En un proyecto anterior que probó plantas locales de procesamiento de alimentos para mosquitos en Tailandia, se descubrió que los aceites esenciales (AE) de Cyperus rotundus, galanga y canela tenían una buena actividad antimosquitos contra el Aedes aegypti. En un intento por reducir el uso de...insecticidasy mejorar el control de las poblaciones de mosquitos resistentes, este estudio tuvo como objetivo identificar el sinergismo potencial entre los efectos adulticidas del óxido de etileno y la toxicidad de la permetrina para los mosquitos Aedes aegypti, incluidas las cepas resistentes y sensibles a los piretroides.
Para evaluar la composición química y la actividad letal del aceite esencial extraído de rizomas de C. rotundus y A. galanga, y de la corteza de C. verum, contra la cepa susceptible Muang Chiang Mai (MCM-S) y la cepa resistente Pang Mai Dang (PMD-R). Se realizó un bioensayo en adultos de Aedes aegypti activos. También se realizó un bioensayo en adultos de la mezcla de aceite esencial y permetrina en estas cepas de Aedes aegypti para comprender su actividad sinérgica.
La caracterización química mediante el método analítico GC-MS mostró que se identificaron 48 compuestos a partir de los aceites esenciales de C. rotundus, A. galanga y C. verum, que representan el 80,22 %, el 86,75 % y el 97,24 % del total de componentes, respectivamente. El cipereno (14,04 %), el β-bisaboleno (18,27 %) y el cinamaldehído (64,66 %) son los principales componentes del aceite de cyperus, el aceite de galanga y el aceite balsámico, respectivamente. En ensayos biológicos de eliminación de adultos, las EV de C. rotundus, A. galanga y C. verum fueron eficaces para eliminar Ae. Los valores de LD50 para aegypti, MCM-S y PMD-R fueron 10,05 y 9,57 μg/mg en hembras, 7,97 y 7,94 μg/mg en hembras, y 3,30 y 3,22 μg/mg en hembras, respectivamente. La eficacia de los Ae MCM-S y PMD-R para matar adultos. aegypti en estos aceites esenciales fue cercana a la del butóxido de piperonilo (valores de PBO, LD50 = 6,30 y 4,79 μg/mg en hembras, respectivamente), pero no tan pronunciada como la de la permetrina (valores de LD50 = 0,44 y 3,70 ng/mg en hembras, respectivamente). Sin embargo, los bioensayos de combinación encontraron sinergia entre el aceite esencial y la permetrina. Sinergia significativa con permetrina contra dos cepas de mosquitos Aedes. Se observó la presencia de Aedes aegypti en el EM de C. rotundus y A. galanga. La adición de aceites de C. rotundus y A. galanga redujo significativamente los valores de LD50 de permetrina en MCM-S de 0,44 a 0,07 ng/mg y 0,11 ng/mg en hembras, respectivamente, con valores de índice de sinergia (SR) de 6,28 y 4,00, respectivamente. Además, los aceites esenciales de C. rotundus y A. galanga también redujeron significativamente los valores de LD50 de permetrina en PMD-R de 3,70 a 0,42 ng/mg y 0,003 ng/mg en hembras, respectivamente, con valores de SR de 8,81 y 1233,33, respectivamente.
Efecto sinérgico de una combinación de EO y permetrina para aumentar la toxicidad en adultos contra dos cepas de mosquitos Aedes. El Aedes aegypti demuestra un papel prometedor del óxido de etileno como sinergista para mejorar la eficacia antimosquitos, especialmente cuando los compuestos tradicionales resultan ineficaces o inadecuados.
El mosquito Aedes aegypti (Diptera: Culicidae) es el principal vector del dengue y otras enfermedades virales infecciosas como la fiebre amarilla, el chikungunya y el virus del Zika, lo que representa una amenaza enorme y persistente para los humanos[1, 2]. El virus del dengue es la fiebre hemorrágica patógena más grave que afecta a los humanos, con un estimado de 5 a 100 millones de casos que ocurren anualmente y más de 2.500 millones de personas en todo el mundo en riesgo [3]. Los brotes de esta enfermedad infecciosa suponen una enorme carga para las poblaciones, los sistemas de salud y las economías de la mayoría de los países tropicales [1]. Según el Ministerio de Salud tailandés, hubo 142.925 casos de dengue y 141 muertes reportadas en todo el país en 2015, más de tres veces el número de casos y muertes en 2014 [4]. A pesar de la evidencia histórica, el dengue ha sido erradicado o reducido en gran medida por el mosquito Aedes. Tras el control del Aedes aegypti [5], las tasas de infección aumentaron drásticamente y la enfermedad se propagó por todo el mundo, debido en parte a décadas de calentamiento global. La eliminación y el control del Aedes aegypti son relativamente difíciles debido a que es un mosquito doméstico que se aparea, se alimenta, descansa y pone huevos dentro y alrededor de las viviendas humanas durante el día. Además, este mosquito tiene la capacidad de adaptarse a los cambios ambientales o a las perturbaciones causadas por fenómenos naturales (como la sequía) o por medidas de control humano, y puede recuperar sus poblaciones originales [6, 7]. Dado que las vacunas contra el dengue se han aprobado recientemente y no existe un tratamiento específico para esta enfermedad, la prevención y la reducción del riesgo de transmisión del dengue dependen completamente del control de los mosquitos vectores y de la eliminación del contacto humano con ellos.
En particular, el uso de productos químicos para el control de mosquitos ahora desempeña un papel importante en la salud pública como un componente importante del manejo integral de vectores. Los métodos químicos más populares incluyen el uso de insecticidas de baja toxicidad que actúan contra larvas de mosquitos (larvicidas) y mosquitos adultos (adidocidas). El control larvario mediante la reducción de la fuente y el uso regular de larvicidas químicos como organofosforados y reguladores del crecimiento de insectos se considera importante. Sin embargo, los impactos ambientales adversos asociados con los pesticidas sintéticos y su mantenimiento laborioso y complejo siguen siendo una preocupación importante [8, 9]. El control activo tradicional de vectores, como el control de adultos, sigue siendo el medio de control más eficaz durante los brotes virales porque puede erradicar vectores de enfermedades infecciosas rápidamente y a gran escala, así como reducir la vida útil y la longevidad de las poblaciones locales de vectores [3]. , 10]. Cuatro clases de insecticidas químicos: organoclorados (denominados simplemente DDT), organofosforados, carbamatos y piretroides, constituyen la base de los programas de control de vectores, siendo los piretroides la clase más exitosa. Son altamente efectivos contra diversos artrópodos y presentan baja toxicidad para los mamíferos. Actualmente, los piretroides sintéticos constituyen la mayoría de los pesticidas comerciales, representando aproximadamente el 25% del mercado mundial de pesticidas [11, 12]. La permetrina y la deltametrina son insecticidas piretroides de amplio espectro que se han utilizado en todo el mundo durante décadas para controlar diversas plagas de importancia agrícola y médica [13, 14]. En la década de 1950, el DDT fue seleccionado como el producto químico predilecto para el programa nacional de salud pública de control de mosquitos de Tailandia. Tras el uso generalizado del DDT en zonas endémicas de malaria, Tailandia eliminó gradualmente su uso entre 1995 y 2000 y lo reemplazó con dos piretroides: permetrina y deltametrina [15, 16]. Estos insecticidas piretroides se introdujeron a principios de la década de 1990 para controlar la malaria y el dengue, principalmente a través de tratamientos con mosquiteros y el uso de nieblas térmicas y aerosoles de toxicidad ultrabaja [14, 17]. Sin embargo, han perdido efectividad debido a la fuerte resistencia de los mosquitos y la falta de cumplimiento público debido a las preocupaciones sobre la salud pública y el impacto ambiental de los productos químicos sintéticos. Esto plantea desafíos significativos para el éxito de los programas de control de vectores de amenaza [14, 18, 19]. Para que la estrategia sea más efectiva, se necesitan contramedidas oportunas y apropiadas. Los procedimientos de gestión recomendados incluyen la sustitución de sustancias naturales, la rotación de productos químicos de diferentes clases, la adición de sinergistas y la mezcla de productos químicos o la aplicación simultánea de productos químicos de diferentes clases [14, 20, 21]. Por lo tanto, existe una necesidad urgente de encontrar y desarrollar una alternativa y sinergista que sea ecológica, conveniente y efectiva, y este estudio tiene como objetivo abordar esta necesidad.
Los insecticidas de origen natural, especialmente los basados en componentes vegetales, han demostrado potencial en la evaluación de alternativas actuales y futuras para el control de mosquitos [22, 23, 24]. Varios estudios han demostrado que es posible controlar mosquitos vectores importantes mediante el uso de productos vegetales, especialmente aceites esenciales (AE), como exterminadores de adultos. Se han encontrado propiedades adulticidas contra algunas especies importantes de mosquitos en muchos aceites vegetales como apio, comino, zedoaria, anís, pimienta de pipa, tomillo, Schinus terebinthifolia, Cymbopogon citratus, Cymbopogon schoenanthus, Cymbopogon giganteus, Chenopodium ambrosioides, Cochlospermum planchonii, Eucalyptus ter eticornis. , Eucalyptus citriodora, Cananga odorata y Petroselinum Criscum [25,26,27,28,29,30]. El óxido de etileno se utiliza actualmente no solo por sí solo, sino también en combinación con sustancias vegetales extraídas o pesticidas sintéticos existentes, lo que produce diversos grados de toxicidad. Las combinaciones de insecticidas tradicionales, como organofosforados, carbamatos y piretroides, con óxido de etileno/extractos vegetales actúan de forma sinérgica o antagónica en sus efectos tóxicos y han demostrado ser eficaces contra vectores de enfermedades y plagas [31,32,33,34,35]. Sin embargo, la mayoría de los estudios sobre los efectos tóxicos sinérgicos de las combinaciones de fitoquímicos con o sin sustancias químicas sintéticas se han realizado en vectores de insectos y plagas agrícolas, más que en mosquitos de importancia médica. Además, la mayor parte del trabajo sobre los efectos sinérgicos de las combinaciones de insecticidas vegetales y sintéticos contra mosquitos vectores se ha centrado en el efecto larvicida.
En un estudio previo realizado por los autores como parte de un proyecto de investigación en curso que examina intimicidas de plantas alimenticias indígenas en Tailandia, se descubrió que los óxidos de etileno de Cyperus rotundus, galanga y canela tienen actividad potencial contra Aedes adultos. Egipto [36]. Por lo tanto, este estudio tuvo como objetivo evaluar la eficacia de los AE aislados de estas plantas medicinales contra mosquitos Aedes. aegypti, incluyendo cepas resistentes y sensibles a los piretroides. También se ha analizado el efecto sinérgico de mezclas binarias de óxido de etileno y piretroides sintéticos con buena eficacia en adultos para reducir el uso de insecticidas tradicionales y aumentar la resistencia a los mosquitos vectores, especialmente contra Aedes. Aedes aegypti. Este artículo informa sobre la caracterización química de aceites esenciales eficaces y su potencial para mejorar la toxicidad de la permetrina sintética contra mosquitos Aedes. aegypti en cepas sensibles a los piretroides (MCM-S) y cepas resistentes (PMD-R).
Los rizomas de C. rotundus y A. galanga, así como la corteza de C. verum (Fig. 1), utilizados para la extracción de aceite esencial, se adquirieron a proveedores de medicina herbaria de la provincia de Chiang Mai, Tailandia. La identificación científica de estas plantas se logró mediante consultas con el Sr. James Franklin Maxwell, botánico de herbario del Departamento de Biología de la Facultad de Ciencias de la Universidad de Chiang Mai (CMU), provincia de Chiang Mai, Tailandia, y la científica Wannari Charoensap. En el Departamento de Farmacia de la Facultad de Farmacia de la Universidad Carnegie Mellon, la Sra. Voucher conserva especímenes de cada planta en el Departamento de Parasitología de la Facultad de Medicina de la Universidad Carnegie Mellon para su uso futuro.
Las muestras de plantas se secaron individualmente a la sombra durante 3 a 5 días en un espacio abierto con ventilación activa y una temperatura ambiente de aproximadamente 30 ± 5 °C para eliminar el contenido de humedad antes de la extracción de aceites esenciales (AE) naturales. Un total de 250 g de cada material vegetal seco se molió mecánicamente hasta obtener un polvo grueso y se utilizó para aislar aceites esenciales (AE) mediante destilación al vapor. El aparato de destilación consistió en una manta calefactora eléctrica, un matraz de fondo redondo de 3000 mL, una columna de extracción, un condensador y un dispositivo Cool ace (Eyela Cool Ace CA-1112 CE, Tokyo Rikakikai Co. Ltd., Tokio, Japón). Añada 1600 ml de agua destilada y 10-15 perlas de vidrio al matraz y luego caliéntelo a aproximadamente 100 °C utilizando un calentador eléctrico durante al menos 3 horas hasta que se complete la destilación y no se produzca más AE. La capa de EO se separó de la fase acuosa utilizando un embudo de decantación, se secó sobre sulfato de sodio anhidro (Na2SO4) y se almacenó en una botella marrón sellada a 4 °C hasta que se examinaron la composición química y la actividad de los adultos.
La composición química de los aceites esenciales se analizó simultáneamente con el bioensayo de la sustancia adulta. El análisis cualitativo se realizó mediante un sistema GC-MS compuesto por un cromatógrafo de gases Hewlett-Packard (Wilmington, CA, EE. UU.) 7890A equipado con un detector selectivo de masas de cuadrupolo único (Agilent Technologies, Wilmington, CA, EE. UU.) y un MSD 5975C (EI). (Agilent Technologies).
Columna cromatográfica DB-5MS (30 m × DI 0,25 mm × espesor de película 0,25 µm). El tiempo total de ejecución del GC-MS fue de 20 minutos. Las condiciones de análisis son: las temperaturas del inyector y de la línea de transferencia son de 250 y 280 °C, respectivamente; la temperatura del horno se ajusta para aumentar de 50 °C a 250 °C a una velocidad de 10 °C/min; el gas portador es helio; el caudal es de 1,0 ml/min; el volumen de inyección es de 0,2 µL (1/10 % en volumen en CH₂Cl₂, relación de división 100:1); se utiliza un sistema de ionización electrónica con una energía de 70 eV para la detección por GC-MS. El rango de adquisición es de 50 a 550 unidades de masa atómica (uma) y la velocidad de barrido es de 2,91 barridos por segundo. Los porcentajes relativos de los componentes se expresan como porcentajes normalizados por el área del pico. La identificación de los ingredientes de los aceites esenciales se basa en su índice de retención (IR). El IR se calculó mediante la ecuación de Van den Dool y Kratz [37] para la serie de n-alcanos (C₄-C₄) y se comparó con los índices de retención de la literatura [38] y bases de datos de bibliotecas (NIST 2008 y Wiley 8NO₄). La identidad de los compuestos mostrados, como su estructura y fórmula molecular, se confirmó mediante comparación con muestras auténticas disponibles.
Los estándares analíticos para permetrina sintética y butóxido de piperonilo (PBO, control positivo en estudios de sinergia) se adquirieron de Sigma-Aldrich (St. Louis, MO, EE. UU.). Los kits de prueba para adultos de la Organización Mundial de la Salud (OMS) y las dosis diagnósticas de papel impregnado con permetrina (0,75 %) se adquirieron comercialmente en el Centro de Control de Vectores de la OMS en Penang, Malasia. Todos los demás productos químicos y reactivos utilizados fueron de grado analítico y se adquirieron en instituciones locales de la provincia de Chiang Mai, Tailandia.
Los mosquitos utilizados como organismos de prueba en el bioensayo de adultos fueron mosquitos Aedes aegypti de laboratorio que se apareaban libremente, incluyendo la cepa susceptible Muang Chiang Mai (MCM-S) y la cepa resistente Pang Mai Dang (PMD-R). La cepa MCM-S se obtuvo de muestras locales recolectadas en el área de Muang Chiang Mai, provincia de Chiang Mai, Tailandia, y se ha mantenido en la sala de entomología del Departamento de Parasitología, Facultad de Medicina de CMU, desde 1995 [39]. La cepa PMD-R, que resultó ser resistente a la permetrina, se aisló de mosquitos de campo recolectados originalmente de Ban Pang Mai Dang, distrito de Mae Tang, provincia de Chiang Mai, Tailandia, y se ha mantenido en el mismo instituto desde 1997 [40]. Las cepas PMD-R se cultivaron bajo presión selectiva para mantener los niveles de resistencia mediante exposición intermitente a permetrina al 0,75% utilizando el kit de detección de la OMS con algunas modificaciones [41]. Cada cepa de Ae. Se colonizó Aedes aegypti individualmente en un laboratorio libre de patógenos a 25 ± 2 °C y 80 ± 10 % de humedad relativa, con un fotoperiodo de 14:10 h de luz/oscuridad. Se mantuvieron aproximadamente 200 larvas en bandejas de plástico (33 cm de largo, 28 cm de ancho y 9 cm de alto) llenas de agua corriente, a una densidad de 150-200 larvas por bandeja, y se alimentaron dos veces al día con galletas esterilizadas para perros. Los gusanos adultos se mantuvieron en jaulas húmedas y se alimentaron continuamente con una solución acuosa de sacarosa al 10 % y una solución de jarabe multivitamínico al 10 %. Los mosquitos hembras chupan sangre regularmente para poner huevos. Las hembras de dos a cinco días de edad que no hayan sido alimentadas con sangre pueden utilizarse continuamente en ensayos biológicos experimentales con adultos.
Se realizó un bioensayo dosis-mortalidad de EO en mosquitos Aedes aegypti hembra adultos, MCM-S y PMD-R, utilizando un método tópico modificado según el protocolo estándar de la OMS para pruebas de susceptibilidad [42]. El EO de cada planta se diluyó en serie con un disolvente adecuado (p. ej., etanol o acetona) para obtener una serie graduada de 4 a 6 concentraciones. Después de la anestesia con dióxido de carbono (CO2), los mosquitos se pesaron individualmente. Los mosquitos anestesiados se mantuvieron inmóviles sobre papel de filtro seco en una placa fría personalizada bajo un estereomicroscopio para evitar la reactivación durante el procedimiento. Para cada tratamiento, se aplicaron 0,1 μl de solución de EO al pronoto superior de la hembra utilizando un microdispensador portátil Hamilton (700 Series Microliter™, Hamilton Company, Reno, NV, EE. UU.). Veinticinco hembras fueron tratadas con cada concentración, con una mortalidad que osciló entre el 10 % y el 95 % para al menos 4 concentraciones diferentes. Los mosquitos tratados con solvente sirvieron como control. Para prevenir la contaminación de las muestras de prueba, reemplace el papel de filtro con papel de filtro nuevo para cada EO probado. Las dosis utilizadas en estos bioensayos se expresan en microgramos de EO por miligramo de peso corporal de hembra viva. La actividad de PBO en adultos también se evaluó de manera similar al EO, con PBO utilizado como control positivo en experimentos sinérgicos. Los mosquitos tratados en todos los grupos se colocaron en vasos de plástico y se les administró sacarosa al 10% más jarabe multivitamínico al 10%. Todos los bioensayos se realizaron a 25 ± 2 °C y 80 ± 10% de humedad relativa y se repitieron cuatro veces con controles. La mortalidad durante el período de crianza de 24 horas se verificó y confirmó por la falta de respuesta del mosquito a la estimulación mecánica y luego se registró con base en el promedio de cuatro réplicas. Los tratamientos experimentales se repitieron cuatro veces para cada muestra de prueba utilizando diferentes lotes de mosquitos. Los resultados se resumieron y se utilizaron para calcular el porcentaje de mortalidad, que se utilizó para determinar la dosis letal de 24 horas mediante análisis probit.
El efecto anticida sinérgico del EO y la permetrina se evaluó mediante un procedimiento de ensayo de toxicidad local [42] como se describió anteriormente. Use acetona o etanol como disolvente para preparar permetrina a la concentración deseada, así como una mezcla binaria de EO y permetrina (EO-permetrina: permetrina mezclada con EO a una concentración LD25). Los kits de prueba (permetrina y EO-permetrina) se evaluaron contra cepas MCM-S y PMD-R de Ae. Aedes aegypti. Cada uno de los 25 mosquitos hembra recibió cuatro dosis de permetrina para probar su eficacia en la eliminación de adultos, con cada tratamiento repetido cuatro veces. Para identificar candidatos sinergistas de EO, se administraron de 4 a 6 dosis de EO-permetrina a cada uno de los 25 mosquitos hembra, con cada aplicación repetida cuatro veces. El tratamiento con PBO-permetrina (permetrina mezclada con una concentración LD25 de PBO) también sirvió como control positivo. Las dosis utilizadas en estos bioensayos se expresan en nanogramos de muestra de prueba por miligramo de peso corporal de la hembra viva. Se realizaron cuatro evaluaciones experimentales para cada cepa de mosquito en lotes criados individualmente, y los datos de mortalidad se combinaron y analizaron mediante Probit para determinar una dosis letal de 24 horas.
La tasa de mortalidad se ajustó mediante la fórmula de Abbott [43]. Los datos ajustados se analizaron mediante regresión probit con el programa estadístico SPSS (versión 19.0). Se calcularon los valores letales del 25%, 50%, 90%, 95% y 99% (DL₂, DL₁, DL₁, DL₃, DL₃ y DL₃, respectivamente) utilizando sus intervalos de confianza del 95% (IC del 95%). La significancia estadística y las diferencias entre las muestras se evaluaron mediante la prueba de chi-cuadrado o la prueba U de Mann-Whitney en cada ensayo biológico. Los resultados se consideraron estadísticamente significativos con un valor de p.< 0,05. El coeficiente de resistencia (RR) se estima al nivel de LD50 mediante la siguiente fórmula [12]:
Un RR > 1 indica resistencia y un RR ≤ 1 indica sensibilidad. El valor de la relación de sinergia (SR) de cada candidato a sinergista se calcula de la siguiente manera [34, 35, 44]:
Este factor divide los resultados en tres categorías: un valor SR de 1 ± 0,05 se considera que no tiene un efecto aparente, un valor SR de >1,05 se considera que tiene un efecto sinérgico y un valor SR de Se puede obtener un aceite líquido amarillo claro por destilación al vapor de los rizomas de C. rotundus y A. galanga y la corteza de C. verum. Los rendimientos calculados sobre peso seco fueron 0,15 %, 0,27 % (p/p) y 0,54 % (v/v). p) respectivamente (Tabla 1). El estudio GC-MS de la composición química de los aceites de C. rotundus, A. galanga y C. verum mostró la presencia de 19, 17 y 21 compuestos, que representaron el 80,22, 86,75 y 97,24 % de todos los componentes, respectivamente (Tabla 2). Los compuestos del aceite de rizoma de C. lucidum consisten principalmente en ciperoneno (14,04%), seguido de carraleno (9,57%), α-capsellano (7,97%) y α-capsellano (7,53%). El principal componente químico del aceite de rizoma de galanga es β-bisaboleno (18,27%), seguido de α-bergamoteno (16,28%), 1,8-cineol (10,17%) y piperonol (10,09%). Mientras que el cinamaldehído (64,66%) fue identificado como el componente principal del aceite de corteza de C. verum, el acetato cinámico (6,61%), α-copaeno (5,83%) y 3-fenilpropionaldehído (4,09%) se consideraron ingredientes menores. Las estructuras químicas de ciperna, β-bisaboleno y cinamaldehído son los principales compuestos de C. rotundus, A. galanga y C. verum, respectivamente, como se muestra en la Figura 2.
Resultados de tres OO evaluaron la actividad de los adultos contra mosquitos Aedes. Los mosquitos aegypti se muestran en la Tabla 3. Se encontró que todos los EO tenían efectos letales en mosquitos Aedes MCM-S en diferentes tipos y dosis. Aedes aegypti. El EO más efectivo es C. verum, seguido de A. galanga y C. rotundus con valores de LD50 de 3,30, 7,97 y 10,05 μg/mg MCM-S hembras respectivamente, ligeramente superiores a 3,22 (U = 1), Z = -0,775, P = 0,667), 7,94 (U = 2, Z = 0, P = 1) y 9,57 (U = 0, Z = -1,549, P = 0,333) μg/mg PMD -R en mujeres. Esto corresponde a que el PBO tiene un efecto ligeramente mayor en los adultos sobre PMD-R que la cepa MSM-S, con valores de LD50 de 4,79 y 6,30 μg/mg hembras, respectivamente (U = 0, Z = -2,021, P = 0,057). ). Se puede calcular que los valores de LD50 de C. verum, A. galanga, C. rotundus y PBO frente a PMD-R son aproximadamente 0,98, 0,99, 0,95 y 0,76 veces inferiores a los de frente a MCM-S, respectivamente. Por lo tanto, esto indica que la susceptibilidad a PBO y EO es relativamente similar entre las dos cepas de Aedes. Aunque PMD-R fue más susceptible que MCM-S, la sensibilidad de Aedes aegypti no fue significativa. Por el contrario, las dos cepas de Aedes difirieron mucho en su sensibilidad a la permetrina. aegypti (Tabla 4). El PMD-R demostró una resistencia significativa a la permetrina (LD50 = 0,44 ng/mg en mujeres), con un valor de LD50 superior, de 3,70 ng/mg en mujeres, en comparación con el MCM-S (LD50 = 0,44 ng/mg en mujeres) (U = 0, Z = -2,309, P = 0,029). Si bien el PMD-R es mucho menos sensible a la permetrina que el MCM-S, su sensibilidad al PBO y a los aceites de C. verum, A. galanga y C. rotundus es ligeramente superior a la del MCM-S.
Como se observó en el bioensayo de la población adulta de la combinación de EO-permetrina, las mezclas binarias de permetrina y EO (LD₂₄) mostraron sinergia (valor de SR > 1,05) o ningún efecto (valor de SR = 1 ± 0,05). Los efectos complejos en adultos de una mezcla de EO-permetrina sobre mosquitos albinos experimentales. Las cepas de Aedes aegypti MCM-S y PMD-R se muestran en la Tabla 4 y la Figura 3. Se observó que la adición de aceite de C. verum reducía ligeramente la LD₂₄ de la permetrina frente a MCM-S y aumentaba ligeramente la LD₂₄ frente a PMD-R a 0,44-0,42 ng/mg en mujeres y de 3,70 a 3,85 ng/mg en mujeres, respectivamente. En contraste, la adición de aceites de C. rotundus y A. galanga redujo significativamente la DL50 de la permetrina en MCM-S de 0,44 a 0,07 (U = 0, Z = -2,309, P = 0,029) y a 0,11 (U = 0, Z) = -2,309, P = 0,029) ng/mg en mujeres. Con base en los valores de DL50 de MCM-S, los valores de SR de la mezcla de aceite esencial de permetrina tras la adición de aceites de C. rotundus y A. galanga fueron de 6,28 y 4,00, respectivamente. En consecuencia, la DL50 de la permetrina frente a PMD-R disminuyó significativamente de 3,70 a 0,42 (U = 0, Z = -2,309, P = 0,029) y a 0,003 con la adición de aceites de C. rotundus y A. galanga (U = 0, Z = -2,337, P = 0,029). El valor de SR de la permetrina combinada con C. rotundus frente a PMD-R fue de 8,81, mientras que el valor de SR de la mezcla de galanga y permetrina fue de 1233,33. En comparación con MCM-S, el valor de LD50 del control positivo PBO disminuyó de 0,44 a 0,26 ng/mg (hembras) y de 3,70 ng/mg (hembras) a 0,65 ng/mg (U = 0, Z = -2,309, P = 0,029) y PMD-R (U = 0, Z = -2,309, P = 0,029). Los valores de SR de la mezcla de PBO y permetrina para las cepas MCM-S y PMD-R fueron de 1,69 y 5,69, respectivamente. Estos resultados indican que los aceites de C. rotundus y A. galanga y el PBO aumentan la toxicidad de la permetrina en mayor medida que el aceite de C. verum para las cepas MCM-S y PMD-R.
Actividad adulta (DL50) de EO, PBO, permetrina (PE) y sus combinaciones contra cepas de mosquitos Aedes sensibles a piretroides (MCM-S) y resistentes (PMD-R). Aedes aegypti
[45]. Los piretroides sintéticos se utilizan en todo el mundo para controlar casi todos los artrópodos de importancia agrícola y médica. Sin embargo, debido a las consecuencias perjudiciales del uso de insecticidas sintéticos, especialmente en términos del desarrollo y la resistencia generalizada de los mosquitos, así como el impacto a largo plazo en la salud y el medio ambiente, existe una necesidad urgente de reducir el uso de insecticidas sintéticos tradicionales y desarrollar alternativas [35, 46, 47]. Además de proteger el medio ambiente y la salud humana, las ventajas de los insecticidas botánicos incluyen alta selectividad, disponibilidad global y facilidad de producción y uso, lo que los hace más atractivos para el control de mosquitos [32,48, 49]. Este estudio, además de dilucidar las características químicas de los aceites esenciales eficaces mediante análisis de GC-MS, también evaluó la potencia de los aceites esenciales adultos y su capacidad para aumentar la toxicidad de la permetrina sintética. aegypti en cepas sensibles a los piretroides (MCM-S) y cepas resistentes (PMD-R).
La caracterización por GC-MS mostró que el ciperno (14,04%), el β-bisaboleno (18,27%) y el cinamaldehído (64,66%) fueron los componentes principales de los aceites de C. rotundus, A. galanga y C. verum, respectivamente. Estos productos químicos han demostrado diversas actividades biológicas. Ahn et al. [50] informaron que el 6-acetoxicipereno, aislado del rizoma de C. rotundus, actúa como un compuesto antitumoral y puede inducir la apoptosis dependiente de caspasa en células de cáncer de ovario. El β-bisaboleno, extraído del aceite esencial del árbol de mirra, exhibe citotoxicidad específica contra células tumorales mamarias humanas y de ratón tanto in vitro como in vivo [51]. Se ha informado que el cinamaldehído, obtenido de extractos naturales o sintetizado en el laboratorio, tiene actividades insecticidas, antibacterianas, antifúngicas, antiinflamatorias, inmunomoduladoras, anticancerígenas y antiangiogénicas [52].
Los resultados del bioensayo de actividad en adultos dependiente de la dosis mostraron un buen potencial de los aceites esenciales probados y mostraron que las cepas de mosquitos Aedes MCM-S y PMD-R tenían una susceptibilidad similar al aceite esencial y al PBO. Aedes aegypti. Una comparación de la eficacia del aceite esencial y la permetrina mostró que este último tiene un efecto alercida más fuerte: los valores de LD50 son de 0,44 y 3,70 ng/mg en hembras para las cepas MCM-S y PMD-R, respectivamente. Estos hallazgos están respaldados por muchos estudios que muestran que los pesticidas naturales, especialmente los productos derivados de plantas, son generalmente menos eficaces que las sustancias sintéticas [31, 34, 35, 53, 54]. Esto puede deberse a que el primero es una combinación compleja de ingredientes activos o inactivos, mientras que el segundo es un compuesto activo único purificado. Sin embargo, la diversidad y complejidad de los ingredientes activos naturales con diferentes mecanismos de acción pueden potenciar la actividad biológica o dificultar el desarrollo de resistencia en las poblaciones huésped [55, 56, 57]. Numerosos investigadores han reportado el potencial antimosquitos de C. verum, A. galanga y C. rotundus, así como de sus componentes, como el β-bisaboleno, el cinamaldehído y el 1,8-cineol [22, 36, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64]. Sin embargo, una revisión bibliográfica reveló que no existen informes previos de su efecto sinérgico con la permetrina u otros insecticidas sintéticos contra el mosquito Aedes aegypti.
En este estudio, se observaron diferencias significativas en la susceptibilidad a la permetrina entre las dos cepas de Aedes. Aedes aegypti. MCM-S es sensible a la permetrina, mientras que PMD-R es mucho menos sensible a ella, con una tasa de resistencia de 8,41. En comparación con la sensibilidad de MCM-S, PMD-R es menos sensible a la permetrina pero más sensible al EO, lo que proporciona una base para estudios adicionales destinados a aumentar la eficacia de la permetrina al combinarla con EO. Un bioensayo basado en una combinación sinérgica para los efectos en adultos mostró que las mezclas binarias de EO y permetrina redujeron o aumentaron la mortalidad de Aedes adultos. Aedes aegypti. La adición de aceite de C. verum disminuyó ligeramente la LD50 de la permetrina contra MCM-S pero aumentó ligeramente la LD50 contra PMD-R con valores de SR de 1,05 y 0,96, respectivamente. Esto indica que el aceite de C. verum no tiene un efecto sinérgico o antagónico sobre la permetrina cuando se prueba en MCM-S y PMD-R. Por el contrario, los aceites de C. rotundus y A. galanga mostraron un efecto sinérgico significativo al reducir significativamente los valores de LD50 de la permetrina en MCM-S o PMD-R. Cuando la permetrina se combinó con EO de C. rotundus y A. galanga, los valores de SR de la mezcla EO-permetrina para MCM-S fueron 6,28 y 4,00, respectivamente. Además, cuando la permetrina se evaluó contra PMD-R en combinación con C. rotundus (SR = 8,81) o A. galanga (SR = 1233,33), los valores de SR aumentaron significativamente. Vale la pena señalar que tanto C. rotundus como A. galanga mejoraron la toxicidad de la permetrina contra PMD-R Ae. aegypti significativamente. De manera similar, se observó que el PBO aumentaba la toxicidad de la permetrina, con valores de SR de 1,69 y 5,69 para las cepas MCM-S y PMD-R, respectivamente. Dado que C. rotundus y A. galanga presentaron los valores de SR más altos, se consideraron los mejores sinergistas para aumentar la toxicidad de la permetrina en MCM-S y PMD-R, respectivamente.
Varios estudios previos han reportado el efecto sinérgico de combinaciones de insecticidas sintéticos y extractos de plantas contra varias especies de mosquitos. Un bioensayo larvicida contra Anopheles Stephensi estudiado por Kalayanasundaram y Das [65] mostró que el fentión, un organofosforado de amplio espectro, estaba asociado con Cleodendron inerme, Pedalium murax y Parthenium hysterophorus. Se observó una sinergia significativa entre los extractos con un efecto sinérgico (FE) de 1.31, 1.38, 1.40, 1.48, 1.61 y 2.23, respectivamente. En una evaluación larvicida de 15 especies de manglares, se encontró que el extracto de éter de petróleo de raíces de manglares fue el más efectivo contra Culex quinquefasciatus con un valor de CL50 de 25.7 mg/L [66]. También se informó que el efecto sinérgico de este extracto y el insecticida botánico piretro reducía la CL50 del piretro contra larvas de C. quinquefasciatus de 0,132 mg/L a 0,107 mg/L; además, en este estudio se utilizó un cálculo de SF de 1,23. 34,35,44]. Se evaluó la eficacia combinada del extracto de raíz de Solanum citron y varios insecticidas sintéticos (p. ej., fentión, cipermetrina (un piretroide sintético) y timethphos (un larvicida organofosforado)) contra mosquitos Anopheles. Stephensi [54] y C. quinquefasciatus [34]. El uso combinado de cipermetrina y extracto de éter de petróleo de fruto amarillo mostró un efecto sinérgico sobre la cipermetrina en todas las proporciones. La proporción más efectiva fue la combinación binaria 1:1 con valores de CL50 y SF de 0,0054 ppm y 6,83, respectivamente, en relación con An. Stephen West[54]. Mientras que una mezcla binaria 1:1 de S. xanthocarpum y temefos fue antagónica (SF = 0,6406), la combinación S. xanthocarpum-fentión (1:1) exhibió actividad sinérgica contra C. quinquefasciatus con un SF de 1,3125 [34]]. Tong y Blomquist [35] estudiaron los efectos del óxido de etileno vegetal en la toxicidad del carbaril (un carbamato de amplio espectro) y la permetrina para los mosquitos Aedes. Aedes aegypti. Los resultados mostraron que el óxido de etileno del agar, la pimienta negra, el enebro, el helicriso, el sándalo y el sésamo aumentaron la toxicidad del carbaril para los mosquitos Aedes. Los valores de SR de las larvas de aegypti varían de 1,0 a 7,0. Por el contrario, ninguno de los aceites esenciales fue tóxico para los mosquitos Aedes adultos. En esta etapa, no se han reportado efectos sinérgicos para la combinación de Aedes aegypti y aceite esencial-carbaril. Se utilizó PBO como control positivo para potenciar la toxicidad del carbaril contra los mosquitos Aedes. Los valores de SR de las larvas y los adultos de Aedes aegypti son de 4,9-9,5 y 2,3, respectivamente. Solo se probaron mezclas binarias de permetrina y aceite esencial o PBO para determinar su actividad larvicida. La mezcla de aceite esencial-permetrina tuvo un efecto antagónico, mientras que la mezcla de PBO-permetrina tuvo un efecto sinérgico contra los mosquitos Aedes. Larvas de Aedes aegypti. Sin embargo, aún no se han realizado experimentos de respuesta a la dosis ni evaluación de SR para mezclas de PBO-permetrina. Aunque se han logrado pocos resultados con respecto a los efectos sinérgicos de las combinaciones fitosintéticas contra los mosquitos vectores, estos datos respaldan los resultados existentes, que abren la posibilidad de agregar sinergistas no solo para reducir la dosis aplicada, sino también para aumentar el efecto letal. Eficiencia de los insectos. Además, los resultados de este estudio demostraron por primera vez que los aceites de C. rotundus y A. galanga ejercen sinérgicamente una eficacia significativamente mayor contra las cepas de mosquitos Aedes susceptibles y resistentes a los piretroides en comparación con el PBO cuando se combina con la toxicidad de la permetrina. Aedes aegypti. Sin embargo, los resultados inesperados del análisis sinérgico mostraron que el aceite de C. verum tuvo la mayor actividad antiadulta contra ambas cepas de Aedes. Sorprendentemente, el efecto tóxico de la permetrina en Aedes aegypti fue insatisfactorio. Las variaciones en los efectos tóxicos y los efectos sinérgicos pueden deberse en parte a la exposición a diferentes tipos y niveles de componentes bioactivos en estos aceites.
A pesar de los esfuerzos por comprender cómo mejorar la eficiencia, los mecanismos sinérgicos siguen sin estar claros. Las posibles razones de la diferente eficacia y el potencial sinérgico pueden incluir diferencias en la composición química de los productos probados y diferencias en la susceptibilidad de los mosquitos asociadas con el estado de resistencia y el desarrollo. Existen diferencias entre los componentes mayoritarios y minoritarios de óxido de etileno probados en este estudio, y se ha demostrado que algunos de estos compuestos tienen efectos repelentes y tóxicos contra una variedad de plagas y vectores de enfermedades [61,62,64,67,68]. Sin embargo, los principales compuestos caracterizados en los aceites de C. rotundus, A. galanga y C. verum, como ciperno, β-bisaboleno y cinamaldehído, no se probaron en este trabajo por sus actividades antiadultas y sinérgicas contra Ae, respectivamente. Aedes aegypti. Por lo tanto, se necesitan estudios futuros para aislar los ingredientes activos presentes en cada aceite esencial y dilucidar su eficacia insecticida e interacciones sinérgicas contra este mosquito vector. En general, la actividad insecticida depende de la acción y reacción entre los venenos y los tejidos de los insectos, que puede simplificarse y dividirse en tres etapas: penetración en la piel del cuerpo del insecto y las membranas de los órganos diana, activación (= interacción con el objetivo) y desintoxicación. sustancias tóxicas [57, 69]. Por lo tanto, el sinergismo de insecticidas que resulta en una mayor efectividad de las combinaciones tóxicas requiere al menos una de estas categorías, como una mayor penetración, una mayor activación de los compuestos acumulados o una desintoxicación menos reducida del ingrediente activo del pesticida. Por ejemplo, la tolerancia energética retrasa la penetración de la cutícula a través de una cutícula engrosada y la resistencia bioquímica, como el metabolismo mejorado de los insecticidas observado en algunas cepas de insectos resistentes [70, 71]. La efectividad significativa de los AE en el aumento de la toxicidad de la permetrina, especialmente contra PMD-R, puede indicar una solución al problema de la resistencia a los insecticidas al interactuar con los mecanismos de resistencia [57, 69, 70, 71]. Tong y Blomquist [35] respaldaron los resultados de este estudio al demostrar una interacción sinérgica entre los AE y los pesticidas sintéticos. aegypti, existe evidencia de actividad inhibitoria contra enzimas desintoxicantes, incluyendo las monooxigenasas del citocromo P450 y las carboxilesterasas, que están estrechamente asociadas con el desarrollo de resistencia a los pesticidas tradicionales. Se dice que el PBO no solo es un inhibidor metabólico de la monooxigenasa del citocromo P450, sino que también mejora la penetración de los insecticidas, como lo demuestra su uso como control positivo en estudios sinérgicos [35, 72]. Curiosamente, el 1,8-cineol, uno de los componentes importantes del aceite de galanga, es conocido por sus efectos tóxicos en especies de insectos [22, 63, 73] y se ha reportado que tiene efectos sinérgicos en varias áreas de investigación de la actividad biológica [74]. ,75,76,77]. Además, el 1,8-cineol en combinación con varios fármacos, incluyendo la curcumina [78], el 5-fluorouracilo [79], el ácido mefenámico [80] y la zidovudina [81], también tiene un efecto promotor de la permeación in vitro. Por lo tanto, el posible papel del 1,8-cineol en la acción insecticida sinérgica no es solo como ingrediente activo, sino también como potenciador de la penetración. Debido a un mayor sinergismo con la permetrina, especialmente contra PMD-R, los efectos sinérgicos del aceite de galanga y el aceite de tricosanthes observados en este estudio pueden resultar de interacciones con mecanismos de resistencia, es decir, una mayor permeabilidad al cloro. Los piretroides aumentan la activación de compuestos acumulados e inhiben enzimas desintoxicantes como las monooxigenasas y carboxilesterasas del citocromo P450. Sin embargo, estos aspectos requieren más estudios para dilucidar el papel específico del EO y sus compuestos aislados (solos o en combinación) en los mecanismos sinérgicos.
En 1977, se reportaron niveles crecientes de resistencia a la permetrina en las principales poblaciones de vectores en Tailandia, y durante las décadas siguientes, el uso de permetrina fue reemplazado en gran medida por otros productos químicos piretroides, especialmente aquellos reemplazados por deltametrina [82]. Sin embargo, la resistencia de los vectores a la deltametrina y otras clases de insecticidas es extremadamente común en todo el país debido al uso excesivo y persistente [14, 17, 83, 84, 85, 86]. Para combatir este problema, se recomienda rotar o reutilizar pesticidas desechados que anteriormente eran efectivos y menos tóxicos para los mamíferos, como la permetrina. Actualmente, aunque el uso de permetrina se ha reducido en los recientes programas gubernamentales nacionales de control de mosquitos, aún se puede encontrar resistencia a la permetrina en las poblaciones de mosquitos. Esto puede deberse a la exposición de los mosquitos a productos comerciales de control de plagas domésticos, que consisten principalmente en permetrina y otros piretroides [14, 17]. Por lo tanto, la reutilización exitosa de la permetrina requiere el desarrollo e implementación de estrategias para reducir la resistencia de los vectores. Aunque ninguno de los aceites esenciales probados individualmente en este estudio fue tan efectivo como la permetrina, trabajar en conjunto con permetrina resultó en impresionantes efectos sinérgicos. Esto es un indicio prometedor de que la interacción del AE con los mecanismos de resistencia resulta en que la combinación de permetrina con AE sea más efectiva que el insecticida o el AE solo, particularmente contra Aedes aegypti PMD-R. Los beneficios de las mezclas sinérgicas en el aumento de la eficacia, a pesar del uso de dosis más bajas para el control de vectores, pueden conducir a una mejor gestión de la resistencia y a una reducción de costos [33, 87]. A partir de estos resultados, es gratificante observar que los AE de A. galanga y C. rotundus fueron significativamente más efectivos que el PBO en la sinergia de la toxicidad de la permetrina en las cepas MCM-S y PMD-R y son una alternativa potencial a las ayudas ergogénicas tradicionales.
Los aceites esenciales seleccionados mostraron efectos sinérgicos significativos al mejorar la toxicidad en adultos contra Ae. aegypti PMD-R, especialmente el aceite de galanga, con un valor SR de hasta 1233,33, lo que indica que el aceite esencial es muy prometedor como sinergista para mejorar la eficacia de la permetrina. Esto podría estimular el uso de un nuevo producto natural activo, que en conjunto podría aumentar el uso de productos altamente efectivos para el control de mosquitos. También revela el potencial del óxido de etileno como sinergista alternativo para mejorar eficazmente los insecticidas más antiguos o tradicionales y abordar los problemas de resistencia existentes en las poblaciones de mosquitos. El uso de plantas fácilmente disponibles en los programas de control de mosquitos no solo reduce la dependencia de materiales importados y costosos, sino que también estimula las iniciativas locales para fortalecer los sistemas de salud pública.
Estos resultados demuestran claramente el significativo efecto sinérgico producido por la combinación de óxido de etileno y permetrina. Los resultados destacan el potencial del óxido de etileno como sinergista vegetal en el control de mosquitos, aumentando la eficacia de la permetrina contra ellos, especialmente en poblaciones resistentes. Los desarrollos e investigaciones futuras requerirán el bioanálisis sinérgico de aceites de galanga y alpinia y sus compuestos aislados, combinaciones de insecticidas de origen natural o sintético contra múltiples especies y estadios de mosquitos, y pruebas de toxicidad contra organismos no objetivo. Uso práctico del óxido de etileno como sinergista alternativo viable.
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Hora de publicación: 08-jul-2024