Terima kasih telah mengunjungi Nature.com. Versi peramban yang Anda gunakan memiliki dukungan CSS yang terbatas. Untuk hasil terbaik, kami sarankan Anda menggunakan versi peramban yang lebih baru (atau menonaktifkan Mode Kompatibilitas di Internet Explorer). Sementara itu, untuk memastikan dukungan berkelanjutan, kami menampilkan situs tanpa gaya atau JavaScript.
Kombinasi senyawa insektisida yang berasal dari tumbuhan dapat menunjukkan interaksi sinergis atau antagonis terhadap hama. Mengingat penyebaran penyakit yang cepat yang dibawa oleh nyamuk Aedes dan meningkatnya resistensi populasi nyamuk Aedes terhadap insektisida tradisional, dua puluh delapan kombinasi senyawa terpen berbasis minyak atsiri tumbuhan diformulasikan dan diuji terhadap tahap larva dan dewasa Aedes aegypti. Lima minyak atsiri tumbuhan (EO) awalnya dievaluasi untuk kemanjuran larvasida dan penggunaannya pada nyamuk dewasa, dan dua senyawa utama diidentifikasi dalam setiap EO berdasarkan hasil GC-MS. Senyawa utama yang diidentifikasi dibeli, yaitu diallyl disulfide, diallyl trisulfide, carvone, limonene, eugenol, methyl eugenol, eucalyptol, eudesmol, dan alpha-pinene nyamuk. Kombinasi biner dari senyawa-senyawa ini kemudian disiapkan menggunakan dosis subletal dan efek sinergis dan antagonisnya diuji dan ditentukan. Komposisi larvasida terbaik diperoleh dengan mencampur limonene dengan diallyl disulfide, dan komposisi adultisida terbaik diperoleh dengan mencampur carvone dengan limonene. Larvasida sintetis komersial Temphos dan obat dewasa Malathion diuji secara terpisah dan dalam kombinasi biner dengan terpenoid. Hasilnya menunjukkan bahwa kombinasi temephos dan diallyl disulfide serta malathion dan eudesmol adalah kombinasi yang paling efektif. Kombinasi ampuh ini berpotensi untuk digunakan melawan Aedes aegypti.
Minyak atsiri tumbuhan (EO) adalah metabolit sekunder yang mengandung berbagai senyawa bioaktif dan semakin penting sebagai alternatif pestisida sintetis. Tidak hanya ramah lingkungan dan mudah digunakan, tetapi juga merupakan campuran dari berbagai senyawa bioaktif, yang juga mengurangi kemungkinan berkembangnya resistensi obat¹. Dengan menggunakan teknologi GC-MS, para peneliti memeriksa konstituen dari berbagai minyak atsiri tumbuhan dan mengidentifikasi lebih dari 3.000 senyawa dari 17.500 tanaman aromatik², sebagian besar di antaranya telah diuji sifat insektisidanya dan dilaporkan memiliki efek insektisida³,⁴. Beberapa penelitian menyoroti bahwa toksisitas komponen utama senyawa tersebut sama atau lebih besar daripada etilen oksida mentahnya. Namun, penggunaan senyawa individual dapat kembali membuka ruang untuk pengembangan resistensi, seperti halnya dengan insektisida kimia⁵,⁶. Oleh karena itu, fokus saat ini adalah pada pembuatan campuran senyawa berbasis etilen oksida untuk meningkatkan efektivitas insektisida dan mengurangi kemungkinan resistensi pada populasi hama target. Senyawa aktif individual yang terdapat dalam minyak atsiri dapat menunjukkan efek sinergis atau antagonis dalam kombinasi yang mencerminkan aktivitas keseluruhan minyak atsiri, suatu fakta yang telah ditekankan dengan baik dalam penelitian yang dilakukan oleh para peneliti sebelumnya7,8. Program pengendalian vektor juga mencakup minyak atsiri dan komponen-komponennya. Aktivitas pembunuh nyamuk dari minyak atsiri telah banyak dipelajari pada nyamuk Culex dan Anopheles. Beberapa penelitian telah mencoba mengembangkan pestisida yang efektif dengan menggabungkan berbagai tanaman dengan pestisida sintetis yang digunakan secara komersial untuk meningkatkan toksisitas keseluruhan dan meminimalkan efek samping9. Namun, penelitian tentang senyawa tersebut terhadap Aedes aegypti masih jarang dilakukan. Kemajuan dalam ilmu kedokteran dan pengembangan obat-obatan serta vaksin telah membantu memerangi beberapa penyakit yang ditularkan melalui vektor. Namun, keberadaan berbagai serotipe virus yang ditularkan oleh nyamuk Aedes aegypti telah menyebabkan kegagalan program vaksinasi. Oleh karena itu, ketika penyakit semacam itu terjadi, program pengendalian vektor adalah satu-satunya pilihan untuk mencegah penyebaran penyakit. Dalam skenario saat ini, pengendalian Aedes aegypti sangat penting karena merupakan vektor utama berbagai virus dan serotipenya yang menyebabkan demam berdarah, Zika, demam berdarah, demam kuning, dll. Hal yang paling penting adalah fakta bahwa jumlah kasus hampir semua penyakit yang ditularkan oleh vektor Aedes meningkat setiap tahun di Mesir dan juga meningkat di seluruh dunia. Oleh karena itu, dalam konteks ini, ada kebutuhan mendesak untuk mengembangkan tindakan pengendalian yang ramah lingkungan dan efektif untuk populasi Aedes aegypti. Kandidat potensial dalam hal ini adalah minyak atsiri (EO), senyawa penyusunnya, dan kombinasinya. Oleh karena itu, penelitian ini berupaya mengidentifikasi kombinasi sinergis yang efektif dari senyawa EO utama dari lima tanaman dengan sifat insektisida (yaitu, mint, kemangi suci, Eucalyptus spotted, Allium sulfur, dan melaleuca) terhadap Aedes aegypti.
Semua minyak atsiri terpilih menunjukkan potensi aktivitas larvasida terhadap Aedes aegypti dengan LC50 24 jam berkisar antara 0,42 hingga 163,65 ppm. Aktivitas larvasida tertinggi tercatat untuk minyak atsiri peppermint (Mp) dengan nilai LC50 0,42 ppm pada 24 jam, diikuti oleh bawang putih (As) dengan nilai LC50 16,19 ppm pada 24 jam (Tabel 1).
Kecuali Ocimum Sainttum (Os EO), keempat minyak atsiri lainnya yang diuji menunjukkan efek alergen yang jelas, dengan nilai LC50 berkisar antara 23,37 hingga 120,16 ppm selama periode paparan 24 jam. Minyak atsiri Thymophilus striata (Cl) paling efektif dalam membunuh serangga dewasa dengan nilai LC50 sebesar 23,37 ppm dalam 24 jam paparan, diikuti oleh Eucalyptus maculata (Em) yang memiliki nilai LC50 sebesar 101,91 ppm (Tabel 1). Di sisi lain, nilai LC50 untuk Os belum ditentukan karena tingkat kematian tertinggi sebesar 53% tercatat pada dosis tertinggi (Gambar Tambahan 3).
Dua senyawa konstituen utama dalam setiap EO diidentifikasi dan dipilih berdasarkan hasil basis data pustaka NIST, persentase area kromatogram GC, dan hasil spektrum MS (Tabel 2). Untuk EO As, senyawa utama yang diidentifikasi adalah diallyl disulfide dan diallyl trisulfide; untuk EO Mp, senyawa utama yang diidentifikasi adalah carvone dan limonene; untuk EO Em, senyawa utama yang diidentifikasi adalah eudesmol dan eucalyptol; untuk EO Os, senyawa utama yang diidentifikasi adalah eugenol dan methyl eugenol; dan untuk EO Cl, senyawa utama yang diidentifikasi adalah eugenol dan α-pinene (Gambar 1, Gambar Tambahan 5–8, Tabel Tambahan 1–5).
Hasil spektrometri massa dari terpenoid utama minyak atsiri terpilih (A-diallyl disulfide; B-diallyl trisulfide; C-eugenol; D-methyl eugenol; E-limonene; F-aromatic ceperone; G-α-pinene; H-cineole; R-eudamol).
Sebanyak sembilan senyawa (diallyl disulfide, diallyl trisulfide, eugenol, methyl eugenol, carvone, limonene, eucalyptol, eudesmol, α-pinene) diidentifikasi sebagai senyawa efektif yang merupakan komponen utama minyak atsiri dan masing-masing diuji bioaktivitasnya terhadap Aedes aegypti pada tahap larva. Senyawa eudesmol memiliki aktivitas larvasida tertinggi dengan nilai LC50 sebesar 2,25 ppm setelah 24 jam paparan. Senyawa diallyl disulfide dan diallyl trisulfide juga ditemukan memiliki potensi efek larvasida, dengan dosis subletal rata-rata dalam kisaran 10–20 ppm. Aktivitas larvasida sedang kembali diamati untuk senyawa eugenol, limonene, dan eucalyptol dengan nilai LC50 masing-masing sebesar 63,35 ppm dan 139,29 ppm. dan 181,33 ppm setelah 24 jam, masing-masing (Tabel 3). Namun, tidak ditemukan potensi larvasida yang signifikan dari metil eugenol dan karvon bahkan pada dosis tertinggi, sehingga nilai LC50 tidak dihitung (Tabel 3). Larvasida sintetis Temephos memiliki konsentrasi letal rata-rata 0,43 ppm terhadap Aedes aegypti selama 24 jam paparan (Tabel 3, Tabel Tambahan 6).
Tujuh senyawa (diallyl disulfide, diallyl trisulfide, eucalyptol, α-pinene, eudesmol, limonene, dan carvone) diidentifikasi sebagai senyawa utama minyak atsiri yang efektif dan diuji secara individual terhadap nyamuk Aedes dewasa Mesir. Menurut analisis regresi Probit, Eudesmol ditemukan memiliki potensi tertinggi dengan nilai LC50 sebesar 1,82 ppm, diikuti oleh Eucalyptol dengan nilai LC50 sebesar 17,60 ppm pada waktu paparan 24 jam. Lima senyawa lainnya yang diuji tergolong cukup berbahaya bagi nyamuk dewasa dengan nilai LC50 berkisar antara 140,79 hingga 737,01 ppm (Tabel 3). Organofosfor sintetis malathion kurang poten dibandingkan eudesmol dan lebih poten dibandingkan enam senyawa lainnya, dengan nilai LC50 sebesar 5,44 ppm selama periode paparan 24 jam (Tabel 3, Tabel Tambahan 6).
Tujuh senyawa utama yang ampuh dan organofosfor tamephosate dipilih untuk diformulasikan dalam kombinasi biner dengan dosis LC50 dalam rasio 1:1. Sebanyak 28 kombinasi biner disiapkan dan diuji kemanjurannya sebagai larvasida terhadap Aedes aegypti. Sembilan kombinasi ditemukan bersifat sinergis, 14 kombinasi bersifat antagonis, dan lima kombinasi tidak bersifat larvasida. Di antara kombinasi sinergis, kombinasi diallyl disulfide dan temofol adalah yang paling efektif, dengan mortalitas 100% yang diamati setelah 24 jam (Tabel 4). Demikian pula, campuran limonene dengan diallyl disulfide dan eugenol dengan thymetphos menunjukkan potensi yang baik dengan mortalitas larva yang diamati sebesar 98,3% (Tabel 5). Empat kombinasi yang tersisa, yaitu eudesmol ditambah eukaliptol, eudesmol ditambah limonene, eukaliptol ditambah alfa-pinene, alfa-pinene ditambah temephos, juga menunjukkan kemanjuran larvasida yang signifikan, dengan tingkat kematian yang diamati melebihi 90%. Tingkat kematian yang diharapkan mendekati 60-75%. (Tabel 4). Namun, kombinasi limonene dengan α-pinene atau eukaliptus menunjukkan reaksi antagonis. Demikian pula, campuran Temephos dengan eugenol atau eukaliptus atau eudesmol atau diallyl trisulfide ditemukan memiliki efek antagonis. Demikian pula, kombinasi diallyl disulfide dan diallyl trisulfide dan kombinasi salah satu senyawa ini dengan eudesmol atau eugenol bersifat antagonis dalam aksi larvasidanya. Antagonisme juga telah dilaporkan dengan kombinasi eudesmol dengan eugenol atau α-pinene.
Dari 28 campuran biner yang diuji untuk aktivitas asam pada serangga dewasa, 7 kombinasi bersifat sinergis, 6 tidak berpengaruh, dan 15 bersifat antagonis. Campuran eudesmol dengan eukaliptus dan limonene dengan carvone ditemukan lebih efektif daripada kombinasi sinergis lainnya, dengan tingkat kematian pada 24 jam masing-masing sebesar 76% dan 100% (Tabel 5). Malathion diamati menunjukkan efek sinergis dengan semua kombinasi senyawa kecuali limonene dan diallyl trisulfide. Di sisi lain, antagonisme ditemukan antara diallyl disulfide dan diallyl trisulfide dan kombinasi salah satu dari keduanya dengan eukaliptus, atau eukaliptol, atau carvone, atau limonene. Demikian pula, kombinasi α-pinene dengan eudesmol atau limonene, eucalyptol dengan carvone atau limonene, dan limonene dengan eudesmol atau malathion menunjukkan efek larvasida antagonistik. Untuk enam kombinasi lainnya, tidak ada perbedaan signifikan antara mortalitas yang diharapkan dan yang diamati (Tabel 5).
Berdasarkan efek sinergis dan dosis subletal, toksisitas larvasida terhadap sejumlah besar nyamuk Aedes aegypti akhirnya dipilih dan diuji lebih lanjut. Hasilnya menunjukkan bahwa mortalitas larva yang diamati menggunakan kombinasi biner eugenol-limonene, diallyl disulfide-limonene, dan diallyl disulfide-timephos adalah 100%, sedangkan mortalitas larva yang diharapkan masing-masing adalah 76,48%, 72,16%, dan 63,4% (Tabel 6). Kombinasi limonene dan eudesmol relatif kurang efektif, dengan mortalitas larva 88% yang diamati selama periode paparan 24 jam (Tabel 6). Singkatnya, keempat kombinasi biner yang dipilih juga menunjukkan efek larvasida sinergis terhadap Aedes aegypti ketika diterapkan dalam skala besar (Tabel 6).
Tiga kombinasi sinergis dipilih untuk bioassay adultosida guna mengendalikan populasi besar nyamuk Aedes aegypti dewasa. Untuk memilih kombinasi yang akan diuji pada koloni serangga besar, pertama-tama kami fokus pada dua kombinasi terpen sinergis terbaik, yaitu karvon plus limonena dan eukaliptol plus eudesmol. Kedua, kombinasi sinergis terbaik dipilih dari kombinasi organofosfat sintetik malathion dan terpenoid. Kami percaya bahwa kombinasi malathion dan eudesmol adalah kombinasi terbaik untuk diuji pada koloni serangga besar karena mortalitas tertinggi yang diamati dan nilai LC50 yang sangat rendah dari bahan-bahan kandidat. Malathion menunjukkan sinergisme dalam kombinasi dengan α-pinena, dialil disulfida, eukaliptus, karvon, dan eudesmol. Tetapi jika kita melihat nilai LC50, Eudesmol memiliki nilai terendah (2,25 ppm). Nilai LC50 yang dihitung untuk malathion, α-pinene, diallyl disulfide, eucalyptol, dan carvone masing-masing adalah 5,4, 716,55, 166,02, 17,6, dan 140,79 ppm. Nilai-nilai ini menunjukkan bahwa kombinasi malathion dan eudesmol adalah kombinasi optimal dalam hal dosis. Hasil penelitian menunjukkan bahwa kombinasi carvone plus limonene dan eudesmol plus malathion memiliki tingkat kematian teramati 100% dibandingkan dengan tingkat kematian yang diharapkan sebesar 61% hingga 65%. Kombinasi lain, eudesmol plus eucalyptol, menunjukkan tingkat kematian 78,66% setelah 24 jam paparan, dibandingkan dengan tingkat kematian yang diharapkan sebesar 60%. Ketiga kombinasi yang dipilih menunjukkan efek sinergis bahkan ketika diterapkan dalam skala besar terhadap nyamuk Aedes aegypti dewasa (Tabel 6).
Dalam penelitian ini, beberapa minyak atsiri tumbuhan terpilih seperti Mp, As, Os, Em, dan Cl menunjukkan efek mematikan yang menjanjikan pada tahap larva dan dewasa Aedes aegypti. Minyak atsiri Mp memiliki aktivitas larvasida tertinggi dengan nilai LC50 sebesar 0,42 ppm, diikuti oleh minyak atsiri As, Os, dan Em dengan nilai LC50 kurang dari 50 ppm setelah 24 jam. Hasil ini konsisten dengan penelitian sebelumnya pada nyamuk dan lalat diptera lainnya10,11,12,13,14. Meskipun potensi larvasida Cl lebih rendah daripada minyak atsiri lainnya, dengan nilai LC50 sebesar 163,65 ppm setelah 24 jam, potensinya terhadap nyamuk dewasa adalah yang tertinggi dengan nilai LC50 sebesar 23,37 ppm setelah 24 jam. Minyak atsiri Mp, As, dan Em juga menunjukkan potensi alergen yang baik dengan nilai LC50 dalam kisaran 100–120 ppm pada paparan 24 jam, tetapi relatif lebih rendah daripada efikasi larvasidanya. Di sisi lain, minyak atsiri Os menunjukkan efek alergen yang dapat diabaikan bahkan pada dosis terapeutik tertinggi. Dengan demikian, hasil penelitian menunjukkan bahwa toksisitas etilen oksida terhadap tanaman dapat bervariasi tergantung pada tahap perkembangan nyamuk15. Hal ini juga bergantung pada laju penetrasi minyak atsiri ke dalam tubuh serangga, interaksinya dengan enzim target spesifik, dan kapasitas detoksifikasi nyamuk pada setiap tahap perkembangan16. Sejumlah besar penelitian telah menunjukkan bahwa senyawa komponen utama merupakan faktor penting dalam aktivitas biologis etilen oksida, karena senyawa tersebut merupakan mayoritas dari total senyawa3,12,17,18. Oleh karena itu, kami mempertimbangkan dua senyawa utama dalam setiap minyak atsiri. Berdasarkan hasil GC-MS, diallyl disulfide dan diallyl trisulfide diidentifikasi sebagai senyawa utama EO As, yang konsisten dengan laporan sebelumnya19,20,21. Meskipun laporan sebelumnya menunjukkan bahwa menthol adalah salah satu senyawa utamanya, carvone dan limonene kembali diidentifikasi sebagai senyawa utama Mp EO22,23. Profil komposisi Os EO menunjukkan bahwa eugenol dan metil eugenol adalah senyawa utama, yang mirip dengan temuan peneliti sebelumnya16,24. Eucalyptol dan eucalyptol telah dilaporkan sebagai senyawa utama yang terdapat dalam minyak daun Em, yang konsisten dengan temuan beberapa peneliti25,26 tetapi bertentangan dengan temuan Olalade dkk.27. Dominasi cineole dan α-pinene diamati dalam minyak atsiri melaleuca, yang mirip dengan penelitian sebelumnya28,29. Perbedaan intraspesifik dalam komposisi dan konsentrasi minyak atsiri yang diekstrak dari spesies tumbuhan yang sama di lokasi yang berbeda telah dilaporkan dan juga diamati dalam penelitian ini, yang dipengaruhi oleh kondisi pertumbuhan tanaman geografis, waktu panen, tahap perkembangan, atau umur tanaman, munculnya kemotipe, dll.22,30,31,32. Senyawa-senyawa kunci yang diidentifikasi kemudian dibeli dan diuji untuk efek larvasida dan efeknya pada nyamuk Aedes aegypti dewasa. Hasil menunjukkan bahwa aktivitas larvasida diallyl disulfida sebanding dengan aktivitas minyak atsiri mentah. Namun, aktivitas diallyl trisulfida lebih tinggi daripada minyak atsiri mentah. Hasil ini mirip dengan yang diperoleh oleh Kimbaris dkk. 33 pada Culex Filipina. Namun, kedua senyawa ini tidak menunjukkan aktivitas autosidal yang baik terhadap nyamuk target, yang konsisten dengan hasil Plata-Rueda dkk. 34 pada Tenebrio molitor. Minyak atsiri Os efektif melawan larva Aedes aegypti, tetapi tidak melawan larva dewasa. Telah diketahui bahwa aktivitas larvasida dari senyawa utama secara individual lebih rendah daripada minyak atsiri Os mentah. Hal ini menunjukkan peran senyawa lain dan interaksinya dalam etilen oksida mentah. Metil eugenol saja memiliki aktivitas yang dapat diabaikan, sedangkan eugenol saja memiliki aktivitas larvasida yang moderat. Kesimpulan ini, di satu sisi, mengkonfirmasi35,36 dan di sisi lain, bertentangan dengan kesimpulan para peneliti sebelumnya37,38. Perbedaan gugus fungsional eugenol dan metileugenol dapat menyebabkan toksisitas yang berbeda terhadap serangga target yang sama39. Limonene ditemukan memiliki aktivitas larvasida yang moderat, sedangkan efek karvon tidak signifikan. Demikian pula, toksisitas limonene yang relatif rendah terhadap serangga dewasa dan toksisitas karvon yang tinggi mendukung hasil beberapa penelitian sebelumnya40 tetapi bertentangan dengan penelitian lainnya41. Keberadaan ikatan rangkap pada posisi intracyclic dan exocyclic dapat meningkatkan manfaat senyawa ini sebagai larvasida3,41, sedangkan karvon, yang merupakan keton dengan karbon alfa dan beta tak jenuh, dapat menunjukkan potensi toksisitas yang lebih tinggi pada nyamuk dewasa42. Namun, karakteristik individu limonene dan karvon jauh lebih rendah daripada total EO Mp (Tabel 1, Tabel 3). Di antara terpenoid yang diuji, eudesmol ditemukan memiliki aktivitas larvasida dan aktivitas pada nyamuk dewasa yang paling besar dengan nilai LC50 di bawah 2,5 ppm, menjadikannya senyawa yang menjanjikan untuk pengendalian nyamuk Aedes. Kinerjanya lebih baik daripada keseluruhan EO Em, meskipun hal ini tidak konsisten dengan temuan Cheng et al.40. Eudesmol adalah sesquiterpen dengan dua unit isoprena yang kurang mudah menguap daripada monoterpen beroksigen seperti eukaliptus dan oleh karena itu memiliki potensi yang lebih besar sebagai pestisida. Eukaliptol sendiri memiliki aktivitas yang lebih besar terhadap serangga dewasa daripada larvasida, dan hasil dari penelitian sebelumnya mendukung dan membantah hal ini37,43,44. Aktivitasnya saja hampir sebanding dengan aktivitas EO Cl secara keseluruhan. Monoterpen bisiklik lainnya, α-pinene, memiliki efek yang lebih kecil terhadap serangga dewasa Aedes aegypti daripada efek larvasida, yang merupakan kebalikan dari efek EO Cl secara keseluruhan. Aktivitas insektisida keseluruhan dari terpenoid dipengaruhi oleh lipofilisitas, volatilitas, percabangan karbon, luas proyeksi, luas permukaan, gugus fungsional, dan posisinya45,46. Senyawa-senyawa ini dapat bekerja dengan menghancurkan akumulasi sel, memblokir aktivitas pernapasan, mengganggu transmisi impuls saraf, dll. 47 Organofosfat sintetis Temephos ditemukan memiliki aktivitas larvasida tertinggi dengan nilai LC50 sebesar 0,43 ppm, yang konsisten dengan data Lek -Utala48. Aktivitas malathion organofosfor sintetis pada nyamuk dewasa dilaporkan sebesar 5,44 ppm. Meskipun kedua organofosfat ini telah menunjukkan respons yang baik terhadap strain laboratorium Aedes aegypti, resistensi nyamuk terhadap senyawa ini telah dilaporkan di berbagai bagian dunia49. Namun, tidak ditemukan laporan serupa tentang perkembangan resistensi terhadap obat-obatan herbal50. Dengan demikian, tumbuhan dianggap sebagai alternatif potensial untuk pestisida kimia dalam program pengendalian vektor.
Efek larvasida diuji pada 28 kombinasi biner (1:1) yang dibuat dari terpenoid poten dan terpenoid dengan timofos, dan 9 kombinasi ditemukan sinergis, 14 antagonis, dan 5 antagonis tidak berpengaruh. Di sisi lain, dalam bioassay potensi dewasa, 7 kombinasi ditemukan sinergis, 15 kombinasi antagonis, dan 6 kombinasi dilaporkan tidak berpengaruh. Alasan mengapa kombinasi tertentu menghasilkan efek sinergis mungkin karena senyawa kandidat berinteraksi secara simultan dalam jalur penting yang berbeda, atau karena penghambatan berurutan dari enzim kunci yang berbeda dari jalur biologis tertentu51. Kombinasi limonene dengan diallyl disulfide, eucalyptus, atau eugenol ditemukan sinergis baik dalam aplikasi skala kecil maupun besar (Tabel 6), sedangkan kombinasinya dengan eucalyptus atau α-pinene ditemukan memiliki efek antagonis pada larva. Secara rata-rata, limonene tampaknya merupakan sinergis yang baik, mungkin karena adanya gugus metil, penetrasi yang baik ke dalam stratum korneum, dan mekanisme kerja yang berbeda52,53. Sebelumnya telah dilaporkan bahwa limonene dapat menyebabkan efek toksik dengan menembus kutikula serangga (toksisitas kontak), memengaruhi sistem pencernaan (antifeedant), atau memengaruhi sistem pernapasan (aktivitas fumigasi), 54 sedangkan fenilpropanoid seperti eugenol dapat memengaruhi enzim metabolisme 55. Oleh karena itu, kombinasi senyawa dengan mekanisme kerja yang berbeda dapat meningkatkan efek mematikan keseluruhan dari campuran tersebut. Eucalyptol ditemukan bersinergi dengan diallyl disulfide, eucalyptus atau α-pinene, tetapi kombinasi lain dengan senyawa lain bersifat non-larvisida atau antagonis. Studi awal menunjukkan bahwa eucalyptol memiliki aktivitas penghambat pada asetilkolinesterase (AChE), serta reseptor oktaamina dan GABA56. Karena monoterpen siklik, eukaliptol, eugenol, dll. mungkin memiliki mekanisme kerja yang sama dengan aktivitas neurotoksiknya, 57 sehingga meminimalkan efek gabungannya melalui penghambatan timbal balik. Demikian pula, kombinasi Temephos dengan diallyl disulfide, α-pinene dan limonene ditemukan bersifat sinergis, mendukung laporan sebelumnya tentang efek sinergis antara produk herbal dan organofosfat sintetis58.
Kombinasi eudesmol dan eukaliptol ditemukan memiliki efek sinergis pada tahap larva dan dewasa Aedes aegypti, kemungkinan karena cara kerjanya yang berbeda akibat struktur kimianya yang berbeda. Eudesmol (seskuiterpen) dapat memengaruhi sistem pernapasan 59 dan eukaliptol (monoterpen) dapat memengaruhi asetilkolinesterase 60. Paparan bersama bahan-bahan tersebut pada dua atau lebih target dapat meningkatkan efek mematikan keseluruhan dari kombinasi tersebut. Dalam bioassay zat dewasa, malathion ditemukan sinergis dengan karvon atau eukaliptol atau dialil disulfida atau α-pinena, menunjukkan bahwa ia sinergis dengan penambahan limonena dan dialil disulfida. Kandidat alergen sinergis yang baik untuk seluruh portofolio senyawa terpen, kecuali alil trisulfida. Thangam dan Kathiresan61 juga melaporkan hasil serupa mengenai efek sinergis malathion dengan ekstrak herbal. Respons sinergis ini mungkin disebabkan oleh efek toksik gabungan malathion dan fitokimia pada enzim detoksifikasi serangga. Organofosfat seperti malathion umumnya bekerja dengan menghambat sitokrom P450 esterase dan monooxygenase62,63,64. Oleh karena itu, menggabungkan malathion dengan mekanisme kerja ini dan terpen dengan mekanisme kerja yang berbeda dapat meningkatkan efek mematikan secara keseluruhan pada nyamuk.
Di sisi lain, antagonisme menunjukkan bahwa senyawa yang dipilih kurang aktif jika dikombinasikan dibandingkan masing-masing senyawa secara terpisah. Alasan antagonisme dalam beberapa kombinasi mungkin karena satu senyawa memodifikasi perilaku senyawa lain dengan mengubah laju penyerapan, distribusi, metabolisme, atau ekskresi. Para peneliti awal menganggap ini sebagai penyebab antagonisme dalam kombinasi obat. Molekul Kemungkinan mekanisme 65. Demikian pula, kemungkinan penyebab antagonisme mungkin terkait dengan mekanisme kerja yang serupa, persaingan senyawa penyusun untuk reseptor atau situs target yang sama. Dalam beberapa kasus, penghambatan non-kompetitif protein target juga dapat terjadi. Dalam penelitian ini, dua senyawa organosulfur, diallyl disulfide dan diallyl trisulfide, menunjukkan efek antagonis, kemungkinan karena persaingan untuk situs target yang sama. Demikian pula, kedua senyawa sulfur ini menunjukkan efek antagonis dan tidak berpengaruh ketika dikombinasikan dengan eudesmol dan α-pinene. Eudesmol dan alfa-pinene bersifat siklik, sedangkan diallyl disulfide dan diallyl trisulfide bersifat alifatik. Berdasarkan struktur kimianya, kombinasi senyawa-senyawa ini seharusnya meningkatkan aktivitas mematikan secara keseluruhan karena situs targetnya biasanya berbeda34,47, tetapi secara eksperimental kami menemukan antagonisme, yang mungkin disebabkan oleh peran senyawa-senyawa ini dalam beberapa organisme yang tidak diketahui secara in vivo. sistem sebagai akibat dari interaksi. Demikian pula, kombinasi cineole dan α-pinene menghasilkan respons antagonistik, meskipun para peneliti sebelumnya melaporkan bahwa kedua senyawa tersebut memiliki target aksi yang berbeda47,60. Karena kedua senyawa tersebut merupakan monoterpen siklik, mungkin ada beberapa situs target umum yang dapat bersaing untuk mengikat dan memengaruhi toksisitas keseluruhan dari pasangan kombinatorial yang dipelajari.
Berdasarkan nilai LC50 dan mortalitas yang diamati, dua kombinasi terpen sinergis terbaik dipilih, yaitu pasangan karvon + limonena dan eukaliptol + eudesmol, serta organofosfor sintetis malathion dengan terpen. Kombinasi sinergis optimal senyawa malathion + Eudesmol diuji dalam bioassay insektisida dewasa. Target koloni serangga besar untuk mengkonfirmasi apakah kombinasi efektif ini dapat bekerja melawan sejumlah besar individu di ruang paparan yang relatif besar. Semua kombinasi ini menunjukkan efek sinergis terhadap kawanan serangga yang besar. Hasil serupa diperoleh untuk kombinasi larvasida sinergis optimal yang diuji terhadap populasi besar larva Aedes aegypti. Dengan demikian, dapat dikatakan bahwa kombinasi larvasida dan adultisida sinergis yang efektif dari senyawa minyak atsiri tumbuhan merupakan kandidat kuat terhadap bahan kimia sintetis yang ada dan dapat digunakan lebih lanjut untuk mengendalikan populasi Aedes aegypti. Demikian pula, kombinasi efektif larvasida atau insektisida sintetis dengan terpen juga dapat digunakan untuk mengurangi dosis timofos atau malathion yang diberikan kepada nyamuk. Kombinasi sinergis yang ampuh ini dapat memberikan solusi untuk studi masa depan tentang evolusi resistensi obat pada nyamuk Aedes.
Telur Aedes aegypti dikumpulkan dari Pusat Penelitian Medis Regional, Dibrugarh, Dewan Penelitian Medis India dan disimpan di bawah suhu terkontrol (28 ± 1 °C) dan kelembapan (85 ± 5%) di Departemen Zoologi, Universitas Gauhati dengan kondisi sebagai berikut: Arivoli dijelaskan et al. Setelah menetas, larva diberi makan makanan larva (bubuk biskuit anjing dan ragi dengan rasio 3:1) dan nyamuk dewasa diberi makan larutan glukosa 10%. Mulai hari ke-3 setelah kemunculan, nyamuk betina dewasa dibiarkan menghisap darah tikus albino. Rendam kertas saring dalam air di dalam gelas dan letakkan di dalam kandang tempat bertelur.
Sampel tanaman terpilih yaitu daun eucalyptus (Myrtaceae), kemangi suci (Lamiaceae), mint (Lamiaceae), melaleuca (Myrtaceae) dan umbi allium (Amaryllidaceae). Dikumpulkan dari Guwahati dan diidentifikasi oleh Departemen Botani, Universitas Gauhati. Sampel tanaman yang dikumpulkan (500 g) dihidrodistilasi menggunakan alat Clevenger selama 6 jam. Minyak atsiri yang diekstrak dikumpulkan dalam botol kaca bersih dan disimpan pada suhu 4°C untuk penelitian lebih lanjut.
Toksisitas larvasida dipelajari menggunakan prosedur standar Organisasi Kesehatan Dunia yang sedikit dimodifikasi 67. Gunakan DMSO sebagai pengemulsi. Setiap konsentrasi EO awalnya diuji pada 100 dan 1000 ppm, dengan memaparkan 20 larva pada setiap replikasi. Berdasarkan hasilnya, rentang konsentrasi diterapkan dan mortalitas dicatat dari 1 jam hingga 6 jam (dengan interval 1 jam), dan pada 24 jam, 48 jam, dan 72 jam setelah perlakuan. Konsentrasi subletal (LC50) ditentukan setelah 24, 48, dan 72 jam paparan. Setiap konsentrasi diuji dalam tiga ulangan bersama dengan satu kontrol negatif (hanya air) dan satu kontrol positif (air yang diberi perlakuan DMSO). Jika terjadi pupasi dan lebih dari 10% larva kelompok kontrol mati, percobaan diulang. Jika tingkat mortalitas pada kelompok kontrol antara 5-10%, gunakan rumus koreksi Abbott 68.
Metode yang dijelaskan oleh Ramar dkk. 69 digunakan untuk bioassay nyamuk dewasa Aedes aegypti menggunakan aseton sebagai pelarut. Setiap minyak atsiri awalnya diuji terhadap nyamuk Aedes aegypti dewasa pada konsentrasi 100 dan 1000 ppm. Oleskan 2 ml setiap larutan yang telah disiapkan ke kertas saring nomor Whatman 1 (ukuran 12 x 15 cm2) dan biarkan aseton menguap selama 10 menit. Kertas saring yang hanya diberi 2 ml aseton digunakan sebagai kontrol. Setelah aseton menguap, kertas saring yang telah diberi perlakuan dan kertas saring kontrol ditempatkan dalam tabung silinder (kedalaman 10 cm). Sepuluh nyamuk berumur 3 hingga 4 hari yang tidak menghisap darah dipindahkan ke dalam tiga ulangan untuk setiap konsentrasi. Berdasarkan hasil uji pendahuluan, berbagai konsentrasi minyak terpilih diuji. Angka kematian dicatat pada 1 jam, 2 jam, 3 jam, 4 jam, 5 jam, 6 jam, 24 jam, 48 jam, dan 72 jam setelah pelepasan nyamuk. Hitung nilai LC50 untuk waktu paparan 24 jam, 48 jam, dan 72 jam. Jika angka kematian pada kelompok kontrol melebihi 20%, ulangi seluruh pengujian. Demikian pula, jika angka kematian pada kelompok kontrol lebih besar dari 5%, sesuaikan hasil untuk sampel yang diberi perlakuan menggunakan rumus Abbott68.
Kromatografi gas (Agilent 7890A) dan spektrometri massa (Accu TOF GCv, Jeol) dilakukan untuk menganalisis senyawa penyusun minyak atsiri yang dipilih. GC dilengkapi dengan detektor FID dan kolom kapiler (HP5-MS). Gas pembawa yang digunakan adalah helium, dengan laju alir 1 ml/menit. Program GC menetapkan Allium sativum menjadi 10:80-1M-8-220-5M-8-270-9M dan Ocimum Sainttum menjadi 10:80-3M-8-200-3M-10-275-1M-5 – 280, untuk mint 10:80-1M-8-200-5M-8-275-1M-5-280, untuk eucalyptus 20.60-1M-10-200-3M-30-280, dan untuk merah Untuk seribu lapisan mereka adalah mereka 10: 60-1M-8-220-5M-8-270-3M.
Senyawa utama dari setiap minyak atsiri diidentifikasi berdasarkan persentase area yang dihitung dari kromatogram GC dan hasil spektrometri massa (dengan mengacu pada basis data standar NIST 70).
Dua senyawa utama dalam setiap minyak atsiri dipilih berdasarkan hasil GC-MS dan dibeli dari Sigma-Aldrich dengan kemurnian 98–99% untuk uji hayati lebih lanjut. Senyawa-senyawa tersebut diuji efektivitasnya sebagai larvasida dan pembunuh nyamuk dewasa terhadap Aedes aegypti seperti yang dijelaskan di atas. Larvasida sintetis yang paling umum digunakan, tamephosate (Sigma Aldrich) dan obat untuk nyamuk dewasa, malathion (Sigma Aldrich), dianalisis untuk membandingkan efektivitasnya dengan senyawa minyak atsiri yang dipilih, dengan mengikuti prosedur yang sama.
Campuran biner dari senyawa terpen terpilih dan senyawa terpen ditambah organofosfat komersial (tilephos dan malathion) disiapkan dengan mencampur dosis LC50 dari setiap senyawa kandidat dalam rasio 1:1. Kombinasi yang disiapkan diuji pada tahap larva dan dewasa Aedes aegypti seperti yang dijelaskan di atas. Setiap bioassay dilakukan tiga kali untuk setiap kombinasi dan tiga kali untuk masing-masing senyawa yang ada dalam setiap kombinasi. Kematian serangga target dicatat setelah 24 jam. Hitung tingkat mortalitas yang diharapkan untuk campuran biner menggunakan rumus berikut.
di mana E = tingkat kematian yang diharapkan dari nyamuk Aedes aegypti sebagai respons terhadap kombinasi biner, yaitu koneksi (A + B).
Efek dari setiap campuran biner diberi label sebagai sinergis, antagonis, atau tidak ada efek berdasarkan nilai χ2 yang dihitung dengan metode yang dijelaskan oleh Pavla52. Hitung nilai χ2 untuk setiap kombinasi menggunakan rumus berikut.
Efek suatu kombinasi didefinisikan sebagai sinergis ketika nilai χ2 yang dihitung lebih besar daripada nilai tabel untuk derajat kebebasan yang sesuai (interval kepercayaan 95%) dan jika mortalitas yang diamati ditemukan melebihi mortalitas yang diharapkan. Demikian pula, jika nilai χ2 yang dihitung untuk kombinasi apa pun melebihi nilai tabel dengan beberapa derajat kebebasan, tetapi mortalitas yang diamati lebih rendah daripada mortalitas yang diharapkan, pengobatan tersebut dianggap antagonis. Dan jika dalam kombinasi apa pun nilai χ2 yang dihitung kurang dari nilai tabel pada derajat kebebasan yang sesuai, kombinasi tersebut dianggap tidak memiliki efek.
Tiga hingga empat kombinasi yang berpotensi sinergis (100 larva dan 50 aktivitas larvasida dan serangga dewasa) dipilih untuk diuji terhadap sejumlah besar serangga. Pengujian pada serangga dewasa dilakukan seperti di atas. Bersama dengan campuran tersebut, senyawa individual yang terdapat dalam campuran terpilih juga diuji pada jumlah larva dan serangga dewasa Aedes aegypti yang sama. Rasio kombinasinya adalah satu bagian dosis LC50 dari satu senyawa kandidat dan satu bagian dosis LC50 dari senyawa konstituen lainnya. Dalam bioassay aktivitas serangga dewasa, senyawa terpilih dilarutkan dalam pelarut aseton dan diaplikasikan pada kertas saring yang dibungkus dalam wadah plastik silinder 1300 cm³. Aseton diuapkan selama 10 menit dan serangga dewasa dilepaskan. Demikian pula, dalam bioassay larvasida, dosis senyawa kandidat LC50 pertama-tama dilarutkan dalam volume DMSO yang sama dan kemudian dicampur dengan 1 liter air yang disimpan dalam wadah plastik 1300 cc, dan larva dilepaskan.
Analisis probabilistik dari 71 data mortalitas yang tercatat dilakukan menggunakan perangkat lunak SPSS (versi 16) dan Minitab untuk menghitung nilai LC50.
Waktu posting: 01 Juli 2024