Η ευρεία χρήση συνθετικών φυτοφαρμάκων έχει οδηγήσει σε πολλά προβλήματα, συμπεριλαμβανομένης της εμφάνισης ανθεκτικών οργανισμών, της υποβάθμισης του περιβάλλοντος και της βλάβης στην ανθρώπινη υγεία.Επομένως, χρειάζονται επειγόντως νέα μικροβιακά φυτοφάρμακα που είναι ασφαλή για την ανθρώπινη υγεία και το περιβάλλον.Σε αυτή τη μελέτη, το βιοεπιφανειοδραστικό ραμνολιπίδιο που παράγεται από το Enterobacter cloacae SJ2 χρησιμοποιήθηκε για την αξιολόγηση της τοξικότητας στις προνύμφες κουνουπιών (Culex quinquefasciatus) και τερμιτών (Odontotermes obesus).Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι υπήρχε δοσοεξαρτώμενο ποσοστό θνησιμότητας μεταξύ των θεραπειών.Η τιμή LC50 (50% θανατηφόρος συγκέντρωση) στις 48 ώρες για βιοεπιφανειοδραστικά τερμιτών και προνυμφών κουνουπιών προσδιορίστηκε χρησιμοποιώντας μια μέθοδο προσαρμογής καμπύλης μη γραμμικής παλινδρόμησης.Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι οι τιμές LC50 48 ωρών (95% διάστημα εμπιστοσύνης) της προνυμφικής και αντιτερμιτικής δραστηριότητας του βιοεπιφανειοδραστικού ήταν 26,49 mg/L (εύρος 25,40 έως 27,57) και 33,43 mg/L (εύρος 31,09 έως 35) αντίστοιχα.Σύμφωνα με την ιστοπαθολογική εξέταση, η θεραπεία με βιοεπιφανειοδραστικά προκάλεσε σοβαρή βλάβη στους ιστούς των οργανιδίων των προνυμφών και των τερμιτών.Τα αποτελέσματα αυτής της μελέτης δείχνουν ότι το μικροβιακό βιοεπιφανειοδραστικό που παράγεται από το Enterobacter cloacae SJ2 είναι ένα εξαιρετικό και δυνητικά αποτελεσματικό εργαλείο για τον έλεγχο της Cx.quinquefasciatus και O. obesus.
Οι τροπικές χώρες αντιμετωπίζουν μεγάλο αριθμό ασθενειών που μεταδίδονται από τα κουνούπια1.Η σημασία των ασθενειών που μεταδίδονται από τα κουνούπια είναι ευρέως διαδεδομένη.Περισσότεροι από 400.000 άνθρωποι πεθαίνουν από ελονοσία κάθε χρόνο και ορισμένες μεγάλες πόλεις αντιμετωπίζουν επιδημίες σοβαρών ασθενειών όπως ο δάγκειος πυρετός, ο κίτρινος πυρετός, η chikungunya και ο Zika.2 Οι ασθένειες που μεταδίδονται από φορείς σχετίζονται με μία στις έξι λοιμώξεις παγκοσμίως, με τα κουνούπια να προκαλούν τις περισσότερες σημαντικές περιπτώσεις3,4.Το Culex, το Anopheles και το Aedes είναι τα τρία γένη κουνουπιών που συνδέονται συχνότερα με τη μετάδοση ασθενειών5.Ο επιπολασμός του δάγγειου πυρετού, μιας λοίμωξης που μεταδίδεται από το κουνούπι Aedes aegypti, έχει αυξηθεί την τελευταία δεκαετία και αποτελεί σημαντική απειλή για τη δημόσια υγεία4,7,8.Σύμφωνα με τον Παγκόσμιο Οργανισμό Υγείας (ΠΟΥ), περισσότερο από το 40% του παγκόσμιου πληθυσμού κινδυνεύει από δάγγειο πυρετό, με 50–100 εκατομμύρια νέα κρούσματα να εμφανίζονται ετησίως σε περισσότερες από 100 χώρες9,10,11.Ο δάγγειος πυρετός έχει γίνει μείζον πρόβλημα δημόσιας υγείας καθώς η συχνότητά του έχει αυξηθεί παγκοσμίως12,13,14.Το Anopheles gambiae, κοινώς γνωστό ως το αφρικανικό κουνούπι Anopheles, είναι ο σημαντικότερος φορέας ανθρώπινης ελονοσίας σε τροπικές και υποτροπικές περιοχές15.Ο ιός του Δυτικού Νείλου, η εγκεφαλίτιδα του Σεντ Λούις, η ιαπωνική εγκεφαλίτιδα και οι ιογενείς λοιμώξεις αλόγων και πτηνών μεταδίδονται από τα κουνούπια Culex, που συχνά ονομάζονται κοινά κουνούπια του σπιτιού.Επιπλέον, είναι επίσης φορείς βακτηριακών και παρασιτικών ασθενειών16.Υπάρχουν περισσότερα από 3.000 είδη τερμιτών στον κόσμο και υπάρχουν για περισσότερα από 150 εκατομμύρια χρόνια17.Τα περισσότερα παράσιτα ζουν στο έδαφος και τρέφονται με ξύλο και προϊόντα ξύλου που περιέχουν κυτταρίνη.Ο ινδικός τερμίτης Odontotermes obesus είναι ένα σημαντικό παράσιτο που προκαλεί σοβαρές ζημιές σε σημαντικές καλλιέργειες και φυτείες18.Σε γεωργικές περιοχές, οι προσβολές από τερμίτες σε διάφορα στάδια μπορούν να προκαλέσουν τεράστια οικονομική ζημιά σε διάφορες καλλιέργειες, είδη δέντρων και δομικά υλικά.Οι τερμίτες μπορούν επίσης να προκαλέσουν προβλήματα υγείας του ανθρώπου19.
Το ζήτημα της αντοχής από μικροοργανισμούς και παράσιτα στους σημερινούς φαρμακευτικούς και αγροτικούς τομείς είναι πολύπλοκο20,21.Επομένως, και οι δύο εταιρείες θα πρέπει να αναζητήσουν νέα οικονομικά αποδοτικά αντιμικροβιακά και ασφαλή βιοπαρασιτοκτόνα.Τα συνθετικά φυτοφάρμακα είναι πλέον διαθέσιμα και έχουν αποδειχθεί ότι είναι μολυσματικά και απωθούν τα ωφέλιμα έντομα που δεν στοχεύουν22.Τα τελευταία χρόνια, η έρευνα για τα βιοεπιφανειοδραστικά έχουν επεκταθεί λόγω της εφαρμογής τους σε διάφορες βιομηχανίες.Τα βιοεπιφανειοδραστικά είναι πολύ χρήσιμα και ζωτικής σημασίας για τη γεωργία, την αποκατάσταση του εδάφους, την εξαγωγή πετρελαίου, την αφαίρεση βακτηρίων και εντόμων και την επεξεργασία τροφίμων23,24.Τα βιοεπιφανειοδραστικά ή μικροβιακά επιφανειοδραστικά είναι βιοεπιφανειοδραστικά χημικά που παράγονται από μικροοργανισμούς όπως βακτήρια, ζυμομύκητες και μύκητες σε παράκτιους οικοτόπους και περιοχές μολυσμένες από πετρέλαιο25,26.Οι επιφανειοδραστικές ουσίες χημικής προέλευσης και οι βιοεπιφανειοδραστικές ουσίες είναι δύο τύποι που λαμβάνονται απευθείας από το φυσικό περιβάλλον27.Διάφορες βιοεπιφανειοδραστικές ουσίες λαμβάνονται από θαλάσσιους οικοτόπους28,29.Ως εκ τούτου, οι επιστήμονες αναζητούν νέες τεχνολογίες για την παραγωγή βιοεπιφανειοδραστικών ουσιών με βάση φυσικά βακτήρια30,31.Η πρόοδος σε μια τέτοια έρευνα καταδεικνύει τη σημασία αυτών των βιολογικών ενώσεων για την προστασία του περιβάλλοντος32.Οι Bacillus, Pseudomonas, Rhodococcus, Alcaligenes, Corynebacterium και αυτά τα βακτηριακά γένη είναι καλά μελετημένοι εκπρόσωποι23,33.
Υπάρχουν πολλοί τύποι βιοεπιφανειοδραστικών ουσιών με ευρύ φάσμα εφαρμογών34.Ένα σημαντικό πλεονέκτημα αυτών των ενώσεων είναι ότι ορισμένες από αυτές έχουν αντιβακτηριακή, προνυμφοκτόνο και εντομοκτόνο δράση.Αυτό σημαίνει ότι μπορούν να χρησιμοποιηθούν στη γεωργική, χημική, φαρμακευτική και καλλυντική βιομηχανία35,36,37,38.Επειδή τα βιοεπιφανειοδραστικά είναι γενικά βιοδιασπώμενα και περιβαλλοντικά ωφέλιμα, χρησιμοποιούνται σε ολοκληρωμένα προγράμματα διαχείρισης παρασίτων για την προστασία των καλλιεργειών39.Έτσι, έχουν ληφθεί βασικές γνώσεις σχετικά με την προνυμφοκτόνο και αντιτερμιτική δράση των μικροβιακών βιοεπιφανειοδραστικών παραγόμενων από το Enterobacter cloacae SJ2.Εξετάσαμε τη θνησιμότητα και τις ιστολογικές αλλαγές όταν εκτεθήκαμε σε διαφορετικές συγκεντρώσεις ραμνολιπιδικών βιοεπιφανειοδραστικών.Επιπλέον, αξιολογήσαμε το ευρέως χρησιμοποιούμενο πρόγραμμα υπολογιστή Quantitative Structure-Structure-Activity (QSAR) Ecological Structure-Activity (ECOSAR) για τον προσδιορισμό της οξείας τοξικότητας για μικροφύκη, δάφνια και ψάρια.
Σε αυτή τη μελέτη, η αντιτερμιτική δράση (τοξικότητα) των καθαρισμένων βιοεπιφανειοδραστικών σε διάφορες συγκεντρώσεις που κυμαίνονται από 30 έως 50 mg/ml (σε διαστήματα 5 mg/ml) δοκιμάστηκε έναντι ινδικών τερμιτών, O. obesus και τέταρτου είδους )Evaluate.Προνύμφες του σταδίου Cx.Προνύμφες κουνουπιών quinquefasciatus.Συγκεντρώσεις βιοεπιφανειοδραστικού LC50 σε διάστημα 48 ωρών έναντι του O. obesus και του Cx.C. solanacearum.Οι προνύμφες κουνουπιών αναγνωρίστηκαν χρησιμοποιώντας μια μέθοδο προσαρμογής καμπύλης μη γραμμικής παλινδρόμησης.Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η θνησιμότητα των τερμιτών αυξήθηκε με την αύξηση της συγκέντρωσης βιοεπιφανειοδραστικού.Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι το βιοεπιφανειοδραστικό είχε προνυμφοκτόνο δράση (Εικόνα 1) και δράση κατά των τερμιτών (Εικόνα 2), με τιμές LC50 48 ωρών (95% CI) 26,49 mg/L (25,40 έως 27,57 ) και 33,43 mg/ l (Εικ. 31.09 έως 35.68), αντίστοιχα (Πίνακας 1).Όσον αφορά την οξεία τοξικότητα (48 ώρες), η βιοεπιφανειοδραστική ουσία ταξινομείται ως «επιβλαβής» για τους ελεγμένους οργανισμούς.Το βιοεπιφανειοδραστικό που παρήχθη σε αυτή τη μελέτη έδειξε εξαιρετική προνυμφοκτόνο δράση με 100% θνησιμότητα εντός 24-48 ωρών από την έκθεση.
Υπολογίστε την τιμή LC50 για προνυμφοκτόνο δραστηριότητα.Προσαρμογή καμπύλης μη γραμμικής παλινδρόμησης (συμπαγής γραμμή) και διάστημα εμπιστοσύνης 95% (σκιασμένη περιοχή) για σχετική θνησιμότητα (%).
Υπολογίστε την τιμή LC50 για τη δράση κατά των τερμιτών.Προσαρμογή καμπύλης μη γραμμικής παλινδρόμησης (συμπαγής γραμμή) και διάστημα εμπιστοσύνης 95% (σκιασμένη περιοχή) για σχετική θνησιμότητα (%).
Στο τέλος του πειράματος, στο μικροσκόπιο παρατηρήθηκαν μορφολογικές αλλαγές και ανωμαλίες.Μορφολογικές αλλαγές παρατηρήθηκαν στις ομάδες ελέγχου και υπό θεραπεία σε μεγέθυνση 40x.Όπως φαίνεται στο Σχήμα 3, η εξασθένηση της ανάπτυξης εμφανίστηκε στην πλειονότητα των προνυμφών που υποβλήθηκαν σε θεραπεία με βιοεπιφανειοδραστικά.Το σχήμα 3α δείχνει ένα κανονικό Cx.quinquefasciatus, το Σχήμα 3β δείχνει μια ανώμαλη Cx.Προκαλεί πέντε νηματώδεις προνύμφες.
Επίδραση υποθανατηφόρων (LC50) δόσεων βιοεπιφανειοδραστικών στην ανάπτυξη προνυμφών Culex quinquefasciatus.Εικόνα μικροσκοπίου φωτός (α) ενός κανονικού Cx σε μεγέθυνση 40×.quinquefasciatus (β) Μη φυσιολογική Cx.Προκαλεί πέντε νηματώδεις προνύμφες.
Στην παρούσα μελέτη, η ιστολογική εξέταση των θεραπευόμενων προνυμφών (Εικ. 4) και τερμιτών (Εικ. 5) αποκάλυψε αρκετές ανωμαλίες, συμπεριλαμβανομένης της μείωσης της κοιλιακής περιοχής και της βλάβης στους μύες, στα επιθηλιακά στρώματα και στο δέρμα.μεσαίο έντερο.Η ιστολογία αποκάλυψε τον μηχανισμό της ανασταλτικής δραστηριότητας του βιοεπιφανειοδραστικού που χρησιμοποιήθηκε σε αυτή τη μελέτη.
Ιστοπαθολογία φυσιολογικών προνυμφών Cx 4ου σταδίου χωρίς θεραπεία.προνύμφες quinquefasciatus (έλεγχος: (a,b)) και υποβλήθηκαν σε επεξεργασία με βιοεπιφανειοδραστικό (θεραπεία: (γ, δ)).Τα βέλη υποδεικνύουν το υπό θεραπεία εντερικό επιθήλιο (epi), τους πυρήνες (n) και τους μυς (mu).Μπάρα = 50 μm.
Ιστοπαθολογία φυσιολογικού μη θεραπευμένου O. obesus (μάρτυρας: (a,b)) και αγωγής με βιοεπιφανειοδραστικό (θεραπεία: (c,d)).Τα βέλη δείχνουν εντερικό επιθήλιο (epi) και μυ (mu), αντίστοιχα.Μπάρα = 50 μm.
Σε αυτή τη μελέτη, το ECOSAR χρησιμοποιήθηκε για την πρόβλεψη της οξείας τοξικότητας των προϊόντων βιοεπιφανειοδραστικών ραμνολιπιδίων σε πρωτογενείς παραγωγούς (πράσινα φύκια), πρωτογενείς καταναλωτές (ψύλλους νερού) και δευτερογενείς καταναλωτές (ψάρια).Αυτό το πρόγραμμα χρησιμοποιεί εξελιγμένα ποσοτικά μοντέλα ένωσης δομής-δραστικότητας για την αξιολόγηση της τοξικότητας με βάση τη μοριακή δομή.Το μοντέλο χρησιμοποιεί λογισμικό δομής-δραστικότητας (SAR) για τον υπολογισμό της οξείας και μακροπρόθεσμης τοξικότητας ουσιών στα υδρόβια είδη.Συγκεκριμένα, ο Πίνακας 2 συνοψίζει τις εκτιμώμενες μέσες θανατηφόρες συγκεντρώσεις (LC50) και τις μέσες αποτελεσματικές συγκεντρώσεις (EC50) για πολλά είδη.Η ύποπτη τοξικότητα κατηγοριοποιήθηκε σε τέσσερα επίπεδα χρησιμοποιώντας το Παγκόσμιο Εναρμονισμένο Σύστημα Ταξινόμησης και Επισήμανσης Χημικών Προϊόντων (Πίνακας 3).
Έλεγχος ασθενειών που μεταδίδονται από φορείς, ιδιαίτερα στελεχών κουνουπιών και κουνουπιών Aedes.Αιγύπτιοι, τώρα δύσκολη δουλειά 40,41,42,43,44,45,46.Αν και ορισμένα χημικά διαθέσιμα φυτοφάρμακα, όπως τα πυρεθροειδή και τα οργανοφωσφορικά, είναι κάπως ωφέλιμα, ενέχουν σημαντικούς κινδύνους για την ανθρώπινη υγεία, συμπεριλαμβανομένου του διαβήτη, των αναπαραγωγικών διαταραχών, των νευρολογικών διαταραχών, του καρκίνου και των αναπνευστικών ασθενειών.Επιπλέον, με την πάροδο του χρόνου, αυτά τα έντομα μπορούν να γίνουν ανθεκτικά σε αυτά13,43,48.Έτσι, αποτελεσματικά και φιλικά προς το περιβάλλον μέτρα βιολογικού ελέγχου θα γίνουν μια πιο δημοφιλής μέθοδος καταπολέμησης των κουνουπιών49,50.Ο Benelli51 πρότεινε ότι ο έγκαιρος έλεγχος των φορέων κουνουπιών θα ήταν πιο αποτελεσματικός στις αστικές περιοχές, αλλά δεν συνιστούσε τη χρήση προνυμφοκτόνων σε αγροτικές περιοχές52.Οι Tom et al 53 πρότειναν επίσης ότι ο έλεγχος των κουνουπιών στα ανώριμα στάδιά τους θα ήταν μια ασφαλής και απλή στρατηγική επειδή είναι πιο ευαίσθητα στους παράγοντες ελέγχου 54 .
Η παραγωγή βιοεπιφανειοδραστικού από ένα ισχυρό στέλεχος (Enterobacter cloacae SJ2) έδειξε σταθερή και πολλά υποσχόμενη αποτελεσματικότητα.Η προηγούμενη μελέτη μας ανέφερε ότι το Enterobacter cloacae SJ2 βελτιστοποιεί την παραγωγή βιοεπιφανειοδραστικών μέσων χρησιμοποιώντας φυσικοχημικές παραμέτρους26.Σύμφωνα με τη μελέτη τους, οι βέλτιστες συνθήκες για την παραγωγή βιοεπιφανειοδραστικών από ένα πιθανό προϊόν απομόνωσης E. cloacae ήταν επώαση για 36 ώρες, ανάδευση στις 150 rpm, pH 7,5, 37 °C, αλατότητα 1 ppt, 2% γλυκόζη ως πηγή άνθρακα, 1 % μαγιά .το εκχύλισμα χρησιμοποιήθηκε ως πηγή αζώτου για να ληφθούν 2,61 g/L βιοεπιφανειοδραστικής ουσίας.Επιπλέον, τα βιοεπιφανειοδραστικά χαρακτηρίστηκαν χρησιμοποιώντας TLC, FTIR και MALDI-TOF-MS.Αυτό επιβεβαίωσε ότι το ραμνολιπίδιο είναι βιοεπιφανειοδραστικό.Τα γλυκολιπιδικά βιοεπιφανειοδραστικά είναι η πιο εντατικά μελετημένη κατηγορία άλλων τύπων βιοεπιφανειοδραστικών ουσιών55.Αποτελούνται από υδατάνθρακες και λιπιδικά μέρη, κυρίως αλυσίδες λιπαρών οξέων.Μεταξύ των γλυκολιπιδίων, οι κύριοι εκπρόσωποι είναι το ραμνολιπίδιο και το σοφορολιπίδιο56.Τα ραμνολιπίδια περιέχουν δύο τμήματα ραμνόζης συνδεδεμένα με μονο- ή δι-β-υδροξυδεκανοϊκό οξύ 57 .Η χρήση ραμνολιπιδίων στην ιατρική και τη φαρμακευτική βιομηχανία είναι καθιερωμένη 58 , επιπλέον της πρόσφατης χρήσης τους ως φυτοφαρμάκων 59 .
Η αλληλεπίδραση του βιοεπιφανειοδραστικού με την υδρόφοβη περιοχή του αναπνευστικού σιφονιού επιτρέπει στο νερό να περάσει μέσα από τη στοματική του κοιλότητα, αυξάνοντας έτσι την επαφή των προνυμφών με το υδάτινο περιβάλλον.Η παρουσία βιοεπιφανειοδραστικών επηρεάζει επίσης την τραχεία, το μήκος της οποίας είναι κοντά στην επιφάνεια, γεγονός που διευκολύνει τις προνύμφες να έρπουν στην επιφάνεια και να αναπνέουν.Ως αποτέλεσμα, η επιφανειακή τάση του νερού μειώνεται.Δεδομένου ότι οι προνύμφες δεν μπορούν να προσκολληθούν στην επιφάνεια του νερού, πέφτουν στον πυθμένα της δεξαμενής, διαταράσσοντας την υδροστατική πίεση, με αποτέλεσμα την υπερβολική κατανάλωση ενέργειας και τον θάνατο από πνιγμό38,60.Παρόμοια αποτελέσματα ελήφθησαν από το Ghribi61, όπου ένα βιοεπιφανειοδραστικό που παρήχθη από τον Bacillus subtilis έδειξε προνυμφοκτόνο δράση κατά της Ephestia kuehniella.Ομοίως, η προνυμφοκτόνος δραστηριότητα του Cx.Οι Das και Mukherjee23 αξιολόγησαν επίσης την επίδραση των κυκλικών λιποπεπτιδίων στις προνύμφες quinquefasciatus.
Τα αποτελέσματα αυτής της μελέτης αφορούν την προνυμφοκτόνο δράση των ραμνολιπιδικών βιοεπιφανειοδραστικών ουσιών έναντι του Cx.Η θανάτωση των κουνουπιών quinquefasciatus είναι σύμφωνη με προηγούμενα δημοσιευμένα αποτελέσματα.Για παράδειγμα, χρησιμοποιούνται βιοεπιφανειοδραστικά με βάση την επιφανειοδραστική ουσία που παράγονται από διάφορα βακτήρια του γένους Bacillus.και Pseudomonas spp.Μερικές πρώτες αναφορές64,65,66 ανέφεραν δραστηριότητα θανάτωσης προνυμφών λιποπεπτιδικών βιοεπιφανειοδραστικών από Bacillus subtilis23.Οι Deepali et al.63 διαπίστωσαν ότι το ραμνολιπιδικό βιοεπιφανειοδραστικό που απομονώθηκε από Stenotropomonas maltophilia είχε ισχυρή προνυμφοκτόνο δράση σε συγκέντρωση 10 mg/L.Οι Silva et al.67 ανέφεραν την προνυμφοκτόνο δράση του ραμνολιπιδικού βιοεπιφανειοδραστικού έναντι του Ae σε συγκέντρωση 1 g/L.Aedes aegypti.Οι Kanakdande et al.68 ανέφεραν ότι τα λιποπεπτιδικά βιοεπιφανειοδραστικά που παράγονται από τον Bacillus subtilis προκάλεσαν συνολική θνησιμότητα σε προνύμφες Culex και τερμίτες με το λιπόφιλο κλάσμα του Ευκάλυπτου.Ομοίως, οι Masendra et al.69 ανέφεραν θνησιμότητα 61,7% στα λιπόφιλα κλάσματα η-εξανίου και EtOAc του ακατέργαστου εκχυλίσματος E..
Οι Parthipan et al 70 ανέφεραν την εντομοκτόνο χρήση λιποπεπτιδικών βιοεπιφανειοδραστικών παραγόμενων από Bacillus subtilis A1 και Pseudomonas stutzeri NA3 κατά του Anopheles Stephensi, ενός φορέα του παρασίτου της ελονοσίας Plasmodium.Παρατήρησαν ότι οι προνύμφες και οι νύμφες επιβίωσαν περισσότερο, είχαν μικρότερες περιόδους ωοτοκίας, ήταν στείρες και είχαν μικρότερη διάρκεια ζωής όταν υποβλήθηκαν σε θεραπεία με διαφορετικές συγκεντρώσεις βιοεπιφανειοδραστικών.Οι παρατηρούμενες τιμές LC50 του βιοεπιφανειοδραστικού B. subtilis A1 ήταν 3,58, 4,92, 5,37, 7,10 και 7,99 mg/L για διαφορετικές προνυμφικές καταστάσεις (δηλαδή προνύμφες I, II, III, IV και νύμφες σταδίου) αντίστοιχα.Συγκριτικά, τα βιοεπιφανειοδραστικά για τα στάδια της προνύμφης I-IV και τα στάδια νύμφης του Pseudomonas stutzeri NA3 ήταν 2,61, 3,68, 4,48, 5,55 και 6,99 mg/L, αντίστοιχα.Η καθυστερημένη φαινολογία των επιζώντων προνυμφών και νυμφών πιστεύεται ότι είναι το αποτέλεσμα σημαντικών φυσιολογικών και μεταβολικών διαταραχών που προκαλούνται από εντομοκτόνες θεραπείες71.
Το στέλεχος Wickerhamomyces anomalus CCMA 0358 παράγει ένα βιοεπιφανειοδραστικό με 100% προνυμφοκτόνο δράση κατά των κουνουπιών Aedes.aegypti το διάστημα 24 ωρών 38 ήταν υψηλότερο από αυτό που αναφέρθηκε από τους Silva et al.Ένα βιοεπιφανειοδραστικό που παράγεται από Pseudomonas aeruginosa χρησιμοποιώντας ηλιέλαιο ως πηγή άνθρακα έχει αποδειχθεί ότι σκοτώνει το 100% των προνυμφών εντός 48 ωρών 67 .Οι Abinaya et al.72 και Pradhan et al.73 επίσης κατέδειξαν τις προνυμφοκτόνες ή εντομοκτόνες επιδράσεις των επιφανειοδραστικών ουσιών που παράγονται από διάφορα προϊόντα απομόνωσης του γένους Bacillus.Μια προηγουμένως δημοσιευμένη μελέτη από τους Senthil-Nathan et al.διαπίστωσε ότι το 100% των προνυμφών κουνουπιών που εκτέθηκαν σε λιμνοθάλασσες φυτών ήταν πιθανό να πεθάνουν.74.
Η αξιολόγηση των υποθανατηφόρων επιπτώσεων των εντομοκτόνων στη βιολογία των εντόμων είναι κρίσιμη για τα προγράμματα ολοκληρωμένης διαχείρισης παρασίτων, επειδή οι υποθανατηφόρες δόσεις/συγκεντρώσεις δεν σκοτώνουν τα έντομα, αλλά μπορεί να μειώσουν τους πληθυσμούς των εντόμων στις μελλοντικές γενιές διαταράσσοντας τα βιολογικά χαρακτηριστικά10.Οι Siqueira et al 75 παρατήρησαν πλήρη προνυμφοκτόνο δράση (100% θνησιμότητα) του ραμνολιπιδικού βιοεπιφανειοδραστικού (300 mg/ml) όταν δοκιμάστηκαν σε διάφορες συγκεντρώσεις που κυμαίνονταν από 50 έως 300 mg/ml.Προνυμφικό στάδιο των στελεχών Aedes aegypti.Ανέλυσαν τις επιπτώσεις του χρόνου μέχρι το θάνατο και των υποθανατηφόρων συγκεντρώσεων στην επιβίωση των προνυμφών και στη δραστηριότητα της κολύμβησης.Επιπλέον, παρατήρησαν μείωση στην ταχύτητα κολύμβησης μετά από 24–48 ώρες έκθεσης σε υποθανατηφόρες συγκεντρώσεις βιοεπιφανειοδραστικού (π.χ. 50 mg/mL και 100 mg/mL).Τα δηλητήρια που έχουν πολλά υποσχόμενους υποθανατικούς ρόλους πιστεύεται ότι είναι πιο αποτελεσματικά στην πρόκληση πολλαπλών ζημιών σε εκτεθειμένα παράσιτα76.
Οι ιστολογικές παρατηρήσεις των αποτελεσμάτων μας δείχνουν ότι τα βιοεπιφανειοδραστικά που παράγονται από το Enterobacter cloacae SJ2 αλλάζουν σημαντικά τους ιστούς των προνυμφών κουνουπιών (Cx. quinquefasciatus) και τερμιτών (O. obesus).Παρόμοιες ανωμαλίες προκάλεσαν παρασκευάσματα βασιλελαίου στην Αν.gambiaes.s και An.arabica περιέγραψε ο Ochola77.Οι Kamaraj et al.78 περιέγραψαν επίσης τις ίδιες μορφολογικές ανωμαλίες στο An.Οι προνύμφες της Stephanie εκτέθηκαν σε νανοσωματίδια χρυσού.Οι Vasantha-Srinivasan et al.79 ανέφεραν επίσης ότι το αιθέριο έλαιο του ποιμενικού πορτοφολιού κατέστρεψε σοβαρά τον θάλαμο και τα επιθηλιακά στρώματα του Aedes albopictus.Aedes aegypti.Οι Raghavendran et al ανέφεραν ότι οι προνύμφες κουνουπιών υποβλήθηκαν σε θεραπεία με 500 mg/ml μυκηλιακό εκχύλισμα ενός τοπικού μύκητα Penicillium.Οι Αε παρουσιάζουν σοβαρή ιστολογική βλάβη.aegypti και Cx.Ποσοστό θνησιμότητας 80. Προηγουμένως, οι Abinaya et al.Μελετήθηκαν προνύμφες τέταρτου σταδίου An.Στεφάνση και Αε.Η aegypti βρήκε πολυάριθμες ιστολογικές αλλαγές στο Aedes aegypti που υποβλήθηκε σε θεραπεία με εξωπολυσακχαρίτες B. licheniformis, συμπεριλαμβανομένων του γαστρικού τυφλού, της μυϊκής ατροφίας, της βλάβης και της αποδιοργάνωσης των γαγγλίων του νευρικού μυελού72.Σύμφωνα με τους Raghavendran et al., μετά από θεραπεία με μυκηλιακό εκχύλισμα P. daleae, τα κύτταρα του μέσου εντέρου των δοκιμασμένων κουνουπιών (προνύμφες 4ου σταδίου) εμφάνισαν διόγκωση του εντερικού αυλού, μείωση του μεσοκυττάριου περιεχομένου και πυρηνικό εκφυλισμό81.Οι ίδιες ιστολογικές αλλαγές παρατηρήθηκαν σε προνύμφες κουνουπιών που υποβλήθηκαν σε αγωγή με εκχύλισμα φύλλων εχινάκειας, υποδεικνύοντας την εντομοκτόνο δυνατότητα των υπό θεραπεία ενώσεων50.
Η χρήση του λογισμικού ECOSAR έχει λάβει διεθνή αναγνώριση82.Η τρέχουσα έρευνα δείχνει ότι η οξεία τοξικότητα των βιοεπιφανειοδραστικών ECOSAR στα μικροφύκη (C. vulgaris), τα ψάρια και τους ψύλλους του νερού (D. magna) εμπίπτει στην κατηγορία «τοξικότητας» που ορίζεται από τα Ηνωμένα Έθνη83.Το μοντέλο οικοτοξικότητας ECOSAR χρησιμοποιεί SAR και QSAR για την πρόβλεψη της οξείας και μακροπρόθεσμης τοξικότητας των ουσιών και χρησιμοποιείται συχνά για την πρόβλεψη της τοξικότητας των οργανικών ρύπων82,84.
Η παραφορμαλδεΰδη, το ρυθμιστικό διάλυμα φωσφορικού νατρίου (pH 7,4) και όλες οι άλλες χημικές ουσίες που χρησιμοποιήθηκαν σε αυτή τη μελέτη αγοράστηκαν από τα εργαστήρια HiMedia, Ινδία.
Η παραγωγή βιοεπιφανειοδραστικού πραγματοποιήθηκε σε φιάλες Erlenmeyer των 500 mL που περιείχαν 200 mL αποστειρωμένου μέσου Bushnell Haas συμπληρωμένο με 1% ακατέργαστο έλαιο ως μοναδική πηγή άνθρακα.Μια προκαλλιέργεια Enterobacter cloacae SJ2 (1,4 χ 104 CFU/ml) εμβολιάστηκε και καλλιεργήθηκε σε τροχιακό αναδευτήρα στους 37°C, 200 rpm για 7 ημέρες.Μετά την περίοδο επώασης, το βιοεπιφανειοδραστικό εκχυλίστηκε με φυγοκέντρηση του μέσου καλλιέργειας στα 3400xg για 20 λεπτά στους 4°C και το προκύπτον υπερκείμενο χρησιμοποιήθηκε για σκοπούς διαλογής.Οι διαδικασίες βελτιστοποίησης και ο χαρακτηρισμός των βιοεπιφανειοδραστικών ουσιών υιοθετήθηκαν από την προηγούμενη μελέτη μας26.
Οι προνύμφες Culex quinquefasciatus ελήφθησαν από το Κέντρο Προηγμένων Μελετών στη Θαλάσσια Βιολογία (CAS), Palanchipetai, Tamil Nadu (Ινδία).Οι προνύμφες εκτράφηκαν σε πλαστικά δοχεία γεμάτα με απιονισμένο νερό στους 27 ± 2°C και σε φωτοπερίοδο 12:12 (φως: σκοτάδι).Οι προνύμφες κουνουπιών τροφοδοτήθηκαν με διάλυμα γλυκόζης 10%.
Οι προνύμφες Culex quinquefasciatus έχουν βρεθεί σε ανοιχτές και απροστάτευτες σηπτικές δεξαμενές.Χρησιμοποιήστε τυπικές κατευθυντήριες γραμμές ταξινόμησης για τον εντοπισμό και την καλλιέργεια προνυμφών στο εργαστήριο85.Οι δοκιμές προνυμφοκτόνων πραγματοποιήθηκαν σύμφωνα με τις συστάσεις του Παγκόσμιου Οργανισμού Υγείας 86 .SH.Οι προνύμφες τέταρτου σταδίου του quinquefasciatus συλλέχθηκαν σε κλειστούς σωλήνες σε ομάδες των 25 ml και 50 ml με διάκενο αέρα ίσο με τα δύο τρίτα της χωρητικότητάς τους.Προστέθηκε βιοεπιφανειοδραστικό (0–50 mg/ml) σε κάθε σωληνάριο ξεχωριστά και αποθηκεύτηκε στους 25 °C.Ο σωλήνας ελέγχου χρησιμοποιούσε μόνο απεσταγμένο νερό (50 ml).Νεκρές προνύμφες θεωρήθηκαν αυτές που δεν έδειξαν σημάδια κολύμβησης κατά την περίοδο επώασης (12–48 ώρες) 87 .Υπολογίστε το ποσοστό θνησιμότητας των προνυμφών χρησιμοποιώντας την εξίσωση.(1)88.
Η οικογένεια Odontotermitidae περιλαμβάνει τον Ινδικό τερμίτη Odontotermes obesus, που βρίσκεται σε σάπιους κορμούς στη Γεωργική Πανεπιστημιούπολη (Πανεπιστήμιο Annamalai, Ινδία).Δοκιμάστε αυτό το βιοεπιφανειοδραστικό (0–50 mg/ml) χρησιμοποιώντας κανονικές διαδικασίες για να προσδιορίσετε εάν είναι επιβλαβές.Μετά από ξήρανση σε στρωτή ροή αέρα για 30 λεπτά, κάθε λωρίδα χαρτιού Whatman επικαλύφθηκε με βιοεπιφανειοδραστικό σε συγκέντρωση 30, 40 ή 50 mg/ml.Οι προεπικαλυμμένες και μη επικαλυμμένες λωρίδες χαρτιού δοκιμάστηκαν και συγκρίθηκαν στο κέντρο ενός τρυβλίου Petri.Κάθε τρυβλίο Petri περιέχει περίπου τριάντα ενεργούς τερμίτες O. obesus.Οι τερμίτες ελέγχου και δοκιμής έλαβαν υγρό χαρτί ως πηγή τροφής.Όλες οι πλάκες διατηρήθηκαν σε θερμοκρασία δωματίου καθ' όλη τη διάρκεια της περιόδου επώασης.Οι τερμίτες πέθαναν μετά από 12, 24, 36 και 48 ώρες89,90.Στη συνέχεια χρησιμοποιήθηκε η εξίσωση 1 για την εκτίμηση του ποσοστού θνησιμότητας τερμιτών σε διαφορετικές συγκεντρώσεις βιοεπιφανειοδραστικού.(2).
Τα δείγματα διατηρήθηκαν σε πάγο και συσκευάστηκαν σε μικροσωλήνες που περιείχαν 100 ml ρυθμιστικού διαλύματος φωσφορικού νατρίου 0,1 Μ (ρΗ 7,4) και στάλθηκαν στο Central Aquaculture Pathology Laboratory (CAPL) του Rajiv Gandhi Centre for Aquaculture (RGCA).Ιστολογικό Εργαστήριο, Sirkali, Mayiladuthurai.District, Tamil Nadu, Ινδία για περαιτέρω ανάλυση.Τα δείγματα σταθεροποιήθηκαν αμέσως σε παραφορμαλδεΰδη 4% στους 37°C για 48 ώρες.
Μετά τη φάση στερέωσης, το υλικό πλύθηκε τρεις φορές με ρυθμιστικό διάλυμα φωσφορικού νατρίου 0,1 Μ (ρΗ 7,4), αφυδατώθηκε σταδιακά σε αιθανόλη και εμποτίστηκε σε ρητίνη LEICA για 7 ημέρες.Στη συνέχεια, η ουσία τοποθετείται σε ένα πλαστικό καλούπι γεμάτο με ρητίνη και πολυμεριστή και στη συνέχεια τοποθετείται σε φούρνο που θερμαίνεται στους 37°C μέχρι να πολυμεριστεί πλήρως το μπλοκ που περιέχει την ουσία.
Μετά τον πολυμερισμό, τα μπλοκ κόπηκαν χρησιμοποιώντας μικροτόμο LEICA RM2235 (Rankin Biomedical Corporation 10,399 Enterprise Dr. Davisburg, MI 48,350, USA) σε πάχος 3 mm.Οι ενότητες ομαδοποιούνται σε διαφάνειες, με έξι ενότητες ανά διαφάνεια.Οι αντικειμενοφόρες πλάκες ξηράνθηκαν σε θερμοκρασία δωματίου, στη συνέχεια χρωματίστηκαν με αιματοξυλίνη για 7 λεπτά και πλύθηκαν με τρεχούμενο νερό για 4 λεπτά.Επιπλέον, εφαρμόστε το διάλυμα ηωσίνης στο δέρμα για 5 λεπτά και ξεπλύνετε με τρεχούμενο νερό για 5 λεπτά.
Η οξεία τοξικότητα προβλέφθηκε χρησιμοποιώντας υδρόβιους οργανισμούς από διαφορετικά τροπικά επίπεδα: ψάρια LC50 96 ωρών, D. magna LC50 48 ωρών και πράσινα φύκια EC50 96 ωρών.Η τοξικότητα των βιοεπιφανειοδραστικών ραμνολιπιδίων στα ψάρια και στα πράσινα φύκια αξιολογήθηκε χρησιμοποιώντας το λογισμικό ECOSAR έκδοση 2.2 για Windows που αναπτύχθηκε από την Υπηρεσία Προστασίας του Περιβάλλοντος των ΗΠΑ.(Διαθέσιμο στο διαδίκτυο στη διεύθυνση https://www.epa.gov/tsca-screening-tools/ecological-struct-activity-relationships-ecosar-predictive-model).
Όλες οι δοκιμές για προνυμφοκτόνο και αντιτερμιτική δράση πραγματοποιήθηκαν εις τριπλούν.Πραγματοποιήθηκε μη γραμμική παλινδρόμηση (καταγραφή μεταβλητών απόκρισης δόσης) δεδομένων θνησιμότητας προνυμφών και τερμιτών για τον υπολογισμό της μέσης θανατηφόρας συγκέντρωσης (LC50) με διάστημα εμπιστοσύνης 95% και οι καμπύλες απόκρισης συγκέντρωσης δημιουργήθηκαν χρησιμοποιώντας Prism® (έκδοση 8.0, GraphPad Software) Inc. ΗΠΑ) 84, 91.
Η παρούσα μελέτη αποκαλύπτει τη δυνατότητα των μικροβιακών βιοεπιφανειοδραστικών παραγόμενων από το Enterobacter cloacae SJ2 ως προνυμφοκτόνων και αντιτερμιτικών παραγόντων των κουνουπιών και αυτή η εργασία θα συμβάλει στην καλύτερη κατανόηση των μηχανισμών της προνυμφοκτόνος και αντιτερμιτικής δράσης.Ιστολογικές μελέτες προνυμφών που υποβλήθηκαν σε αγωγή με βιοεπιφανειοδραστικά έδειξαν βλάβη στην πεπτική οδό, στο μέσο έντερο, στον εγκεφαλικό φλοιό και υπερπλασία των επιθηλιακών κυττάρων του εντέρου.Αποτελέσματα: Η τοξικολογική αξιολόγηση της αντιτερμιτικής και προνυμφοκτόνου δραστικότητας του ραμνολιπιδικού βιοεπιφανειοδραστικού που παράγεται από το Enterobacter cloacae SJ2 αποκάλυψε ότι αυτό το προϊόν απομόνωσης είναι ένα πιθανό βιοπαρασιτοκτόνο για τον έλεγχο των μεταδιδόμενων από φορείς ασθενειών των κουνουπιών (Cx quinquefasciatus) και των τερμιτών (O. obesus).Υπάρχει ανάγκη να κατανοηθεί η υποκείμενη περιβαλλοντική τοξικότητα των βιοεπιφανειοδραστικών ουσιών και οι πιθανές περιβαλλοντικές επιπτώσεις τους.Αυτή η μελέτη παρέχει μια επιστημονική βάση για την αξιολόγηση του περιβαλλοντικού κινδύνου των βιοεπιφανειοδραστικών ουσιών.
Ώρα δημοσίευσης: Απρ-09-2024