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식물 유래 살충 화합물의 조합은 해충에 대해 상승작용 또는 길항작용을 나타낼 수 있습니다. 이집트숲모기(Aedes mosquito)가 옮기는 질병의 급속한 확산과 이집트숲모기 개체군의 기존 살충제에 대한 내성 증가를 고려하여, 식물 에센셜 오일을 기반으로 한 테르펜 화합물 28가지 조합을 개발하여 이집트숲모기의 유충 및 성충 단계에 대해 시험했습니다. 5가지 식물 에센셜 오일(EO)의 유충 살충 및 성충 사용 효능을 평가한 후, GC-MS 결과를 바탕으로 각 EO에서 두 가지 주요 화합물을 확인했습니다. 확인된 주요 화합물은 디알릴 디설파이드, 디알릴 트리설파이드, 카르본, 리모넨, 유제놀, 메틸 유제놀, 유칼립톨, 유데스몰, 모기 알파-피넨입니다. 이들 화합물의 이원 조합을 준치사량으로 제조하고, 이들의 상승효과와 길항효과를 시험하여 확인했습니다. 리모넨과 디알릴 디설파이드를 혼합하면 가장 효과적인 유충 살충 효과를 얻을 수 있으며, 카르본과 리모넨을 혼합하면 가장 효과적인 성충 살충 효과를 얻을 수 있습니다. 시판되는 합성 유충 살충제인 템포스와 성충 살충제인 말라티온을 각각 테르페노이드와 이원 조합으로 시험했습니다. 그 결과, 테메포스와 디알릴 디설파이드, 말라티온과 유데스몰의 조합이 가장 효과적인 조합으로 나타났습니다. 이러한 강력한 조합은 이집트숲모기(Aedes aegypti)에 대한 잠재적인 효과를 가지고 있습니다.
식물 에센셜 오일(EO)은 다양한 생리활성 화합물을 함유하는 이차 대사산물로, 합성 살충제의 대안으로 점점 더 중요해지고 있습니다. EO는 환경 친화적이고 사용하기 쉬울 뿐만 아니라, 다양한 생리활성 화합물의 혼합물이기 때문에 약제 내성 발생 가능성도 낮춥니다.1 연구진은 GC-MS 기술을 사용하여 다양한 식물 에센셜 오일의 성분을 분석하여 17,500종의 방향성 식물에서 3,000개 이상의 화합물을 확인했습니다.2 이들 중 대부분은 살충 효과를 시험했으며, 살충 효과가 있는 것으로 보고되었습니다.3,4 일부 연구에서는 화합물의 주성분인 에틸렌 옥사이드의 독성이 조 에틸렌 옥사이드의 독성과 동일하거나 더 높다는 점을 강조합니다. 그러나 개별 화합물을 사용하는 경우 화학 살충제와 마찬가지로 내성이 발생할 여지가 있습니다.5,6 따라서 현재는 살충 효과를 높이고 표적 해충 개체군의 내성 발생 가능성을 줄이기 위해 에틸렌 옥사이드 기반 화합물의 혼합물을 제조하는 데 중점을 두고 있습니다. EO에 존재하는 개별 활성 화합물은 EO의 전반적인 활성을 반영하는 조합으로 상승작용 또는 길항작용을 나타낼 수 있으며, 이는 이전 연구자들이 수행한 연구에서 잘 강조되었습니다7,8. 매개체 방제 프로그램에는 EO와 그 성분도 포함됩니다. 에센셜 오일의 모기 살충 활성은 Culex 및 Anopheles 모기에 대해 광범위하게 연구되었습니다. 여러 연구에서 다양한 식물과 상업적으로 사용되는 합성 살충제를 결합하여 전반적인 독성을 높이고 부작용을 최소화함으로써 효과적인 살충제를 개발하려고 시도했습니다9. 그러나 Aedes aegypti에 대한 이러한 화합물에 대한 연구는 여전히 드뭅니다. 의학의 발전과 약물 및 백신의 개발은 일부 매개체 매개 질병과 싸우는 데 도움이 되었습니다. 그러나 Aedes aegypti 모기를 통해 전파되는 바이러스의 다양한 혈청형이 존재하여 예방 접종 프로그램이 실패했습니다. 따라서 이러한 질병이 발생하면 매개체 방제 프로그램이 질병 확산을 막는 유일한 옵션입니다. 현재 상황에서 이집트숲모기(Aedes aegypti) 방제는 뎅기열, 지카 바이러스, 뎅기출혈열, 황열병 등을 유발하는 다양한 바이러스와 그 혈청형의 주요 매개체이기 때문에 매우 중요합니다. 가장 주목할 만한 것은 거의 모든 매개체 매개 이집트숲모기(Aedes aegypti) 감염 사례가 이집트에서 매년 증가하고 있으며 전 세계적으로 증가하고 있다는 사실입니다. 따라서 이러한 맥락에서 이집트숲모기(Aedes aegypti) 개체군에 대한 환경친화적이고 효과적인 방제 조치를 개발해야 할 시급한 필요성이 있습니다. 이와 관련된 잠재적 후보 물질은 EO, 그 구성 화합물 및 그 조합입니다. 따라서 본 연구에서는 이집트숲모기에 대한 살충 특성을 가진 다섯 가지 식물(민트, 홀리바질, 유칼립투스 반점, 알리움 유황, 멜라루카)의 주요 식물 EO 화합물의 효과적인 상승적 조합을 식별하고자 했습니다.
선택된 모든 EO는 이집트숲모기(Aedes aegypti)에 대해 24시간 LC50 값이 0.42ppm에서 163.65ppm에 이르는 잠재적인 살유충 활성을 보였습니다. 페퍼민트(Mp) EO가 24시간 LC50 값이 0.42ppm으로 가장 높은 살유충 활성을 나타냈고, 마늘(As)이 24시간 LC50 값이 16.19ppm으로 그 뒤를 이었습니다(표 1).
Ocimum Sainttum, Os EO를 제외한 나머지 네 가지 선별된 EO는 모두 명백한 알레르기 효과를 보였으며, 24시간 노출 기간 동안 LC50 값은 23.37ppm에서 120.16ppm 범위였습니다. Thymophilus striata(Cl) EO는 노출 후 24시간 이내에 LC50 값이 23.37ppm으로 성충을 가장 효과적으로 사멸시켰고, Eucalyptus maculata(Em)가 101.91ppm의 LC50 값을 기록하며 그 뒤를 이었습니다(표 1). 반면, Os의 LC50 값은 아직 결정되지 않았는데, 최고 용량에서 53%의 가장 높은 사망률이 기록되었기 때문입니다(보충 그림 3).
각 EO의 두 가지 주요 구성 화합물은 NIST 라이브러리 데이터베이스 결과, GC 크로마토그램 면적 백분율, 그리고 MS 스펙트럼 결과(표 2)를 기반으로 확인 및 선정되었습니다. EO As의 경우, 확인된 주요 화합물은 디알릴 디설파이드와 디알릴 트리설파이드였습니다. EO Mp의 경우, 확인된 주요 화합물은 카르본과 리모넨이었습니다. EO Em의 경우, 확인된 주요 화합물은 유데스몰과 유칼립톨이었습니다. EO Os의 경우, 확인된 주요 화합물은 유제놀과 메틸 유제놀이었고, EO Cl의 경우, 확인된 주요 화합물은 유제놀과 α-피넨이었습니다(그림 1, 보충 그림 5-8, 보충 표 1-5).
선택된 에센셜 오일의 주요 테르페노이드(A-디알릴 디설파이드, B-디알릴 트리설파이드, C-유제놀, D-메틸 유제놀, E-리모넨, F-방향족 세페론, G-α-피넨, H-시네올, R-유다몰)에 대한 질량 분석 결과.
총 9가지 화합물(다이알릴 다이설파이드, 다이알릴 트라이설파이드, 유제놀, 메틸 유제놀, 카르본, 리모넨, 유칼립톨, 유데스몰, α-피넨)이 EO의 주요 성분인 효과적인 화합물로 확인되었으며, 애벌레 단계에서 이집트숲모기(Aedes aegypti)에 대해 개별적으로 생물검정을 실시했습니다. 화합물 유데스몰은 24시간 노출 후 LC50 값이 2.25ppm으로 가장 높은 살충 활성을 보였습니다. 화합물 다이알릴 다이설파이드와 다이알릴 트라이설파이드는 평균 치사량이 10~20ppm 범위로 잠재적인 살충 효과가 있는 것으로 밝혀졌습니다. 화합물 유제놀, 리모넨, 유칼립톨은 LC50 값이 각각 63.35ppm, 139.29ppm으로 중간 정도의 살충 활성을 보였습니다. 24시간 후 각각 181.33ppm이었다(표 3). 그러나 메틸 유제놀과 카르본은 최고 용량에서도 유의미한 살유충 효과가 발견되지 않아 LC50 값을 계산하지 않았다(표 3). 합성 살유충제인 테메포스는 24시간 노출 시 이집트숲모기(Aedes aegypti)에 대해 평균 0.43ppm의 치사 농도를 보였다(표 3, 보충 표 6).
7가지 화합물(다이알릴 다이설파이드, 다이알릴 트리설파이드, 유칼립톨, α-피넨, 유데스몰, 리모넨, 카르본)이 효과적인 EO의 주요 화합물로 확인되었으며 성충 이집트 숲모기에 대해 개별적으로 시험되었습니다.Probit 회귀 분석에 따르면 유데스몰은 LC50 값이 1.82ppm으로 가장 높은 잠재력을 가지고 있었고, 그 다음으로 유칼립톨이 24시간 노출 시간에서 LC50 값이 17.60ppm으로 나타났습니다.나머지 5가지 화합물은 성인에게 중간 정도의 유해성을 보였으며 LC50 범위는 140.79~737.01ppm이었습니다(표 3).합성 유기인 말라티온은 유데스몰보다 효능이 낮았고 다른 6가지 화합물보다 효능이 높았으며, 24시간 노출 기간 동안 LC50 값은 5.44ppm이었습니다(표 3, 보충 표 6).
7가지 강력한 납 화합물과 유기인계 타메포세이트를 선택하여 LC50 용량을 1:1 비율로 이원 조합으로 제조했습니다. 총 28가지 이원 조합을 제조하여 이집트숲모기(Aedes aegypti)에 대한 살충 효과를 시험했습니다. 9가지 조합은 상승작용을, 14가지 조합은 길항작용을, 5가지 조합은 살충 효과가 없는 것으로 나타났습니다. 상승작용을 보이는 조합 중 디알릴 디설파이드와 테모폴의 조합이 가장 효과적이었으며, 24시간 후 100%의 사멸률을 보였습니다(표 4). 마찬가지로, 리모넨과 디알릴 디설파이드, 유제놀과 티메트포스의 혼합물도 유충 사멸률 98.3%로 우수한 효과를 보였습니다(표 5). 나머지 4가지 조합, 즉 유데스몰 + 유칼립톨, 유데스몰 + 리모넨, 유칼립톨 + 알파-피넨, 알파-피넨 + 테메포스 역시 유의미한 살충 효과를 보였으며, 관찰된 사망률은 90%를 초과했습니다. 예상 사망률은 60-75%에 가깝습니다. (표 4). 그러나 리모넨과 α-피넨 또는 유칼립투스의 조합은 길항적 반응을 보였습니다. 마찬가지로 테메포스와 유제놀, 유칼립투스, 유데스몰 또는 디알릴 트리설파이드의 혼합물은 길항적 효과를 나타내는 것으로 밝혀졌습니다. 마찬가지로 디알릴 디설파이드와 디알릴 트리설파이드의 조합, 그리고 이 두 화합물 중 하나와 유데스몰 또는 유제놀의 조합은 살충 작용에 있어 길항적입니다. 유데스몰과 유게놀 또는 α-피넨을 병용할 경우 길항작용이 보고되었습니다.
성인 산성 활성을 시험한 28가지 이성 혼합물 중 7가지 조합은 상승작용을 보였고, 6가지 조합은 효과가 없었으며, 15가지 조합은 길항작용을 보였습니다. 유데스몰과 유칼립투스의 혼합물, 리모넨과 카르본의 혼합물은 다른 상승작용 조합보다 더 효과적인 것으로 나타났으며, 24시간 사망률은 각각 76%와 100%였습니다(표 5). 말라티온은 리모넨과 디알릴 트리설파이드를 제외한 모든 화합물 조합과 상승작용을 나타내는 것으로 관찰되었습니다. 반면, 디알릴 디설파이드와 디알릴 트리설파이드, 그리고 이들 중 하나와 유칼립투스, 유칼립톨, 카르본, 또는 리모넨의 조합 간에는 길항작용이 나타났습니다. 마찬가지로, α-피넨과 유데스몰 또는 리모넨, 유칼립톨과 카르본 또는 리모넨, 그리고 리모넨과 유데스몰 또는 말라티온의 조합은 길항적인 살충 효과를 보였다. 나머지 여섯 가지 조합에서는 예상 치사율과 관찰 치사율 간에 유의미한 차이가 없었다(표 5).
상승효과와 아치사량에 근거하여, 최종적으로 다수의 이집트숲모기에 대한 살충 독성을 선정하여 추가적으로 시험하였다. 그 결과, 유제놀-리모넨, 디알릴디설파이드-리모넨, 디알릴디설파이드-타임포스의 이진 조합을 사용하여 관찰된 유충 사망률은 100%인 반면, 예상 유충 사망률은 각각 76.48%, 72.16%, 63.4%인 것으로 나타났다(표 6). 리모넨과 유데스몰의 조합은 상대적으로 효과가 떨어졌으며, 24시간 노출 기간 동안 88%의 유충 사망률이 관찰되었다(표 6). 요약하자면, 선정된 네 가지 이진 조합은 또한 대규모로 적용되었을 때 이집트숲모기에 대해 상승효과를 보였다(표 6).
대규모 성충 Aedes aegypti 개체군을 방제하기 위한 성충 살충 생물 검정을 위해 세 가지 상승작용 조합을 선정했습니다. 대형 곤충 군집에 시험할 조합을 선정하기 위해, 먼저 카르본과 리모넨, 그리고 유칼립톨과 유데스몰의 두 가지 상승작용 테르펜 조합에 집중했습니다. 두 번째로, 합성 유기인산 말라티온과 테르페노이드의 조합에서 가장 상승작용이 큰 조합을 선정했습니다. 말라티온과 유데스몰의 조합은 관찰된 가장 높은 사망률과 후보 성분의 매우 낮은 LC50 값을 가지고 있어 대형 곤충 군집 시험에 가장 적합한 조합이라고 생각합니다. 말라티온은 α-피넨, 디알릴 디설파이드, 유칼립투스, 카르본, 유데스몰과 함께 시너지 효과를 나타냅니다. 그러나 LC50 값을 살펴보면 유데스몰이 가장 낮은 값(2.25 ppm)을 나타냅니다. 말라티온, α-피넨, 디알릴 디설파이드, 유칼립톨 및 카르본의 계산된 LC50 값은 각각 5.4, 716.55, 166.02, 17.6 및 140.79 ppm이었습니다. 이러한 값은 말라티온과 유데스몰의 조합이 투여량 측면에서 최적의 조합임을 나타냅니다. 결과에 따르면 카르본 + 리모넨과 유데스몰 + 말라티온의 조합은 예상 사망률 61~65%에 비해 관찰 사망률이 100%였습니다. 또 다른 조합인 유데스몰 + 유칼립톨은 24시간 노출 후 사망률이 78.66%로 예상 사망률 60%에 비해 높았습니다. 선택된 세 가지 조합 모두 성충 이집트숲모기(Aedes aegypti)에 대해 대규모로 적용했을 때에도 상승 효과를 나타냈습니다(표 6).
본 연구에서는 Mp, As, Os, Em, Cl과 같은 식물 에센셜 오일이 이집트숲모기(Aedes aegypti)의 유충 및 성충 단계에서 유망한 치사 효과를 보였습니다. Mp EO는 24시간 후 LC50 값이 0.42 ppm으로 가장 높은 살유충 활성을 보였고, As, Os, Em EO가 그 뒤를 이었습니다. 24시간 후 LC50 값이 50 ppm 미만이었습니다. 이러한 결과는 모기 및 기타 쌍시파리목 파리에 대한 기존 연구 결과와 일치합니다. Cl의 유충 살충력은 24시간 후 LC50 값이 163.65 ppm으로 다른 에센셜 오일보다 낮지만, 성충 살충력은 24시간 후 LC50 값이 23.37 ppm으로 가장 높습니다. Mp, As 및 Em EO도 24시간 노출 시 LC50 값이 100~120ppm 범위로 좋은 알레르기 잠재성을 보였지만 살충 효능보다 상대적으로 낮았습니다. 반면 EO Os는 가장 높은 치료 용량에서도 무시할 수 있는 알레르기 효과를 보였습니다. 따라서 결과는 에틸렌 옥사이드의 식물 독성이 모기의 발달 단계에 따라 달라질 수 있음을 나타냅니다. 또한 EO가 곤충의 신체에 침투하는 속도, 특정 표적 효소와의 상호 작용 및 각 발달 단계에서 모기의 해독 능력에 따라 달라집니다. 많은 연구에서 주요 구성 화합물이 전체 화합물의 대부분을 차지하기 때문에 에틸렌 옥사이드의 생물학적 활성에 중요한 요소임을 보여주었습니다.3,12,17,18. 따라서 각 EO에서 두 가지 주요 화합물을 고려했습니다. GC-MS 결과에 따르면, 디알릴 디설파이드와 디알릴 트리설파이드가 EO As의 주요 화합물로 확인되었으며, 이는 이전 보고19,20,21와 일치합니다. 이전 보고에서는 멘톨이 주요 화합물 중 하나라고 밝혔지만, 카르본과 리모넨이 Mp EO의 주요 화합물로 다시 확인되었습니다22,23. Os EO의 구성 프로필은 유제놀과 메틸 유제놀이 주요 화합물임을 보여주었으며, 이는 이전 연구자들의 연구 결과16,24와 유사합니다. 유칼립톨과 유칼립톨은 Em 잎 오일에 존재하는 주요 화합물로 보고되었으며, 이는 일부 연구자들의 연구 결과25,26와 일치하지만 Olalade 등의 연구 결과27와는 상반됩니다. 멜라루카 에센셜 오일에서는 시네올과 α-피넨이 우세하게 나타났으며, 이는 이전 연구28,29와 유사합니다. 영어: 다른 위치에 있는 같은 식물 종에서 추출한 에센셜 오일의 구성 및 농도의 종내 차이가 보고되었고 이 연구에서도 관찰되었는데, 이는 지리적 식물 생장 조건, 수확 시기, 발달 단계 또는 식물 연령의 영향을 받습니다. 화학형의 출현 등22,30,31,32. 그런 다음 주요 식별된 화합물을 구입하여 살충 효과와 성충 Aedes aegypti 모기에 대한 효과를 테스트했습니다. 결과에 따르면 디알릴 디설파이드의 살충 활성은 조 EO As와 유사했습니다. 그러나 디알릴 트리설파이드의 활성은 EO As보다 높습니다. 이러한 결과는 Kimbaris et al. 33이 Culex philippines에서 얻은 결과와 유사합니다. 그러나 이 두 화합물은 표적 모기에 대해 좋은 자가 살균 활성을 보이지 않았으며, 이는 Plata-Rueda et al. 34이 Tenebrio molitor에 대해 얻은 결과와 일치합니다. Os EO는 이집트숲모기(Aedes aegypti)의 유충 단계에는 효과적이지만 성충 단계에는 효과가 없습니다. 주요 개별 화합물의 살충 활성은 조 Os EO보다 낮은 것으로 알려져 있습니다. 이는 조 에틸렌 옥사이드에서 다른 화합물의 역할과 이들 간의 상호작용을 시사합니다. 메틸유제놀 단독으로는 미미한 활성을 나타내는 반면, 유제놀 단독으로는 중간 정도의 살충 활성을 나타냅니다. 이러한 결론은 한편으로는 이를 뒷받침하는 반면, 다른 한편으로는 이전 연구자들의 결론과 모순됩니다.35,36 유제놀과 메틸유제놀의 작용기 차이는 동일한 표적 곤충에 대해 다른 독성을 나타낼 수 있습니다.39 리모넨은 중간 정도의 살충 활성을 나타내는 반면, 카르본은 효과가 미미했습니다. 마찬가지로, 성충에 대한 리모넨의 비교적 낮은 독성과 카르본의 높은 독성은 일부 이전 연구 결과를 뒷받침하지만,40 다른 연구 결과와 모순됩니다.41 고리 내 및 고리 외 위치 모두에 이중 결합이 존재하면 이러한 화합물의 살충제로서의 이점이 증가할 수 있는 반면, 불포화 알파 및 베타 탄소를 갖는 케톤인 카르본은 성충에서 더 높은 독성 잠재성을 보일 수 있습니다.42 그러나 리모넨과 카르본의 개별 특성은 총 EO Mp보다 훨씬 낮습니다(표 1, 표 3). 시험된 테르페노이드 중에서 유데스몰은 LC50 값이 2.5ppm 미만으로 가장 큰 살충 및 성충 활성을 갖는 것으로 밝혀졌으며, 이는 Aedes 모기 방제에 유망한 화합물입니다. 그 성능은 전체 EO Em보다 우수하지만, 이는 Cheng 등의 연구 결과와 일치하지 않습니다.40. 유데스몰은 두 개의 이소프렌 단위를 가진 세스퀴테르펜으로 유칼립투스와 같은 산소화된 모노테르펜보다 휘발성이 낮아 살충제로서의 잠재력이 더 큽니다. 유칼립톨 자체는 유충 살충 효과보다 성충 살충 효과가 더 크며, 이전 연구 결과는 이를 뒷받침하기도 하고 반박하기도 합니다37,43,44. 이 활성만으로도 전체 EO Cl의 활성과 거의 비슷합니다. 또 다른 이환식 모노테르펜인 α-피넨은 이집트숲모기(Aedes aegypti)에 대한 성충 효과는 유충 살충 효과보다 약하며, 이는 전체 EO Cl의 효과와 반대입니다. 테르페노이드의 전반적인 살충 활성은 친유성, 휘발성, 탄소 분지, 투사 면적, 표면적, 작용기 및 위치의 영향을 받습니다45,46. 이러한 화합물은 세포 축적을 파괴하고, 호흡 활동을 차단하고, 신경 자극 전달을 방해하는 등의 작용을 할 수 있습니다.47 합성 유기인산염인 테메포스는 LC50 값이 0.43 ppm으로 가장 높은 유충 살충 활성을 보였으며, 이는 Lek의 데이터 -Utala48와 일치합니다. 합성 유기인산 말라티온의 성충 활성은 5.44ppm에서 보고되었습니다. 이 두 유기인산 화합물은 실험실에서 배양된 이집트숲모기(Aedes aegypti) 균주에 대해 양호한 반응을 보였지만, 세계 여러 지역에서 모기의 내성 발생이 보고되었습니다.49 그러나 생약에 대한 내성 발생에 대한 유사한 보고는 발견되지 않았습니다.50 따라서 식물성 물질은 매개체 방제 프로그램에서 화학 살충제의 잠재적인 대안으로 고려됩니다.
유충 살충 효과는 강력한 테르페노이드와 티메트포스를 첨가한 테르페노이드로부터 제조된 28가지 이성 조합(1:1)에 대해 시험되었으며, 9가지 조합은 상승작용, 14가지 조합은 길항작용, 5가지 조합은 길항작용을 나타냈습니다. 효과가 없었습니다. 반면, 성충 효능 생물 검정에서는 7가지 조합이 상승작용, 15가지 조합이 길항작용을 나타냈으며, 6가지 조합은 효과가 없는 것으로 보고되었습니다. 특정 조합이 상승작용을 나타내는 이유는 후보 화합물들이 서로 다른 중요 경로에서 동시에 상호작용하거나 특정 생물학적 경로의 서로 다른 핵심 효소를 순차적으로 억제하기 때문일 수 있습니다51. 리모넨과 디알릴 디설파이드, 유칼립투스 또는 유제놀의 조합은 소규모 및 대규모 적용 모두에서 상승효과가 있는 것으로 나타났지만(표 6), 유칼립투스 또는 α-피넨과의 조합은 유충에 대해 길항효과가 있는 것으로 나타났습니다. 평균적으로 리모넨은 메틸기의 존재, 각질층으로의 우수한 침투력, 그리고 다른 작용 기전으로 인해 좋은 상승효과를 나타내는 것으로 보입니다52,53. 리모넨은 곤충 큐티클을 관통하여(접촉 독성), 소화계에 영향을 미쳐(섭식억제), 호흡계에 영향을 미쳐(훈증 작용) 독성 효과를 일으킬 수 있다는 보고가 있습니다54. 반면 유제놀과 같은 페닐프로파노이드는 대사 효소에 영향을 미칠 수 있습니다55. 따라서 작용 기전이 다른 화합물을 조합하면 혼합물의 전체적인 치사 효과가 증가할 수 있습니다. 유칼립톨은 디알릴 디설파이드, 유칼립투스 또는 α-피넨과 시너지 효과를 나타내는 것으로 밝혀졌지만, 다른 화합물과의 조합은 살충 효과가 없거나 길항적인 것으로 나타났습니다. 초기 연구에서는 유칼립톨이 아세틸콜린에스테라제(AChE)뿐만 아니라 옥타아민 및 GABA 수용체에도 저해 효과를 나타내는 것으로 나타났습니다. 고리형 모노테르펜인 유칼립톨, 유제놀 등은 신경독성 작용과 동일한 작용 기전을 가지고 있을 수 있으므로, 상호 저해를 통해 복합적인 효과를 최소화할 수 있습니다. 마찬가지로, 테메포스와 디알릴 디설파이드, α-피넨, 리모넨의 조합은 시너지 효과를 나타내는 것으로 밝혀졌으며, 이는 허브 제품과 합성 유기인산염 간의 시너지 효과에 대한 기존 보고를 뒷받침합니다.
유데스몰과 유칼립톨의 조합은 Aedes aegypti의 유충 및 성충 단계에서 상승 효과가 있는 것으로 나타났으며, 이는 화학 구조가 달라 작용 기전이 다르기 때문일 수 있습니다. 유데스몰(세스퀴테르펜)은 호흡기계에 영향을 미칠 수 있고 59 유칼립톨(모노테르펜)은 아세틸콜린에스테라제에 영향을 미칠 수 있습니다 60. 두 개 이상의 표적 부위에 성분을 동시에 노출하면 조합의 전반적인 치사 효과가 향상될 수 있습니다. 성충 물질 생물 검정에서 말라티온은 카르본 또는 유칼립톨 또는 유칼립톨 또는 디알릴 디설파이드 또는 α-피넨과 상승 효과가 있는 것으로 나타났으며, 이는 리모넨과 디를 첨가하면 상승 효과가 있음을 나타냅니다. 알릴 트리설파이드를 제외한 테르펜 화합물 전체 포트폴리오에 대한 우수한 상승 효과가 있는 알레르기 치료제 후보입니다. Thangam과 Kathiresan61 또한 말라티온과 약초 추출물의 시너지 효과에 대해 유사한 결과를 보고했습니다. 이러한 시너지 효과는 말라티온과 식물화학물질이 곤충 해독 효소에 미치는 독성 효과가 복합적으로 작용하기 때문일 수 있습니다. 말라티온과 같은 유기인산염은 일반적으로 시토크롬 P450 에스테라제와 모노옥시게나제를 억제하는 방식으로 작용합니다62,63,64. 따라서 이러한 작용 기전을 가진 말라티온과 다른 작용 기전을 가진 테르펜을 병용하면 모기에 대한 전반적인 치사 효과를 향상시킬 수 있습니다.
반면에, 길항작용은 선택된 화합물들이 각 화합물 단독보다 조합 시 활성이 낮음을 나타냅니다. 일부 조합에서 길항작용이 나타나는 이유는 한 화합물이 흡수, 분포, 대사 또는 배설 속도를 변화시켜 다른 화합물의 거동을 변화시키기 때문일 수 있습니다. 초기 연구자들은 이것이 약물 조합에서 길항작용의 원인이라고 생각했습니다. 분자 가능한 메커니즘 65. 마찬가지로, 길항작용의 가능한 원인은 유사한 작용 메커니즘, 즉 동일한 수용체 또는 표적 부위에 대한 구성 화합물의 경쟁과 관련이 있을 수 있습니다. 경우에 따라 표적 단백질의 비경쟁적 저해가 발생할 수도 있습니다. 이 연구에서 두 가지 유기황 화합물인 디알릴 디설파이드와 디알릴 트리설파이드는 동일한 표적 부위에 대한 경쟁으로 인해 길항적 효과를 보였습니다. 마찬가지로, 이 두 황 화합물은 길항적 효과를 보였으며 유데스몰과 α-피넨과 조합했을 때는 효과가 없었습니다. 유데스몰과 알파-피넨은 고리형인 반면, 디알릴디설파이드와 디알릴트리설파이드는 지방족입니다. 화학 구조상, 이 화합물들의 조합은 일반적으로 표적 부위가 다르기 때문에 전체적인 치사 활성을 증가시킬 것으로 예상되지만, 실험적으로 길항작용을 확인했습니다. 이는 이 화합물들이 일부 알려지지 않은 생체 내 생물체에서 작용하는 것으로 추정됩니다. 상호작용의 결과입니다. 마찬가지로, 시네올과 알파-피넨의 조합은 길항 반응을 일으켰지만, 연구자들은 이전에 두 화합물의 작용 표적이 다르다고 보고했습니다. 두 화합물 모두 고리형 모노테르펜이기 때문에, 결합을 위해 경쟁하고 연구된 조합 쌍의 전반적인 독성에 영향을 미칠 수 있는 공통 표적 부위가 있을 수 있습니다.
LC50 값과 관찰된 사망률을 기준으로, 카르본 + 리모넨과 유칼립톨 + 유데스몰의 쌍, 그리고 테르펜을 함유한 합성 유기인산 말라티온의 두 가지 가장 시너지 효과가 있는 테르펜 조합이 선정되었습니다. 말라티온 + 유데스몰 화합물의 최적의 시너지 효과를 가진 조합은 성충 살충제 생물 검정에서 시험되었습니다. 이러한 효과적인 조합이 비교적 넓은 노출 공간에서 많은 수의 개체에 효과가 있는지 확인하기 위해 큰 곤충 군체를 표적으로 삼았습니다. 이러한 모든 조합은 대규모 곤충 떼에 대해 시너지 효과를 보였습니다. 대규모 이집트숲모기 유충 개체군에 대해 시험한 최적의 시너지 효과를 가진 살충 조합에서도 유사한 결과가 얻어졌습니다. 따라서 식물 EO 화합물의 효과적인 시너지 효과를 가진 살충 및 성충 살충 조합은 기존 합성 화학물질에 대한 강력한 후보이며 이집트숲모기 개체군을 제어하는 데 추가로 사용될 수 있다고 할 수 있습니다. 마찬가지로, 합성 살충제 또는 성충 살충제와 테르펜의 효과적인 조합을 사용하여 모기에 투여되는 티메트포스나 말라티온의 용량을 줄일 수 있습니다. 이러한 강력한 시너지 효과는 숲모기의 약물 내성 진화에 대한 향후 연구에 해답을 제공할 수 있습니다.
이집트숲모기(Aedes aegypti)의 알은 인도 의학연구위원회(Indian Council of Medical Research) 디브루가르(Dibrugarh) 지역 의학연구센터에서 수집하여 가우하티 대학교(Gauhati University) 동물학과에서 온도(28±1°C)와 습도(85±5%)를 조절하여 다음과 같은 조건으로 사육했습니다. Arivoli는 et al.에서 기술되었습니다. 부화 후, 유충에게는 유충 사료(개 비스킷 가루와 효모를 3:1 비율로 섞은 것)를, 성충에게는 10% 포도당 용액을 먹였습니다. 부화 후 3일째부터 성충 암컷 모기에게 알비노 쥐의 피를 빨게 했습니다. 유리컵에 담긴 물에 여과지를 적셔 산란장에 넣습니다.
선택된 식물 표본은 유칼립투스 잎(Myrtaceae), 홀리 바질(Lamiaceae), 민트(Lamiaceae), 멜라루카(Myrtaceae), 그리고 알리움 구근(Amaryllidaceae)입니다. 구와하티에서 수집하여 가우하티 대학교 식물학과에서 동정했습니다. 수집된 식물 표본(500g)은 클레벤저(Clevenger) 장치를 사용하여 6시간 동안 수증기 증류했습니다. 추출된 EO는 깨끗한 유리 바이알에 담아 추가 연구를 위해 4°C에 보관했습니다.
살충 독성은 약간 수정된 표준 세계보건기구 절차67를 사용하여 연구했습니다.DMSO를 유화제로 사용했습니다.각 EO 농도는 처음에 100ppm과 1000ppm에서 테스트했으며 각 반복에서 20마리의 유충을 노출시켰습니다.결과에 따라 농도 범위를 적용하고 처리 후 1시간에서 6시간(1시간 간격)과 24시간, 48시간 및 72시간에 사망률을 기록했습니다.노출 24시간, 48시간 및 72시간 후에 아치사 농도(LC50)를 결정했습니다.각 농도는 하나의 음성 대조군(물만)과 하나의 양성 대조군(DMSO 처리된 물)과 함께 3반복으로 분석했습니다.번데기가 발생하고 대조군 유충의 10% 이상이 죽으면 실험을 반복합니다.대조군의 사망률이 5-10% 사이이면 Abbott 보정 공식68을 사용하세요.
Ramar et al. 69에서 기술한 방법은 용매로 아세톤을 사용하여 이집트숲모기(Aedes aegypti)에 대한 성충 생물 검정에 사용되었습니다. 각 EO는 처음에 100ppm과 1000ppm 농도의 성충 이집트숲모기에 대해 테스트되었습니다. 준비된 각 용액 2ml를 Whatman 수에 적용했습니다. 여과지 1장(크기 12 x 15cm2)을 넣고 아세톤을 10분간 증발시켰습니다. 아세톤 2ml만 처리한 여과지를 대조군으로 사용했습니다. 아세톤이 증발한 후, 처리한 여과지와 대조군 여과지를 원통형 튜브(깊이 10cm)에 넣었습니다. 3~4일 된 비혈액 섭취 모기 10마리를 각 농도의 3배수로 옮겼습니다. 예비 테스트 결과를 바탕으로 다양한 농도의 선택된 오일을 테스트했습니다. 모기 방출 후 1시간, 2시간, 3시간, 4시간, 5시간, 6시간, 24시간, 48시간, 72시간에 사망률을 기록하였다. 24시간, 48시간, 72시간 노출 시간에 대한 LC50 값을 계산한다. 대조군의 사망률이 20%를 초과하면 전체 시험을 반복한다. 마찬가지로, 대조군의 사망률이 5%를 초과하면 애보트 공식68을 사용하여 처리군 시료의 결과를 조정한다.
선별된 에센셜 오일의 구성 성분을 분석하기 위해 가스크로마토그래피(Agilent 7890A)와 질량분석기(Accu TOF GCv, Jeol)를 이용했습니다. GC에는 FID 검출기와 모세관 컬럼(HP5-MS)이 장착되었습니다. 운반 기체는 헬륨이었고, 유속은 1 ml/min이었습니다. GC 프로그램은 Allium sativum을 10:80-1M-8-220-5M-8-270-9M으로, Ocimum Sainttum을 10:80-3M-8-200-3M-10-275-1M-5-280으로 설정하고, 민트는 10:80-1M-8-200-5M-8-275-1M-5-280으로, 유칼립투스는 20.60-1M-10-200-3M-30-280으로, 빨간색은 10:60-1M-8-220-5M-8-270-3M으로 설정합니다.
각 EO의 주요 화합물은 GC 크로마토그램과 질량 분석 결과(NIST 70 표준 데이터베이스 참조)에서 계산된 면적 백분율을 기반으로 식별되었습니다.
각 EO의 두 가지 주요 화합물은 GC-MS 결과를 바탕으로 선정되었으며, 추가 생물 검정을 위해 시그마-알드리치에서 98~99% 순도로 구입했습니다. 화합물은 위에서 설명한 바와 같이 이집트숲모기(Aedes aegypti)에 대한 살유충 및 성충 효능을 시험했습니다. 가장 흔히 사용되는 합성 살유충제인 타메포세이트(시그마 알드리치)와 성충 약물인 말라티온(시그마 알드리치)을 동일한 절차에 따라 선별된 EO 화합물과 효능을 비교 분석했습니다.
선택된 테르펜 화합물과 테르펜 화합물에 시판 유기인산염(틸레포스 및 말라티온)을 첨가한 이성 혼합물을 각 후보 화합물의 LC50 용량을 1:1 비율로 혼합하여 제조하였다. 제조된 조합물은 위에서 설명한 바와 같이 이집트숲모기(Aedes aegypti)의 유충 및 성충 단계에서 시험하였다. 각 생물 검정은 각 조합에 대해 3회 반복 수행하였고, 각 조합에 존재하는 개별 화합물에 대해서도 3회 반복 수행하였다. 표적 곤충의 사망은 24시간 후에 기록하였다. 다음 공식을 사용하여 이성 혼합물의 예상 사망률을 계산하시오.
여기서 E = 이진 조합에 대한 반응으로 인한 이집트숲모기의 예상 사망률, 즉 연결(A + B)입니다.
각 이성 혼합물의 효과는 Pavla52가 기술한 방법으로 계산한 χ2 값을 기준으로 상승작용, 길항작용, 또는 효과 없음으로 표시했습니다. 다음 공식을 사용하여 각 조합의 χ2 값을 계산하세요.
계산된 χ2 값이 해당 자유도(95% 신뢰 구간)에 대한 표 값보다 크고, 관찰된 사망률이 예상 사망률을 초과하는 것으로 확인된 경우 조합의 효과는 상승효과로 정의되었습니다. 마찬가지로, 어떤 조합에 대한 계산된 χ2 값이 일부 자유도에서 표 값을 초과하지만, 관찰된 사망률이 예상 사망률보다 낮은 경우, 해당 처리는 길항효과로 간주됩니다. 그리고 어떤 조합에서든 계산된 χ2 값이 해당 자유도에서 표 값보다 작으면, 해당 조합은 효과가 없는 것으로 간주됩니다.
3~4개의 잠재적으로 상승작용이 있는 조합(유충 100마리와 살충 및 성충 50마리)을 선택하여 다수의 곤충에 대한 시험을 실시했습니다. 성충은 위와 같이 진행했습니다. 혼합물과 함께, 선택된 혼합물에 존재하는 개별 화합물도 동일한 수의 이집트숲모기 유충과 성충에 대해 시험했습니다. 조합 비율은 한 후보 화합물의 LC50 투여량의 일부와 다른 구성 화합물의 LC50 투여량의 일부입니다. 성충 활성 생물 검정에서, 선택된 화합물을 용매 아세톤에 용해시키고 1300cm3 원통형 플라스틱 용기에 싸인 여과지에 적용했습니다. 아세톤을 10분 동안 증발시키고 성충을 방출시켰습니다. 마찬가지로, 살충 생물 검정에서, LC50 후보 화합물의 투여량을 먼저 동일한 부피의 DMSO에 용해시킨 다음 1300cc 플라스틱 용기에 보관된 1리터의 물과 혼합하고 유충을 방출시켰습니다.
71개의 기록된 사망률 데이터에 대한 확률적 분석을 SPSS(버전 16)와 Minitab 소프트웨어를 사용하여 수행하여 LC50 값을 계산했습니다.
게시 시간: 2024년 7월 1일