In einem früheren Projekt zur Untersuchung lokaler Lebensmittelverarbeitungsbetriebe in Thailand auf ihre Wirksamkeit gegen Mücken wurde festgestellt, dass die ätherischen Öle von Cyperus rotundus, Galgant und Zimt eine gute Wirkung gegen Aedes aegypti aufweisen. In dem Bestreben, den Einsatz traditioneller Methoden zu reduzieren, …InsektizideZiel dieser Studie war es, den potenziellen Synergismus zwischen der adultiziden Wirkung von Ethylenoxid und der Toxizität von Permethrin gegenüber Aedes aegypti, einschließlich pyrethroidresistenter und -empfindlicher Stämme, zu identifizieren, um die Bekämpfung resistenter Mückenpopulationen zu verbessern.
Ziel dieser Studie war die Bewertung der chemischen Zusammensetzung und der medikamenteninduzierten Wirkung von ätherischen Ölen aus den Rhizomen von C. rotundus und A. galanga sowie der Rinde von C. verum gegen den empfindlichen Stamm Muang Chiang Mai (MCM-S) und den resistenten Stamm Pang Mai Dang (PMD-R) von Aedes aegypti. Zusätzlich wurde ein Bioassay mit adulten Aedes-Mücken und einer Permethrin-Mischung durchgeführt, um deren synergistische Wirkung zu untersuchen.
Die chemische Charakterisierung mittels GC-MS-Analyse ergab 48 Verbindungen in den ätherischen Ölen von Cyperus rotundus, A. galanga und C. verum, die 80,22 %, 86,75 % bzw. 97,24 % der Gesamtkomponenten ausmachen. Cyperen (14,04 %), β-Bisabolen (18,27 %) und Zimtaldehyd (64,66 %) sind die Hauptbestandteile von Cyperusöl, Galgantöl bzw. Balsamicoöl. In biologischen Abtötungstests adulter Ae.-Mücken erwiesen sich die extrazellulären Vesikel (EVs) von C. rotundus, A. galanga und C. verum als wirksam. Die LD50-Werte für MCM-S und PMD-R betrugen 10,05 bzw. 9,57 μg/mg Weibchen, 7,97 bzw. 7,94 μg/mg Weibchen und 3,30 bzw. 3,22 μg/mg Weibchen. Die Wirksamkeit von MCM-S und PMD-R bei der Abtötung adulter Aedes aegypti in diesen ätherischen Ölen war vergleichbar mit der von Piperonylbutoxid (PBO-Werte, LD50 = 6,30 bzw. 4,79 μg/mg Weibchen), jedoch nicht so ausgeprägt wie die von Permethrin (LD50-Werte = 0,44 bzw. 3,70 ng/mg Weibchen). Kombinationsversuche zeigten jedoch eine synergistische Wirkung zwischen den ätherischen Ölen und Permethrin. Es wurde ein signifikanter Synergismus mit Permethrin gegen zwei Stämme von Aedes-Mücken beobachtet. Aedes aegypti wurde im EM von C. rotundus und A. galanga nachgewiesen. Die Zugabe von C. rotundus- und A. galanga-Öl reduzierte die LD50-Werte von Permethrin auf MCM-S bei weiblichen Tieren signifikant von 0,44 auf 0,07 ng/mg bzw. 0,11 ng/mg, mit Synergieverhältnis-Werten (SR) von 6,28 bzw. 4,00. Darüber hinaus reduzierten die ätherischen Öle von C. rotundus und A. galanga auch die LD50-Werte von Permethrin auf PMD-R bei weiblichen Tieren signifikant von 3,70 auf 0,42 ng/mg bzw. 0,003 ng/mg, mit SR-Werten von 8,81 bzw. 1233,33.
Synergistischer Effekt einer EO-Permethrin-Kombination zur Steigerung der Toxizität gegenüber adulten Aedes-Mücken zweier Stämme. Aedes aegypti zeigt ein vielversprechendes Potenzial von Ethylenoxid als Synergist zur Steigerung der Wirksamkeit gegen Mücken, insbesondere dort, wo herkömmliche Wirkstoffe unwirksam oder ungeeignet sind.
Die Gelbfiebermücke (Aedes aegypti, Diptera: Culicidae) ist der Hauptüberträger von Denguefieber und anderen viralen Infektionskrankheiten wie Gelbfieber, Chikungunya und dem Zika-Virus und stellt eine enorme und anhaltende Bedrohung für den Menschen dar [1, 2]. Das Dengue-Virus ist das schwerwiegendste hämorrhagische Fieber, das Menschen befällt. Schätzungsweise 5–100 Millionen Fälle treten jährlich auf, und weltweit sind mehr als 2,5 Milliarden Menschen gefährdet [3]. Ausbrüche dieser Infektionskrankheit belasten die Bevölkerung, die Gesundheitssysteme und die Wirtschaft der meisten tropischen Länder enorm [1]. Laut dem thailändischen Gesundheitsministerium wurden 2015 landesweit 142.925 Denguefieberfälle und 141 Todesfälle gemeldet – mehr als dreimal so viele wie 2014 [4]. Trotz historischer Belege ist Denguefieber durch die Gelbfiebermücke ausgerottet oder stark zurückgegangen. Nach der Bekämpfung der Gelbfiebermücke (Aedes aegypti) [5] stiegen die Infektionsraten dramatisch an und die Krankheit breitete sich weltweit aus, was zum Teil auf die jahrzehntelange globale Erwärmung zurückzuführen ist. Die Eliminierung und Bekämpfung von Ae. aegypti gestaltet sich relativ schwierig, da es sich um eine Stechmücke handelt, die tagsüber in und um menschliche Behausungen paart, Blut saugt, ruht und Eier legt. Zudem kann sich diese Mücke an Umweltveränderungen oder Störungen durch Naturereignisse (wie Dürre) oder menschliche Bekämpfungsmaßnahmen anpassen und ihre ursprüngliche Populationsgröße wieder erreichen [6, 7]. Da Impfstoffe gegen Denguefieber erst seit Kurzem zugelassen sind und es keine spezifische Behandlung für die Krankheit gibt, hängt die Prävention und Reduzierung des Dengue-Übertragungsrisikos vollständig von der Bekämpfung der Stechmücken und der Vermeidung des menschlichen Kontakts mit ihnen ab.
Insbesondere der Einsatz von Chemikalien zur Mückenbekämpfung spielt heute eine wichtige Rolle im Bereich der öffentlichen Gesundheit und ist ein wesentlicher Bestandteil eines umfassenden integrierten Vektormanagements. Zu den gängigsten chemischen Methoden zählen der Einsatz von Insektiziden mit geringer Toxizität, die gegen Mückenlarven (Larvizide) und adulte Mücken (Adidozide) wirken. Die Larvenbekämpfung durch Reduzierung der Brutstätten und den regelmäßigen Einsatz chemischer Larvizide wie Organophosphate und Insektenwachstumsregulatoren gilt als wichtig. Die negativen Umweltauswirkungen synthetischer Pestizide sowie deren arbeitsintensive und komplexe Anwendung geben jedoch weiterhin Anlass zu großer Sorge [8, 9]. Traditionelle aktive Vektorkontrolle, wie die Bekämpfung adulter Mücken, ist nach wie vor das wirksamste Mittel zur Bekämpfung von Viruserkrankungen, da sie die Überträger von Infektionskrankheiten schnell und in großem Umfang eliminieren sowie die Lebensdauer und Überlebensdauer lokaler Vektorpopulationen reduzieren kann [3, 10]. Vier Klassen chemischer Insektizide – Organochlorverbindungen (im Folgenden nur als DDT bezeichnet), Organophosphate, Carbamate und Pyrethroide – bilden die Grundlage von Vektorkontrollprogrammen, wobei Pyrethroide als die erfolgreichste Klasse gelten. Sie sind hochwirksam gegen verschiedene Arthropoden und weisen eine geringe Toxizität gegenüber Säugetieren auf. Synthetische Pyrethroide stellen derzeit den Großteil der kommerziellen Pestizide dar und machen etwa 25 % des globalen Pestizidmarktes aus [11, 12]. Permethrin und Deltamethrin sind Breitband-Pyrethroid-Insektizide, die seit Jahrzehnten weltweit zur Bekämpfung verschiedener Schädlinge von landwirtschaftlicher und medizinischer Bedeutung eingesetzt werden [13, 14]. In den 1950er Jahren wurde DDT als Mittel der Wahl für Thailands nationales Programm zur Bekämpfung von Stechmücken im Bereich der öffentlichen Gesundheit ausgewählt. Nach dem weitverbreiteten Einsatz von DDT in Malaria-Endemiegebieten wurde die Verwendung von DDT in Thailand zwischen 1995 und 2000 schrittweise eingestellt und durch die beiden Pyrethroide Permethrin und Deltamethrin ersetzt [15, 16]. Diese Pyrethroid-Insektizide wurden Anfang der 1990er-Jahre zur Bekämpfung von Malaria und Denguefieber eingeführt, vorwiegend durch die Behandlung von Moskitonetzen sowie den Einsatz von Thermonebel und Sprays mit ultraniedriger Toxizität [14, 17]. Aufgrund starker Resistenzen bei Moskitos und mangelnder Akzeptanz in der Bevölkerung – bedingt durch Bedenken hinsichtlich der öffentlichen Gesundheit und der Umweltauswirkungen synthetischer Chemikalien – haben sie jedoch an Wirksamkeit verloren. Dies stellt eine erhebliche Herausforderung für den Erfolg von Programmen zur Bekämpfung von Krankheitsüberträgern dar [14, 18, 19]. Um die Strategie effektiver zu gestalten, sind zeitnahe und angemessene Gegenmaßnahmen erforderlich. Zu den empfohlenen Managementverfahren gehören die Substitution durch natürliche Substanzen, der Wechsel zwischen Chemikalien verschiedener Klassen, die Zugabe von Synergisten sowie die Mischung oder gleichzeitige Anwendung von Chemikalien unterschiedlicher Klassen [14, 20, 21]. Daher besteht ein dringender Bedarf, eine umweltfreundliche, bequeme und effektive Alternative und einen Synergisten zu finden und zu entwickeln, und diese Studie zielt darauf ab, diesem Bedarf gerecht zu werden.
Natürliche Insektizide, insbesondere solche auf pflanzlicher Basis, haben sich bei der Bewertung aktueller und zukünftiger Alternativen zur Mückenbekämpfung als vielversprechend erwiesen [22, 23, 24]. Mehrere Studien belegen, dass wichtige Mückenvektoren mithilfe von Pflanzenprodukten, insbesondere ätherischen Ölen, als Mittel zur Bekämpfung adulter Mücken bekämpft werden können. Adultizide Eigenschaften gegen einige wichtige Mückenarten wurden in zahlreichen Pflanzenölen nachgewiesen, darunter Sellerie-, Kreuzkümmel-, Zedoaria-, Anis-, Pfeifenpfeffer-, Thymian-, Schinus terebinthifolia-, Cymbopogon citratus-, Cymbopogon schoenanthus-, Cymbopogon giganteus-, Chenopodium ambrosioides-, Cochlospermum planchonii-, Eucalyptus tereticornis-, Eucalyptus citriodora-, Cananga odorata- und Petroselinum crismum [25, 26, 27, 28, 29, 30]. Ethylenoxid wird heute nicht nur allein, sondern auch in Kombination mit Pflanzenextrakten oder synthetischen Pestiziden eingesetzt, was zu unterschiedlich starker Toxizität führt. Kombinationen traditioneller Insektizide wie Organophosphate, Carbamate und Pyrethroide mit Ethylenoxid/Pflanzenextrakten wirken synergistisch oder antagonistisch und haben sich als wirksam gegen Krankheitsüberträger und Schädlinge erwiesen [31, 32, 33, 34, 35]. Die meisten Studien zu den synergistischen toxischen Wirkungen von Kombinationen aus Phytochemikalien mit oder ohne synthetische Chemikalien wurden jedoch an landwirtschaftlichen Insekten und Schädlingen durchgeführt, nicht an medizinisch relevanten Stechmücken. Darüber hinaus konzentrierte sich der Großteil der Arbeiten zu den synergistischen Wirkungen von Pflanzen-synthetischen Insektizid-Kombinationen gegen Stechmücken auf deren larvizide Wirkung.
In einer früheren Studie der Autoren im Rahmen eines laufenden Forschungsprojekts zur Untersuchung von Intiziden aus einheimischen Nahrungspflanzen in Thailand wurde festgestellt, dass Ethylenoxide aus Cyperus rotundus, Galgant und Zimt potenziell gegen adulte Aedes aegypti wirksam sind [36]. Ziel dieser Studie war es daher, die Wirksamkeit ätherischer Öle aus diesen Heilpflanzen gegen Aedes aegypti, einschließlich pyrethroidresistenter und -sensitiver Stämme, zu untersuchen. Der synergistische Effekt von Zweiergemischen aus Ethylenoxid und synthetischen Pyrethroiden, die bei adulten Mücken eine gute Wirksamkeit zeigten, wurde ebenfalls analysiert, um den Einsatz traditioneller Insektizide zu reduzieren und die Resistenz von Mückenvektoren, insbesondere gegen Aedes aegypti, zu erhöhen. Dieser Artikel beschreibt die chemische Charakterisierung wirksamer ätherischer Öle und deren Potenzial zur Steigerung der Toxizität von synthetischem Permethrin gegen Aedes aegypti in pyrethroidsensitiven (MCM-S) und -resistenten (PMD-R) Stämmen.
Rhizome von C. rotundus und A. galanga sowie die Rinde von C. verum (Abb. 1), die zur Gewinnung ätherischer Öle verwendet wurden, wurden von Anbietern pflanzlicher Heilmittel in der Provinz Chiang Mai, Thailand, bezogen. Die wissenschaftliche Identifizierung dieser Pflanzen erfolgte in Absprache mit Herrn James Franklin Maxwell, Herbariumbotaniker am Fachbereich Biologie der Naturwissenschaftlichen Fakultät der Universität Chiang Mai (CMU), Provinz Chiang Mai, Thailand, und der Wissenschaftlerin Wannari Charoensap am Fachbereich Pharmazie der Carnegie Mellon University. Belegexemplare jeder Pflanze werden im Fachbereich Parasitologie der Medizinischen Fakultät der Carnegie Mellon University für zukünftige Untersuchungen aufbewahrt.
Pflanzenproben wurden einzeln 3–5 Tage lang im Schatten in einem gut belüfteten Raum bei einer Umgebungstemperatur von ca. 30 ± 5 °C getrocknet, um den Feuchtigkeitsgehalt vor der Extraktion der natürlichen ätherischen Öle (ÄÖ) zu reduzieren. Jeweils 250 g des getrockneten Pflanzenmaterials wurden mechanisch zu einem groben Pulver vermahlen und zur Isolierung der ÄÖ mittels Wasserdampfdestillation verwendet. Die Destillationsapparatur bestand aus einem Heizmantel, einem 3000-ml-Rundkolben, einer Extraktionskolonne, einem Kondensator und einem Cool-Ace-Gerät (Eyela Cool Ace CA-1112 CE, Tokyo Rikakikai Co. Ltd., Tokio, Japan). 1600 ml destilliertes Wasser und 10–15 Glasperlen wurden in den Kolben gegeben und anschließend mit einem Heizmantel mindestens 3 Stunden lang auf ca. 100 °C erhitzt, bis die Destillation abgeschlossen war und kein weiteres ÄÖ mehr produziert wurde. Die EO-Schicht wurde mit Hilfe eines Scheidetrichters von der wässrigen Phase abgetrennt, über wasserfreiem Natriumsulfat (Na2SO4) getrocknet und in einer verschlossenen Braunglasflasche bei 4°C aufbewahrt, bis die chemische Zusammensetzung und die Aktivität der adulten Tiere untersucht wurden.
Die chemische Zusammensetzung der ätherischen Öle wurde parallel zum Bioassay für die adulte Substanz bestimmt. Die qualitative Analyse erfolgte mittels GC-MS-System, bestehend aus einem Gaschromatographen 7890A (Hewlett-Packard, Wilmington, CA, USA), ausgestattet mit einem Quadrupol-Massenselektivdetektor (Agilent Technologies, Wilmington, CA, USA) und einem MSD 5975C (EI).
Chromatographische Säule – DB-5MS (30 m × Innendurchmesser 0,25 mm × Filmdicke 0,25 µm). Die Gesamtlaufzeit der GC-MS-Analyse betrug 20 Minuten. Die Analysebedingungen waren wie folgt: Injektor- und Transferleitungstemperaturen 250 bzw. 280 °C; die Ofentemperatur wurde von 50 °C auf 250 °C mit einer Heizrate von 10 °C/min erhöht; Trägergas war Helium; Flussrate 1,0 ml/min; Injektionsvolumen 0,2 µL (1/10 Vol.-% in CH₂Cl₂, Splitverhältnis 100:1); für die GC-MS-Detektion wurde ein Elektronenionisationssystem mit einer Ionisierungsenergie von 70 eV verwendet. Der Messbereich lag zwischen 50 und 550 atomaren Masseneinheiten (amu), die Scangeschwindigkeit bei 2,91 Scans pro Sekunde. Die relativen Anteile der Komponenten werden als auf die Peakfläche normierte Prozentwerte angegeben. Die Identifizierung der ätherischen Öle erfolgte anhand ihres Retentionsindex (RI). Der RI wurde mithilfe der Gleichung von Van den Dool und Kratz [37] für die n-Alkane (C8–C40) berechnet und mit Retentionsindizes aus der Literatur [38] sowie aus Datenbanken (NIST 2008 und Wiley 8NO8) verglichen. Die Identität der dargestellten Verbindungen, wie Struktur und Summenformel, wurde durch Vergleich mit verfügbaren authentischen Proben bestätigt.
Analytische Standards für synthetisches Permethrin und Piperonylbutoxid (PBO, Positivkontrolle in Synergiestudien) wurden von Sigma-Aldrich (St. Louis, MO, USA) bezogen. WHO-Testkits für Erwachsene und diagnostische Dosen von Permethrin-imprägniertem Papier (0,75 %) wurden kommerziell vom WHO-Zentrum für Vektorkontrolle in Penang, Malaysia, erworben. Alle anderen verwendeten Chemikalien und Reagenzien waren von analytischer Reinheit und wurden von lokalen Institutionen in der Provinz Chiang Mai, Thailand, bezogen.
Die im Bioassay für adulte Mücken verwendeten Stechmücken waren frei paarende Labormücken der Gattung Aedes aegypti, darunter der empfindliche Stamm Muang Chiang Mai (MCM-S) und der resistente Stamm Pang Mai Dang (PMD-R). Der Stamm MCM-S wurde aus lokalen Proben aus der Region Muang Chiang Mai in der Provinz Chiang Mai, Thailand, gewonnen und wird seit 1995 im Entomologischen Labor des Instituts für Parasitologie der CMU School of Medicine gehalten [39]. Der Stamm PMD-R, der sich als permethrinresistent erwies, wurde aus Feldmücken isoliert, die ursprünglich in Ban Pang Mai Dang im Bezirk Mae Tang der Provinz Chiang Mai, Thailand, gesammelt wurden, und wird seit 1997 am selben Institut gehalten [40]. PMD-R-Stämme wurden unter Selektionsdruck gezüchtet, um die Resistenz durch intermittierende Exposition gegenüber 0,75 % Permethrin mithilfe des WHO-Nachweiskits mit einigen Modifikationen aufrechtzuerhalten [41]. Jeder Stamm von Ae. Aedes aegypti wurde einzeln in einem keimfreien Labor bei 25 ± 2 °C, 80 ± 10 % relativer Luftfeuchtigkeit und einem 14:10-Stunden-Hell-Dunkel-Zyklus kultiviert. Etwa 200 Larven wurden in mit Leitungswasser gefüllten Plastikschalen (33 cm lang, 28 cm breit und 9 cm hoch) mit einer Besatzdichte von 150–200 Larven pro Schale gehalten und zweimal täglich mit sterilisierten Hundekeksen gefüttert. Adulte Würmer wurden in feuchten Käfigen gehalten und kontinuierlich mit einer 10%igen wässrigen Saccharoselösung und einer 10%igen Multivitamin-Siruplösung gefüttert. Weibliche Mücken saugen regelmäßig Blut, um Eier zu legen. Zwei bis fünf Tage alte, noch nicht blutgesaugte Weibchen können kontinuierlich in experimentellen biologischen Tests mit adulten Mücken eingesetzt werden.
Ein Dosis-Wirkungs-Bioassay mit ätherischen Ölen (EO) wurde an adulten weiblichen Aedes-Mücken der Stämme Aedes aegypti, MCM-S und PMD-R durchgeführt. Die topische Applikation erfolgte modifiziert nach dem WHO-Standardprotokoll für Empfindlichkeitstests [42]. Die ätherischen Öle der einzelnen Pflanzen wurden mit einem geeigneten Lösungsmittel (z. B. Ethanol oder Aceton) verdünnt, um eine abgestufte Reihe von 4–6 Konzentrationen zu erhalten. Nach der Anästhesie mit Kohlendioxid (CO₂) wurden die Mücken einzeln gewogen. Anschließend wurden die betäubten Mücken auf trockenem Filterpapier auf einer Kühlplatte unter einem Stereomikroskop bewegungslos fixiert, um eine Reaktivierung während des Verfahrens zu verhindern. Für jede Behandlung wurden 0,1 μl der EO-Lösung mit einem Hamilton-Handmikrodispenser (700 Series Microliter™, Hamilton Company, Reno, NV, USA) auf das Pronotum der Weibchen aufgetragen. 25 Weibchen wurden mit jeder Konzentration behandelt. Die Mortalität lag bei mindestens vier verschiedenen Konzentrationen zwischen 10 % und 95 %. Mit Lösungsmittel behandelte Mücken dienten als Kontrolle. Um eine Kontamination der Testproben zu verhindern, wurde das Filterpapier für jedes getestete ätherische Öl durch neues ersetzt. Die in diesen Bioassays verwendeten Dosen werden in Mikrogramm ätherischem Öl pro Milligramm lebendem Körpergewicht weiblicher Tiere angegeben. Die Aktivität von PBO bei adulten Mücken wurde analog zu den ätherischen Ölen untersucht, wobei PBO in Synergieexperimenten als Positivkontrolle diente. Die behandelten Mücken aller Gruppen wurden in Plastikbecher gesetzt und mit 10%iger Saccharoselösung und 10%igem Multivitaminsirup versorgt. Alle Bioassays wurden bei 25 ± 2 °C und 80 ± 10 % relativer Luftfeuchtigkeit durchgeführt und viermal mit Kontrollen wiederholt. Die Mortalität während der 24-stündigen Aufzuchtphase wurde anhand der fehlenden Reaktion der Mücken auf mechanische Reize überprüft und als Mittelwert aus vier Wiederholungen dokumentiert. Die experimentellen Behandlungen wurden für jede Testprobe mit verschiedenen Mückengruppen viermal wiederholt. Die Ergebnisse wurden zusammengefasst und zur Berechnung der prozentualen Mortalitätsrate verwendet, die wiederum zur Bestimmung der letalen Dosis nach 24 Stunden mittels Probit-Analyse herangezogen wurde.
Die synergistische antizide Wirkung von ätherischen Ölen (EO) und Permethrin wurde mittels eines lokalen Toxizitätstests [42], wie bereits beschrieben, untersucht. Permethrin wurde in der gewünschten Konzentration in Aceton oder Ethanol als Lösungsmittel hergestellt. Ebenso wurde eine binäre Mischung aus EO und Permethrin (EO-Permethrin: Permethrin gemischt mit EO in LD25-Konzentration) verwendet. Die Testkits (Permethrin und EO-Permethrin) wurden gegen die Ae.-aegypti-Stämme MCM-S und PMD-R getestet. Jede der 25 weiblichen Stechmücken erhielt vier Dosen Permethrin, um dessen Wirksamkeit gegen adulte Mücken zu testen. Jede Behandlung wurde viermal wiederholt. Zur Identifizierung potenzieller EO-Synergisten wurden jeder der 25 weiblichen Stechmücken vier bis sechs Dosen EO-Permethrin verabreicht, wobei jede Anwendung viermal wiederholt wurde. Die Behandlung mit PBO-Permethrin (Permethrin gemischt mit PBO in LD25-Konzentration) diente als Positivkontrolle. Die in diesen Bioassays verwendeten Dosen werden in Nanogramm Testsubstanz pro Milligramm lebendem Körpergewicht weiblicher Tiere angegeben. Für jeden Mückenstamm wurden vier experimentelle Auswertungen an einzeln gezüchteten Gruppen durchgeführt. Die Mortalitätsdaten wurden zusammengeführt und mittels Probit-Analyse ausgewertet, um eine letale Dosis nach 24 Stunden zu bestimmen.
Die Mortalitätsrate wurde mithilfe der Abbott-Formel [43] adjustiert. Die adjustierten Daten wurden mittels Probit-Regressionsanalyse mit dem Statistikprogramm SPSS (Version 19.0) analysiert. Die Letalwerte von 25 %, 50 %, 90 %, 95 % und 99 % (LD25, LD50, LD90, LD95 bzw. LD99) wurden mit den entsprechenden 95%-Konfidenzintervallen (95%-KI) berechnet. Signifikanz und Unterschiede zwischen den Testproben wurden mittels Chi-Quadrat-Test oder Mann-Whitney-U-Test innerhalb jedes biologischen Assays geprüft. Ergebnisse mit einem p-Wert < 0,05 wurden als statistisch signifikant betrachtet.< 0,05. Der Widerstandskoeffizient (RR) wird auf dem LD50-Niveau mit der folgenden Formel geschätzt [12]:
Ein RR-Wert > 1 deutet auf Resistenz hin, ein RR-Wert ≤ 1 auf Sensitivität. Der Synergiequotient (SR) jedes Synergistenkandidaten wird wie folgt berechnet [34, 35, 44]:
Dieser Faktor teilt die Ergebnisse in drei Kategorien ein: Ein SR-Wert von 1 ± 0,05 wird als nicht signifikant angesehen, ein SR-Wert > 1,05 als synergistisch und ein SR-Wert < 0,05 als signifikant. Durch Wasserdampfdestillation der Rhizome von C. rotundus und A. galanga sowie der Rinde von C. verum kann ein hellgelbes, flüssiges Öl gewonnen werden. Die Ausbeuten, bezogen auf das Trockengewicht, betrugen 0,15 %, 0,27 % (w/w) bzw. 0,54 % (v/v) (Tabelle 1). Die GC-MS-Analyse der chemischen Zusammensetzung der Öle von C. rotundus, A. galanga und C. verum ergab das Vorhandensein von 19, 17 bzw. 21 Verbindungen, die 80,22 %, 86,75 % bzw. 97,24 % aller Komponenten ausmachten (Tabelle 2). Die Hauptbestandteile des Rhizomöls von Cyperonium lucidum sind Cyperonen (14,04 %), gefolgt von Carralen (9,57 %), α-Capsellan (7,97 %) und α-Capsellan (7,53 %). Hauptbestandteil des Galgant-Rhizomöls ist β-Bisabolen (18,27 %), gefolgt von α-Bergamoten (16,28 %), 1,8-Cineol (10,17 %) und Piperonol (10,09 %). Zimtaldehyd (64,66 %) wurde als Hauptbestandteil des Rindenöls von Cyperonium verum identifiziert, während Zimtacetat (6,61 %), α-Copaen (5,83 %) und 3-Phenylpropionaldehyd (4,09 %) als Nebenbestandteile gelten. Die chemischen Strukturen von Cypern, β-Bisabolen und Zimtaldehyd sind die Hauptbestandteile von C. rotundus, A. galanga bzw. C. verum, wie in Abbildung 2 dargestellt.
Die Ergebnisse der Untersuchung der Wirksamkeit von drei ätherischen Ölen gegen adulte Aedes-Mücken sind in Tabelle 3 dargestellt. Alle ätherischen Öle zeigten in unterschiedlichen Arten und Dosierungen eine letale Wirkung auf MCM-S-Mücken. Das wirksamste ätherische Öl war C. verum, gefolgt von A. galanga und C. rotundus mit LD50-Werten von 3,30, 7,97 bzw. 10,05 μg/mg MCM-S-Weibchen. Diese Werte liegen geringfügig über den PMD-R-Werten von 3,22 (U = 1, Z = -0,775, P = 0,667), 7,94 (U = 2, Z = 0, P = 1) bzw. 9,57 (U = 0, Z = -1,549, P = 0,333) μg/mg bei weiblichen MCM-S-Mücken. Dies entspricht der Beobachtung, dass PBO bei adulten Tieren des Stammes PMD-R eine etwas stärkere Wirkung zeigt als beim Stamm MSM-S, mit LD50-Werten von 4,79 bzw. 6,30 μg/mg (Weibchen) (U = 0, Z = -2,021, P = 0,057). Die LD50-Werte von C. verum, A. galanga, C. rotundus und PBO gegenüber PMD-R sind demnach etwa 0,98-, 0,99-, 0,95- bzw. 0,76-mal niedriger als die gegenüber MCM-S. Dies deutet darauf hin, dass die Empfindlichkeit gegenüber PBO und EO bei den beiden Aedes-Stämmen relativ ähnlich ist. Obwohl PMD-R empfindlicher als MCM-S war, war die Empfindlichkeit von Aedes aegypti nicht signifikant. Im Gegensatz dazu unterschieden sich die beiden Aedes-Stämme deutlich in ihrer Empfindlichkeit gegenüber Permethrin (Tabelle 4). PMD-R zeigte eine signifikante Permethrinresistenz (LD50-Wert = 0,44 ng/mg bei Frauen) mit einem höheren LD50-Wert von 3,70 ng/mg im Vergleich zu MCM-S (LD50-Wert = 0,44 ng/mg bei Frauen) (U = 0, Z = -2,309, P = 0,029). Obwohl PMD-R deutlich weniger empfindlich gegenüber Permethrin ist als MCM-S, ist seine Empfindlichkeit gegenüber PBO sowie den Ölen von C. verum, A. galanga und C. rotundus etwas höher als die von MCM-S.
Wie im Bioassay an adulten Populationen der EO-Permethrin-Kombination beobachtet, zeigten binäre Mischungen von Permethrin und EO (LD25) entweder Synergien (SR-Wert > 1,05) oder keine Wirkung (SR-Wert = 1 ± 0,05). Komplexe Effekte einer EO-Permethrin-Mischung auf experimentelle Albinomücken wurden untersucht. Die Aedes aegypti-Stämme MCM-S und PMD-R sind in Tabelle 4 und Abbildung 3 dargestellt. Die Zugabe von C. verum-Öl reduzierte die LD50 von Permethrin gegenüber MCM-S leicht und erhöhte die LD50 gegenüber PMD-R leicht auf 0,44–0,42 ng/mg bzw. von 3,70 auf 3,85 ng/mg bei weiblichen Tieren. Im Gegensatz dazu reduzierte die Zugabe von C. rotundus- und A. galanga-Öl die LD50 von Permethrin auf MCM-S signifikant von 0,44 auf 0,07 (U = 0, Z = -2,309, P = 0,029) bzw. auf 0,11 (U = 0, Z) = -2,309, P = 0,029) ng/mg Frauen. Basierend auf den LD50-Werten von MCM-S betrugen die SR-Werte der EO-Permethrin-Mischung nach Zugabe von C. rotundus- bzw. A. galanga-Öl 6,28 bzw. 4,00. Demzufolge sank die LD50 von Permethrin gegen PMD-R signifikant von 3,70 auf 0,42 ng/mg (U = 0, Z = -2,309, P = 0,029) und auf 0,003 ng/mg durch die Zugabe von C. rotundus- und A. galanga-Öl (U = 0, Z = -2,337, P = 0,029). Der SR-Wert von Permethrin in Kombination mit C. rotundus gegen PMD-R betrug 8,81, während der SR-Wert der Galgant-Permethrin-Mischung 1233,33 betrug. Im Vergleich zu MCM-S sank der LD50-Wert der Positivkontrolle PBO von 0,44 auf 0,26 ng/mg (Weibchen) bzw. von 3,70 ng/mg (Weibchen) auf 0,65 ng/mg (U = 0, Z = -2,309, P = 0,029) sowie für PMD-R (U = 0, Z = -2,309, P = 0,029). Die SR-Werte der PBO-Permethrin-Mischung betrugen für die Stämme MCM-S und PMD-R 1,69 bzw. 5,69. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass Öle aus C. rotundus und A. galanga sowie PBO die Permethrin-Toxizität für die Stämme MCM-S und PMD-R stärker erhöhen als Öl aus C. verum.
Aktivität adulter Aedes-Mücken (Aedes aegypti) gegen Pyrethroid-empfindliche (MCM-S) und Pyrethroid-resistente (PMD-R) Stämme (LD50) von EO, PBO, Permethrin (PE) und deren Kombinationen (LD50).
[45] Synthetische Pyrethroide werden weltweit zur Bekämpfung nahezu aller Arthropoden von landwirtschaftlicher und medizinischer Bedeutung eingesetzt. Aufgrund der schädlichen Folgen des Einsatzes synthetischer Insektizide, insbesondere der Entwicklung und weitverbreiteten Resistenz von Stechmücken sowie der langfristigen Auswirkungen auf Gesundheit und Umwelt, besteht jedoch ein dringender Bedarf, den Einsatz traditioneller synthetischer Insektizide zu reduzieren und Alternativen zu entwickeln [35, 46, 47]. Neben dem Schutz von Umwelt und menschlicher Gesundheit bieten pflanzliche Insektizide Vorteile wie hohe Selektivität, weltweite Verfügbarkeit sowie einfache Herstellung und Anwendung, wodurch sie für die Stechmückenbekämpfung attraktiver werden [32, 48, 49]. In dieser Studie wurden nicht nur die chemischen Eigenschaften wirksamer ätherischer Öle mittels GC-MS-Analyse aufgeklärt, sondern auch die Wirksamkeit von ätherischen Ölen adulter Stechmücken sowie deren Fähigkeit zur Steigerung der Toxizität von synthetischem Permethrin bei Pyrethroid-empfindlichen (MCM-S) und resistenten (PMD-R) Stämmen von Aedes aegypti untersucht.
Die GC-MS-Charakterisierung ergab, dass Cypern (14,04 %), β-Bisabolen (18,27 %) und Zimtaldehyd (64,66 %) die Hauptbestandteile der Öle von Cyperus rotundus, A. galanga bzw. Cyperus verum sind. Diese Substanzen weisen vielfältige biologische Aktivitäten auf. Ahn et al. [50] berichteten, dass 6-Acetoxycyperen, isoliert aus dem Rhizom von Cyperus rotundus, als Antitumor-Wirkstoff fungiert und in Eierstockkrebszellen Caspase-abhängige Apoptose induzieren kann. β-Bisabolen, extrahiert aus dem ätherischen Öl des Myrrhenbaums, zeigt sowohl in vitro als auch in vivo spezifische Zytotoxizität gegenüber humanen und murinen Mammakarzinomzellen [51]. Zimtaldehyd, das aus natürlichen Extrakten gewonnen oder im Labor synthetisiert wird, soll insektizide, antibakterielle, antimykotische, entzündungshemmende, immunmodulatorische, krebshemmende und antiangiogene Wirkungen haben [52].
Die Ergebnisse des dosisabhängigen Aktivitätstests an adulten Mücken zeigten ein gutes Potenzial der getesteten ätherischen Öle und belegten, dass die Aedes-Mückenstämme MCM-S und PMD-R eine ähnliche Empfindlichkeit gegenüber ätherischen Ölen und Permethrin aufwiesen. Ein Vergleich der Wirksamkeit von ätherischen Ölen und Permethrin ergab, dass Permethrin eine stärkere allergene Wirkung besitzt: Die LD50-Werte betragen 0,44 bzw. 3,70 ng/mg bei Weibchen der Stämme MCM-S bzw. PMD-R. Diese Ergebnisse werden durch zahlreiche Studien gestützt, die zeigen, dass natürlich vorkommende Pestizide, insbesondere pflanzliche Produkte, im Allgemeinen weniger wirksam sind als synthetische Substanzen [31, 34, 35, 53, 54]. Dies könnte daran liegen, dass es sich bei ersteren um eine komplexe Kombination aktiver und inaktiver Inhaltsstoffe handelt, während letztere eine gereinigte, einzelne Wirkstoffverbindung darstellen. Die Vielfalt und Komplexität natürlicher Wirkstoffe mit unterschiedlichen Wirkmechanismen kann jedoch die biologische Aktivität erhöhen oder die Resistenzentwicklung in Wirtspopulationen hemmen [55, 56, 57]. Zahlreiche Forscher berichteten über das anti-mückenwirksame Potenzial von C. verum, A. galanga und C. rotundus sowie deren Komponenten wie β-Bisabolen, Zimtaldehyd und 1,8-Cineol [22, 36, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64]. Eine Literaturrecherche ergab jedoch, dass bisher keine Berichte über einen synergistischen Effekt mit Permethrin oder anderen synthetischen Insektiziden gegen Aedes-Mücken (Aedes aegypti) vorliegen.
In dieser Studie wurden signifikante Unterschiede in der Permethrin-Empfindlichkeit zwischen den beiden Aedes-Stämmen beobachtet. Aedes aegypti MCM-S ist empfindlich gegenüber Permethrin, während PMD-R mit einer Resistenzrate von 8,41 deutlich weniger empfindlich ist. Im Vergleich zu MCM-S reagiert PMD-R weniger empfindlich auf Permethrin, aber empfindlicher auf ätherische Öle (EO). Dies bildet die Grundlage für weitere Studien zur Steigerung der Permethrin-Wirksamkeit durch die Kombination mit EO. Ein auf synergistischen Kombinationen basierender Bioassay zur Untersuchung der Wirkung auf adulte Aedes-Mücken zeigte, dass binäre Mischungen aus EO und Permethrin die Mortalität adulter Aedes aegypti verringerten bzw. erhöhten. Die Zugabe von C. verum-Öl senkte die LD50 von Permethrin gegenüber MCM-S leicht, erhöhte aber die LD50 gegenüber PMD-R geringfügig (SR-Werte: 1,05 bzw. 0,96). Dies deutet darauf hin, dass C. verum-Öl bei Tests an MCM-S und PMD-R keine synergistische oder antagonistische Wirkung auf Permethrin hat. Im Gegensatz dazu zeigten C. rotundus- und A. galanga-Öle einen signifikanten synergistischen Effekt, indem sie die LD50-Werte von Permethrin an MCM-S bzw. PMD-R signifikant reduzierten. Bei Kombination von Permethrin mit den ätherischen Ölen von C. rotundus und A. galanga betrugen die SR-Werte der EO-Permethrin-Mischung für MCM-S 6,28 bzw. 4,00. Auch bei der Testung von Permethrin gegen PMD-R in Kombination mit C. rotundus (SR = 8,81) oder A. galanga (SR = 1233,33) stiegen die SR-Werte signifikant an. Bemerkenswert ist, dass sowohl C. rotundus als auch A. galanga die Toxizität von Permethrin gegenüber PMD-R Ae. aegypti signifikant erhöhten. Ebenso wurde festgestellt, dass PBO die Toxizität von Permethrin mit SR-Werten von 1,69 bzw. 5,69 für die Stämme MCM-S und PMD-R erhöhte. Da C. rotundus und A. galanga die höchsten SR-Werte aufwiesen, wurden sie als die besten Synergisten zur Steigerung der Permethrin-Toxizität gegenüber MCM-S bzw. PMD-R angesehen.
Mehrere frühere Studien berichteten über den synergistischen Effekt von Kombinationen aus synthetischen Insektiziden und Pflanzenextrakten gegen verschiedene Mückenarten. Ein von Kalayanasundaram und Das [65] durchgeführter Larvizidtest gegen Anopheles sthengesi zeigte, dass Fenthion, ein Organophosphat mit breitem Wirkungsspektrum, mit Cleodendron inerme, Pedalium murax und Parthenium hysterophorus assoziiert war. Zwischen den Extrakten wurde eine signifikante Synergie mit einem synergistischen Effekt (SF) von 1,31, 1,38, 1,40, 1,48, 1,61 bzw. 2,23 beobachtet. In einem Larvizid-Screening von 15 Mangrovenarten erwies sich ein Petrolether-Extrakt aus Stelzwurzeln der Mangrove als am wirksamsten gegen Culex quinquefasciatus mit einem LC50-Wert von 25,7 mg/L [66]. Es wurde berichtet, dass der synergistische Effekt dieses Extrakts und des pflanzlichen Insektizids Pyrethrum die LC50 von Pyrethrum gegen Larven von C. quinquefasciatus von 0,132 mg/L auf 0,107 mg/L senkte. Zusätzlich wurde in dieser Studie ein SF-Wert von 1,23 verwendet [34, 35, 44]. Die kombinierte Wirksamkeit von Solanum-citronenwurzelextrakt und verschiedenen synthetischen Insektiziden (z. B. Fenthion, Cypermethrin (ein synthetisches Pyrethroid) und Timethphos (ein Organophosphor-Larvizid)) gegen Anopheles-Mücken wurde untersucht. Stephensi [54] und C. quinquefasciatus [34]. Die kombinierte Anwendung von Cypermethrin und Petrolether-Extrakt der gelben Frucht zeigte in allen Verhältnissen einen synergistischen Effekt auf Cypermethrin. Das wirksamste Verhältnis war die 1:1-Kombination mit LC50- und SF-Werten von 0,0054 ppm bzw. 6,83 (vgl. Stephen West [54]). Während eine 1:1-Mischung aus S. xanthocarpum und Temephos antagonistisch wirkte (SF = 0,6406), zeigte die Kombination aus S. xanthocarpum und Fenthion (1:1) synergistische Aktivität gegen C. quinquefasciatus mit einem SF-Wert von 1,3125 [34]. Tong und Blomquist [35] untersuchten die Wirkung von pflanzlichem Ethylenoxid auf die Toxizität von Carbaryl (einem Breitbandcarbamat) und Permethrin gegenüber Aedes-Mücken (Aedes aegypti). Die Ergebnisse zeigten, dass Ethylenoxid aus Agar, schwarzem Pfeffer, Wacholder, Strohblume, Sandelholz und Sesam die Toxizität von Carbaryl gegenüber Aedes-Mücken erhöhte. Die SR-Werte für Aedes-aegypti-Larven variieren zwischen 1,0 und 7,0. Im Gegensatz dazu war keines der ätherischen Öle toxisch für adulte Aedes-Mücken. Bisher wurden keine synergistischen Effekte für die Kombination von Aedes aegypti und EO-Carbaryl berichtet. PBO wurde als Positivkontrolle verwendet, um die Toxizität von Carbaryl gegen Aedes-Mücken zu erhöhen. Die SR-Werte für Aedes-aegypti-Larven und -Adulte liegen bei 4,9–9,5 bzw. 2,3. Lediglich binäre Mischungen von Permethrin und EO oder PBO wurden auf larvizide Wirkung getestet. Die EO-Permethrin-Mischung zeigte eine antagonistische, die PBO-Permethrin-Mischung hingegen eine synergistische Wirkung gegen Aedes-Mückenlarven. Dosis-Wirkungs-Studien und SR-Wert-Bewertungen für PBO-Permethrin-Mischungen wurden jedoch noch nicht durchgeführt. Obwohl bisher nur wenige Ergebnisse zu den synergistischen Effekten von Phytosynthetik-Kombinationen gegen Stechmückenvektoren vorliegen, bestätigen diese Daten die bestehenden Ergebnisse. Sie eröffnen die Möglichkeit, Synergisten nicht nur zur Reduzierung der Dosis, sondern auch zur Steigerung der Wirksamkeit einzusetzen. Die Ergebnisse dieser Studie zeigten zudem erstmals, dass die Öle von C. rotundus und A. galanga in Kombination mit Permethrin eine signifikant höhere Wirksamkeit gegen Pyrethroid-empfindliche und Pyrethroid-resistente Stämme der Aedes-Mücke (Aedes aegypti) aufweisen als PBO. Unerwarteterweise zeigte die Synergieanalyse jedoch, dass C. verum-Öl die stärkste Wirkung gegen adulte Aedes-Mücken beider Stämme aufwies. Die toxische Wirkung von Permethrin auf Aedes aegypti war überraschenderweise unbefriedigend. Unterschiede in den toxischen und synergistischen Effekten könnten teilweise auf die Exposition gegenüber verschiedenen Arten und Konzentrationen bioaktiver Komponenten in diesen Ölen zurückzuführen sein.
Trotz Bemühungen, die Effizienz zu verbessern, bleiben die synergistischen Mechanismen unklar. Mögliche Gründe für die unterschiedliche Wirksamkeit und das unterschiedliche Synergiepotenzial könnten Unterschiede in der chemischen Zusammensetzung der getesteten Produkte sowie Unterschiede in der Empfindlichkeit der Mücken in Bezug auf Resistenzstatus und -entwicklung sein. Es bestehen Unterschiede zwischen den Haupt- und Nebenbestandteilen des in dieser Studie untersuchten Ethylenoxids, und einige dieser Verbindungen zeigten nachweislich abstoßende und toxische Wirkungen gegen verschiedene Schädlinge und Krankheitsüberträger [61, 62, 64, 67, 68]. Die Hauptbestandteile der Öle von Cyperus rotundus, A. galanga und Cyperus verum, wie Cypern, β-Bisabolen und Zimtaldehyd, wurden in dieser Arbeit jedoch nicht auf ihre Wirkung gegen adulte Aedes aegypti bzw. ihre synergistischen Effekte untersucht. Daher sind zukünftige Studien erforderlich, um die Wirkstoffe der einzelnen ätherischen Öle zu isolieren und ihre insektizide Wirksamkeit sowie ihre synergistischen Wechselwirkungen gegen diesen Mückenvektor aufzuklären. Im Allgemeinen beruht die insektizide Wirkung auf der Wechselwirkung zwischen Giftstoffen und Insektengewebe. Diese lässt sich vereinfacht in drei Phasen unterteilen: Penetration der Insektenhaut und der Membranen der Zielorgane, Aktivierung (Interaktion mit dem Zielorgan) und Entgiftung toxischer Substanzen [57, 69]. Daher erfordert ein synergistischer Effekt von Insektiziden, der zu einer erhöhten Wirksamkeit von Giftstoffkombinationen führt, mindestens eine dieser Kategorien, wie z. B. eine verbesserte Penetration, eine stärkere Aktivierung akkumulierter Verbindungen oder eine geringere Entgiftung des Pestizidwirkstoffs. Beispielsweise verzögert eine erhöhte Energietoleranz die Penetration der Kutikula durch eine verdickte Kutikula, und biochemische Resistenzen, wie z. B. ein beschleunigter Insektizidmetabolismus, der bei einigen resistenten Insektenstämmen beobachtet wird, können ebenfalls eine Rolle spielen [70, 71]. Die signifikante Wirksamkeit ätherischer Öle bei der Steigerung der Permethrin-Toxizität, insbesondere gegen PMD-R, könnte einen Lösungsansatz für das Problem der Insektizidresistenz durch Interaktion mit Resistenzmechanismen darstellen [57, 69, 70, 71]. Tong und Blomquist [35] bestätigten die Ergebnisse dieser Studie durch den Nachweis einer synergistischen Wechselwirkung zwischen ätherischen Ölen und synthetischen Pestiziden. Bei Aedes aegypti gibt es Hinweise auf eine hemmende Wirkung gegen entgiftende Enzyme, darunter Cytochrom-P450-Monooxygenasen und Carboxylesterasen, die eng mit der Entwicklung von Resistenzen gegen traditionelle Pestizide verbunden sind. PBO hemmt nicht nur den Stoffwechsel von Cytochrom-P450-Monooxygenasen, sondern verbessert auch die Penetration von Insektiziden, wie seine Verwendung als Positivkontrolle in Synergiestudien gezeigt hat [35, 72]. Interessanterweise ist 1,8-Cineol, ein wichtiger Bestandteil von Galgantöl, für seine toxische Wirkung auf Insekten bekannt [22, 63, 73] und zeigt in verschiedenen Bereichen der biologischen Aktivitätsforschung synergistische Effekte [74, 75, 76, 77]. Darüber hinaus besitzt 1,8-Cineol in Kombination mit verschiedenen Wirkstoffen, darunter Curcumin [78], 5-Fluoruracil [79], Mefenaminsäure [80] und Zidovudin [81], in vitro eine permeationsfördernde Wirkung. Die mögliche Rolle von 1,8-Cineol bei der synergistischen insektiziden Wirkung liegt somit nicht nur in seiner Funktion als Wirkstoff, sondern auch als Penetrationsverstärker. Aufgrund der stärkeren Synergie mit Permethrin, insbesondere gegen PMD-R, könnten die in dieser Studie beobachteten synergistischen Effekte von Galgantöl und Trichosanthesöl auf Wechselwirkungen mit Resistenzmechanismen, d. h. einer erhöhten Permeabilität für Chlor, zurückzuführen sein. Pyrethroide erhöhen die Aktivierung akkumulierter Verbindungen und hemmen entgiftende Enzyme wie Cytochrom-P450-Monooxygenasen und Carboxylesterasen. Diese Aspekte bedürfen jedoch weiterer Untersuchungen, um die spezifische Rolle des ätherischen Öls und seiner isolierten Verbindungen (allein oder in Kombination) in synergistischen Mechanismen aufzuklären.
1977 wurde in Thailand ein Anstieg der Permethrinresistenz in wichtigen Vektorpopulationen beobachtet. In den folgenden Jahrzehnten wurde Permethrin weitgehend durch andere Pyrethroide, insbesondere durch Deltamethrin, ersetzt [82]. Aufgrund des übermäßigen und anhaltenden Einsatzes ist die Vektorresistenz gegen Deltamethrin und andere Insektizidklassen jedoch landesweit weit verbreitet [14, 17, 83, 84, 85, 86]. Um diesem Problem entgegenzuwirken, wird empfohlen, ausrangierte, ehemals wirksame und für Säugetiere weniger toxische Pestizide wie Permethrin zu rotieren oder wiederzuverwenden. Obwohl der Einsatz von Permethrin in den jüngsten nationalen Programmen zur Mückenbekämpfung reduziert wurde, ist Permethrinresistenz in Mückenpopulationen weiterhin nachweisbar. Dies könnte auf die Exposition der Mücken gegenüber handelsüblichen Schädlingsbekämpfungsmitteln zurückzuführen sein, die hauptsächlich Permethrin und andere Pyrethroide enthalten [14, 17]. Daher erfordert die erfolgreiche Umnutzung von Permethrin die Entwicklung und Umsetzung von Strategien zur Reduzierung der Vektorresistenz. Obwohl keines der in dieser Studie einzeln getesteten ätherischen Öle so wirksam war wie Permethrin, führte die Kombination mit Permethrin zu beeindruckenden Synergieeffekten. Dies ist ein vielversprechender Hinweis darauf, dass die Wechselwirkung von ätherischen Ölen mit Resistenzmechanismen dazu führt, dass die Kombination von Permethrin mit ätherischen Ölen wirksamer ist als das Insektizid oder das ätherische Öl allein, insbesondere gegen PMD-R Ae. Aedes aegypti. Die Vorteile synergistischer Mischungen hinsichtlich der Steigerung der Wirksamkeit trotz Verwendung niedrigerer Dosen zur Vektorkontrolle können zu einem verbesserten Resistenzmanagement und reduzierten Kosten führen [33, 87]. Erfreulicherweise zeigte sich, dass die ätherischen Öle von A. galanga und C. rotundus die Permethrin-Toxizität sowohl bei MCM-S- als auch bei PMD-R-Stämmen signifikant stärker verstärkten als PBO und somit eine potenzielle Alternative zu traditionellen leistungssteigernden Mitteln darstellen.
Die ausgewählten ätherischen Öle zeigten signifikante synergistische Effekte bei der Steigerung der Toxizität gegenüber PMD-resistenten Ae. aegypti-Mücken. Galgantöl erreichte einen SR-Wert von bis zu 1233,33, was auf ein großes Potenzial ätherischer Öle als Synergisten zur Steigerung der Permethrin-Wirksamkeit hindeutet. Dies könnte die Verwendung eines neuen natürlichen Wirkstoffs fördern und somit den Einsatz hochwirksamer Mückenbekämpfungsmittel steigern. Zudem verdeutlicht es das Potenzial von Ethylenoxid als alternativem Synergisten zur effektiven Verbesserung älterer oder traditioneller Insektizide und zur Bekämpfung bestehender Resistenzen in Mückenpopulationen. Der Einsatz leicht verfügbarer Pflanzen in Mückenbekämpfungsprogrammen reduziert nicht nur die Abhängigkeit von importierten und teuren Materialien, sondern stärkt auch lokale Initiativen zur Verbesserung der öffentlichen Gesundheitssysteme.
Diese Ergebnisse belegen eindeutig den signifikanten Synergieeffekt der Kombination von Ethylenoxid und Permethrin. Sie unterstreichen das Potenzial von Ethylenoxid als pflanzlicher Synergist in der Mückenbekämpfung, da es die Wirksamkeit von Permethrin gegen Mücken, insbesondere in resistenten Populationen, erhöht. Zukünftige Entwicklungen und Forschungsarbeiten erfordern synergistische Bioanalysen von Galgant- und Alpiniaöl sowie deren isolierten Verbindungen, Kombinationen von Insektiziden natürlichen oder synthetischen Ursprungs gegen verschiedene Mückenarten und -stadien sowie Toxizitätstests an Nichtzielorganismen. Die praktische Anwendung von Ethylenoxid als vielversprechender alternativer Synergist wird untersucht.
Weltgesundheitsorganisation. Globale Strategie zur Prävention und Bekämpfung von Denguefieber 2012–2020. Genf: Weltgesundheitsorganisation, 2012.
Weaver SC, Costa F., Garcia-Blanco MA, Ko AI, Ribeiro GS, Saade G., et al. Zika-Virus: Geschichte, Entstehung, Biologie und Kontrollaussichten. Antivirale Forschung. 2016;130:69–80.
Weltgesundheitsorganisation. Dengue-Factsheet. 2016. http://www.searo.who.int/entity/vector_borne_tropical_diseases/data/data_factsheet/en/. Abgerufen am 20. Januar 2017.
Öffentliches Gesundheitsministerium. Aktueller Stand der Dengue-Fieber- und Dengue-hämorrhagischen-Fieber-Fälle in Thailand. 2016. http://www.m-society.go.th/article_attach/13996/17856.pdf. Abgerufen am 6. Januar 2017.
Ooi EE, Goh CT, Gabler DJ. 35 Jahre Dengue-Prävention und Vektorkontrolle in Singapur. Plötzliche Infektionskrankheit. 2006;12:887–93.
Morrison AC, Zielinski-Gutierrez E, Scott TW, Rosenberg R. Herausforderungen identifizieren und Lösungen zur Kontrolle von Aedes-aegypti-Virusvektoren vorschlagen. PLOS Medicine. 2008;5:362–6.
Centers for Disease Control and Prevention (CDC). Denguefieber, Entomologie und Ökologie. 2016. http://www.cdc.gov/dengue/entomologyecology/. Abgerufen am 6. Januar 2017.
Ohimain EI, Angaye TKN, Bassey SE Vergleich der larviziden Wirkung von Blättern, Rinde, Stängeln und Wurzeln von Jatropa curcas (Euphorbiaceae) gegen den Malariavektor Anopheles gambiae. SZhBR. 2014;3:29-32.
Soleimani-Ahmadi M, Watandoust H, Zareh M. Habitatmerkmale von Anopheles-Larven in Malariagebieten des Malaria-Ausrottungsprogramms im Südosten Irans. Asia Pacific J Trop Biomed. 2014;4(Suppl 1):S73–80.
Bellini R, Zeller H, Van Bortel W. Überblick über Ansätze zur Vektorkontrolle, Prävention und Bekämpfung von West-Nil-Virus-Ausbrüchen sowie Herausforderungen für Europa. Parasites vector. 2014;7:323.
Muthusamy R., Shivakumar MS Selektion und molekulare Mechanismen der Cypermethrinresistenz bei Roten Raupen (Amsacta albistriga Walker). Biochemical physiology of pests. 2014;117:54–61.
Ramkumar G., Shivakumar MS. Laborstudie zur Permethrinresistenz und Kreuzresistenz von Culex quinquefasciatus gegenüber anderen Insektiziden. Palastor Forschungszentrum. 2015;114:2553–60.
Matsunaka S, Hutson DH, Murphy SD. Pestizidchemie: Menschliches Wohlergehen und Umwelt, Band 3: Wirkungsmechanismus, Metabolismus und Toxikologie. New York: Pergamon Press, 1983.
Chareonviriyaphap T, Bangs MJ, Souvonkert V, Kongmi M, Korbel AV, Ngoen-Klan R. Eine Übersicht über Insektizidresistenz und Verhaltensvermeidung von Krankheitsüberträgern beim Menschen in Thailand. Parasites vector. 2013;6:280.
Chareonviriyaphap T, Aum-Aung B, Ratanatham S. Aktuelle Muster der Insektizidresistenz bei Stechmückenvektoren in Thailand. Southeast Asia J Trop Med Public Health. 1999;30:184-94.
Chareonviriyaphap T, Bangs MJ, Ratanatham S. Status der Malaria in Thailand. Southeast Asia J Trop Med Public Health. 2000;31:225–37.
Plernsub S, Saingamsuk J, Yanola J, Lumjuan N, Thippavankosol P, Walton S, Somboon P. Zeitliche Häufigkeit der Knockdown-Resistenzmutationen F1534C und V1016G bei Aedes aegypti-Mücken in Chiang Mai, Thailand, und deren Einfluss auf die Effizienz von Pyrethroid-haltigen thermischen Nebelsprays. Aktatrop. 2016;162:125–32.
Vontas J, Kioulos E, Pavlidi N, Moru E, Della Torre A, Ranson H. Insektizidresistenz bei den wichtigsten Dengue-Überträgern Aedes albopictus und Aedes aegypti. Biochemische Physiologie von Schädlingen. 2012;104:126–31.
Veröffentlichungsdatum: 08.07.2024