أدى الاستخدام الواسع النطاق للمبيدات الحشرية الصناعية إلى العديد من المشاكل، بما في ذلك ظهور كائنات مقاومة، وتدهور البيئة، والإضرار بصحة الإنسان. لذلك، ظهرت أنواع ميكروبية جديدةالمبيدات الحشريةهناك حاجة ماسة لمواد فعالة سطحية آمنة على صحة الإنسان والبيئة. في هذه الدراسة، استُخدمت مادة رامنوليبيد الحيوية، المنتجة من بكتيريا Enterobacter cloacae SJ2، لتقييم سميتها على يرقات البعوض (Culex quinquefasciatus) والنمل الأبيض (Odontotermes obesus). أظهرت النتائج وجود معدل وفيات يعتمد على الجرعة بين العلاجات. حُددت قيمة LC50 (تركيز مميت بنسبة 50%) بعد 48 ساعة لمواد الفعالية السطحية الحيوية للنمل الأبيض ويرقات البعوض باستخدام طريقة ملاءمة منحنى الانحدار غير الخطي. أظهرت النتائج أن قيم LC50 لمدة 48 ساعة (بفاصل ثقة 95%) للنشاط القاتل لليرقات ومضاد النمل الأبيض لمادة الفعالية السطحية الحيوية كانت 26.49 ملغم/لتر (المدى من 25.40 إلى 27.57) و33.43 ملغم/لتر (المدى من 31.09 إلى 35.68) على التوالي. وفقًا للفحص النسيجي المرضي، تسبب العلاج بالمواد الخافضة للتوتر السطحي الحيوية في تلف شديد لأنسجة عضيات اليرقات والنمل الأبيض. تشير نتائج هذه الدراسة إلى أن المادة الخافضة للتوتر السطحي الحيوية الميكروبية التي تنتجها بكتيريا Enterobacter cloacae SJ2 تُعدّ أداة ممتازة وفعّالة لمكافحة بكتيريا Cx. quinquefasciatus وO. obesus.
تُعاني الدول الاستوائية من عدد كبير من الأمراض التي ينقلها البعوض. وتنتشر هذه الأمراض على نطاق واسع. يموت أكثر من 400,000 شخص بسبب الملاريا سنويًا، وتشهد بعض المدن الكبرى أوبئة من أمراض خطيرة مثل حمى الضنك والحمى الصفراء وشيكونغونيا وزيكا. 2 ترتبط الأمراض المنقولة بالنواقل بواحد من كل ستة إصابات في جميع أنحاء العالم، ويُسبب البعوض الحالات الأكثر خطورة. 3،4. وتُعدّ بعوضات الكوليكس والأنوفيلة والزاعجة الأجناس الثلاثة الأكثر شيوعًا في نقل الأمراض. 5. وقد ازداد انتشار حمى الضنك، وهي عدوى تنتقل عن طريق بعوضة الزاعجة المصرية، على مدار العقد الماضي، وتُشكل تهديدًا كبيرًا للصحة العامة. 4،7،8. ووفقًا لمنظمة الصحة العالمية، فإن أكثر من 40% من سكان العالم مُعرّضون لخطر الإصابة بحمى الضنك، حيث تحدث ما بين 50 و100 مليون حالة جديدة سنويًا في أكثر من 100 دولة. 9،10،11. أصبحت حمى الضنك مشكلة صحية عامة رئيسية مع تزايد حالات الإصابة بها عالميًا12،13،14. تُعدّ بعوضة الأنوفيليس الغامبية، المعروفة باسم بعوضة الأنوفيليس الأفريقية، أهم ناقل للملاريا البشرية في المناطق الاستوائية وشبه الاستوائية15. ينقل بعوض الكيولكس، المعروف أيضًا باسم بعوض المنازل، فيروس غرب النيل، والتهاب الدماغ في سانت لويس، والتهاب الدماغ الياباني، والالتهابات الفيروسية التي تصيب الخيول والطيور. بالإضافة إلى ذلك، فهي أيضًا ناقلة لأمراض بكتيرية وطفيلية16. يوجد أكثر من 3000 نوع من النمل الأبيض في العالم، وقد وُجدت منذ أكثر من 150 مليون سنة17. تعيش معظم الآفات في التربة وتتغذى على الخشب ومنتجاته التي تحتوي على السليلوز. يُعدّ النمل الأبيض الهندي (Odontotermes obesus) آفة خطيرة تُسبب أضرارًا جسيمة للمحاصيل المهمة وأشجار المزارع18. في المناطق الزراعية، يُمكن أن تُسبب الإصابة بالنمل الأبيض في مراحل مُختلفة أضرارًا اقتصادية جسيمة لمختلف المحاصيل وأنواع الأشجار ومواد البناء. يمكن أن يسبب النمل الأبيض أيضًا مشاكل صحية للإنسان19.
تُعدّ مسألة مقاومة الكائنات الدقيقة والآفات في المجالات الدوائية والزراعية اليوم مسألةً مُعقّدة.20،21 لذلك، ينبغي على الشركتين البحث عن مضادات ميكروبات جديدة فعّالة من حيث التكلفة ومبيدات حشرية حيوية آمنة. تتوفر المبيدات الحشرية الاصطناعية الآن، وقد ثبت أنها معدية وتطرد الحشرات النافعة غير المُستهدفة.22 في السنوات الأخيرة، توسّعت الأبحاث حول المواد الخافضة للتوتر السطحي الحيوية نظرًا لتطبيقاتها في مختلف الصناعات. تُعد المواد الخافضة للتوتر السطحي الحيوية مفيدةً وحيويةً للغاية في الزراعة، واستصلاح التربة، واستخراج البترول، والتخلص من البكتيريا والحشرات، وتصنيع الأغذية.23،24 المواد الخافضة للتوتر السطحي الحيوية، أو المواد الخافضة للتوتر السطحي الميكروبية، هي مواد كيميائية حيوية تُنتجها كائنات دقيقة مثل البكتيريا والخميرة والفطريات في الموائل الساحلية والمناطق الملوثة بالنفط.25،26 المواد الخافضة للتوتر السطحي المشتقة كيميائيًا والمواد الخافضة للتوتر السطحي الحيوية نوعان يُستخرجان مباشرةً من البيئة الطبيعية.27 كما تُستخرج أنواع مختلفة من المواد الخافضة للتوتر السطحي الحيوية من الموائل البحرية.28،29 لذلك، يبحث العلماء عن تقنيات جديدة لإنتاج مواد فعالة سطحية حيوية من البكتيريا الطبيعية30،31. وتُظهر التطورات في هذه الأبحاث أهمية هذه المركبات البيولوجية لحماية البيئة32. وتُعدّ بكتيريا الباسيلوس، والزائفة الزنجارية، والرودوكوكوس، والألكاليجينات، والكورينيباكتيريوم، وهذه الأجناس البكتيرية، من الأمثلة المُدروسة جيدًا23،33.
هناك أنواع عديدة من المواد الخافضة للتوتر السطحي الحيوية ذات تطبيقات واسعة النطاق34. ومن أهم مزايا هذه المركبات أن بعضها يتميز بخصائص مضادة للبكتيريا واليرقات والحشرات. هذا يعني إمكانية استخدامها في الصناعات الزراعية والكيميائية والدوائية ومستحضرات التجميل35،36،37،38. ولأن المواد الخافضة للتوتر السطحي الحيوية قابلة للتحلل الحيوي بشكل عام ومفيدة للبيئة، فإنها تُستخدم في برامج المكافحة المتكاملة للآفات لحماية المحاصيل39. وهكذا، تم الحصول على معلومات أساسية حول النشاط القاتل لليرقات والنمل الأبيض للمواد الخافضة للتوتر السطحي الحيوية الميكروبية التي تنتجها بكتيريا Enterobacter cloacae SJ2. درسنا معدلات الوفيات والتغيرات النسيجية عند التعرض لتركيزات مختلفة من المواد الخافضة للتوتر السطحي الحيوية من الرامنوليبيد. بالإضافة إلى ذلك، قمنا بتقييم برنامج الحاسوب واسع الاستخدام، وهو برنامج "البنية-النشاط الكمي" (QSAR)، لتحديد السمية الحادة للطحالب الدقيقة والدافنيا والأسماك.
في هذه الدراسة، تم اختبار النشاط المضاد للنمل الأبيض (سمية) لمواد فعالة سطحية حيوية منقاة بتركيزات مختلفة تتراوح بين 30 و50 ملغم/مل (بفاصل زمني 5 ملغم/مل) ضد النمل الأبيض الهندي، وO. obesus، والنوع الرابع (تقييم). يرقات الطور Cx. يرقات البعوض quinquefasciatus. تم تحديد تركيزات LC50 لمادة فعالة سطحية حيوية على مدار 48 ساعة ضد O. obesus وCx. C. solanacearum. تم تحديد يرقات البعوض باستخدام طريقة مطابقة منحنى الانحدار غير الخطي. أظهرت النتائج أن معدل وفيات النمل الأبيض يزداد بزيادة تركيز مادة فعالة سطحية حيوية. أظهرت النتائج أن المادة الفعالة بالسطح الحيوي لها نشاط مبيد لليرقات (الشكل 1) ونشاط مضاد للنمل الأبيض (الشكل 2)، مع قيم LC50 لمدة 48 ساعة (95% فاصل ثقة) تبلغ 26.49 ملغم/لتر (25.40 إلى 27.57) و33.43 ملغم/لتر (الشكل 31.09 إلى 35.68) على التوالي (الجدول 1). من حيث السمية الحادة (48 ساعة)، يُصنف المادة الفعالة بالسطح الحيوي على أنها "ضارة" للكائنات الحية المختبرة. أظهرت المادة الفعالة بالسطح الحيوي المنتجة في هذه الدراسة نشاطًا ممتازًا مبيدًا لليرقات مع نسبة وفيات 100% في غضون 24-48 ساعة من التعرض.
احسب قيمة LC50 للنشاط القاتل لليرقات. استخدم منحنى الانحدار غير الخطي (الخط المتصل) وفاصل الثقة 95% (المنطقة المظللة) لنسبة الوفيات النسبية (%).
احسب قيمة LC50 لنشاط مكافحة النمل الأبيض. استخدم منحنى الانحدار غير الخطي (الخط المتصل) وفاصل الثقة 95% (المنطقة المظللة) لنسبة الوفيات النسبية (%).
في نهاية التجربة، لوحظت تغيرات وتشوهات مورفولوجية تحت المجهر. ولوحظت تغيرات مورفولوجية في المجموعتين الضابطة والمعالجة عند تكبير 40 ضعفًا. وكما هو موضح في الشكل 3، حدث ضعف في النمو لدى غالبية اليرقات المعالجة بالمواد الخافضة للتوتر السطحي الحيوية. يوضح الشكل 3أ فطرًا طبيعيًا من نوع Cx. quinquefasciatus، بينما يوضح الشكل 3ب فطرًا شاذًا من نوع Cx. يسبب هذا الفطر خمس يرقات من الديدان الخيطية.
تأثير جرعات منخفضة (LC50) من المواد الخافضة للتوتر السطحي الحيوية على نمو يرقات الكيولكس كوينكفاسياتوس. صورة مجهرية ضوئية (أ) لـ Cx طبيعي عند تكبير 40 مرة. كوينكفاسياتوس (ب) Cx غير طبيعي. يُسبب خمس يرقات من الديدان الخيطية.
في هذه الدراسة، كشف الفحص النسيجي لليرقات المعالجة (الشكل 4) والنمل الأبيض (الشكل 5) عن عدة تشوهات، منها انكماش في منطقة البطن وتلف في العضلات والطبقات الظهارية والجلد والأمعاء الوسطى. وكشف الفحص النسيجي عن آلية النشاط المثبط للمادة الفعالة بالسطح الحيوي المستخدمة في هذه الدراسة.
دراسة نسيجية ليرقات Cx من الطور الرابع الطبيعية غير المعالجة. يرقات quinquefasciatus (المجموعة الضابطة: (أ، ب)) وعولجت بمادة خافضة للتوتر السطحي (العلاج: (ج، د)). تشير الأسهم إلى ظهارة الأمعاء المعالجة (epi)، والنوى (n)، والعضلات (mu). الشريط = 50 ميكرومتر.
الأنسجة المرضية لـ O. obesus الطبيعي غير المعالج (المجموعة الضابطة: (أ، ب)) والمعالج بالمواد الخافضة للتوتر السطحي الحيوية (العلاج: (ج، د)). تشير الأسهم إلى ظهارة الأمعاء (epi) والعضلات (mu)، على التوالي. الشريط = 50 ميكرومتر.
في هذه الدراسة، استُخدم برنامج ECOSAR للتنبؤ بالسمية الحادة لمنتجات المواد الخافضة للتوتر السطحي الحيوي رامنوليبيد على الكائنات المنتجة الأولية (الطحالب الخضراء)، والمستهلكين الأوليين (برغوث الماء)، والمستهلكين الثانويين (الأسماك). يستخدم هذا البرنامج نماذج كمية متطورة للمركبات ذات البنية والنشاط لتقييم السمية بناءً على البنية الجزيئية. يستخدم النموذج برنامجًا للبنية والنشاط (SAR) لحساب السمية الحادة وطويلة الأمد للمواد على الأنواع المائية. يُلخص الجدول 2، على وجه التحديد، متوسط التركيزات القاتلة المقدرة (LC50) ومتوسط التركيزات الفعالة (EC50) لعدة أنواع. صُنفت السمية المشتبه بها إلى أربعة مستويات باستخدام النظام العالمي المنسق لتصنيف المواد الكيميائية ووسمها (الجدول 3).
مكافحة الأمراض المنقولة بالنواقل، وخاصةً سلالات البعوض وبعوض الزاعجة المصرية. أصبح المصريون اليوم يعملون بجد 40،41،42،43،44،45،46. على الرغم من أن بعض المبيدات الحشرية المتاحة كيميائيًا، مثل البيرثرويدات والفوسفات العضوية، مفيدة إلى حد ما، إلا أنها تشكل مخاطر كبيرة على صحة الإنسان، بما في ذلك مرض السكري، والاضطرابات التناسلية، والاضطرابات العصبية، والسرطان، وأمراض الجهاز التنفسي. علاوة على ذلك، مع مرور الوقت، يمكن أن تصبح هذه الحشرات مقاومة لها 13،43،48. وبالتالي، ستصبح تدابير المكافحة البيولوجية الفعالة والصديقة للبيئة طريقة أكثر شيوعًا لمكافحة البعوض 49،50. اقترح بينيلي 51 أن المكافحة المبكرة لنواقل البعوض ستكون أكثر فعالية في المناطق الحضرية، لكنهم لم يوصوا باستخدام مبيدات اليرقات في المناطق الريفية 52. كما اقترح توم وآخرون 53 أن مكافحة البعوض في مراحله المبكرة ستكون استراتيجية آمنة وبسيطة لأنها أكثر حساسية لعوامل المكافحة 54.
أظهر إنتاج المواد الخافضة للتوتر السطحي الحيوية بواسطة سلالة قوية (Enterobacter cloacae SJ2) فعالية ثابتة وواعدة. أفادت دراستنا السابقة أن Enterobacter cloacae SJ2 تُحسّن إنتاج المواد الخافضة للتوتر السطحي الحيوية باستخدام معايير فيزيائية وكيميائية26. ووفقًا لدراستهم، كانت الظروف المثلى لإنتاج المواد الخافضة للتوتر السطحي الحيوية بواسطة عزلة محتملة من بكتيريا E. cloacae هي الحضانة لمدة 36 ساعة، والتحريك بسرعة 150 دورة في الدقيقة، ودرجة حموضة 7.5، ودرجة حرارة 37 درجة مئوية، وملوحة 1 جزء في الألف، و2% جلوكوز كمصدر للكربون، و1% خميرة. استُخدم المستخلص كمصدر للنيتروجين للحصول على 2.61 جم/لتر من المواد الخافضة للتوتر السطحي الحيوية. بالإضافة إلى ذلك، وُصفت المواد الخافضة للتوتر السطحي الحيوية باستخدام تقنيات TLC وFTIR وMALDI-TOF-MS. وقد أكد هذا أن الرامنوليبيد مادة خافضة للتوتر السطحي حيوية. تُعدّ المواد الخافضة للتوتر السطحي الحيوية من فئة الغليكوليبيدات أكثر الفئات دراسةً من بين أنواع المواد الخافضة للتوتر السطحي الحيوية الأخرى55. تتكون هذه المواد من أجزاء من الكربوهيدرات والدهون، وخاصةً سلاسل الأحماض الدهنية. ومن بين الغليكوليبيدات، يُعدّ رامنوليبيد وسوفوروليبيد من أهمّها56. تحتوي رامنوليبيدات على جزأين من رامنوز مرتبطين بحمض أحادي أو ثنائي بيتا هيدروكسي ديكانويك57. وقد ثبت استخدام رامنوليبيدات في الصناعات الطبية والصيدلانية58، بالإضافة إلى استخدامها مؤخرًا كمبيدات حشرية59.
يسمح تفاعل المادة الخافضة للتوتر السطحي الحيوية مع المنطقة الكارهة للماء في السيفون التنفسي بمرور الماء عبر تجويفه الثغري، مما يزيد من اتصال اليرقات بالبيئة المائية. يؤثر وجود المواد الخافضة للتوتر السطحي الحيوية أيضًا على القصبة الهوائية، التي يكون طولها قريبًا من السطح، مما يسهل على اليرقات الزحف إلى السطح والتنفس. ونتيجة لذلك، ينخفض التوتر السطحي للماء. ونظرًا لعدم قدرة اليرقات على الالتصاق بسطح الماء، فإنها تسقط إلى قاع الخزان، مما يعطل الضغط الهيدروستاتيكي، مما يؤدي إلى إنفاق طاقة مفرط والموت غرقًا38،60. وقد تم الحصول على نتائج مماثلة بواسطة Ghribi61، حيث أظهر مادة خافضة للتوتر السطحي الحيوية التي تنتجها Bacillus subtilis نشاطًا مبيدًا لليرقات ضد Ephestia kuehniella. وبالمثل، فإن النشاط المبيد لليرقات لـ Cx. قام داس وموكيرجي23 أيضًا بتقييم تأثير الببتيدات الدهنية الحلقية على يرقات الخنازير الخماسية.
تتعلق نتائج هذه الدراسة بالنشاط القاتل لليرقات لمواد الفاعل بالسطح الحيوي رامنوليبيد ضد Cx. يتوافق قتل بعوض quinquefasciatus مع النتائج المنشورة سابقًا. على سبيل المثال، يتم استخدام مواد الفاعل بالسطح الحيوي القائمة على السطح والتي تنتجها بكتيريا مختلفة من جنس Bacillus. و Pseudomonas spp. أفادت بعض التقارير المبكرة64،65،66 بنشاط قاتل لليرقات لمواد الفاعل بالسطح الحيوي ليبوببتيد من Bacillus subtilis23. وجد Deepali et al. 63 أن مادة الفاعل بالسطح الحيوي رامنوليبيد المعزولة من Stenotropomonas maltophilia لها نشاط قاتل لليرقات قوي بتركيز 10 ملغم/لتر. أفاد Silva et al. 67 بالنشاط القاتل لليرقات لمادة الفاعل بالسطح الحيوي رامنوليبيد ضد Ae بتركيز 1 غرام/لتر. Aedes aegypti. Kanakdande et al. أفاد 68 بأن المواد الخافضة للتوتر السطحي الببتيدية الدهنية التي تنتجها العصوية الرقيقة تسبب نفوقًا إجماليًا في يرقات الكيولكس والنمل الأبيض ذات الجزء المحب للدهون من الكينا. وبالمثل، أفاد ماسيندرا وآخرون 69 بأن نفوق النمل العامل (Cryptotermes cynocephalus Light.) بلغ 61.7% في الجزء المحب للدهون من الن-هكسان والإيثوكسيلات من مستخلص الكينا الخام.
أفاد بارثيبان وآخرون 70 باستخدام مُنشِّطات حيوية سطحية ليبوببتيدية، مُنتَجة من العصوية الرقيقة A1 والزائفة الزنجارية NA3، كمبيد حشري ضد بعوضة الأنوفيليس ستيفنسي، وهي ناقلة لطفيلي الملاريا بلازموديوم. ولاحظوا أن اليرقات والشرانق عاشت لفترة أطول، وقصرت فترات وضع البيض، وكانت عقيمة، وقصرت أعمارها عند معالجتها بتركيزات مختلفة من المُنشِّطات الحيوية السطحية. وكانت قيم التركيز المميت لنصف المادة الحيوية السطحية A1 من العصوية الرقيقة 3.58، و4.92، و5.37، و7.10، و7.99 ملغم/لتر في مراحل يرقات مختلفة (أي اليرقات الأولى والثانية والثالثة والرابعة ومرحلة العذارى) على التوالي. بالمقارنة، كانت تركيزات المواد الخافضة للتوتر السطحي الحيوية لمراحل اليرقات من الأولى إلى الرابعة ومراحل العذراء لبكتيريا Pseudomonas stutzeri NA3 هي 2.61 و3.68 و4.48 و5.55 و6.99 ملغم/لتر على التوالي. ويُعتقد أن تأخر ظواهر اليرقات والعذارى الباقية على قيد الحياة ناتج عن اضطرابات فسيولوجية واستقلابية كبيرة ناجمة عن استخدام المبيدات الحشرية71.
تُنتج سلالة Wickerhamomyces anomalus CCMA 0358 مادةً خافضة للتوتر السطحي حيويةً ذات فعالية قاتلة لليرقات بنسبة 100% ضد بعوض الزاعجة المصرية. كانت فعالية aegypti (بفاصل 24 ساعة 38) أعلى مما ذكره سيلفا وآخرون. وقد ثبت أن مادةً خافضة للتوتر السطحي حيويةً مُنتجة من الزائفة الزنجارية باستخدام زيت دوار الشمس كمصدر للكربون تقضي على 100% من اليرقات في غضون 48 ساعة 67. كما أظهر أبينايا وآخرون 72 وبرادهان وآخرون 73 التأثيرات القاتلة لليرقات أو الحشرات للمواد الخافضة للتوتر السطحي التي تنتجها عدة عزلات من جنس العصوية. وقد وجدت دراسة نُشرت سابقًا أجراها سينثيل-ناثان وآخرون أن 100% من يرقات البعوض المعرضة لبحيرات النباتات كانت أكثر عرضة للموت. 74.
يُعد تقييم التأثيرات غير القاتلة للمبيدات الحشرية على بيولوجيا الحشرات أمرًا بالغ الأهمية لبرامج المكافحة المتكاملة للآفات، لأن الجرعات/التركيزات غير القاتلة لا تقتل الحشرات، بل قد تُقلل من أعدادها في الأجيال القادمة من خلال إحداث خلل في خصائصها البيولوجية.10. لاحظ سيكويرا وآخرون 75 نشاطًا قاتلًا لليرقات (نسبة نفوق 100%) لمادة الرامنوليبيد الحيوية (300 ملغ/مل) عند اختبارها بتركيزات مختلفة تتراوح بين 50 و300 ملغ/مل. المرحلة اليرقية لسلالات الزاعجة المصرية. حلل الباحثون آثار مدة النفوق والتركيزات غير القاتلة على بقاء اليرقات ونشاطها في السباحة. بالإضافة إلى ذلك، لاحظوا انخفاضًا في سرعة السباحة بعد 24-48 ساعة من التعرض لتركيزات غير قاتلة من المادة الحيوية (مثل 50 ملغ/مل و100 ملغ/مل). ويُعتقد أن السموم التي تُحدث تأثيرات غير قاتلة واعدة تكون أكثر فعالية في التسبب بأضرار متعددة للآفات المعرضة.76
تشير الملاحظات النسيجية لنتائجنا إلى أن المواد الخافضة للتوتر السطحي الحيوية التي تنتجها Enterobacter cloacae SJ2 تغير بشكل كبير أنسجة يرقات البعوض (Cx. quinquefasciatus) والنمل الأبيض (O. obesus). وقد وصف أوتشولا77 حالات شذوذ مماثلة بسبب مستحضرات زيت الريحان في أن. gambiaes.s وأن. أرابيكا. كما وصف كاماراج وآخرون78 نفس التشوهات المورفولوجية في أن. ستيفاني تعرضت لجزيئات نانوية ذهبية. كما أفاد فاسانثا-سرينيفاسان وآخرون79 أن زيت كيس الراعي العطري ألحق أضرارًا بالغة بالحجرة والطبقات الظهارية في بعوضة الزاعجة البيضاء. وأفاد راغافيندران وآخرون أن يرقات البعوض عولجت بمستخلص فطري محلي من فطر البنسليوم بتركيز 500 ملغم/مل. تُظهر أن يرقات الزاعجة المصرية تُظهر تلفًا نسيجيًا شديدًا. aegypti وCx. معدل الوفيات 80. سابقًا، دُرست يرقات الطور الرابع من A. A. وجد ستيفنسي وAe. aegypti تغيرات نسيجية عديدة في بعوضة Aedes aegypti المعالجة بمستخلصات خارجية من نوع B. licheniformis، بما في ذلك الأعور المعدي، وضمور العضلات، وتلف واختلال في عقد الحبل العصبي72. ووفقًا لراغافندران وآخرون، أظهرت خلايا الأمعاء الوسطى للبعوض المختبر (يرقات الطور الرابع) تورمًا في تجويف الأمعاء، وانخفاضًا في المحتويات بين الخلايا، وتنكسًا نوويًا81، بعد المعالجة بمستخلص أوراق إشنسا. ولوحظت التغيرات النسيجية نفسها في يرقات البعوض المعالجة بمستخلص أوراق إشنسا، مما يشير إلى القدرة الحشرية للمركبات المعالجة50.
حظي استخدام برنامج ECOSAR باعتراف دولي.82 وتشير الأبحاث الحالية إلى أن السمية الحادة لمواد ECOSAR الخافضة للتوتر السطحي الحيوية للطحالب الدقيقة (C. vulgaris) والأسماك وبراغيث الماء (D. magna) تندرج ضمن فئة "السمية" التي حددتها الأمم المتحدة.83 ويستخدم نموذج ECOSAR للسمية البيئية معدل SAR ومعدل QSAR للتنبؤ بالسمية الحادة وطويلة الأمد للمواد، ويُستخدم غالبًا للتنبؤ بسمية الملوثات العضوية.82،84.
تم شراء البارافورمالدهيد ومحلول فوسفات الصوديوم (درجة الحموضة 7.4) وجميع المواد الكيميائية الأخرى المستخدمة في هذه الدراسة من مختبرات HiMedia، الهند.
أُنتجت المادة الخافضة للتوتر السطحي الحيوية في قوارير مخروطية سعة 500 مل تحتوي على 200 مل من وسط بوشنل هاس المعقم، مُضافًا إليه 1% من النفط الخام كمصدر وحيد للكربون. تم تلقيح عينة أولية من بكتيريا Enterobacter cloacae SJ2 (1.4 × 10 وحدة تشكيل مستعمرة/مل) وزرعها على هزاز مداري عند درجة حرارة 37 درجة مئوية، وسرعة دوران 200 دورة في الدقيقة لمدة 7 أيام. بعد فترة الحضانة، استُخرجت المادة الخافضة للتوتر السطحي الحيوية عن طريق الطرد المركزي لوسط الزراعة بسرعة 3400×g لمدة 20 دقيقة عند درجة حرارة 4 درجات مئوية، واستُخدم السائل العلوي الناتج لأغراض الفرز. تم اعتماد إجراءات التحسين وتوصيف المواد الخافضة للتوتر السطحي الحيوية من دراستنا السابقة26.
تم الحصول على يرقات بعوض الكيولكس كوينكفاسياتوس من مركز الدراسات المتقدمة في الأحياء البحرية (CAS)، بالانشيبتاي، تاميل نادو (الهند). رُبيت اليرقات في حاويات بلاستيكية مملوءة بماء منزوع الأيونات عند درجة حرارة ٢٧ ± ٢ درجة مئوية وفترة ضوئية ١٢:١٢ (فاتح: غامق). رُويت يرقات البعوض بمحلول جلوكوز ١٠٪.
تم العثور على يرقات Culex quinquefasciatus في خزانات الصرف الصحي المفتوحة وغير المحمية. استخدم إرشادات التصنيف القياسية لتحديد اليرقات وزراعتها في المختبر85. أجريت تجارب إبادة اليرقات وفقًا لتوصيات منظمة الصحة العالمية86. SH. تم جمع يرقات الطور الرابع من quinquefasciatus في أنابيب مغلقة في مجموعات من 25 مل و 50 مل مع فجوة هوائية تبلغ ثلثي سعتها. تمت إضافة المواد الخافضة للتوتر السطحي الحيوي (0-50 مجم / مل) إلى كل أنبوب على حدة وتخزينها عند 25 درجة مئوية. استخدم أنبوب التحكم الماء المقطر فقط (50 مل). تم اعتبار اليرقات الميتة هي تلك التي لم تظهر عليها أي علامات سباحة خلال فترة الحضانة (12-48 ساعة)87. احسب النسبة المئوية لنفوق اليرقات باستخدام المعادلة. (1)88.
تشمل عائلة Odontotermitidae النمل الأبيض الهندي Odontotermes obesus، الموجود في جذوع الأشجار المتعفنة في الحرم الزراعي (جامعة Annamalai، الهند). اختبر هذا العامل الحيوي (0-50 ملغ/مل) باستخدام الإجراءات المعتادة لتحديد ما إذا كان ضارًا. بعد التجفيف في تدفق الهواء الصفحي لمدة 30 دقيقة، تم طلاء كل شريط من ورق Whatman بالعامل الحيوي بتركيز 30 أو 40 أو 50 ملغ/مل. تم اختبار شرائط الورق المطلية مسبقًا وغير المطلية ومقارنتها في وسط طبق بتري. يحتوي كل طبق بتري على حوالي ثلاثين نملًا أبيض نشطًا من نوع O. obesus. تم إعطاء النمل الأبيض الضابط والمختبر ورقًا مبللًا كمصدر للغذاء. تم الحفاظ على جميع الأطباق في درجة حرارة الغرفة طوال فترة الحضانة. مات النمل الأبيض بعد 12 و24 و36 و48 ساعة89،90. ثم تم استخدام المعادلة 1 لتقدير النسبة المئوية لنفوق النمل الأبيض عند تركيزات مختلفة من العامل الحيوي. (2).
حُفظت العينات على الثلج، ووُضعت في أنابيب دقيقة تحتوي على 100 مل من محلول فوسفات الصوديوم بتركيز 0.1 مولار (درجة حموضة 7.4)، وأُرسلت إلى مختبر علم أمراض الأحياء المائية المركزي (CAPL) التابع لمركز راجيف غاندي لتربية الأحياء المائية (RGCA). مختبر علم الأنسجة، سيركالي، مقاطعة مايلادوثوراي، تاميل نادو، الهند، لإجراء مزيد من التحليل. ثُبّتت العينات فورًا في محلول بارافورمالدهيد بتركيز 4% عند درجة حرارة 37 درجة مئوية لمدة 48 ساعة.
بعد مرحلة التثبيت، غُسلت المادة ثلاث مرات بمحلول فوسفات الصوديوم بتركيز 0.1 مولار (درجة حموضة 7.4)، ثم جُفِّفت تدريجيًا في الإيثانول، وغُرِقت في راتنج LEICA لمدة 7 أيام. ثم وُضِعت المادة في قالب بلاستيكي مملوء بالراتنج ومُبلمر، ثم وُضِعَت في فرن مُسخَّن إلى 37 درجة مئوية حتى تتبلمر الكتلة التي تحتوي على المادة تمامًا.
بعد البلمرة، قُطعت الكتل باستخدام ميكروتوم LEICA RM2235 (شركة رانكين للطب الحيوي، 10,399 إنتربرايز درايف، دافيسبرغ، ميشيغان 48,350، الولايات المتحدة الأمريكية) بسُمك 3 مم. رُصِّبت المقاطع على شرائح، كل شريحة تحتوي على ستة مقاطع. جُفِّفت الشرائح في درجة حرارة الغرفة، ثم صُبغت بالهيماتوكسيلين لمدة 7 دقائق وغُسلت بالماء الجاري لمدة 4 دقائق. ثم وُضِع محلول الإيوزين على الجلد لمدة 5 دقائق، ثم اشطفه بالماء الجاري لمدة 5 دقائق أخرى.
تم التنبؤ بالسمية الحادة باستخدام كائنات مائية من مستويات استوائية مختلفة: تركيز مميت ٥٠ للأسماك لمدة ٩٦ ساعة، وتركيز مميت ٥٠ لـ D. magna لمدة ٤٨ ساعة، وتركيز مميت ٥٠ للطحالب الخضراء لمدة ٩٦ ساعة. تم تقييم سمية المواد الخافضة للتوتر السطحي الحيوية رامنوليبيد للأسماك والطحالب الخضراء باستخدام برنامج ECOSAR الإصدار ٢.٢ لنظام ويندوز، الذي طورته وكالة حماية البيئة الأمريكية. (متوفر على الإنترنت على الرابط https://www.epa.gov/tsca-screening-tools/ecological-struct-activity-relationships-ecosar-predictive-model).
أُجريت جميع اختبارات النشاط القاتل لليرقات والنمل الأبيض بثلاث نسخ. وأُجري انحدار غير خطي (لوغاريتم متغيرات الاستجابة للجرعة) لبيانات وفيات اليرقات والنمل الأبيض لحساب متوسط التركيز المميت (LC50) بفاصل ثقة 95%، ووُضعت منحنيات استجابة التركيز باستخدام برنامج Prism® (الإصدار 8.0، GraphPad Software) Inc.، الولايات المتحدة الأمريكية) 84، 91.
تكشف هذه الدراسة عن إمكانات المواد الفعالة بيولوجيًا التي تنتجها بكتيريا Enterobacter cloacae SJ2 كعوامل قاتلة ليرقات البعوض ومضادة للنمل الأبيض، وسيساهم هذا العمل في فهم أفضل لآليات عملها القاتل لليرقات والنمل الأبيض. أظهرت الدراسات النسيجية لليرقات المعالجة بالمواد الفعالة بيولوجيًا تلفًا في الجهاز الهضمي والأمعاء الوسطى والقشرة الدماغية وفرط تنسج الخلايا الظهارية المعوية. النتائج: كشف التقييم السمي للنشاط المضاد للنمل الأبيض والقاتل لليرقات للمواد الفعالة بيولوجيًا رامنوليبيد التي تنتجها بكتيريا Enterobacter cloacae SJ2 أن هذه العزلة تُعد مبيدًا حيويًا محتملًا لمكافحة الأمراض المنقولة بالنواقل التي تصيب البعوض (Cx quinquefasciatus) والنمل الأبيض (O. obesus). هناك حاجة لفهم السمية البيئية الكامنة للمواد الفعالة بيولوجيًا وتأثيراتها البيئية المحتملة. توفر هذه الدراسة أساسًا علميًا لتقييم المخاطر البيئية للمواد الفعالة بيولوجيًا.
وقت النشر: 9 أبريل 2024