen auf erwachsene Aedes aegypti-Mücken getestet.Die Ergebnisse zeigten, dass die larvizide Aktivität von Diallyldisulfid mit der von rohem EO As vergleichbar war.Die Aktivität von Diallyltrisulfid ist jedoch höher als die von EO As.Diese Ergebnisse ähneln denen von Kimbaris et al.33 auf Culex Philippinen.Allerdings zeigten diese beiden Verbindungen keine gute autozide Wirkung gegen die Zielmücken, was mit den Ergebnissen von Plata-Rueda et al. 34 zu Tenebrio molitor übereinstimmt.Os EO ist gegen das Larvenstadium von Aedes aegypti wirksam, nicht jedoch gegen das Erwachsenenstadium.Es wurde festgestellt, dass die larvizide Aktivität der wichtigsten Einzelverbindungen geringer ist als die von rohem Os EO.Dies impliziert eine Rolle anderer Verbindungen und ihrer Wechselwirkungen im Rohethylenoxid.Methyleugenol allein hat eine vernachlässigbare Wirkung, wohingegen Eugenol allein eine mäßige larvizide Wirkung hat.Diese Schlussfolgerung bestätigt einerseits35,36 und widerspricht andererseits den Schlussfolgerungen früherer Forscher37,38.Unterschiede in den funktionellen Gruppen von Eugenol und Methyleugenol können zu unterschiedlichen Toxizitäten für dasselbe Zielinsekt führen39.Es wurde festgestellt, dass Limonen eine mäßige larvizide Wirkung hat, während die Wirkung von Carvon unbedeutend war.Ebenso stützen die relativ geringe Toxizität von Limonen für erwachsene Insekten und die hohe Toxizität von Carvon die Ergebnisse einiger früherer Studien40, widersprechen jedoch anderen41.Das Vorhandensein von Doppelbindungen sowohl an intrazyklischen als auch an exozyklischen Positionen kann den Nutzen dieser Verbindungen als Larvizide erhöhen3,41, während Carvon, ein Keton mit ungesättigten Alpha- und Beta-Kohlenstoffen, bei Erwachsenen ein höheres Toxizitätspotenzial aufweisen kann42.Allerdings sind die individuellen Eigenschaften von Limonen und Carvon viel niedriger als der gesamte EO-Mp (Tabelle 1, Tabelle 3).Unter den getesteten Terpenoiden zeigte Eudesmol mit einem LC50-Wert unter 2,5 ppm die größte larvizide und adulte Wirkung, was es zu einer vielversprechenden Verbindung für die Bekämpfung von Aedes-Mücken macht.Seine Leistung ist besser als die des gesamten EO Em, obwohl dies nicht mit den Erkenntnissen von Cheng et al.40 übereinstimmt.Eudesmol ist ein Sesquiterpen mit zwei Isopreneinheiten, das weniger flüchtig ist als sauerstoffhaltige Monoterpene wie Eukalyptus und daher ein größeres Potenzial als Pestizid hat.Eukalyptol selbst hat eine größere Aktivität bei Erwachsenen als bei Larven, und Ergebnisse früherer Studien unterstützen und widerlegen dies37,43,44.Allein die Aktivität ist nahezu vergleichbar mit der des gesamten EO Cl.Ein anderes bizyklisches Monoterpen, α-Pinen, hat auf Aedes aegypti weniger eine erwachsene Wirkung als vielmehr eine larvizide Wirkung, was das Gegenteil der Wirkung von vollständigem EO Cl ist.Die gesamte insektizide Wirkung von Terpenoiden wird durch ihre Lipophilie, Flüchtigkeit, Kohlenstoffverzweigung, Projektionsfläche, Oberfläche, funktionelle Gruppen und ihre Positionen beeinflusst45,46.Diese Verbindungen können wirken, indem sie Zellansammlungen zerstören, die Atmungsaktivität blockieren, die Übertragung von Nervenimpulsen unterbrechen usw. 47 Es wurde festgestellt, dass das synthetische Organophosphat Temephos mit einem LC50-Wert von 0,43 ppm die höchste larvizide Aktivität aufweist, was mit den Daten von Lek übereinstimmt – Utala48.Die Aktivität des synthetischen Organophosphor-Malathions bei Erwachsenen wurde mit 5,44 ppm angegeben.Obwohl diese beiden Organophosphate positive Reaktionen gegen Laborstämme von Aedes aegypti gezeigt haben, wurde in verschiedenen Teilen der Welt über Resistenzen von Mücken gegen diese Verbindungen berichtet49.Allerdings wurden keine vergleichbaren Berichte über die Entwicklung einer Resistenz gegen pflanzliche Arzneimittel gefunden50.Daher gelten Pflanzenstoffe als potenzielle Alternativen zu chemischen Pestiziden in Programmen zur Vektorbekämpfung.
Die larvizide Wirkung wurde an 28 binären Kombinationen (1:1) getestet, die aus starken Terpenoiden und Terpenoiden mit Thymetphos hergestellt wurden, und 9 Kombinationen erwiesen sich als synergistisch, 14 antagonistisch und 5 antagonistisch.Kein Effekt.Andererseits erwiesen sich im Potenz-Bioassay für Erwachsene 7 Kombinationen als synergistisch, 15 Kombinationen als antagonistisch und 6 Kombinationen als wirkungslos.Der Grund dafür, dass bestimmte Kombinationen einen synergistischen Effekt hervorrufen, kann darin liegen, dass die Kandidatenverbindungen gleichzeitig auf verschiedenen wichtigen Signalwegen interagieren, oder auf der sequentiellen Hemmung verschiedener Schlüsselenzyme eines bestimmten biologischen Signalwegs51.Die Kombination von Limonen mit Diallyldisulfid, Eukalyptus oder Eugenol erwies sich sowohl bei kleinen als auch bei großen Anwendungen als synergistisch (Tabelle 6), während die Kombination mit Eukalyptus oder α-Pinen antagonistische Wirkungen auf Larven hatte.Im Durchschnitt scheint Limonen ein guter Synergist zu sein, was möglicherweise auf das Vorhandensein von Methylgruppen, die gute Penetration in das Stratum Corneum und einen anderen Wirkmechanismus zurückzuführen ist52,53.Es wurde bereits früher berichtet, dass Limonen toxische Wirkungen haben kann, indem es in die Nagelhaut von Insekten eindringt (Kontakttoxizität), das Verdauungssystem beeinträchtigt (Futtermittel) oder die Atemwege beeinflusst (Begasungsaktivität), 54 während Phenylpropanoide wie Eugenol Stoffwechselenzyme beeinflussen können 55. Daher können Kombinationen von Verbindungen mit unterschiedlichen Wirkmechanismen die insgesamt tödliche Wirkung der Mischung verstärken.Eukalyptol erwies sich als synergistisch mit Diallyldisulfid, Eukalyptus oder α-Pinen, andere Kombinationen mit anderen Verbindungen wirkten jedoch entweder nicht larvizid oder antagonistisch.Frühe Studien zeigten, dass Eukalyptol eine hemmende Wirkung auf die Acetylcholinesterase (AChE) sowie auf Octaamin- und GABA-Rezeptoren hat56.Da zyklische Monoterpene, Eukalyptol, Eugenol usw. möglicherweise denselben Wirkungsmechanismus haben wie ihre neurotoxische Aktivität 57, werden ihre kombinierten Wirkungen durch gegenseitige Hemmung minimiert.Ebenso erwies sich die Kombination von Temephos mit Diallyldisulfid, α-Pinen und Limonen als synergistisch, was frühere Berichte über einen synergistischen Effekt zwischen pflanzlichen Produkten und synthetischen Organophosphaten stützt58.
Es wurde festgestellt, dass die Kombination von Eudesmol und Eukalyptol eine synergistische Wirkung auf die Larven- und Erwachsenenstadien von Aedes aegypti hat, möglicherweise aufgrund ihrer unterschiedlichen Wirkungsweise aufgrund ihrer unterschiedlichen chemischen Strukturen.Eudesmol (ein Sesquiterpen) kann die Atemwege beeinträchtigen 59 und Eukalyptol (ein Monoterpen) kann die Acetylcholinesterase beeinflussen 60 .Die gleichzeitige Exposition der Inhaltsstoffe an zwei oder mehr Zielstellen kann die insgesamt tödliche Wirkung der Kombination verstärken.In Biotests mit erwachsenen Substanzen wurde festgestellt, dass Malathion synergistisch mit Carvon oder Eukalyptol oder Eukalyptol oder Diallyldisulfid oder α-Pinen wirkt, was darauf hindeutet, dass es synergistisch mit der Zugabe von Limonen und Di ist.Gute synergistische Allergizidkandidaten für das gesamte Portfolio an Terpenverbindungen, mit Ausnahme von Allyltrisulfid.Thangam und Kathiresan61 berichteten auch über ähnliche Ergebnisse der synergistischen Wirkung von Malathion mit Kräuterextrakten.Diese synergistische Reaktion könnte auf die kombinierte toxische Wirkung von Malathion und sekundären Pflanzenstoffen auf die entgiftenden Enzyme von Insekten zurückzuführen sein.Organophosphate wie Malathion wirken im Allgemeinen durch Hemmung von Cytochrom-P450-Esterasen und Monooxygenasen62,63,64.Daher kann die Kombination von Malathion mit diesen Wirkmechanismen und Terpenen mit unterschiedlichen Wirkmechanismen die insgesamt tödliche Wirkung auf Mücken verstärken.
Andererseits bedeutet Antagonismus, dass die ausgewählten Verbindungen in Kombination weniger aktiv sind als jede Verbindung einzeln.Der Grund für den Antagonismus in einigen Kombinationen kann sein, dass eine Verbindung das Verhalten der anderen Verbindung verändert, indem sie die Absorptions-, Verteilungs-, Stoffwechsel- oder Ausscheidungsrate verändert.Frühe Forscher betrachteten dies als Ursache für den Antagonismus in Arzneimittelkombinationen.Moleküle Möglicher Mechanismus 65. Ebenso können mögliche Ursachen für Antagonismus mit ähnlichen Wirkmechanismen oder der Konkurrenz der Bestandteile um denselben Rezeptor oder dieselbe Zielstelle zusammenhängen.In einigen Fällen kann es auch zu einer nichtkompetitiven Hemmung des Zielproteins kommen.In dieser Studie zeigten zwei Organoschwefelverbindungen, Diallyldisulfid und Diallyltrisulfid, antagonistische Wirkungen, möglicherweise aufgrund der Konkurrenz um denselben Zielort.Ebenso zeigten diese beiden Schwefelverbindungen antagonistische Wirkungen und zeigten in Kombination mit Eudesmol und α-Pinen keine Wirkung.Eudesmol und Alpha-Pinen sind zyklischer Natur, wohingegen Diallyldisulfid und Diallyltrisulfid aliphatischer Natur sind.Basierend auf der chemischen Struktur sollte die Kombination dieser Verbindungen die tödliche Gesamtaktivität erhöhen, da ihre Zielorte normalerweise unterschiedlich sind34,47, aber experimentell haben wir einen Antagonismus festgestellt, der möglicherweise auf die Rolle dieser Verbindungen in einigen unbekannten Organismen in vivo zurückzuführen ist.Systeme als Ergebnis der Interaktion.In ähnlicher Weise löste die Kombination von Cineol und α-Pinen antagonistische Reaktionen aus, obwohl Forscher zuvor berichteten, dass die beiden Verbindungen unterschiedliche Wirkungsziele haben47,60.Da es sich bei beiden Verbindungen um zyklische Monoterpene handelt, kann es einige gemeinsame Zielstellen geben, die um die Bindung konkurrieren und die Gesamttoxizität der untersuchten kombinatorischen Paare beeinflussen können.
Basierend auf den LC50-Werten und der beobachteten Mortalität wurden die beiden besten synergistischen Terpenkombinationen ausgewählt, nämlich die Paare Carvon + Limonen und Eukalyptol + Eudesmol sowie das synthetische Organophosphor-Malathion mit Terpenen.Die optimale synergistische Kombination von Malathion + Eudesmol-Verbindungen wurde in einem Insektizid-Bioassay für Erwachsene getestet.Zielen Sie auf große Insektenkolonien, um zu bestätigen, ob diese wirksamen Kombinationen gegen eine große Anzahl von Individuen in relativ großen Expositionsräumen wirken können.Alle diese Kombinationen zeigen eine synergistische Wirkung gegen große Insektenschwärme.Ähnliche Ergebnisse wurden für eine optimale synergistische Larvizidkombination erzielt, die gegen große Populationen von Aedes aegypti-Larven getestet wurde.Somit kann man sagen, dass die wirksame synergistische Kombination pflanzlicher EO-Verbindungen mit larvizider und adultizider Wirkung ein starker Kandidat gegen bestehende synthetische Chemikalien ist und weiter zur Bekämpfung von Aedes aegypti-Populationen eingesetzt werden kann.Ebenso können wirksame Kombinationen synthetischer Larvizide oder Adultizide mit Terpenen verwendet werden, um die Dosen von Thymetphos oder Malathion, die Mücken verabreicht werden, zu reduzieren.Diese wirksamen synergistischen Kombinationen könnten Lösungen für zukünftige Studien zur Entwicklung der Arzneimittelresistenz bei Aedes-Mücken bieten.
Eier von Aedes aegypti wurden vom Regional Medical Research Centre, Dibrugarh, Indian Council of Medical Research, gesammelt und im Department of Zoology der Gauhati University unter kontrollierter Temperatur (28 ± 1 °C) und Luftfeuchtigkeit (85 ± 5 %) gehalten Folgende Bedingungen wurden beschrieben: Arivoli et al.Nach dem Schlüpfen wurden die Larven mit Larvenfutter (Hundekuchenpulver und Hefe im Verhältnis 3:1) gefüttert und die ausgewachsenen Tiere erhielten eine 10 %ige Glucoselösung.Ab dem 3. Tag nach dem Schlüpfen durften erwachsene weibliche Mücken das Blut von Albino-Ratten saugen.Filterpapier in einem Glas mit Wasser einweichen und in den Eierkäfig legen.
Ausgewählte Pflanzenproben, nämlich Eukalyptusblätter (Myrtaceae), Basilikum (Lamiaceae), Minze (Lamiaceae), Melaleuca (Myrtaceae) und Alliumzwiebeln (Amaryllidaceae).In Guwahati gesammelt und von der Abteilung für Botanik der Gauhati-Universität identifiziert.Die gesammelten Pflanzenproben (500 g) wurden 6 Stunden lang einer Hydrodestillation mit einem Clevenger-Gerät unterzogen.Das extrahierte EO wurde in sauberen Glasfläschchen gesammelt und zur weiteren Untersuchung bei 4 °C gelagert.
Die larvizide Toxizität wurde anhand leicht modifizierter Standardverfahren der Weltgesundheitsorganisation untersucht 67 .Verwenden Sie DMSO als Emulgator.Jede EO-Konzentration wurde zunächst bei 100 und 1000 ppm getestet, wobei in jeder Wiederholung 20 Larven exponiert wurden.Basierend auf den Ergebnissen wurde ein Konzentrationsbereich angewendet und die Mortalität zwischen 1 Stunde und 6 Stunden (in 1-Stunden-Intervallen) sowie 24 Stunden, 48 Stunden und 72 Stunden nach der Behandlung aufgezeichnet.Subletale Konzentrationen (LC50) wurden nach 24, 48 und 72 Stunden Exposition bestimmt.Jede Konzentration wurde dreifach getestet, zusammen mit einer Negativkontrolle (nur Wasser) und einer Positivkontrolle (DMSO-behandeltes Wasser).Kommt es zur Verpuppung und sterben mehr als 10 % der Larven der Kontrollgruppe, wird der Versuch wiederholt.Wenn die Sterblichkeitsrate in der Kontrollgruppe zwischen 5 und 10 % liegt, verwenden Sie die Abbott-Korrekturformel 68.
Die von Ramar et al.69 wurde für einen Bioassay gegen Aedes aegypti bei Erwachsenen unter Verwendung von Aceton als Lösungsmittel verwendet.Jedes EO wurde zunächst gegen erwachsene Aedes aegypti-Mücken in Konzentrationen von 100 und 1000 ppm getestet.Tragen Sie 2 ml jeder vorbereiteten Lösung auf die Whatman-Zahl auf.1 Stück Filterpapier (Größe 12 x 15 cm2) und lassen Sie das Aceton 10 Minuten lang verdunsten.Als Kontrolle wurde Filterpapier verwendet, das nur mit 2 ml Aceton behandelt war.Nachdem das Aceton verdampft ist, werden das behandelte Filterpapier und das Kontrollfilterpapier in ein zylindrisches Rohr (10 cm tief) gegeben.Zehn 3 bis 4 Tage alte Mücken, die sich nicht von Blut ernährten, wurden in Dreifachproben jeder Konzentration übertragen.Basierend auf den Ergebnissen von Vorversuchen wurden verschiedene Konzentrationen ausgewählter Öle getestet.Die Sterblichkeit wurde 1 Stunde, 2 Stunden, 3 Stunden, 4 Stunden, 5 Stunden, 6 Stunden, 24 Stunden, 48 Stunden und 72 Stunden nach der Mückenfreisetzung aufgezeichnet.Berechnen Sie LC50-Werte für Belichtungszeiten von 24 Stunden, 48 Stunden und 72 Stunden.Wenn die Sterblichkeitsrate der Kontrollcharge 20 % übersteigt, wiederholen Sie den gesamten Test.Wenn die Sterblichkeitsrate in der Kontrollgruppe ebenfalls mehr als 5 % beträgt, passen Sie die Ergebnisse für die behandelten Proben mithilfe der Abbott-Formel68 an.
Zur Analyse der Bestandteile der ausgewählten ätherischen Öle wurden Gaschromatographie (Agilent 7890A) und Massenspektrometrie (Accu TOF GCv, Jeol) durchgeführt.Der GC war mit einem FID-Detektor und einer Kapillarsäule (HP5-MS) ausgestattet.Das Trägergas war Helium, die Flussrate betrug 1 ml/min.Das GC-Programm stellt Allium sativum auf 10:80-1M-8-220-5M-8-270-9M und Ocimum Sainttum auf 10:80-3M-8-200-3M-10-275-1M-5 – 280 ein. für Minze 10:80-1M-8-200-5M-8-275-1M-5-280, für Eukalyptus 20,60-1M-10-200-3M-30-280 und für Rot. Für tausend Schichten sind sie sie 10: 60-1M-8-220-5M-8-270-3M.
Die Hauptverbindungen jedes EO wurden anhand des Flächenprozentsatzes identifiziert, der aus dem GC-Chromatogramm und den Ergebnissen der Massenspektrometrie berechnet wurde (unter Bezugnahme auf die NIST 70-Standarddatenbank).
Die beiden Hauptverbindungen in jedem EO wurden basierend auf GC-MS-Ergebnissen ausgewählt und von Sigma-Aldrich in einer Reinheit von 98–99 % für weitere Bioassays gekauft.Die Verbindungen wurden wie oben beschrieben auf larvizide und adulte Wirksamkeit gegen Aedes aegypti getestet.Die am häufigsten verwendeten synthetischen Larvizide Tamephosat (Sigma Aldrich) und das Erwachsenenarzneimittel Malathion (Sigma Aldrich) wurden nach dem gleichen Verfahren analysiert, um ihre Wirksamkeit mit ausgewählten EO-Verbindungen zu vergleichen.
Binäre Mischungen ausgewählter Terpenverbindungen und Terpenverbindungen plus kommerzieller Organophosphate (Tilephos und Malathion) wurden durch Mischen der LC50-Dosis jeder Kandidatenverbindung im Verhältnis 1:1 hergestellt.Die vorbereiteten Kombinationen wurden wie oben beschrieben an Larven- und Erwachsenenstadien von Aedes aegypti getestet.Jeder Bioassay wurde für jede Kombination dreifach und für die einzelnen in jeder Kombination vorhandenen Verbindungen dreifach durchgeführt.Der Tod der Zielinsekten wurde nach 24 Stunden registriert.Berechnen Sie die erwartete Sterblichkeitsrate für eine binäre Mischung mithilfe der folgenden Formel.
wobei E = erwartete Sterblichkeitsrate von Aedes aegypti-Mücken als Reaktion auf eine binäre Kombination, dh Verbindung (A + B).
Die Wirkung jeder binären Mischung wurde basierend auf dem χ2-Wert, der mit der von Pavla beschriebenen Methode52 berechnet wurde, als synergistisch, antagonistisch oder keine Wirkung gekennzeichnet.Berechnen Sie den χ2-Wert für jede Kombination mithilfe der folgenden Formel.
Der Effekt einer Kombination wurde als synergistisch definiert, wenn der berechnete χ2-Wert größer war als der Tabellenwert für die entsprechenden Freiheitsgrade (95 %-Konfidenzintervall) und wenn festgestellt wurde, dass die beobachtete Mortalität die erwartete Mortalität überstieg.Wenn der berechnete χ2-Wert für eine beliebige Kombination den Tabellenwert mit einigen Freiheitsgraden überschreitet, die beobachtete Mortalität jedoch niedriger als die erwartete Mortalität ist, gilt die Behandlung ebenfalls als antagonistisch.Und wenn in irgendeiner Kombination der berechnete Wert von χ2 kleiner als der Tabellenwert in den entsprechenden Freiheitsgraden ist, wird davon ausgegangen, dass die Kombination keine Auswirkung hat.
Drei bis vier potenziell synergistische Kombinationen (100 Larven und 50 larvizide und adulte Insekten) wurden zum Testen gegen eine große Anzahl von Insekten ausgewählt.Erwachsene) gehen Sie wie oben vor.Neben den Mischungen wurden auch einzelne in den ausgewählten Mischungen enthaltene Verbindungen an einer gleichen Anzahl von Aedes aegypti-Larven und adulten Tieren getestet.Das Kombinationsverhältnis besteht aus einem Teil der LC50-Dosis einer Kandidatenverbindung und einem Teil der LC50-Dosis der anderen Bestandteilverbindung.Im Aktivitäts-Bioassay für Erwachsene wurden ausgewählte Verbindungen im Lösungsmittel Aceton gelöst und auf Filterpapier aufgetragen, das in einen zylindrischen Kunststoffbehälter mit 1300 cm3 eingewickelt war.Das Aceton wurde 10 Minuten lang verdampft und die erwachsenen Tiere wurden freigelassen.In ähnlicher Weise wurden im Larvizid-Bioassay Dosen von LC50-Kandidatenverbindungen zunächst in gleichen Volumina DMSO gelöst und dann mit 1 Liter Wasser gemischt, das in 1300-cm³-Kunststoffbehältern aufbewahrt wurde, und die Larven wurden freigelassen.
Zur Berechnung der LC50-Werte wurde eine probabilistische Analyse von 71 aufgezeichneten Mortalitätsdaten mit SPSS (Version 16) und der Minitab-Software durchgeführt.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 01.07.2024