I ett tidigare projekt som testade lokala livsmedelsbearbetningsanläggningar för myggor i Thailand, fann man att eteriska oljor (EO) från Cyperus rotundus, galangal och kanel hade god myggbekämpande aktivitet mot Aedes aegypti. I ett försök att minska användningen av traditionellainsektsmedeloch förbättra kontrollen av resistenta myggpopulationer, syftade denna studie till att identifiera den potentiella synergismen mellan etylenoxidens adulticida effekter och permetrins toxicitet för Aedes-myggor aegypti, inklusive pyretroidresistenta och känsliga stammar.
För att utvärdera den kemiska sammansättningen och den dödande aktiviteten hos EO extraherad från rhizomer av C. rotundus och A. galanga samt bark av C. verum mot den känsliga stammen Muang Chiang Mai (MCM-S) och den resistenta stammen Pang Mai Dang (PMD-R). ) Aktiv vuxen Ae. Aedes aegypti. En bioanalys av EO-permetrinblandningen utfördes också på dessa Aedes-myggor för att förstå dess synergistiska aktivitet. aegypti-stammar.
Kemisk karakterisering med hjälp av GC-MS-analysmetoden visade att 48 föreningar identifierades från eteriska molekyler (EOs) från C. rotundus, A. galanga och C. verum, vilka stod för 80,22 %, 86,75 % respektive 97,24 % av de totala komponenterna. Cyperen (14,04 %), β-bisabolen (18,27 %) och cinnamaldehyd (64,66 %) är huvudkomponenterna i cyperusolja, galangalolja respektive balsamvinägerolja. I biologiska avdödningsanalyser av vuxna individer var C. rotundus, A. galanga och C. verum effektiva för att döda Ae. aegypti. MCM-S och PMD-R LD50-värdena var 10,05 och 9,57 μg/mg honor, 7,97 och 7,94 μg/mg honor respektive 3,30 och 3,22 μg/mg honor. Effektiviteten hos MCM-S och PMD-R Ae vid dödande av vuxna Aedes-myggor i dessa EO var nära piperonylbutoxid (PBO-värden, LD50 = 6,30 respektive 4,79 μg/mg honor), men inte lika uttalad som permetrin (LD50-värden = 0,44 respektive 3,70 ng/mg honor). Kombinationsbioanalyser fann dock synergi mellan EO och permetrin. Signifikant synergism med permetrin mot två stammar av Aedes-myggor, Aedes aegypti, noterades i EM hos C. rotundus och A. galanga. Tillsatsen av C. rotundus- och A. galanga-oljor minskade signifikant LD50-värdena för permetrin på MCM-S från 0,44 till 0,07 ng/mg respektive 0,11 ng/mg hos honor, med synergikvot (SR)-värden på 6,28 respektive 4,00. Dessutom minskade etylenoxider från C. rotundus och A. galanga signifikant LD50-värdena för permetrin på PMD-R från 3,70 till 0,42 ng/mg respektive 0,003 ng/mg hos honor, med SR-värden på 8,81 respektive 1233,33.
Synergistisk effekt av en EO-permetrin-kombination för att öka toxiciteten hos vuxna mot två stammar av Aedes-myggor. Aedes aegypti visar en lovande roll för etylenoxid som synergist för att förbättra effekten mot mygg, särskilt där traditionella föreningar är ineffektiva eller olämpliga.
Myggan Aedes aegypti (Diptera: Culicidae) är den huvudsakliga vektorn för denguefeber och andra infektiösa virussjukdomar som gula febern, chikungunya och Zika-virus, och utgör ett enormt och ihållande hot mot människor [1, 2]. Denguevirus är den allvarligaste patogena hemorragiska febern som drabbar människor, med uppskattningsvis 5–100 miljoner fall årligen och mer än 2,5 miljarder människor världen över i riskzonen [3]. Utbrott av denna infektionssjukdom utgör en enorm belastning för befolkningarna, hälsosystemen och ekonomierna i de flesta tropiska länder [1]. Enligt det thailändska hälsoministeriet rapporterades 142 925 fall av denguefeber och 141 dödsfall över hela landet år 2015, mer än tre gånger antalet fall och dödsfall år 2014 [4]. Trots historiska bevis har denguefeber utrotats eller minskats kraftigt av Aedes-myggan. Efter bekämpning av Aedes aegypti [5] ökade infektionsgraden dramatiskt och sjukdomen spred sig över hela världen, delvis på grund av årtionden av global uppvärmning. Eliminering och bekämpning av Aedes aegypti är relativt svårt eftersom det är en tama mygga som parar sig, äter, vilar och lägger ägg i och runt mänskliga bostäder under dagen. Dessutom har denna mygga förmågan att anpassa sig till miljöförändringar eller störningar orsakade av naturliga händelser (såsom torka) eller mänskliga kontrollåtgärder, och kan återgå till sitt ursprungliga antal [6, 7]. Eftersom vacciner mot denguefeber först nyligen har godkänts och det inte finns någon specifik behandling för denguefeber, beror förebyggandet och minskningen av risken för dengueöverföring helt på att kontrollera myggvektorerna och eliminera mänsklig kontakt med vektorerna.
Särskilt användningen av kemikalier för myggbekämpning spelar nu en viktig roll för folkhälsan som en viktig del av en omfattande integrerad vektorhantering. De mest populära kemiska metoderna inkluderar användning av lågtoxiska insekticider som verkar mot mygglarver (larvicider) och vuxna myggor (adidocider). Larvbekämpning genom källreduktion och regelbunden användning av kemiska larvicider såsom organofosfater och insektstillväxtregulatorer anses vara viktig. De negativa miljöpåverkan som är förknippade med syntetiska bekämpningsmedel och deras arbetsintensiva och komplexa underhåll är dock fortfarande ett stort problem [8, 9]. Traditionell aktiv vektorbekämpning, såsom bekämpning av vuxna myggor, är fortfarande det mest effektiva kontrollmedlet under virusutbrott eftersom det kan utrota infektionsvektorer snabbt och i stor skala, samt minska livslängden och livslängden för lokala vektorpopulationer [3], 10]. Fyra klasser av kemiska insekticider: organokloriner (endast kallade DDT), organofosfater, karbamater och pyretroider utgör grunden för vektorbekämpningsprogram, där pyretroider anses vara den mest framgångsrika klassen. De är mycket effektiva mot olika leddjur och har låg effektivitet. toxicitet för däggdjur. För närvarande utgör syntetiska pyretroider majoriteten av kommersiella bekämpningsmedel och står för cirka 25 % av den globala bekämpningsmedelsmarknaden [11, 12]. Permetrin och deltametrin är bredspektrumpyretroidinsekticider som har använts över hela världen i årtionden för att bekämpa en mängd olika skadedjur av jordbruks- och medicinsk betydelse [13, 14]. På 1950-talet valdes DDT som det föredragna kemikaliet för Thailands nationella folkhälsoprogram för myggbekämpning. Efter den utbredda användningen av DDT i malariaendemiska områden fasade Thailand gradvis ut användningen av DDT mellan 1995 och 2000 och ersatte det med två pyretroider: permetrin och deltametrin [15, 16]. Dessa pyretroidinsekticider introducerades i början av 1990-talet för att bekämpa malaria och denguefeber, främst genom behandlingar med sängnät och användning av termiska dimmor och sprayer med ultralåg toxicitet [14, 17]. De har dock förlorat i effektivitet på grund av stark myggresistens och bristande efterlevnad från allmänhetens sida på grund av oro för folkhälsan och miljöpåverkan av syntetiska kemikalier. Detta innebär betydande utmaningar för framgången med program för bekämpning av hotvektorer [14, 18, 19]. För att göra strategin mer effektiv är snabba och lämpliga motåtgärder nödvändiga. Rekommenderade hanteringsförfaranden inkluderar substitution av naturliga ämnen, rotation av kemikalier från olika klasser, tillsats av synergister och blandning av kemikalier eller samtidig applicering av kemikalier från olika klasser [14, 20, 21]. Därför finns det ett brådskande behov av att hitta och utveckla ett miljövänligt, bekvämt och effektivt alternativ och synergist, och denna studie syftar till att tillgodose detta behov.
Naturligt framställda insekticider, särskilt de som är baserade på växtkomponenter, har visat potential vid utvärdering av nuvarande och framtida alternativ för myggbekämpning [22, 23, 24]. Flera studier har visat att det är möjligt att bekämpa viktiga myggvektorer genom att använda växtprodukter, särskilt eteriska oljor (EO), som vuxna myggdödare. Adulticida egenskaper mot några viktiga myggarter har hittats i många vegetabiliska oljor såsom selleri, spiskummin, zedoaria, anis, pippeppar, timjan, Schinus terebinthifolia, Cymbopogon citratus, Cymbopogon schoenanthus, Cymbopogon giganteus, Chenopodium ambrosioides, Cochlospermum planchonii, Eucalyptus ter eticornis., Eucalyptus citriodora, Cananga odorata och Petroselinum Criscum [25,26,27,28,29,30]. Etylenoxid används nu inte bara ensamt, utan även i kombination med extraherade växtsubstanser eller befintliga syntetiska bekämpningsmedel, vilket ger varierande grader av toxicitet. Kombinationer av traditionella insekticider såsom organofosfater, karbamater och pyretroider med etylenoxid/växtextrakt verkar synergistiskt eller antagonistiskt i sina toxiska effekter och har visat sig vara effektiva mot sjukdomsvektorer och skadedjur [31,32,33,34,35]. Emellertid har de flesta studier om de synergistiska toxiska effekterna av kombinationer av fytokemikalier med eller utan syntetiska kemikalier utförts på jordbruksinsekter och skadedjur snarare än på medicinskt viktiga myggor. Dessutom har det mesta arbetet med de synergistiska effekterna av växtsyntetiska insekticidkombinationer mot myggvektorer fokuserat på den larvicida effekten.
I en tidigare studie som utförts av författarna som en del av ett pågående forskningsprojekt som screenar intimidicider från inhemska livsmedelsväxter i Thailand, fann man att etylenoxider från Cyperus rotundus, galangal och kanel hade potentiell aktivitet mot vuxna Aedes-myggor i Egypten [36]. Därför syftade denna studie till att utvärdera effektiviteten av eteriska oljor isolerade från dessa medicinalväxter mot Aedes-myggor i Egypten, inklusive pyretroidresistenta och känsliga stammar. Den synergistiska effekten av binära blandningar av etylenoxid och syntetiska pyretroider med god effekt hos vuxna har också analyserats för att minska användningen av traditionella insekticider och öka resistensen mot myggvektorer, särskilt mot Aedes-myggor i Egypten. Denna artikel rapporterar den kemiska karakteriseringen av effektiva eteriska oljor och deras potential att öka toxiciteten hos syntetiskt permetrin mot Aedes-myggor i pyretroidkänsliga stammar (MCM-S) och resistenta stammar (PMD-R).
Jordstubbar från C. rotundus och A. galanga och bark från C. verum (Fig. 1) som används för utvinning av eteriska oljor köptes från leverantörer av örtmediciner i Chiang Mai-provinsen, Thailand. Den vetenskapliga identifieringen av dessa växter uppnåddes genom samråd med Mr. James Franklin Maxwell, herbariebotanist, Institutionen för biologi, College of Science, Chiang Mai University (CMU), Chiang Mai-provinsen, Thailand, och forskaren Wannari Charoensap; vid Institutionen för farmaci, College of Pharmacy, Carnegie Mellon University, förvaras exemplar av varje växt av Ms. Voucher vid Institutionen för parasitologi vid Carnegie Mellon University School of Medicine för framtida bruk.
Växtproverna skuggtorkades individuellt i 3–5 dagar i ett öppet utrymme med aktiv ventilation och en omgivningstemperatur på cirka 30 ± 5 °C för att avlägsna fuktinnehållet före extraktion av naturliga eteriska oljor (EO). Totalt 250 g av varje torrt växtmaterial maldes mekaniskt till ett grovt pulver och användes för att isolera eteriska oljor (EO) genom ångdestillation. Destillationsapparaten bestod av en elektrisk värmemantel, en 3000 ml rundbottnad kolv, en extraktionskolonn, en kondensor och en Cool Ace-anordning (Eyela Cool Ace CA-1112 CE, Tokyo Rikakikai Co. Ltd., Tokyo, Japan). Tillsätt 1600 ml destillerat vatten och 10–15 glaspärlor till kolven och värm den sedan till cirka 100 °C med hjälp av en elektrisk värmare i minst 3 timmar tills destillationen är klar och ingen mer eterisk olja produceras. EO-skiktet separerades från vattenfasen med hjälp av en separationstratt, torkades över vattenfritt natriumsulfat (Na2SO4) och förvarades i en förseglad brun flaska vid 4 °C tills kemisk sammansättning och vuxenaktivitet undersöktes.
Den kemiska sammansättningen av eteriska oljor utfördes samtidigt med bioanalysen för den vuxna substansen. Kvalitativ analys utfördes med hjälp av ett GC-MS-system bestående av en Hewlett-Packard (Wilmington, CA, USA) 7890A gaskromatograf utrustad med en enkelkvadrupol massselektiv detektor (Agilent Technologies, Wilmington, CA, USA) och en MSD 5975C (EI). (Agilent Technologies).
Kromatografisk kolonn – DB-5MS (30 m × ID 0,25 mm × filmtjocklek 0,25 µm). Den totala GC-MS-körtiden var 20 minuter. Analysförhållandena är att injektor- och överföringsledningstemperaturerna är 250 respektive 280 °C; ugnstemperaturen är inställd på att öka från 50 °C till 250 °C med en hastighet av 10 °C/min, bärgasen är helium; flödeshastighet 1,0 ml/min; injektionsvolymen är 0,2 µL (1/10 volymprocent i CH2Cl2, delningsförhållande 100:1); Ett elektronjoniseringssystem med en joniseringsenergi på 70 eV används för GC-MS-detektion. Förvärvsområdet är 50–550 atommassenheter (amu) och skanningshastigheten är 2,91 skanningar per sekund. Relativa procentandelar av komponenterna uttrycks som procentandelar normaliserade efter topparea. Identifiering av EO-ingredienser baseras på deras retentionsindex (RI). RI beräknades med hjälp av ekvationen för Van den Dool och Kratz [37] för n-alkanserien (C8-C40) och jämfördes med retentionsindex från litteraturen [38] och biblioteksdatabaser (NIST 2008 och Wiley 8NO8). Identiteten hos de visade föreningarna, såsom struktur och molekylformel, bekräftades genom jämförelse med tillgängliga autentiska prover.
Analytiska standarder för syntetiskt permetrin och piperonylbutoxid (PBO, positiv kontroll i synergistudier) köptes från Sigma-Aldrich (St. Louis, MO, USA). Testkit för vuxna från Världshälsoorganisationen (WHO) och diagnostiska doser av permetrinimpregnerat papper (0,75 %) köptes kommersiellt från WHO:s Vector Control Center i Penang, Malaysia. Alla andra kemikalier och reagens som användes var av analytisk kvalitet och köptes från lokala institutioner i Chiang Mai-provinsen, Thailand.
Myggorna som användes som testorganismer i den vuxna bioanalysen var fritt parande laboratoriemyggor av typen Aedes aegypti, inklusive den mottagliga Muang Chiang Mai-stammen (MCM-S) och den resistenta Pang Mai Dang-stammen (PMD-R). Stammen MCM-S erhölls från lokala prover insamlade i Muang Chiang Mai-området, Chiang Mai-provinsen, Thailand, och har förvarats i entomologirummet vid institutionen för parasitologi, CMU School of Medicine, sedan 1995 [39]. PMD-R-stammen, som visade sig vara resistent mot permetrin, isolerades från fältmyggor som ursprungligen insamlades från Ban Pang Mai Dang, Mae Tang-distriktet, Chiang Mai-provinsen, Thailand, och har förvarats vid samma institut sedan 1997 [40]. PMD-R-stammar odlades under selektivt tryck för att upprätthålla resistensnivåer genom intermittent exponering för 0,75 % permetrin med hjälp av WHO:s detektionskit med vissa modifieringar [41]. Varje stam av Ae. Aedes aegypti koloniserades individuellt i ett patogenfritt laboratorium vid 25 ± 2 °C och 80 ± 10 % relativ luftfuktighet och en ljus/mörker-fotoperiod på 14:10 timmar. Cirka 200 larver hölls i plastbrickor (33 cm långa, 28 cm breda och 9 cm höga) fyllda med kranvatten med en densitet av 150–200 larver per bricka och utfodrades två gånger dagligen med steriliserade hundkex. Vuxna maskar hölls i fuktiga burar och utfodrades kontinuerligt med en 10 % vattenlösning av sackaros och en 10 % multivitaminsiraplösning. Honmyggor suger regelbundet blod för att lägga ägg. Honor två till fem dagar gamla som inte har blodmatats kan användas kontinuerligt i experimentella biologiska analyser av vuxna.
En dos-mortalitetsresponsbioanalys av EO utfördes på vuxna honmyggor av släktet Aedes, aegypti, MCM-S och PMD-R med hjälp av en topikal metod modifierad enligt WHO:s standardprotokoll för känslighetstestning [42]. EO från varje planta späddes i serie med ett lämpligt lösningsmedel (t.ex. etanol eller aceton) för att erhålla en graderad serie av 4–6 koncentrationer. Efter anestesi med koldioxid (CO2) vägdes myggorna individuellt. De anesteserade myggorna hölls sedan stilla på torrt filterpapper på en specialanpassad kylplatta under ett stereomikroskop för att förhindra reaktivering under proceduren. För varje behandling applicerades 0,1 μl EO-lösning på honans övre pronotum med hjälp av en Hamilton handhållen mikrodispenser (700 Series Microliter™, Hamilton Company, Reno, NV, USA). Tjugofem honor behandlades med varje koncentration, med en mortalitet från 10 % till 95 % för minst fyra olika koncentrationer. Myggor behandlade med lösningsmedel fungerade som kontroll. För att förhindra kontaminering av testproverna, byt ut filterpappret mot nytt filterpapper för varje testad etylenoxid (EO). Doserna som används i dessa bioanalyser uttrycks i mikrogram etylenoxid per milligram levande kvinnlig kroppsvikt. Vuxna PBO-aktivitet bedömdes också på ett liknande sätt som etylenoxid, där PBO användes som positiv kontroll i synergistiska experiment. Behandlade myggor i alla grupper placerades i plastkoppar och fick 10 % sackaros plus 10 % multivitaminsirap. Alla bioanalyser utfördes vid 25 ± 2 °C och 80 ± 10 % relativ fuktighet och upprepades fyra gånger med kontrollerna. Dödligheten under den 24 timmar långa uppväxtperioden kontrollerades och bekräftades genom myggans bristande respons på mekanisk stimulering och registrerades sedan baserat på medelvärdet av fyra replikat. Experimentella behandlingar upprepades fyra gånger för varje testprov med olika partier av myggor. Resultaten sammanfattades och användes för att beräkna den procentuella dödligheten, vilken användes för att bestämma den letala dosen under 24 timmar genom probitanalys.
Den synergistiska anticidala effekten av EO och permetrin utvärderades med hjälp av en lokal toxicitetsanalysprocedur [42] enligt tidigare beskrivning. Använd aceton eller etanol som lösningsmedel för att framställa permetrin vid önskad koncentration, såväl som en binär blandning av EO och permetrin (EO-permetrin: permetrin blandat med EO vid LD25-koncentration). Testkit (permetrin och EO-permetrin) utvärderades mot MCM-S- och PMD-R-stammar av Ae. Aedes aegypti. Var och en av 25 honmyggor fick fyra doser permetrin för att testa dess effektivitet i att döda vuxna, med varje behandling upprepad fyra gånger. För att identifiera kandidat-EO-synergister administrerades 4 till 6 doser EO-permetrin till var och en av 25 honmyggor, med varje applicering upprepad fyra gånger. PBO-permetrinbehandling (permetrin blandat med LD25-koncentration av PBO) fungerade också som en positiv kontroll. Doserna som används i dessa bioanalyser uttrycks i nanogram testprov per milligram levande kroppsvikt hos honor. Fyra experimentella utvärderingar för varje myggstam utfördes på individuellt uppfödda partier, och dödlighetsdata samlades och analyserades med Probit för att bestämma en 24-timmars letal dos.
Dödligheten justerades med hjälp av Abbott-formeln [43]. De justerade uppgifterna analyserades med Probit-regressionsanalys med hjälp av datorstatistikprogrammet SPSS (version 19.0). Letala värden på 25 %, 50 %, 90 %, 95 % respektive 99 % (LD25, LD50, LD90, LD95 respektive LD99) beräknades med motsvarande 95 % konfidensintervall (95 % KI). Signifikansmått och skillnader mellan testprover bedömdes med hjälp av chi-kvadrattest eller Mann-Whitney U-test inom varje biologisk analys. Resultaten ansågs statistiskt signifikanta vid P.< 0,05. Resistanskoefficienten (RR) uppskattas vid LD50-nivån med hjälp av följande formel [12]:
RR > 1 indikerar resistans, och RR ≤ 1 indikerar känslighet. Synergiförhållandet (SR) för varje synergistkandidat beräknas enligt följande [34, 35, 44]:
Denna faktor delar upp resultaten i tre kategorier: ett SR-värde på 1 ± 0,05 anses inte ha någon synbar effekt, ett SR-värde på > 1,05 anses ha en synergistisk effekt, och ett SR-värde på . En ljusgul flytande olja kan erhållas genom ångdestillation av rhizomerna från C. rotundus och A. galanga samt barken från C. verum. Utbytena beräknade på torrvikt var 0,15 %, 0,27 % (vikt/vikt) respektive 0,54 % (v/v) (tabell 1). GC-MS-studie av den kemiska sammansättningen av oljor från C. rotundus, A. galanga och C. verum visade närvaron av 19, 17 och 21 föreningar, vilka stod för 80,22, 86,75 respektive 97,24 % av alla komponenter (tabell 2). C. lucidum rhizomolja består huvudsakligen av cyperonen (14,04%), följt av karralen (9,57%), α-kapsellan (7,97%) och α-kapsellan (7,53%). Den huvudsakliga kemiska komponenten i galangal rhizomolja är β-bisabolen (18,27%), följt av α-bergamoten (16,28%), 1,8-cineol (10,17%) och piperonol (10,09%). Medan cinnamaldehyd (64,66%) identifierades som huvudkomponenten i C. verum barkolja, ansågs kanelacetat (6,61%), α-kopen (5,83%) och 3-fenylpropionaldehyd (4,09%) vara mindre betydande ingredienser. De kemiska strukturerna för cypern, β-bisabolen och cinnamaldehyd är huvudföreningarna i C. rotundus, A. galanga respektive C. verum, såsom visas i figur 2.
Resultat från tre OO:er bedömde vuxnas aktivitet mot Aedes-myggor. Aegypti-myggor visas i tabell 3. Alla EO:er visade sig ha dödliga effekter på MCM-S Aedes-myggor vid olika typer och doser. Aedes aegypti. Den mest effektiva EO:n är C. verum, följt av A. galanga och C. rotundus med LD50-värden på 3,30, 7,97 respektive 10,05 μg/mg MCM-S-honor, något högre än 3,22 (U = 1), Z = -0,775, P = 0,667), 7,94 (U = 2, Z = 0, P = 1) och 9,57 (U = 0, Z = -1,549, P = 0,333) μg/mg PMD-R hos kvinnor. Detta motsvarar att PBO har en något högre effekt på PMD-R hos vuxna än MSM-S-stammen, med LD50-värden på 4,79 respektive 6,30 μg/mg honor (U = 0, Z = -2,021, P = 0,057). Det kan beräknas att LD50-värdena för C. verum, A. galanga, C. rotundus och PBO mot PMD-R är ungefär 0,98, 0,99, 0,95 respektive 0,76 gånger lägre än de mot MCM-S. Detta indikerar således att känsligheten för PBO och EO är relativt likartad mellan de två Aedes-stammarna. Även om PMD-R var mer känslig än MCM-S, var känsligheten för Aedes aegypti inte signifikant. Däremot skilde sig de två Aedes-stammarna kraftigt åt i sin känslighet för permetrin aegypti (tabell 4). PMD-R uppvisade signifikant resistens mot permetrin (LD50-värde = 0,44 ng/mg hos kvinnor) med ett högre LD50-värde på 3,70 jämfört med MCM-S (LD50-värde = 0,44 ng/mg hos kvinnor) ng/mg hos kvinnor (U = 0, Z = -2,309, P = 0,029). Även om PMD-R är mycket mindre känslig för permetrin än MCM-S, är dess känslighet för PBO och oljor från C. verum, A. galanga och C. rotundus något högre än för MCM-S.
Som observerats i bioassayen av EO-permetrin-kombinationen på den vuxna populationen, visade binära blandningar av permetrin och EO (LD25) antingen synergi (SR-värde > 1,05) eller ingen effekt (SR-värde = 1 ± 0,05). Komplexa effekter på vuxna av en EO-permetrin-blandning på experimentella albinomyggor. Aedes aegypti-stammarna MCM-S och PMD-R visas i tabell 4 och figur 3. Tillsats av C. verum-olja visade sig minska LD50 för permetrin mot MCM-S något och öka LD50 mot PMD-R något till 0,44–0,42 ng/mg hos kvinnor respektive från 3,70 till 3,85 ng/mg hos kvinnor. Däremot minskade tillsats av oljor från C. rotundus och A. galanga signifikant LD50 för permetrin på MCM-S från 0,44 till 0,07 (U = 0, Z = -2,309, P = 0,029) och till 0,11 (U = 0). , Z) = -2,309, P = 0,029) ng/mg kvinnor. Baserat på LD50-värdena för MCM-S var SR-värdena för EO-permetrinblandningen efter tillsats av oljor från C. rotundus och A. galanga 6,28 respektive 4,00. Följaktligen minskade LD50 för permetrin mot PMD-R signifikant från 3,70 till 0,42 (U = 0, Z = -2,309, P = 0,029) och till 0,003 med tillsats av oljor från C. rotundus och A. galanga (U = 0). (Z = -2,337, P = 0,029) ng/mg kvinna. SR-värdet för permetrin i kombination med C. rotundus mot PMD-R var 8,81, medan SR-värdet för galangal-permetrin-blandningen var 1233,33. I förhållande till MCM-S minskade LD50-värdet för den positiva kontrollen PBO från 0,44 till 0,26 ng/mg (honor) och från 3,70 ng/mg (honor) till 0,65 ng/mg (U = 0, Z = -2,309, P = 0,029) och PMD-R (U = 0, Z = -2,309, P = 0,029). SR-värdena för PBO-permetrinblandningen för stammarna MCM-S och PMD-R var 1,69 respektive 5,69. Dessa resultat indikerar att C. rotundus- och A. galanga-oljor samt PBO förstärker permetrin-toxiciteten i större utsträckning än C. verum-olja för stammarna MCM-S och PMD-R.
Aktivitet hos vuxna (LD50) av EO, PBO, permetrin (PE) och deras kombinationer mot pyretroidkänsliga (MCM-S) och resistenta (PMD-R) stammar av Aedes-myggor. Aedes aegypti
[45]. Syntetiska pyretroider används över hela världen för att bekämpa nästan alla leddjur av jordbruksmässig och medicinsk betydelse. På grund av de skadliga konsekvenserna av användningen av syntetiska insekticider, särskilt när det gäller utveckling och utbredd resistens hos myggor, samt effekterna på långsiktig hälsa och miljö, finns det nu ett akut behov av att minska användningen av traditionella syntetiska insekticider och utveckla alternativ [35, 46, 47]. Förutom att skydda miljön och människors hälsa inkluderar fördelarna med botaniska insekticider hög selektivitet, global tillgänglighet och enkel produktion och användning, vilket gör dem mer attraktiva för myggbekämpning [32, 48, 49]. Denna studie, förutom att belysa de kemiska egenskaperna hos effektiva eteriska oljor genom GC-MS-analys, utvärderade även potensen hos vuxna eteriska oljor och deras förmåga att öka toxiciteten hos syntetiskt permetrin aegypti i pyretroidkänsliga stammar (MCM-S) och resistenta stammar (PMD-R).
GC-MS-karakterisering visade att cypern (14,04 %), β-bisabolen (18,27 %) och cinnamaldehyd (64,66 %) var huvudkomponenterna i oljor från C. rotundus, A. galanga respektive C. verum. Dessa kemikalier har uppvisat olika biologiska aktiviteter. Ahn et al. [50] rapporterade att 6-acetoxycyperen, isolerat från rhizomen hos C. rotundus, fungerar som en antitumörförening och kan inducera kaspasberoende apoptos i äggstockscancerceller. β-bisabolen, extraherat från den eteriska oljan från myrraträdet, uppvisar specifik cytotoxicitet mot humana och mus-brösttumörceller både in vitro och in vivo [51]. Cinnamaldehyd, erhållen från naturliga extrakt eller syntetiserad i laboratoriet, har rapporterats ha insekticida, antibakteriella, svampdödande, antiinflammatoriska, immunmodulerande, anticancer- och antiangiogena aktiviteter [52].
Resultaten av den dosberoende aktivitetsbioanalysen för vuxna visade god potential hos de testade etylenoxiderna och att Aedes-myggstammarna MCM-S och PMD-R hade liknande känslighet för etylenoxid och PBO. Aedes aegypti. En jämförelse av effektiviteten hos etylenoxid och permetrin visade att den senare har en starkare allergidödande effekt: LD50-värdena är 0,44 respektive 3,70 ng/mg hos honor för stammarna MCM-S respektive PMD-R. Dessa resultat stöds av många studier som visar att naturligt förekommande bekämpningsmedel, särskilt växtbaserade produkter, i allmänhet är mindre effektiva än syntetiska substanser [31, 34, 35, 53, 54]. Detta kan bero på att den förra är en komplex kombination av aktiva eller inaktiva ingredienser, medan den senare är en renad enda aktiv förening. Emellertid kan mångfalden och komplexiteten hos naturliga aktiva ingredienser med olika verkningsmekanismer öka den biologiska aktiviteten eller hindra utvecklingen av resistens i värdpopulationer [55, 56, 57]. Många forskare har rapporterat den myggbekämpande potentialen hos C. verum, A. galanga och C. rotundus och deras komponenter såsom β-bisabolen, cinnamaldehyd och 1,8-cineol [22, 36, 58, 59, 60,61, 62,63,64]. En litteraturgenomgång visade dock att det inte finns några tidigare rapporter om dess synergistiska effekt med permetrin eller andra syntetiska insekticider mot Aedes-myggor, Aedes aegypti.
I denna studie observerades signifikanta skillnader i permetrinkänslighet mellan de två Aedes-stammarna. Aedes aegypti. MCM-S är känslig för permetrin, medan PMD-R är mycket mindre känslig för det, med en resistensgrad på 8,41. Jämfört med känsligheten hos MCM-S är PMD-R mindre känslig för permetrin men mer känslig för EO, vilket ger en grund för vidare studier som syftar till att öka effektiviteten av permetrin genom att kombinera det med EO. En synergistisk kombinationsbaserad bioanalys för effekter på vuxna visade att binära blandningar av EO och permetrin minskade eller ökade dödligheten hos vuxna Aedes. Aedes aegypti. Tillsats av C. verum-olja minskade LD50 för permetrin mot MCM-S något men ökade LD50 mot PMD-R något med SR-värden på 1,05 respektive 0,96. Detta indikerar att C. verum-olja inte har en synergistisk eller antagonistisk effekt på permetrin när den testades på MCM-S och PMD-R. Däremot uppvisade C. rotundus- och A. galanga-oljor en signifikant synergistisk effekt genom att signifikant minska LD50-värdena för permetrin på MCM-S eller PMD-R. När permetrin kombinerades med EO från C. rotundus och A. galanga var SR-värdena för EO-permetrinblandningen för MCM-S 6,28 respektive 4,00. Dessutom, när permetrin utvärderades mot PMD-R i kombination med C. rotundus (SR = 8,81) eller A. galanga (SR = 1233,33), ökade SR-värdena signifikant. Det är värt att notera att både C. rotundus och A. galanga ökade permetrins toxicitet mot PMD-R Ae. aegypti signifikant. På liknande sätt fann man att PBO ökade permetrins toxicitet med SR-värden på 1,69 respektive 5,69 för stammarna MCM-S och PMD-R. Eftersom C. rotundus och A. galanga hade de högsta SR-värdena ansågs de vara de bästa synergisterna för att öka permetrins toxicitet på MCM-S respektive PMD-R.
Flera tidigare studier har rapporterat den synergistiska effekten av kombinationer av syntetiska insekticider och växtextrakt mot olika myggarter. En larvicid bioassay mot Anopheles Stephensi studerad av Kalayanasundaram och Das [65] visade att fention, ett bredspektrum organofosfat, var associerat med Cleodendron inerme, Pedalium murax och Parthenium hysterophorus. Signifikant synergi observerades mellan extrakten med en synergistisk effekt (SF) på 1,31, 1,38, 1,40, 1,48, 1,61 respektive 2,23. I en larvicid screening av 15 mangrovearter fann man att petroleumeterextrakt av mangrovestyltade rötter var mest effektivt mot Culex quinquefasciatus med ett LC50-värde på 25,7 mg/L [66]. Den synergistiska effekten av detta extrakt och den botaniska insekticiden pyretrum rapporterades också minska LC50 för pyretrum mot C. quinquefasciatus-larver från 0,132 mg/L till 0,107 mg/L, dessutom användes en SF-beräkning på 1,23 i denna studie. 34,35,44]. Den kombinerade effektiviteten av Solanum citronrotextrakt och flera syntetiska insekticider (t.ex. fention, cypermetrin (en syntetisk pyretroid) och timetfos (en organofosforlarvicid)) mot Anopheles-myggor utvärderades. Stephensi [54] och C. quinquefasciatus [34]. Den kombinerade användningen av cypermetrin och gul fruktpetroleumeterextrakt visade en synergistisk effekt på cypermetrin i alla förhållanden. Det mest effektiva förhållandet var den binära kombinationen 1:1 med LC50- och SF-värden på 0,0054 ppm respektive 6,83 i förhållande till An. Stephen West[54]. Medan en 1:1 binär blandning av S. xanthocarpum och temephos var antagonistisk (SF = 0,6406), uppvisade S. xanthocarpum-fenthion-kombinationen (1:1) synergistisk aktivitet mot C. quinquefasciatus med en SF på 1,3125 [34]]. Tong och Blomquist [35] studerade effekterna av växtetylenoxid på toxiciteten hos karbaryl (ett bredspektrumkarbamat) och permetrin för Aedes-myggor. Aedes aegypti. Resultaten visade att etylenoxid från agar, svartpeppar, enbär, helichrysum, sandelträ och sesam ökade toxiciteten hos karbaryl för Aedes-myggor. SR-värdena för aegypti-larver varierar från 1,0 till 7,0. Däremot var ingen av etylenoxiderna toxiska för vuxna Aedes-myggor. I detta skede har inga synergistiska effekter rapporterats för kombinationen av Aedes aegypti och EO-karbaryl. PBO användes som en positiv kontroll för att öka karbaryls toxicitet mot Aedes-myggor. SR-värdena för Aedes aegypti-larver och vuxna är 4,9-9,5 respektive 2,3. Endast binära blandningar av permetrin och EO eller PBO testades för larvicid aktivitet. EO-permetrinblandningen hade en antagonistisk effekt, medan PBO-permetrinblandningen hade en synergistisk effekt mot Aedes-myggor. Larver av Aedes aegypti. Dos-responsexperiment och SR-utvärdering för PBO-permetrinblandningar har dock ännu inte utförts. Även om få resultat har uppnåtts angående de synergistiska effekterna av fytosyntetiska kombinationer mot myggvektorer, stöder dessa data de befintliga resultaten, vilket öppnar möjligheten att tillsätta synergister inte bara för att minska den applicerade dosen, utan också för att öka den dödande effekten. Effektivitet hos insekter. Dessutom visade resultaten av denna studie för första gången att C. rotundus- och A. galanga-oljor synergistiskt utövar signifikant högre effekt mot pyretroidkänsliga och pyretroidresistenta stammar av Aedes-myggor jämfört med PBO i kombination med permetrintoxicitet. Aedes aegypti. Emellertid visade oväntade resultat från den synergistiska analysen att C. verum-olja hade den största anti-adult-aktiviteten mot båda Aedes-stammarna. Överraskande nog var den toxiska effekten av permetrin på Aedes aegypti otillfredsställande. Variationer i toxiska effekter och synergistiska effekter kan delvis bero på exponering för olika typer och nivåer av bioaktiva komponenter i dessa oljor.
Trots ansträngningar att förstå hur man kan förbättra effektiviteten förblir de synergistiska mekanismerna oklara. Möjliga orsaker till den olika effektiviteten och synergistiska potentialen kan inkludera skillnader i den kemiska sammansättningen av de testade produkterna och skillnader i myggkänslighet i samband med resistensstatus och utveckling. Det finns skillnader mellan de huvudsakliga och mindre etylenoxidkomponenterna som testades i denna studie, och vissa av dessa föreningar har visat sig ha repellerande och toxiska effekter mot en mängd olika skadedjur och sjukdomsvektorer [61,62,64,67,68]. De huvudsakliga föreningarna som karakteriseras i C. rotundus-, A. galanga- och C. verum-oljor, såsom cypern, β-bisabolen och cinnamaldehyd, testades dock inte i denna artikel för deras anti-adulta respektive synergistiska aktiviteter mot Ae, Aedes aegypti. Därför behövs framtida studier för att isolera de aktiva ingredienserna som finns i varje eterisk olja och belysa deras insekticida effekt och synergistiska interaktioner mot denna myggvektor. I allmänhet beror insekticidal aktivitet på verkan och reaktionen mellan gifter och insektsvävnader, vilket kan förenklas och delas in i tre steg: penetration in i insektens hud och målorganens membran, aktivering (= interaktion med målet) och avgiftning av toxiska ämnen [57, 69]. Därför kräver insekticidal synergism som resulterar i ökad effektivitet av toxiska kombinationer minst en av dessa kategorier, såsom ökad penetration, större aktivering av ackumulerade föreningar eller mindre minskad avgiftning av bekämpningsmedlets aktiva ingrediens. Till exempel fördröjer energitolerans kutikulapenetration genom en förtjockad kutikula och biokemisk resistens, såsom förbättrad insekticidal metabolism observerad hos vissa resistenta insektsstammar [70, 71]. Den betydande effektiviteten hos etylenoxider när det gäller att öka permetrins toxicitet, särskilt mot PMD-R, kan indikera en lösning på problemet med insekticidresistens genom att interagera med resistensmekanismer [57, 69, 70, 71]. Tong och Blomquist [35] stödde resultaten av denna studie genom att visa en synergistisk interaktion mellan etylenoxider och syntetiska bekämpningsmedel. aegypti finns det bevis för hämmande aktivitet mot avgiftande enzymer, inklusive cytokrom P450 monooxygenaser och karboxylesteraser, vilka är nära förknippade med utvecklingen av resistens mot traditionella bekämpningsmedel. PBO sägs inte bara vara en metabolisk hämmare av cytokrom P450 monooxygenas utan förbättrar även penetrationen av insekticider, vilket demonstreras av dess användning som en positiv kontroll i synergistiska studier [35, 72]. Intressant nog är 1,8-cineol, en av de viktiga komponenterna som finns i galangalolja, känd för sina toxiska effekter på insektsarter [22, 63, 73] och har rapporterats ha synergistiska effekter inom flera områden av biologisk aktivitetsforskning [74, 75, 76, 77]. Dessutom har 1,8-cineol i kombination med olika läkemedel inklusive curcumin [78], 5-fluorouracil [79], mefenaminsyra [80] och zidovudin [81] också en permeationsfrämjande effekt in vitro. Således är den möjliga rollen för 1,8-cineol i synergistisk insekticid verkan inte bara som en aktiv ingrediens utan även som en penetrationsförstärkare. På grund av större synergism med permetrin, särskilt mot PMD-R, kan de synergistiska effekterna av galangalolja och trikosantolja som observerats i denna studie vara resultatet av interaktioner med resistensmekanismer, dvs. ökad permeabilitet för klor. Pyretroider ökar aktiveringen av ackumulerade föreningar och hämmar avgiftande enzymer såsom cytokrom P450 monooxygenaser och karboxylesteraser. Dessa aspekter kräver dock ytterligare studier för att belysa den specifika rollen för EO och dess isolerade föreningar (ensamma eller i kombination) i synergistiska mekanismer.
År 1977 rapporterades ökande nivåer av permetrinresistens i stora vektorpopulationer i Thailand, och under de följande decennierna ersattes användningen av permetrin till stor del av andra pyretroidkemikalier, särskilt de som ersattes av deltametrin [82]. Vektorresistens mot deltametrin och andra klasser av insekticider är dock extremt vanlig i hela landet på grund av överdriven och ihållande användning [14, 17, 83, 84, 85, 86]. För att bekämpa detta problem rekommenderas det att rotera eller återanvända kasserade bekämpningsmedel som tidigare var effektiva och mindre giftiga för däggdjur, såsom permetrin. För närvarande, även om användningen av permetrin har minskat i de senaste nationella statliga myggbekämpningsprogrammen, kan permetrinresistens fortfarande hittas i myggpopulationer. Detta kan bero på att myggor exponeras för kommersiella hushållsprodukter för skadedjursbekämpning, som huvudsakligen består av permetrin och andra pyretroider [14, 17]. Således kräver framgångsrik återanvändning av permetrin utveckling och implementering av strategier för att minska vektorresistens. Även om ingen av de eteriska oljor som testades individuellt i denna studie var lika effektiva som permetrin, resulterade samarbete med permetrin i imponerande synergistiska effekter. Detta är en lovande indikation på att interaktionen mellan eterisk olja och resistensmekanismer resulterar i att kombinationen av permetrin och eterisk olja är mer effektiv än insekticiden eller eterisk olja ensam, särskilt mot PMD-R Ae. Aedes aegypti. Fördelarna med synergistiska blandningar när det gäller att öka effekten, trots användningen av lägre doser för vektorkontroll, kan leda till förbättrad resistenshantering och minskade kostnader [33, 87]. Utifrån dessa resultat är det glädjande att notera att eteriska oljor från A. galanga och C. rotundus var signifikant mer effektiva än PBO när det gällde att synergisera permetrintoxicitet i både MCM-S- och PMD-R-stammar och är ett potentiellt alternativ till traditionella ergogena hjälpmedel.
De utvalda etylenoxiderna hade signifikanta synergistiska effekter när det gällde att öka toxiciteten hos vuxna insekter mot PMD-R. Ae. aegypti, särskilt galangalolja, har ett SR-värde på upp till 1233,33, vilket indikerar att etylenoxid har ett brett potential som synergist för att öka effektiviteten av permetrin. Detta kan stimulera användningen av en ny aktiv naturprodukt, som tillsammans skulle kunna öka användningen av mycket effektiva myggbekämpningsprodukter. Det avslöjar också potentialen hos etylenoxid som en alternativ synergist för att effektivt förbättra äldre eller traditionella insekticider för att hantera befintliga resistensproblem i myggpopulationer. Användning av lättillgängliga växter i myggbekämpningsprogram minskar inte bara beroendet av importerade och dyra material, utan stimulerar också lokala insatser för att stärka folkhälsosystemen.
Dessa resultat visar tydligt den betydande synergistiska effekten som kombinationen av etylenoxid och permetrin producerar. Resultaten belyser etylenoxidens potential som en växtsynergist vid myggbekämpning, vilket ökar permetrins effektivitet mot myggor, särskilt i resistenta populationer. Framtida utvecklingar och forskning kommer att kräva synergistisk bioanalys av galangal- och alpiniaoljor och deras isolerade föreningar, kombinationer av insekticider av naturligt eller syntetiskt ursprung mot flera arter och stadier av myggor, samt toxicitetstestning mot icke-målorganismer. Praktisk användning av etylenoxid som ett gångbart alternativ till synergist.
Världshälsoorganisationen. Global strategi för förebyggande och kontroll av denguefeber 2012–2020. Genève: Världshälsoorganisationen, 2012.
Weaver SC, Costa F., Garcia-Blanco MA, Ko AI, Ribeiro GS, Saade G., et al. Zikavirus: historia, uppkomst, biologi och kontrollutsikter. Antiviral forskning. 2016;130:69–80.
Världshälsoorganisationen. Faktablad om denguefeber. 2016. http://www.searo.who.int/entity/vector_borne_tropical_diseases/data/data_factsheet/en/. Hämtningsdatum: 20 januari 2017
Folkhälsomyndigheten. Aktuell status för fall av denguefeber och hemorragisk denguefeber i Thailand. 2016. http://www.m-society.go.th/article_attach/13996/17856.pdf. Hämtad: 6 januari 2017
Ooi EE, Goh CT, Gabler DJ. 35 år av denguefeberprevention och vektorkontroll i Singapore. Plötslig infektionssjukdom. 2006;12:887–93.
Morrison AC, Zielinski-Gutierrez E, Scott TW, Rosenberg R. Identifiera utmaningar och föreslå lösningar för att kontrollera Aedes aegypti-virusvektorer. PLOS Medicine. 2008;5:362–6.
Centers for Disease Control and Prevention. Denguefeber, entomologi och ekologi. 2016. http://www.cdc.gov/dengue/entomologyecology/. Hämtningsdatum: 6 januari 2017
Ohimain EI, Angaye TKN, Bassey SE Jämförelse av larvicid aktivitet hos blad, bark, stjälkar och rötter av Jatropa curcas (Euphorbiaceae) mot malariavektorn Anopheles gambiae. SZhBR. 2014;3:29-32.
Soleimani-Ahmadi M, Watandoust H, Zareh M. Habitategenskaper hos Anopheles-larver i malariaområden inom malariautrotningsprogrammet i sydöstra Iran. Asia Pacific J Trop Biomed. 2014;4(Suppl 1):S73–80.
Bellini R, Zeller H, Van Bortel W. Översikt över metoder för vektorkontroll, förebyggande och kontroll av utbrott av West Nile-viruset, och utmaningar som Europa står inför. Parasitvektor. 2014;7:323.
Muthusamy R., Shivakumar MS Selektion och molekylära mekanismer för cypermetrinresistens hos röda larver (Amsacta albistriga Walker). Biokemisk fysiologi hos skadedjur. 2014;117:54–61.
Ramkumar G., Shivakumar MS Laboratoriestudie av permetrinresistens och korsresistens hos Culex quinquefasciatus mot andra insekticider. Palastor Research Center. 2015;114:2553–60.
Matsunaka S, Hutson DH, Murphy SD. Bekämpningsmedelskemi: Människors välfärd och miljö, vol. 3: Verkningsmekanism, metabolism och toxikologi. New York: Pergamon Press, 1983.
Chareonviriyaphap T, Bangs MJ, Souvonkert V, Kongmi M, Korbel AV, Ngoen-Klan R. En översikt över insektsmedelsresistens och beteendemässigt undvikande av mänskliga sjukdomsvektorer i Thailand. Parasitvektor. 2013;6:280.
Chareonviriyaphap T, Aum-Aung B, Ratanatham S. Nuvarande mönster av insektsmedelsresistens bland myggvektorer i Thailand. Southeast Asia J Trop Med Public Health. 1999;30:184-94.
Chareonviriyaphap T, Bangs MJ, Ratanatham S. Malariastatus i 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. Temporal frekvens av F1534C- och V1016G-knockdown-resistensmutationer hos Aedes aegypti-myggor i Chiang Mai, Thailand, och mutationernas inverkan på effektiviteten hos termiska dimsprayer innehållande pyretroider. Aktatrop. 2016;162:125–32.
Vontas J, Kioulos E, Pavlidi N, Moru E, Della Torre A, Ranson H. Insekticidresistens i de viktigaste dengue-vektorerna Aedes albopictus och Aedes aegypti. Biokemisk fysiologi av skadedjur. 2012;104:126–31.
Publiceringstid: 8 juli 2024