نشكركم على زيارة موقع Nature.com. يُعاني متصفحكم من محدودية دعم CSS. للحصول على أفضل النتائج، نوصي باستخدام إصدار أحدث من متصفحكم (أو تعطيل وضع التوافق في Internet Explorer). في هذه الأثناء، ولضمان استمرار الدعم، نعرض الموقع بدون تنسيق أو جافا سكريبت.
قد تُظهر تركيبات المركبات المبيدة للحشرات المشتقة من النباتات تفاعلات تآزرية أو تنافسية ضد الآفات. ونظرًا للانتشار السريع للأمراض التي ينقلها بعوض الزاعجة المصرية، وتزايد مقاومة هذه البعوضة للمبيدات الحشرية التقليدية، تم تحضير ثمانية وعشرين تركيبة من مركبات التربين المستخلصة من الزيوت العطرية النباتية، واختُبرت ضد يرقات وبعوض الزاعجة المصرية البالغة. في البداية، خضعت خمسة زيوت عطرية نباتية للتقييم من حيث فعاليتها في قتل اليرقات والبعوض البالغ، وتم تحديد مركبين رئيسيين في كل زيت عطري بناءً على نتائج التحليل الكروماتوغرافي الغازي-مطياف الكتلة. وقد تم شراء المركبات الرئيسية المحددة، وهي: ثنائي كبريتيد ثنائي الأليل، وثلاثي كبريتيد ثنائي الأليل، والكارفون، والليمونين، والأوجينول، وميثيل الأوجينول، والأوكاليبتول، والإيودسمول، وألفا-بينين البعوض. تم تحضير تركيبات ثنائية من هذه المركبات باستخدام جرعات دون قاتلة، وجرى اختبار وتحديد تأثيراتها التآزرية والتضادية. وقد تم الحصول على أفضل تركيبات مبيدة لليرقات بمزج الليمونين مع ثنائي كبريتيد ثنائي الأليل، بينما تم الحصول على أفضل تركيبات مبيدة للحشرات البالغة بمزج الكارفون مع الليمونين. وتم اختبار مبيد اليرقات الاصطناعي المستخدم تجاريًا، تيمفوس، ودواء مالاثيون للحشرات البالغة، كلٌ على حدة وفي تركيبات ثنائية مع التربينويدات. وأظهرت النتائج أن مزيج التيميفوس مع ثنائي كبريتيد ثنائي الأليل، ومزيج المالاثيون مع الإيودسمول، كان الأكثر فعالية. وتُعد هذه التركيبات القوية واعدة للاستخدام ضد بعوضة الزاعجة المصرية.
تُعدّ الزيوت العطرية النباتية نواتج أيضية ثانوية تحتوي على مركبات حيوية فعّالة متنوعة، وتكتسب أهمية متزايدة كبديل للمبيدات الحشرية الاصطناعية. فهي ليست صديقة للبيئة وسهلة الاستخدام فحسب، بل إنها أيضاً مزيج من مركبات حيوية فعّالة مختلفة، مما يقلل من احتمالية ظهور مقاومة للمبيدات. باستخدام تقنية كروماتوغرافيا الغاز-مطياف الكتلة (GC-MS)، فحص الباحثون مكونات زيوت عطرية نباتية متنوعة، وحددوا أكثر من 3000 مركب من 17500 نبات عطري، وقد تم اختبار معظمها من حيث خصائصها المبيدة للحشرات، وأُفيد بأن لها تأثيرات مبيدة للحشرات. تشير بعض الدراسات إلى أن سمية المكون الرئيسي للمركب تساوي أو تفوق سمية أكسيد الإيثيلين الخام. إلا أن استخدام مركبات منفردة قد يُفسح المجال لظهور مقاومة، كما هو الحال مع المبيدات الحشرية الكيميائية. لذلك، ينصب التركيز حالياً على تحضير مخاليط من مركبات أكسيد الإيثيلين لتحسين فعالية المبيدات الحشرية وتقليل احتمالية ظهور المقاومة لدى الآفات المستهدفة. قد تُظهر المركبات النشطة الفردية الموجودة في الزيوت العطرية تأثيرات تآزرية أو تنافسية عند دمجها، مما يعكس النشاط الكلي للزيت العطري، وهي حقيقة أكدتها دراسات سابقة7،8. يشمل برنامج مكافحة نواقل الأمراض أيضًا الزيوت العطرية ومكوناتها. وقد دُرست فعالية الزيوت العطرية كمبيدات للبعوض على نطاق واسع، لا سيما بعوض الكيولكس والأنوفيلس. سعت العديد من الدراسات إلى تطوير مبيدات حشرية فعالة من خلال دمج نباتات مختلفة مع مبيدات حشرية اصطناعية مستخدمة تجاريًا لزيادة السمية الكلية وتقليل الآثار الجانبية9. إلا أن الدراسات التي تتناول هذه المركبات ضد بعوضة الزاعجة المصرية لا تزال نادرة. ساهم التقدم في العلوم الطبية وتطوير الأدوية واللقاحات في مكافحة بعض الأمراض المنقولة بالنواقل. لكن وجود أنماط مصلية مختلفة من الفيروس، الذي تنقله بعوضة الزاعجة المصرية، أدى إلى فشل برامج التطعيم. لذلك، عند ظهور مثل هذه الأمراض، تُعد برامج مكافحة نواقل الأمراض الخيار الوحيد لمنع انتشارها. في ظل الوضع الراهن، يُعدّ التحكم في بعوضة الزاعجة المصرية (Aedes aegypti) أمرًا بالغ الأهمية، فهي ناقل رئيسي للعديد من الفيروسات وأنواعها المصلية المسببة لحمى الضنك، وفيروس زيكا، وحمى الضنك النزفية، والحمى الصفراء، وغيرها. والجدير بالذكر أن عدد حالات الإصابة بجميع الأمراض المنقولة بواسطة البعوضة الزاعجة المصرية يتزايد سنويًا في مصر، بل ويتزايد عالميًا. لذا، تبرز الحاجة المُلحة إلى تطوير تدابير فعّالة وصديقة للبيئة لمكافحة أعداد الزاعجة المصرية. ومن بين المرشحين المحتملين في هذا الصدد الزيوت العطرية، ومكوناتها، ومزيجاتها. وعليه، سعت هذه الدراسة إلى تحديد توليفات تآزرية فعّالة من مركبات الزيوت العطرية النباتية الرئيسية المستخلصة من خمسة نباتات ذات خصائص مبيدة للحشرات (النعناع، والريحان المقدس، والأوكالبتوس المرقط، والثوم الكبريتي، وشجرة الشاي) ضد الزاعجة المصرية.
أظهرت جميع الزيوت العطرية المختارة فعالية محتملة في قتل يرقات بعوضة الزاعجة المصرية، حيث تراوحت قيمة LC50 بعد 24 ساعة بين 0.42 و163.65 جزءًا في المليون. وسُجّلت أعلى فعالية في قتل اليرقات لزيت النعناع العطري بقيمة LC50 بلغت 0.42 جزءًا في المليون بعد 24 ساعة، يليه زيت الثوم بقيمة LC50 بلغت 16.19 جزءًا في المليون بعد 24 ساعة (الجدول 1).
باستثناء زيت الريحان المقدس (Ocimum Sainttum)، أظهرت جميع الزيوت العطرية الأربعة الأخرى التي تم فحصها تأثيرات واضحة مضادة للحساسية، حيث تراوحت قيم LC50 من 23.37 إلى 120.16 جزءًا في المليون خلال فترة التعرض التي استمرت 24 ساعة. وكان زيت الزعتر المخطط (Thymophilus striata) الأكثر فعالية في قتل الحشرات البالغة بقيمة LC50 بلغت 23.37 جزءًا في المليون خلال 24 ساعة من التعرض، يليه زيت الكينا المرقط (Eucalyptus maculata) بقيمة LC50 بلغت 101.91 جزءًا في المليون (الجدول 1). من ناحية أخرى، لم يتم تحديد قيمة LC50 لزيت الريحان المقدس (Ocimum Sainttum) بعد، حيث سُجل أعلى معدل وفيات بنسبة 53% عند أعلى جرعة (الشكل التكميلي 3).
تم تحديد واختيار المركبين الرئيسيين المكونين لكل زيت عطري بناءً على نتائج قاعدة بيانات مكتبة المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا (NIST)، ونسبة مساحة كروماتوجرام الغاز، ونتائج أطياف مطياف الكتلة (الجدول 2). بالنسبة للزيت العطري As، كان المركبان الرئيسيان اللذان تم تحديدهما هما ثنائي كبريتيد ثنائي الأليل وثلاثي كبريتيد ثنائي الأليل؛ وبالنسبة للزيت العطري Mp، كان المركبان الرئيسيان اللذان تم تحديدهما هما الكارفون والليمونين؛ وبالنسبة للزيت العطري Em، كان المركبان الرئيسيان اللذان تم تحديدهما هما الإيودسمول والأوكاليبتول؛ وبالنسبة للزيت العطري Os، كان المركبان الرئيسيان اللذان تم تحديدهما هما الأوجينول وميثيل الأوجينول؛ وبالنسبة للزيت العطري Cl، كان المركبان الرئيسيان اللذان تم تحديدهما هما الأوجينول وألفا-بينين (الشكل 1، الأشكال التكميلية 5-8، الجداول التكميلية 1-5).
نتائج قياس الطيف الكتلي للمركبات التربينويدية الرئيسية للزيوت العطرية المختارة (A- ثنائي كبريتيد ثنائي الأليل؛ B- ثلاثي كبريتيد ثنائي الأليل؛ C- الأوجينول؛ D- ميثيل الأوجينول؛ E- الليمونين؛ F- سيبيرون العطري؛ G- ألفا- بينين؛ H- سينول؛ R- يودامول).
تم تحديد تسعة مركبات (ثنائي كبريتيد ثنائي الأليل، ثلاثي كبريتيد ثنائي الأليل، الأوجينول، ميثيل الأوجينول، الكارفون، الليمونين، الأوكاليبتول، الإيودسمول، ألفا-بينين) كمركبات فعالة تُعد المكونات الرئيسية للزيوت العطرية، وخضعت كل منها لاختبارات حيوية فردية ضد يرقات بعوضة الزاعجة المصرية. أظهر مركب الإيودسمول أعلى فعالية في قتل اليرقات، حيث بلغت قيمة LC50 له 2.25 جزء في المليون بعد 24 ساعة من التعرض. كما وُجد أن لمركبي ثنائي كبريتيد ثنائي الأليل وثلاثي كبريتيد ثنائي الأليل تأثيرات محتملة في قتل اليرقات، بمتوسط جرعات دون مميتة يتراوح بين 10 و20 جزء في المليون. لوحظ نشاط مبيد لليرقات متوسط لمركبات الأوجينول والليمونين والأوكاليبتول، حيث بلغت قيم LC50 63.35 جزءًا في المليون، و139.29 جزءًا في المليون، و181.33 جزءًا في المليون على التوالي بعد 24 ساعة (الجدول 3). مع ذلك، لم يُلاحظ أي تأثير مبيد لليرقات يُذكر لميثيل الأوجينول والكارفون حتى عند أعلى الجرعات، لذا لم تُحسب قيم LC50 (الجدول 3). بلغ متوسط التركيز المميت لمبيد اليرقات الاصطناعي تيميفوس 0.43 جزءًا في المليون ضد بعوضة الزاعجة المصرية خلال 24 ساعة من التعرض (الجدول 3، الجدول التكميلي 6).
تم تحديد سبعة مركبات (ثنائي كبريتيد ثنائي الأليل، ثلاثي كبريتيد ثنائي الأليل، أوكاليبتول، ألفا-بينين، يودسمول، ليمونين، وكارفون) باعتبارها المركبات الرئيسية للزيوت العطرية الفعالة، وخضعت كل منها لاختبارات فردية على بعوض الزاعجة المصرية البالغة. ووفقًا لتحليل الانحدار اللوجستي، تبين أن اليودسمول يتمتع بأعلى فعالية محتملة بقيمة LC50 تبلغ 1.82 جزء في المليون، يليه الأوكاليبتول بقيمة LC50 تبلغ 17.60 جزء في المليون بعد 24 ساعة من التعرض. أما المركبات الخمسة المتبقية التي تم اختبارها، فقد كانت متوسطة الضرر على البعوض البالغ، حيث تراوحت قيم LC50 الخاصة بها بين 140.79 و737.01 جزء في المليون (الجدول 3). كان مركب الملاثيون العضوي الفوسفوري الاصطناعي أقل فعالية من الإيودسمول وأعلى من المركبات الستة الأخرى، حيث بلغت قيمة LC50 5.44 جزء في المليون خلال فترة التعرض التي استمرت 24 ساعة (الجدول 3، الجدول التكميلي 6).
تم اختيار سبعة مركبات رائدة فعالة ومركب التاميفوسات العضوي الفوسفوري لصياغة تركيبات ثنائية بجرعات LC50 بنسبة 1:1. تم تحضير 28 تركيبة ثنائية واختبار فعاليتها في قتل يرقات بعوضة الزاعجة المصرية. تبين أن تسع تركيبات متآزرة، و14 تركيبة مضادة، وخمس تركيبات غير فعالة في قتل اليرقات. من بين التركيبات المتآزرة، كانت تركيبة ثنائي كبريتيد ثنائي الأليل والتيموفول الأكثر فعالية، حيث لوحظت نسبة وفيات 100% بعد 24 ساعة (الجدول 4). وبالمثل، أظهرت مخاليط الليمونين مع ثنائي كبريتيد ثنائي الأليل والأوجينول مع الثيميثفوس فعالية جيدة، حيث بلغت نسبة وفيات اليرقات 98.3% (الجدول 5). أظهرت التركيبات الأربع المتبقية، وهي: الإيودسمول مع الأوكاليبتول، والإيودسمول مع الليمونين، والأوكاليبتول مع ألفا-بينين، وألفا-بينين مع التيميفوس، فعاليةً ملحوظةً في قتل اليرقات، حيث تجاوزت معدلات النفوق المُلاحظة 90%. بينما يتراوح معدل النفوق المتوقع بين 60 و75% (الجدول 4). مع ذلك، أظهر مزيج الليمونين مع ألفا-بينين أو الأوكاليبتوس تفاعلاتٍ مُضادة. وبالمثل، وُجد أن مخاليط التيميفوس مع الأوجينول أو الأوكاليبتوس أو الإيودسمول أو ثلاثي كبريتيد ثنائي الأليل لها تأثيرات مُضادة. كذلك، فإن مزيج ثنائي كبريتيد ثنائي الأليل وثلاثي كبريتيد ثنائي الأليل، ومزيج أيٍّ من هذين المركبين مع الإيودسمول أو الأوجينول، يُظهر تأثيرًا مُضادًا في قتل اليرقات. كما تم الإبلاغ عن حدوث تضاد مع مزيج من مادة يودسمول مع الأوجينول أو ألفا-بينين.
من بين جميع الخلطات الثنائية الـ 28 التي تم اختبارها لتحديد نشاطها الحمضي لدى البالغين، أظهرت 7 تركيبات تأثيرًا تآزريًا، و6 تركيبات لم يكن لها أي تأثير، و15 تركيبة تأثيرًا تنافسيًا. وُجد أن خلطات الإيودسمول مع الأوكالبتوس والليمونين مع الكارفون أكثر فعالية من الخلطات التآزرية الأخرى، حيث بلغت معدلات النفوق بعد 24 ساعة 76% و100% على التوالي (الجدول 5). لوحظ أن الملاثيون يُظهر تأثيرًا تآزريًا مع جميع تركيبات المركبات باستثناء الليمونين وثلاثي كبريتيد ثنائي الأليل. من ناحية أخرى، وُجد تأثير تنافسي بين ثنائي كبريتيد ثنائي الأليل وثلاثي كبريتيد ثنائي الأليل، وتركيبة أي منهما مع الأوكالبتوس، أو الأوكاليبتول، أو الكارفون، أو الليمونين. وبالمثل، أظهرت توليفات ألفا-بينين مع يودسمول أو ليمونين، وأوكاليبتول مع كارفون أو ليمونين، وليمونين مع يودسمول أو مالاثيون، تأثيرات مضادة في قتل اليرقات. أما بالنسبة للتوليفات الست المتبقية، فلم يكن هناك فرق يُعتد به إحصائياً بين معدل النفوق المتوقع والمُلاحظ (الجدول 5).
استنادًا إلى التأثيرات التآزرية والجرعات دون المميتة، تم اختيار سمية هذه المركبات على يرقات أعداد كبيرة من بعوضة الزاعجة المصرية، وخضعت لمزيد من الاختبارات. أظهرت النتائج أن معدل نفوق اليرقات المُلاحَظ باستخدام التركيبات الثنائية: الأوجينول-ليمونين، وثنائي كبريتيد ثنائي الأليل-ليمونين، وثنائي كبريتيد ثنائي الأليل-تايمفوس، بلغ 100%، بينما كان معدل النفوق المتوقع 76.48%، و72.16%، و63.4% على التوالي (الجدول 6). وكان مزيج الليمونين واليودسمول أقل فعالية نسبيًا، حيث لوحظ معدل نفوق لليرقات بنسبة 88% خلال فترة التعرض التي استمرت 24 ساعة (الجدول 6). باختصار، أظهرت التركيبات الثنائية الأربعة المختارة أيضًا تأثيرات تآزرية قاتلة ليرقات الزاعجة المصرية عند استخدامها على نطاق واسع (الجدول 6).
تم اختيار ثلاث تركيبات متآزرة لإجراء اختبار حيوي لمكافحة أعداد كبيرة من بعوضة الزاعجة المصرية البالغة. ولتحديد التركيبات المناسبة للاختبار على مستعمرات الحشرات الكبيرة، ركزنا أولًا على أفضل تركيبتين متآزرتين من التربينات، وهما الكارفون مع الليمونين، والأوكاليبتول مع الإيودسمول. ثانيًا، تم اختيار أفضل تركيبة متآزرة من بين تركيبة الملاثيون، وهو مركب عضوي فوسفوري اصطناعي، مع التربينويدات. نعتقد أن تركيبة الملاثيون والإيودسمول هي الأنسب للاختبار على مستعمرات الحشرات الكبيرة نظرًا لأعلى معدل وفيات مُلاحظ وانخفاض قيم LC50 للمكونات المرشحة. يُظهر الملاثيون تأثيرًا تآزريًا عند دمجه مع ألفا-بينين، وثنائي كبريتيد ثنائي الأليل، والأوكاليبتوس، والكارفون، والإيودسمول. ولكن عند النظر إلى قيم LC50، نجد أن الإيودسمول يمتلك أدنى قيمة (2.25 جزء في المليون). بلغت قيم LC50 المحسوبة لكل من الملاثيون، والألفا-بينين، وثنائي كبريتيد ثنائي الأليل، والأوكاليبتول، والكارفون 5.4، و716.55، و166.02، و17.6، و140.79 جزءًا في المليون على التوالي. تشير هذه القيم إلى أن مزيج الملاثيون والإيودسمول هو الأمثل من حيث الجرعة. أظهرت النتائج أن مزيج الكارفون مع الليمونين، والإيودسمول مع الملاثيون، حققا معدل وفيات مُلاحظًا بنسبة 100%، مقارنةً بمعدل وفيات مُتوقع يتراوح بين 61% و65%. أما مزيج الإيودسمول مع الأوكاليبتول، فقد أظهر معدل وفيات بلغ 78.66% بعد 24 ساعة من التعرض، مقارنةً بمعدل وفيات مُتوقع قدره 60%. أظهرت جميع المزيجات الثلاثة المختارة تأثيرات تآزرية حتى عند تطبيقها على نطاق واسع ضد بعوضة الزاعجة المصرية البالغة (الجدول 6).
في هذه الدراسة، أظهرت زيوت عطرية نباتية مختارة، مثل Mp وAs وOs وEm وCl، تأثيرات قاتلة واعدة على يرقات وحشرات بالغة من بعوضة الزاعجة المصرية (Aedes aegypti). وكان لزيت Mp أعلى فعالية في قتل اليرقات، حيث بلغت قيمة LC50 له 0.42 جزء في المليون، يليه زيوت As وOs وEm بقيمة LC50 أقل من 50 جزء في المليون بعد 24 ساعة. تتوافق هذه النتائج مع دراسات سابقة أجريت على البعوض وأنواع أخرى من الذباب ثنائي الأجنحة10،11،12،13،14. وعلى الرغم من أن فعالية Cl في قتل اليرقات أقل من الزيوت العطرية الأخرى، حيث بلغت قيمة LC50 له 163.65 جزء في المليون بعد 24 ساعة، إلا أن فعاليته في قتل الحشرات البالغة هي الأعلى، حيث بلغت قيمة LC50 له 23.37 جزء في المليون بعد 24 ساعة. أظهرت الزيوت العطرية Mp وAs وEm فعالية جيدة في قتل الحشرات المسببة للحساسية، حيث تراوحت قيم LC50 بين 100 و120 جزءًا في المليون بعد 24 ساعة من التعرض، إلا أن فعاليتها في قتل اليرقات كانت أقل نسبيًا. في المقابل، أظهر الزيت العطري Os تأثيرًا ضئيلاً في قتل الحشرات المسببة للحساسية حتى عند أعلى جرعة علاجية. تشير النتائج إلى أن سمية أكسيد الإيثيلين للنباتات قد تختلف باختلاف المرحلة التطورية للبعوض15. كما تعتمد على معدل اختراق الزيوت العطرية لجسم الحشرة، وتفاعلها مع إنزيمات مستهدفة محددة، وقدرة البعوض على إزالة السموم في كل مرحلة تطورية16. وقد أظهرت العديد من الدراسات أن المركب الرئيسي يُعد عاملًا مهمًا في النشاط البيولوجي لأكسيد الإيثيلين، نظرًا لأنه يُمثل غالبية المركبات الكلية3،12،17،18. لذلك، اعتمدنا على مركبين رئيسيين في كل زيت عطري. استنادًا إلى نتائج تحليل GC-MS، تم تحديد ثنائي كبريتيد ثنائي الأليل وثلاثي كبريتيد ثنائي الأليل كمركبين رئيسيين في زيت الأوكالبتوس العطري، وهو ما يتوافق مع التقارير السابقة19،20،21. على الرغم من أن التقارير السابقة أشارت إلى أن المنثول كان أحد مركباته الرئيسية، فقد تم تحديد الكارفون والليمونين مرة أخرى كمركبين رئيسيين في زيت الأوكالبتوس العطري22،23. أظهر تحليل التركيب الكيميائي لزيت الأوكالبتوس العطري أن الأوجينول وميثيل الأوجينول هما المركبان الرئيسيان، وهو ما يتشابه مع نتائج باحثين سابقين16،24. تم الإبلاغ عن الأوكاليبتول والأوكاليبتول كمركبين رئيسيين في زيت أوراق الأوكالبتوس، وهو ما يتوافق مع نتائج بعض الباحثين25،26 ولكنه يتعارض مع نتائج أولالادي وآخرون27. لوحظت غلبة السينول وألفا-بينين في زيت الأوكالبتوس العطري، وهو ما يتشابه مع الدراسات السابقة28،29. تم الإبلاغ عن اختلافات داخل النوع الواحد في تركيب وتركيز الزيوت العطرية المستخلصة من نفس نوع النبات في مواقع مختلفة، وقد لوحظت هذه الاختلافات أيضًا في هذه الدراسة، وهي تتأثر بظروف نمو النبات الجغرافية، ووقت الحصاد، ومرحلة النمو، أو عمر النبات، وظهور الأنماط الكيميائية، وما إلى ذلك.22،30،31،32 ثم تم شراء المركبات الرئيسية المحددة واختبارها لمعرفة تأثيرها المبيد لليرقات وتأثيرها على بعوضة الزاعجة المصرية البالغة. أظهرت النتائج أن فعالية ثنائي كبريتيد ثنائي الأليل في قتل اليرقات كانت مماثلة لفعالية الزيوت العطرية الخام. لكن فعالية ثلاثي كبريتيد ثنائي الأليل كانت أعلى من فعالية الزيوت العطرية. تتشابه هذه النتائج مع تلك التي حصل عليها كيمباريس وآخرون33 على بعوضة كيولكس الفلبينية. ومع ذلك، لم يُظهر هذان المركبان فعالية مبيدة ذاتية جيدة ضد البعوض المستهدف، وهو ما يتوافق مع نتائج بلاتا-رويدا وآخرون34 على خنفساء الدقيق. يُعدّ زيت الأوزميوم العطري فعالاً ضدّ يرقات بعوضة الزاعجة المصرية، ولكنه غير فعّال ضدّ الحشرات البالغة. وقد ثبت أن فعالية المركبات الرئيسية الفردية في قتل اليرقات أقلّ من فعالية زيت الأوزميوم العطري الخام. وهذا يُشير إلى دور المركبات الأخرى وتفاعلاتها في أكسيد الإيثيلين الخام. يُظهر ميثيل الأوجينول وحده فعالية ضئيلة، بينما يُظهر الأوجينول وحده فعالية متوسطة في قتل اليرقات. تُؤكّد هذه النتيجة، من جهة، نتائج دراسات سابقة (35، 36)، وتُناقضها من جهة أخرى (37، 38). قد تُؤدّي الاختلافات في المجموعات الوظيفية للأوجينول وميثيل الأوجينول إلى اختلاف سميتهما لنفس الحشرة المستهدفة (39). وُجد أن الليمونين يتمتّع بفعالية متوسطة في قتل اليرقات، بينما كان تأثير الكارفون ضئيلاً. وبالمثل، فإنّ السمية المنخفضة نسبيًا لليمونين للحشرات البالغة والسمية العالية للكارفون تدعم نتائج بعض الدراسات السابقة (40) ولكنها تُناقض نتائج دراسات أخرى (41). قد يُعزز وجود الروابط المزدوجة في كلٍ من المواقع داخل الحلقة وخارجها من فوائد هذه المركبات كمبيدات لليرقات3،41، بينما قد يُظهر الكارفون، وهو كيتون يحتوي على ذرات كربون ألفا وبيتا غير مشبعة، احتمالية سمية أعلى في الحشرات البالغة42. ومع ذلك، فإن الخصائص الفردية لليمونين والكارفون أقل بكثير من إجمالي زيت الأوكالبتوس (الجدول 1، الجدول 3). ومن بين التربينويدات المختبرة، وُجد أن الإيودسمول يتمتع بأعلى فعالية في قتل اليرقات والحشرات البالغة، حيث بلغت قيمة LC50 أقل من 2.5 جزء في المليون، مما يجعله مركبًا واعدًا لمكافحة بعوضة الزاعجة. ويتفوق أداؤه على أداء زيت الأوكالبتوس ككل، على الرغم من أن هذا لا يتوافق مع نتائج تشنغ وآخرون40. الإيودسمول هو سيسكويتربين يحتوي على وحدتين من الإيزوبرين، وهو أقل تطايرًا من أحاديات التربين المؤكسجة مثل الأوكالبتوس، وبالتالي يتمتع بإمكانية أكبر كمبيد حشري. يتمتع الأوكاليبتول بحد ذاته بنشاط أكبر في قتل الحشرات البالغة مقارنةً باليرقات، وتؤيد نتائج الدراسات السابقة هذا الأمر وتفنده في الوقت نفسه37،43،44. ويُقارب نشاطه وحده نشاط مركب الأوكاليبتول الكامل. أما مركب ألفا-بينين، وهو أحادي التربين ثنائي الحلقة، فيُظهر تأثيرًا أقل على يرقات بعوضة الزاعجة المصرية البالغة مقارنةً بتأثيره في قتل اليرقات، وهو ما يُعاكس تأثير مركب الأوكاليبتول الكامل. ويتأثر النشاط الكلي للمبيدات الحشرية للتربينويدات بعوامل عديدة، منها محبة الدهون، والتطاير، وتفرع ذرات الكربون، ومساحة البروز، ومساحة السطح، والمجموعات الوظيفية ومواقعها45،46. وقد تعمل هذه المركبات عن طريق تدمير تجمعات الخلايا، وتثبيط النشاط التنفسي، وتعطيل نقل النبضات العصبية، وما إلى ذلك47. وقد وُجد أن مركب تيميفوس، وهو مركب عضوي فوسفاتي اصطناعي، يتمتع بأعلى نشاط في قتل اليرقات بقيمة LC50 تبلغ 0.43 جزء في المليون، وهو ما يتوافق مع بيانات ليك-أوتالا48. أُبلغ عن فعالية مركب الملاثيون العضوي الفوسفوري الاصطناعي لدى البالغين عند تركيز 5.44 جزء في المليون. ورغم أن هذين المركبين العضويين الفوسفوريين أظهرا استجابة إيجابية ضد سلالات مختبرية من بعوضة الزاعجة المصرية، فقد سُجلت مقاومة البعوض لهذين المركبين في مناطق مختلفة من العالم49. ومع ذلك، لم تُسجل أي تقارير مماثلة عن تطور مقاومة للأدوية العشبية50. لذا، تُعتبر المستخلصات النباتية بدائل محتملة للمبيدات الكيميائية في برامج مكافحة نواقل الأمراض.
تم اختبار التأثير المبيد لليرقات على 28 تركيبة ثنائية (1:1) مُحضّرة من تربينويدات فعّالة وتربينويدات مع ثيميثفوس، ووُجد أن 9 تركيبات منها تآزرية، و14 تضادية، و5 تضادية لم تُظهر أي تأثير. من جهة أخرى، في اختبار الفعالية على الحشرات البالغة، وُجد أن 7 تركيبات تآزرية، و15 تضادية، و6 تضادية لم تُظهر أي تأثير. قد يعود سبب التأثير التآزري لبعض التركيبات إلى تفاعل المركبات المرشحة في مسارات حيوية مختلفة في آنٍ واحد، أو إلى التثبيط المتسلسل لإنزيمات رئيسية مختلفة في مسار حيوي مُحدد. وُجد أن مزيج الليمونين مع ثنائي كبريتيد ثنائي الأليل، أو الأوكالبتوس، أو الأوجينول يُظهر تأثيرًا تآزريًا في التطبيقات الصغيرة والكبيرة على حد سواء (الجدول 6)، بينما وُجد أن مزيجه مع الأوكالبتوس أو ألفا-بينين له تأثيرات مضادة على اليرقات. في المتوسط، يبدو الليمونين عاملًا تآزريًا جيدًا، ربما بسبب وجود مجموعات الميثيل، وقدرته الجيدة على اختراق الطبقة القرنية، وآلية عمله المختلفة52،53. وقد ذُكر سابقًا أن الليمونين قد يُسبب تأثيرات سامة عن طريق اختراقه لجلد الحشرات (سمية التلامس)، أو تأثيره على الجهاز الهضمي (مضاد للتغذية)، أو تأثيره على الجهاز التنفسي (نشاط التبخير)54، بينما قد تؤثر مركبات الفينيل بروبانويد، مثل الأوجينول، على الإنزيمات الأيضية55. لذلك، فإن مزيج المركبات ذات آليات العمل المختلفة قد يزيد من التأثير القاتل الكلي للمزيج. وُجد أن الأوكاليبتول يُظهر تأثيرًا تآزريًا مع ثنائي كبريتيد ثنائي الأليل، والأوكالبتوس، أو ألفا-بينين، بينما كانت تركيباته الأخرى مع مركبات أخرى إما غير قاتلة لليرقات أو ذات تأثير مضاد. أظهرت دراسات مبكرة أن للأوكاليبتول نشاطًا مثبطًا على أستيل كولين إستراز (AChE)، بالإضافة إلى مستقبلات الأوكتامين وGABA56. ونظرًا لأن أحاديات التربين الحلقية، والأوكاليبتول، والأوجينول، وغيرها، قد يكون لها نفس آلية العمل كنشاطها السام للأعصاب57، فإن ذلك يقلل من تأثيراتها المُجتمعة من خلال التثبيط المتبادل. وبالمثل، وُجد أن مزيج التيميفوس مع ثنائي كبريتيد ثنائي الأليل، وألفا-بينين، والليمونين يُظهر تأثيرًا تآزريًا، مما يدعم التقارير السابقة عن وجود تأثير تآزري بين المنتجات العشبية والفوسفات العضوية الاصطناعية58.
وُجد أن مزيج الإيودسمول والأوكاليبتول له تأثير تآزري على طوري اليرقات والبالغات من بعوضة الزاعجة المصرية، ربما بسبب اختلاف آليات عملهما نتيجة لاختلاف تركيبهما الكيميائي. قد يؤثر الإيودسمول (وهو سيسكويتربين) على الجهاز التنفسي، بينما قد يؤثر الأوكاليبتول (وهو مونوتيربين) على إنزيم أستيل كولين إستراز. قد يؤدي التعرض المشترك للمكونات لموقعين مستهدفين أو أكثر إلى تعزيز التأثير القاتل الكلي للمزيج. في التجارب الحيوية للمواد على البالغين، وُجد أن الملاثيون يتآزر مع الكارفون أو الأوكاليبتول أو ثنائي كبريتيد الأليل أو ألفا-بينين، مما يشير إلى أنه يتآزر مع إضافة الليمونين وثنائي كبريتيد الأليل. تُعد هذه المركبات مرشحة جيدة كمبيدات حساسية تآزرية لمجموعة كاملة من مركبات التربين، باستثناء ثلاثي كبريتيد الأليل. أفاد ثانغام وكاثريسان61 بنتائج مماثلة حول التأثير التآزري للمالاثيون مع المستخلصات العشبية. قد يُعزى هذا التأثير التآزري إلى التأثيرات السامة المشتركة للمالاثيون والمواد الكيميائية النباتية على إنزيمات إزالة السموم لدى الحشرات. تعمل مركبات الفوسفات العضوية، مثل المالاثيون، عمومًا عن طريق تثبيط إنزيمات السيتوكروم P450 إستراز وأحادي الأكسجيناز62،63،64. لذا، فإن الجمع بين المالاثيون، الذي يعمل بهذه الآليات، والتربينات، التي تعمل بآليات مختلفة، قد يُعزز التأثير القاتل الكلي على البعوض.
من جهة أخرى، يشير التضاد إلى أن المركبات المختارة أقل فعالية عند استخدامها مجتمعة مقارنةً بفعاليتها منفردة. قد يعود سبب التضاد في بعض التركيبات إلى أن أحد المركبات يُعدّل سلوك المركب الآخر بتغيير معدل امتصاصه أو توزيعه أو استقلابه أو إخراجه. وقد اعتبر الباحثون الأوائل هذا السبب وراء التضاد في تركيبات الأدوية. وبالمثل، قد ترتبط الأسباب المحتملة للتضاد بآليات عمل متشابهة، أو بتنافس المركبات المكونة على نفس المستقبل أو الموقع المستهدف. في بعض الحالات، قد يحدث تثبيط غير تنافسي للبروتين المستهدف. في هذه الدراسة، أظهر مركبان عضويان كبريتيان، ثنائي كبريتيد ثنائي الأليل وثلاثي كبريتيد ثنائي الأليل، تأثيرات متضادة، ربما بسبب التنافس على نفس الموقع المستهدف. كذلك، أظهر هذان المركبان الكبريتيان تأثيرات متضادة ولم يكن لهما أي تأثير عند دمجهما مع الإيودسمول والألفا-بينين. يُعدّ كلٌّ من الإيودسمول والألفا-بينين مركبات حلقية، بينما يُعدّ كلٌّ من ثنائي كبريتيد ثنائي الأليل وثلاثي كبريتيد ثنائي الأليل مركبات أليفاتية. وبناءً على التركيب الكيميائي، يُفترض أن يؤدي الجمع بين هذه المركبات إلى زيادة الفعالية السامة الإجمالية نظرًا لاختلاف مواقع استهدافها عادةً34،47، إلا أننا وجدنا تجريبيًا تأثيرًا مُضادًا، قد يُعزى إلى دور هذه المركبات في بعض الكائنات الحية غير المعروفة داخل الأنظمة الحيوية نتيجةً للتفاعل. وبالمثل، أدى الجمع بين السينول والألفا-بينين إلى استجابات مُضادة، على الرغم من أن الباحثين قد أفادوا سابقًا بأن للمركبين أهداف عمل مختلفة47،60. ولأن كلا المركبين من أحاديات التربين الحلقية، فقد توجد بعض مواقع الاستهداف المشتركة التي قد تتنافس على الارتباط وتؤثر على السمية الإجمالية للأزواج المركبة المدروسة.
استنادًا إلى قيم LC50 ومعدلات النفوق المرصودة، تم اختيار أفضل تركيبتين تآزريتين من التربينات، وهما الكارفون + الليمونين والإيوكاليبتول + الإيودسمول، بالإضافة إلى مركب الملاثيون العضوي الفوسفوري الاصطناعي مع التربينات. تم اختبار التركيبة التآزرية المثلى من الملاثيون + الإيودسمول في اختبار حيوي لمبيد حشري على الحشرات البالغة. استُهدفت مستعمرات حشرية كبيرة للتأكد من فعالية هذه التركيبات ضد أعداد كبيرة من الأفراد في مساحات تعريض واسعة نسبيًا. أظهرت جميع هذه التركيبات تأثيرًا تآزريًا ضد أسراب الحشرات الكبيرة. تم الحصول على نتائج مماثلة لتركيبة تآزرية مثلى لمبيدات اليرقات، تم اختبارها ضد أعداد كبيرة من يرقات بعوضة الزاعجة المصرية. بالتالي، يمكن القول إن التركيبة التآزرية الفعالة لمبيدات اليرقات والحشرات البالغة من مركبات الزيوت العطرية النباتية تُعد مرشحًا قويًا ضد المواد الكيميائية الاصطناعية الموجودة، ويمكن استخدامها لاحقًا للسيطرة على أعداد بعوضة الزاعجة المصرية. وبالمثل، يمكن استخدام توليفات فعّالة من مبيدات اليرقات أو مبيدات الحشرات البالغة الاصطناعية مع التربينات لتقليل جرعات الثيميثفوس أو الملاثيون المُعطاة للبعوض. وقد تُوفّر هذه التوليفات التآزرية القوية حلولاً للدراسات المستقبلية حول تطور مقاومة الأدوية في بعوض الزاعجة.
جُمعت بيوض بعوضة الزاعجة المصرية من المركز الإقليمي للبحوث الطبية في ديبورغار، التابع للمجلس الهندي للبحوث الطبية، وحُفظت في قسم علم الحيوان بجامعة غواهاتي في ظروف مُحكمة من حيث درجة الحرارة (28 ± 1 درجة مئوية) والرطوبة (85 ± 5%)، وفقًا للشروط المذكورة في دراسة أريفولي وآخرون. بعد الفقس، غُذيت اليرقات بغذاء اليرقات (مسحوق بسكويت الكلاب والخميرة بنسبة 3:1)، بينما غُذيت البعوضات البالغة بمحلول جلوكوز بنسبة 10%. ابتداءً من اليوم الثالث بعد الفقس، سُمح لإناث البعوض البالغة بامتصاص دم الفئران البيضاء. انقع ورقة ترشيح في الماء داخل كوب زجاجي، ثم ضعها في قفص وضع البيض.
تم اختيار عينات نباتية من مدينة غواهاتي، وهي: أوراق الكينا (من الفصيلة الآسية)، والريحان المقدس (من الفصيلة الشفوية)، والنعناع (من الفصيلة الشفوية)، وشجرة الشاي (من الفصيلة الآسية)، وبصيلات الثوم (من الفصيلة النرجسية). وتم تحديد أنواع هذه النباتات من قبل قسم علم النبات في جامعة غواهاتي. خضعت العينات النباتية المجمعة (500 غرام) لعملية التقطير المائي باستخدام جهاز كليفنجر لمدة ست ساعات. تم جمع الزيت العطري المستخلص في قوارير زجاجية نظيفة، وحُفظ في درجة حرارة 4 درجات مئوية لإجراء المزيد من الدراسات.
تمت دراسة سمية مبيدات اليرقات باستخدام إجراءات منظمة الصحة العالمية القياسية المعدلة قليلاً (67). استُخدم ثنائي ميثيل سلفوكسيد (DMSO) كمستحلب. تم اختبار كل تركيز من الزيوت العطرية مبدئيًا عند 100 و1000 جزء في المليون، مع تعريض 20 يرقة في كل تكرار. بناءً على النتائج، تم تطبيق نطاق تركيز، وسُجلت نسبة النفوق من ساعة إلى 6 ساعات (بفواصل زمنية قدرها ساعة واحدة)، وعند 24 و48 و72 ساعة بعد المعالجة. تم تحديد التركيزات دون المميتة (LC50) بعد 24 و48 و72 ساعة من التعرض. تم اختبار كل تركيز ثلاث مرات، بالإضافة إلى عينة تحكم سلبية (ماء فقط) وعينة تحكم إيجابية (ماء مُعالج بـ DMSO). في حال حدوث تعذّر ونفوق أكثر من 10% من يرقات مجموعة التحكم، تُعاد التجربة. إذا كان معدل النفوق في مجموعة التحكم بين 5 و10%، يُستخدم معادلة تصحيح أبوت (68).
استُخدمت الطريقة الموصوفة من قِبل رامار وآخرون (69) لإجراء اختبار حيوي على بعوضة الزاعجة المصرية البالغة باستخدام الأسيتون كمذيب. تم اختبار كل زيت عطري مبدئيًا على بعوض الزاعجة المصرية البالغة بتركيزين: 100 و1000 جزء في المليون. وُضع 2 مل من كل محلول مُحضر على ورقة ترشيح واحدة (مقاس 12 × 15 سم²) من نوع واتمان، وتُرك الأسيتون ليتبخر لمدة 10 دقائق. استُخدمت ورقة ترشيح مُعالجة بـ 2 مل فقط من الأسيتون كعينة ضابطة. بعد تبخر الأسيتون، وُضعت ورقة الترشيح المُعالجة وورقة الترشيح الضابطة في أنبوب أسطواني (عمقه 10 سم). نُقل عشرة بعوضات غير متغذية على الدم، تتراوح أعمارها بين 3 و4 أيام، إلى ثلاث مجموعات من كل تركيز. بناءً على نتائج الاختبارات الأولية، تم اختبار تراكيز مختلفة من الزيوت المختارة. تم تسجيل معدل الوفيات بعد ساعة واحدة، وساعتين، وثلاث ساعات، وأربع ساعات، وخمس ساعات، وست ساعات، و24 ساعة، و48 ساعة، و72 ساعة من إطلاق البعوض. احسب قيم LC50 لفترات التعرض 24 ساعة، و48 ساعة، و72 ساعة. إذا تجاوز معدل الوفيات في المجموعة الضابطة 20%، فأعد الاختبار بالكامل. وبالمثل، إذا كان معدل الوفيات في المجموعة الضابطة أكبر من 5%، فعدّل النتائج للعينات المعالجة باستخدام معادلة أبوت.
أُجري تحليل المركبات المكونة للزيوت العطرية المختارة باستخدام تقنية كروماتوغرافيا الغاز (Agilent 7890A) وتقنية مطياف الكتلة (Accu TOF GCv، Jeol). زُوّد جهاز كروماتوغرافيا الغاز بكاشف تأين اللهب (FID) وعمود شعري (HP5-MS). استُخدم غاز الهيليوم كغاز حامل، وكان معدل التدفق 1 مل/دقيقة. يضبط برنامج GC نسبة Allium sativum إلى 10:80-1M-8-220-5M-8-270-9M و Ocimum Sainttum إلى 10:80-3M-8-200-3M-10-275-1M-5 – 280، وللنعناع 10:80-1M-8-200-5M-8-275-1M-5-280، وللأوكالبتوس 20.60-1M-10-200-3M-30-280، وللأحمر For a thousand layers هم 10: 60-1M-8-220-5M-8-270-3M.
تم تحديد المركبات الرئيسية لكل زيت عطري بناءً على النسبة المئوية للمساحة المحسوبة من كروماتوجرام GC ونتائج قياس الطيف الكتلي (بالرجوع إلى قاعدة بيانات معايير NIST 70).
تم اختيار المركبين الرئيسيين في كل زيت عطري بناءً على نتائج التحليل الكروماتوغرافي الغازي-مطياف الكتلة، وتم شراؤهما من شركة سيجما-ألدريتش بنسبة نقاء تتراوح بين 98 و99% لإجراء المزيد من الاختبارات البيولوجية. وتم اختبار فعالية هذه المركبات في قتل يرقات وحشرات بالغة من بعوضة الزاعجة المصرية (Aedes aegypti) كما هو موضح سابقًا. وتم تحليل مبيدي اليرقات الاصطناعيين الأكثر شيوعًا، تامفوسات (من شركة سيجما-ألدريتش)، ومالاثيون (من شركة سيجما-ألدريتش)، المستخدمين في قتل الحشرات البالغة، لمقارنة فعاليتهما مع مركبات الزيوت العطرية المختارة، وذلك باتباع الإجراء نفسه.
تم تحضير مخاليط ثنائية من مركبات التربين المختارة، ومركبات التربين بالإضافة إلى مركبات الفوسفات العضوية التجارية (التيليفوس والمالاثيون)، وذلك بمزج جرعة LC50 لكل مركب مرشح بنسبة 1:1. تم اختبار هذه المخاليط على يرقات وبعوضة الزاعجة المصرية البالغة كما هو موضح سابقًا. أُجري كل اختبار بيولوجي ثلاث مرات لكل تركيبة، وثلاث مرات لكل مركب على حدة في كل تركيبة. سُجلت نفوق الحشرات المستهدفة بعد 24 ساعة. احسب معدل النفوق المتوقع للخليط الثنائي باستخدام الصيغة التالية.
حيث E = معدل الوفيات المتوقع لبعوضة الزاعجة المصرية استجابةً لتركيبة ثنائية، أي الاتصال (A + B).
تم تصنيف تأثير كل خليط ثنائي على أنه تآزري أو تنافسي أو بدون تأثير بناءً على قيمة χ2 المحسوبة بالطريقة التي وصفها بافلا52. احسب قيمة χ2 لكل تركيبة باستخدام الصيغة التالية.
يُعرَّف تأثير التوليفة بأنه تآزري عندما تكون قيمة χ² المحسوبة أكبر من القيمة الجدولية لدرجات الحرية المقابلة (فترة ثقة 95%)، وإذا تجاوز معدل الوفيات المُلاحَظ معدل الوفيات المتوقع. وبالمثل، إذا تجاوزت قيمة χ² المحسوبة لأي توليفة القيمة الجدولية عند بعض درجات الحرية، ولكن كان معدل الوفيات المُلاحَظ أقل من معدل الوفيات المتوقع، يُعتبر العلاج مُضادًا. أما إذا كانت قيمة χ² المحسوبة في أي توليفة أقل من القيمة الجدولية عند درجات الحرية المقابلة، فتُعتبر التوليفة عديمة التأثير.
تم اختيار ثلاث إلى أربع تركيبات ذات تأثير تآزري محتمل (100 يرقة و50 حشرة بالغة ويرقاتها) لاختبارها على عدد كبير من الحشرات. أما بالنسبة للحشرات البالغة، فقد تم اتباع نفس الخطوات المذكورة سابقًا. إلى جانب الخلطات، تم اختبار المركبات الفردية الموجودة في الخلطات المختارة على أعداد متساوية من يرقات وحشرات بالغة من بعوضة الزاعجة المصرية. نسبة التركيبة هي جزء واحد من جرعة LC50 لأحد المركبات المرشحة وجزء واحد من جرعة LC50 للمركب الآخر. في اختبار فعالية المركبات على الحشرات البالغة، تم إذابة المركبات المختارة في مذيب الأسيتون ووضعها على ورق ترشيح ملفوف في وعاء بلاستيكي أسطواني سعته 1300 سم مكعب. تم تبخير الأسيتون لمدة 10 دقائق ثم تم إطلاق الحشرات البالغة. وبالمثل، في الفحص البيولوجي للمبيدات اليرقية، تم أولاً إذابة جرعات من المركبات المرشحة LC50 في أحجام متساوية من DMSO ثم خلطها مع لتر واحد من الماء المخزن في حاويات بلاستيكية سعة 1300 سم مكعب، وتم إطلاق اليرقات.
تم إجراء تحليل احتمالي لـ 71 بيانات وفيات مسجلة باستخدام برنامج SPSS (الإصدار 16) وبرنامج Minitab لحساب قيم LC50.
تاريخ النشر: 1 يوليو 2024