タイの地元の食品加工工場で蚊対策を実施した以前のプロジェクトでは、ハマスゲ、ガランガル、シナモンの精油（EO）がネッタイシマカに対して優れた抗蚊活性を示すことがわかった。殺虫剤耐性を持つ蚊の個体群の制御を改善するため、本研究では、エチレンオキシドの成虫殺虫効果とペルメトリンのネッタイシマカに対する毒性との間の潜在的な相乗効果を特定することを目的とした。対象は、ピレスロイド耐性系統と感受性系統を含むネッタイシマカである。
感受性系統 Muang Chiang Mai (MCM-S) と抵抗性系統 Pang Mai Dang (PMD-R) に対して、C. rotundus と A. galanga の根茎および C. verum の樹皮から抽出した EO の化学組成と殺虫活性を評価する。成虫の活動性 Ae. Aedes aegypti。EO-ペルメトリン混合物の成虫バイオアッセイもこれらの Aedes 蚊に対して実施し、その相乗活性を理解した。 aegypti 系統。
GC-MS分析法を用いた化学的特性評価により、C. rotundus、A. galanga、C. verumの精油から48種類の化合物が同定され、それぞれ全成分の80.22%、86.75%、97.24%を占めていることが示された。シペレン（14.04%）、β-ビサボレン（18.27%）、シンナムアルデヒド（64.66%）は、それぞれカヤツリグサ油、ガランガル油、バルサミコ油の主成分である。成虫殺傷生物学的試験では、C. rotundus、A. galanga、C. verumのEVはAe.ネッタイシマカ (Aedes aegypti) に対する MCM-S および PMD-R の LD50 値は、それぞれ 10.05 および 9.57 μg/mg 雌、7.97 および 7.94 μg/mg 雌、3.30 および 3.22 μg/mg 雌であった。これらの精油中の MCM-S および PMD-R Ae の成虫殺虫効果は、ピペロニルブトキシド (PBO 値、LD50 = それぞれ 6.30 および 4.79 μg/mg 雌) に近いが、ペルメトリン (LD50 値 = それぞれ 0.44 および 3.70 ng/mg 雌) ほど顕著ではなかった。しかし、組み合わせバイオアッセイでは、精油とペルメトリンの間に相乗効果が見られた。2 系統のネッタイシマカに対するペルメトリンとの有意な相乗効果。 C. rotundusとA. galangaのEMではAedes aegyptiが確認された。C. rotundusとA. galangaの精油を添加すると、MCM-Sに対するペルメトリンのLD50値は、雌でそれぞれ0.44から0.07 ng/mgと0.11 ng/mgに有意に低下し、相乗効果比（SR）値はそれぞれ6.28と4.00であった。さらに、C. rotundusとA. galangaの精油は、PMD-Rに対するペルメトリンのLD50値も、雌でそれぞれ3.70から0.42 ng/mgと0.003 ng/mgに有意に低下し、SR値はそれぞれ8.81と1233.33であった。
EO-ペルメトリンの組み合わせによる、2系統のネッタイシマカ成虫に対する毒性増強の相乗効果。ネッタイシマカは、特に従来の化合物が効果がない、または不適切な場合に、抗蚊効果を高める相乗剤として、有望な役割を果たすことが示された。
ネッタイシマカ（双翅目：カ科）は、デング熱や黄熱病、チクングニア熱、ジカウイルスなどの他のウイルス感染症の主な媒介者であり、人間にとって大きな、そして持続的な脅威となっている[1, 2]。デングウイルスは、人間に感染する最も深刻な病原性出血熱であり、年間推定500万～1億件の症例が発生し、世界中で25億人以上が感染リスクにさらされている[3]。この感染症の流行は、ほとんどの熱帯諸国の人口、医療制度、経済に大きな負担をかけている[1]。タイ保健省によると、2015年には全国で142,925件のデング熱症例と141人の死亡が報告されており、これは2014年の症例数と死亡者数の3倍以上である[4]。歴史的証拠にもかかわらず、デング熱はネッタイシマカによって根絶または大幅に減少した。ネッタイシマカの制御後[5]、感染率は劇的に増加し、数十年にわたる地球温暖化もあって、この病気は世界中に広がりました。ネッタイシマカは日中、人間の住居内やその周辺で交尾、摂食、休息、産卵を行う家屋性蚊であるため、その駆除と制御は比較的困難です。さらに、この蚊は自然現象（干ばつなど）や人間の制御措置によって引き起こされる環境の変化や撹乱に適応する能力があり、元の数に戻ることができます[6, 7]。デング熱に対するワクチンはごく最近承認されたばかりで、デング熱に対する特異的な治療法がないため、デング熱の感染リスクを予防および軽減するには、蚊の媒介を制御し、人間と媒介との接触をなくすことに完全に依存しています。
特に、蚊の駆除に化学物質を使用することは、総合的な統合ベクター管理の重要な構成要素として、公衆衛生において重要な役割を担っています。最も一般的な化学的方法には、蚊の幼虫（殺幼虫剤）と成虫（殺虫剤）に作用する低毒性殺虫剤の使用が含まれます。発生源の削減と、有機リン系殺虫剤や昆虫成長調節剤などの化学殺幼虫剤の定期的な使用による幼虫の駆除は重要視されています。しかし、合成殺虫剤に関連する環境への悪影響と、その手間のかかる複雑な維持管理は依然として大きな懸念事項です[8, 9]。成虫駆除などの従来の能動的ベクター制御は、感染症ベクターを迅速かつ大規模に根絶し、地域のベクター個体群の寿命と寿命を短縮できるため、ウイルス流行時の最も効果的な制御手段となっています[3]。 , 10]。化学殺虫剤の 4 つのクラス、有機塩素系 (DDT とだけ呼ばれる)、有機リン系、カーバメート系、ピレスロイド系がベクター制御プログラムの基礎を形成しており、ピレスロイド系が最も成功しているクラスと考えられています。これらはさまざまな節足動物に対して非常に効果的で、哺乳類に対する毒性は低いです。現在、合成ピレスロイドは市販の殺虫剤の大部分を占めており、世界の殺虫剤市場の約 25% を占めています [11, 12]。ペルメトリンとデルタメトリンは広範囲スペクトルのピレスロイド殺虫剤で、農業や医療上重要なさまざまな害虫を制御するために何十年にもわたって世界中で使用されています [13, 14]。1950 年代には、DDT がタイの国家公衆衛生蚊対策プログラムで選ばれる化学物質として選ばれました。マラリア流行地域でDDTが広く使用された後、タイは1995年から2000年にかけてDDTの使用を段階的に廃止し、ペルメトリンとデルタメトリンという2種類のピレスロイドに置き換えた[15, 16]。これらのピレスロイド系殺虫剤は、主に蚊帳処理、熱噴霧、超低毒性スプレーの使用を通じて、マラリアとデング熱を制御するために1990年代初頭に導入された[14, 17]。しかし、蚊の強い耐性と、公衆衛生と合成化学物質の環境への影響に対する懸念による国民の遵守の欠如により、効果が低下している。これは、脅威ベクター制御プログラムの成功に大きな課題をもたらす[14, 18, 19]。戦略をより効果的にするためには、タイムリーで適切な対策が必要である。推奨される管理手順には、天然物質の代替、異なるクラスの化学物質のローテーション、相乗剤の添加、化学物質の混合、または異なるクラスの化学物質の同時適用などが含まれます[14、20、21]。したがって、環境に優しく、便利で効果的な代替物質と相乗剤を見つけて開発することが緊急に必要であり、本研究はこのニーズに対応することを目的としています。
天然由来の殺虫剤、特に植物成分に基づくものは、現在および将来の蚊の防除代替手段の評価において可能性を示している[22, 23, 24]。いくつかの研究では、成虫駆除剤として植物製品、特に精油（EO）を使用することで、重要な蚊の媒介生物を防除できることが示されている。セロリ、クミン、ゼドアリア、アニス、パイプペッパー、タイム、Schinus terebinthifolia、Cymbopogon citratus、Cymbopogon schoenanthus、Cymbopogon giganteus、Chenopodium ambrosioides、Cochlospermum planchonii、Eucalyptus ter eticornisなどの多くの植物油には、いくつかの重要な蚊種に対する成虫駆除特性が見つかっている。ユーカリ・シトリオドラ、イランイラン、パセリ[25,26,27,28,29,30]。エチレンオキシドは現在、単独で使用されるだけでなく、抽出された植物物質や既存の合成殺虫剤と組み合わせても使用されており、毒性の程度は様々である。有機リン系、カーバメート系、ピレスロイド系などの従来の殺虫剤とエチレンオキシド/植物抽出物の組み合わせは、毒性効果において相乗的または拮抗的に作用し、病原体媒介昆虫や害虫に対して有効であることが示されている[31,32,33,34,35]。しかし、合成化学物質の有無にかかわらず、植物化学物質の組み合わせの相乗的な毒性効果に関する研究のほとんどは、医学的に重要な蚊ではなく、農業昆虫の媒介昆虫や害虫を対象に行われている。さらに、蚊媒介昆虫に対する植物由来殺虫剤と合成殺虫剤の組み合わせの相乗効果に関する研究のほとんどは、幼虫駆除効果に焦点を当てている。
以前、著者らがタイの在来食用植物から殺虫剤をスクリーニングする進行中の研究プロジェクトの一環として実施した研究では、ハマスゲ、ガランガル、シナモン由来のエチレンオキシドが成虫のネッタイシマカに対して活性を示す可能性があることが判明した。エジプト[36]。したがって、本研究は、これらの薬用植物から分離された精油のネッタイシマカに対する有効性を評価することを目的とした。ネッタイシマカには、ピレスロイド耐性株と感受性株が含まれる。成虫に良好な有効性を持つエチレンオキシドと合成ピレスロイドの二成分混合物の相乗効果も分析され、従来の殺虫剤の使用を減らし、特にネッタイシマカに対する蚊媒介昆虫への耐性を高めることが試みられた。ネッタイシマカ。本稿では、有効な精油の化学的特性と、ネッタイシマカに対する合成ペルメトリンの毒性を高める可能性について報告する。ピレスロイド感受性系統（MCM-S）と耐性系統（PMD-R）のネッタイシマカ。
精油抽出に使用した C. rotundus と A. galanga の根茎および C. verum の樹皮 (図 1) は、タイのチェンマイ県の薬草供給業者から購入した。これらの植物の科学的同定は、タイのチェンマイ県にあるチェンマイ大学 (CMU) 理学部生物学科の植物標本学者である James Franklin Maxwell 氏、およびカーネギーメロン大学薬学部薬学科の科学者 Wannari Charoensap 氏との協議によって行われた。各植物の標本は、将来の使用のためにカーネギーメロン大学医学部寄生虫学科に保管されている。
植物サンプルは、天然精油（EO）の抽出前に水分を除去するため、換気が活発な開放空間で周囲温度が約 30 ± 5 °C の状態で 3 ～ 5 日間個別に日陰乾燥させた。各乾燥植物材料 250 g を機械的に粗粉末に粉砕し、水蒸気蒸留により精油（EO）を分離するために使用した。蒸留装置は、電気加熱マントル、3000 mL 丸底フラスコ、抽出カラム、コンデンサー、および Cool ace デバイス（Eyela Cool Ace CA-1112 CE、東京理化器械株式会社、東京、日本）で構成されている。フラスコに 1600 ml の蒸留水と 10 ～ 15 個のガラスビーズを加え、電気ヒーターを使用して約 100 °C まで加熱し、蒸留が完了してそれ以上 EO が生成されなくなるまで少なくとも 3 時間加熱する。 EO層は分液漏斗を用いて水相から分離し、無水硫酸ナトリウム（Na2SO4）で乾燥させた後、化学組成と成虫の活性を調べるまで、密閉した褐色の瓶に入れて4℃で保存した。
精油の化学組成は、成虫物質のバイオアッセイと同時に実施した。定性分析は、Hewlett-Packard (Wilmington, CA, USA) 7890Aガスクロマトグラフと、シングル四重極質量選択検出器 (Agilent Technologies, Wilmington, CA, USA) およびMSD 5975C (EI) (Agilent Technologies) からなるGC-MSシステムを用いて行った。
クロマトグラフィーカラム – DB-5MS (30 m × ID 0.25 mm × 膜厚 0.25 µm)。GC-MS の総実行時間は 20 分でした。分析条件は、インジェクターとトランスファーラインの温度がそれぞれ 250 °C と 280 °C、炉の温度が 50 °C から 250 °C まで 10 °C/分の速度で上昇するように設定、キャリアガスはヘリウム、流量は 1.0 ml/分、注入量は 0.2 µL (CH2Cl2 で体積比 1/10%)、スプリット比 100:1)、イオン化エネルギー 70 eV の電子イオン化システムが GC-MS 検出に使用されます。取得範囲は 50～550 原子質量単位 (amu)、スキャン速度は 2.91 スキャン/秒です。成分の相対百分率は、ピーク面積で正規化された百分率として表されます。 EO成分の同定は、保持指標（RI）に基づいて行われます。RIは、n-アルカン系列（C8-C40）についてVan den DoolとKratzの式[37]を用いて計算され、文献[38]およびライブラリデータベース（NIST 2008およびWiley 8NO8）の保持指標と比較されました。構造や分子式などの化合物の同一性は、入手可能な標準試料との比較によって確認されました。
合成ペルメトリンおよびピペロニルブトキシド（PBO、相乗効果試験における陽性対照）の分析標準品は、Sigma-Aldrich社（米国ミズーリ州セントルイス）から購入した。世界保健機関（WHO）の成人用検査キットおよびペルメトリン含浸紙（0.75%）の診断用量は、マレーシアのペナンにあるWHOベクターコントロールセンターから市販品として購入した。その他の化学薬品および試薬はすべて分析グレードのもので、タイのチェンマイ県にある地元の機関から購入した。
成虫バイオアッセイの試験生物として使用された蚊は、自由に交尾する実験室のネッタイシマカで、感受性のムアンチェンマイ系統（MCM-S）と耐性のパンマイダン系統（PMD-R）が含まれる。MCM-S系統は、タイのチェンマイ県ムアンチェンマイ地域で採取された地元のサンプルから得られ、1995年以来、CMU医学部寄生虫学教室の昆虫学室で維持されている[39]。ペルメトリン耐性であることが判明したPMD-R系統は、もともとタイのチェンマイ県メータン郡バンパンマイダンで採取された野外の蚊から分離され、1997年以来、同じ研究所で維持されている[40]。 PMD-R株は、WHO検出キットに若干の変更を加えて、0.75%ペルメトリンに断続的に曝露することで耐性レベルを維持する選択圧下で培養した[41]。ネッタイシマカの各株は、病原体フリーの実験室で、25±2℃、相対湿度80±10%、明暗周期14:10の条件下で個別にコロニーを形成させた。約200匹の幼虫を、水道水を入れたプラスチックトレイ（長さ33cm、幅28cm、高さ9cm）に1トレイあたり150～200匹の密度で飼育し、滅菌したドッグビスケットを1日2回与えた。成虫は湿ったケージで飼育し、10%ショ糖水溶液と10%マルチビタミンシロップ溶液を継続的に与えた。雌の蚊は定期的に吸血して産卵する。吸血していない生後2～5日の雌は、成体を用いた生物学的実験に継続的に使用することができる。
EOの用量反応バイオアッセイは、WHO感受性試験標準プロトコルに従って修正された局所法を使用して、成虫の雌のネッタイシマカ、MCM-S、およびPMD-Rに対して実施されました[42]。各植物からのEOは、適切な溶媒（例えばエタノールまたはアセトン）で段階的に希釈され、4～6段階の濃度系列が得られました。二酸化炭素（CO2）で麻酔した後、蚊は個別に体重測定されました。麻酔された蚊は、手順中に再活性化しないように、特製の冷却プレート上の乾燥ろ紙上で実体顕微鏡の下で動かないように保持されました。各処理で、0.1 μlのEO溶液が、Hamiltonハンドヘルドマイクロディスペンサー（700シリーズマイクロリットル™、Hamilton Company、Reno、NV、USA）を使用して雌の上胸背板に塗布されました。各濃度で25匹の雌蚊を処理し、少なくとも4つの異なる濃度で死亡率が10%から95%の範囲であった。溶媒で処理した蚊を対照とした。試験サンプルの汚染を防ぐため、試験した各EOごとにろ紙を新しいろ紙に交換した。これらのバイオアッセイで使用した用量は、雌蚊の体重1ミリグラムあたりのEOのマイクログラムで表される。成虫PBOの活性もEOと同様の方法で評価し、相乗効果実験ではPBOを陽性対照として使用した。すべてのグループの処理した蚊をプラスチックカップに入れ、10%スクロースと10%マルチビタミンシロップを与えた。すべてのバイオアッセイは25±2℃、相対湿度80±10%で実施し、対照とともに4回繰り返した。 24時間の飼育期間中の死亡率は、蚊が機械的刺激に反応しないことで確認され、4回の反復実験の平均値に基づいて記録された。実験処理は、異なるバッチの蚊を用いて、各試験サンプルについて4回繰り返された。結果はまとめられ、死亡率の計算に使用され、プロビット分析によって24時間致死量が決定された。
EOとペルメトリンの相乗的な殺虫効果は、前述のように局所毒性試験手順[42]を使用して評価した。アセトンまたはエタノールを溶媒として、所望の濃度のペルメトリン、およびEOとペルメトリンの二成分混合物（EO-ペルメトリン：LD25濃度のEOと混合したペルメトリン）を調製した。試験キット（ペルメトリンおよびEO-ペルメトリン）は、ネッタイシマカのMCM-SおよびPMD-R株に対して評価した。25匹の雌蚊それぞれに、成虫を殺す効果をテストするためにペルメトリンを4回投与し、各処理を4回繰り返した。候補となるEO相乗剤を特定するために、25匹の雌蚊それぞれにEO-ペルメトリンを4～6回投与し、各投与を4回繰り返した。PBO-ペルメトリン処理（LD25濃度のPBOと混合したペルメトリン）も陽性対照として用いた。これらの生物学的検定で使用される投与量は、雌の生体重1ミリグラムあたりの試験試料のナノグラム数で表されます。各蚊の系統について、個別に飼育されたバッチを用いて4回の実験評価を実施し、死亡率データをプールしてプロビット法を用いて解析し、24時間致死量を決定しました。
死亡率はアボット式[43]を用いて調整した。調整後のデータは、統計解析ソフトウェアSPSS（バージョン19.0）を用いてプロビット回帰分析により解析した。致死率25%、50%、90%、95%、99%（それぞれLD25、LD50、LD90、LD95、LD99）は、対応する95%信頼区間（95% CI）を用いて算出した。各生物学的アッセイにおける有意性および試験サンプル間の差は、カイ二乗検定またはマン・ホイットニーU検定を用いて評価した。P < 0.05の場合、結果は統計的に有意とみなした。< 0.05。抵抗係数（RR）は、以下の式を用いてLD50レベルで推定される[12]。
RR > 1 は耐性を示し、RR ≤ 1 は感受性を示します。各相乗剤候補の相乗比 (SR) 値は次のように計算されます [34, 35, 44]。
この因子は結果を 3 つのカテゴリに分けます。SR 値が 1±0.05 の場合は明らかな効果がないと考えられ、SR 値が >1.05 の場合は相乗効果があると考えられ、SR 値が 1.05 未満の場合は 1.05 未満です。淡黄色の液体オイルは、C. rotundus と A. galanga の根茎と C. verum の樹皮を水蒸気蒸留することで得られます。乾燥重量で計算された収率は、それぞれ 0.15%、0.27% (w/w)、0.54% (v/v) でした (表 1)。C. rotundus、A. galanga、C. verum のオイルの化学組成の GC-MS 研究では、それぞれ 19、17、21 種類の化合物が存在し、全成分の 80.22%、86.75%、97.24% を占めていることが示されました (表 2)。 C. lucidum 根茎油の成分は主にシペロネン (14.04%) で、次いでカラレン (9.57%)、α-カプセラン (7.97%)、α-カプセラン (7.53%) となっています。ガランガル根茎油の主な化学成分は β-ビサボレン (18.27%) で、次いで α-ベルガモテン (16.28%)、1,8-シネオール (10.17%)、ピペロノール (10.09%) となっています。C. verum 樹皮油の主成分はシンナムアルデヒド (64.66%) と特定され、ケイ皮酸アセテート (6.61%)、α-コパエン (5.83%)、3-フェニルプロピオンアルデヒド (4.09%) は微量成分とみなされました。図2に示すように、キペルネ、β-ビサボレン、シンナムアルデヒドの化学構造は、それぞれC. rotundus、A. galanga、C. verumの主要化合物である。
3種類の精油の成虫に対する活性を評価した結果を表3に示す。すべての精油は、異なる種類と用量でMCM-Sネッタイシマカに対して致死効果を示した。最も効果的な精油はC. verumで、次いでA. galanga、C. rotundusの順で、LD50値はそれぞれMCM-S雌で3.30、7.97、10.05 μg/mgであり、雌における3.22 (U = 1)、Z = -0.775、P = 0.667)、7.94 (U = 2、Z = 0、P = 1)、9.57 (U = 0、Z = -1.549、P = 0.333) μg/mg PMD-Rよりもわずかに高かった。これは、PBOがMSM-S系統よりもPMD-Rに対してわずかに高い成虫効果を示し、LD50値はそれぞれ4.79μg/mg雌と6.30μg/mg雌であったことに相当する（U = 0、Z = -2.021、P = 0.057）。C. verum、A. galanga、C. rotundus、およびPBOのPMD-Rに対するLD50値は、それぞれMCM-Sに対する値よりも約0.98倍、0.99倍、0.95倍、0.76倍低いと計算できる。したがって、これは、2つのAedes系統間でPBOとEOに対する感受性が比較的類似していることを示している。PMD-RはMCM-Sよりも感受性が高かったが、Aedes aegyptiの感受性は有意ではなかった。対照的に、2つのAedes系統はペルメトリンに対する感受性が大きく異なっていた。 aegypti（表4）。PMD-Rはペルメトリンに対して有意な耐性を示し（LD50値＝女性で0.44 ng/mg）、MCM-S（LD50値＝女性で0.44 ng/mg）と比較してLD50値は3.70 ng/mgと高かった（U＝0、Z＝-2.309、P＝0.029）。PMD-RはMCM-Sよりもペルメトリンに対する感受性がはるかに低いが、PBO、C. verum、A. galanga、C. rotundusオイルに対する感受性はMCM-Sよりもわずかに高い。
EO-ペルメトリンの組み合わせの成虫集団バイオアッセイで観察されたように、ペルメトリンとEOの二成分混合物（LD25）は相乗効果（SR値 > 1.05）または効果なし（SR値 = 1 ± 0.05）を示しました。実験用アルビノ蚊に対するEO-ペルメトリン混合物の複雑な成虫への影響。ネッタイシマカのMCM-S株とPMD-R株を表4と図3に示します。C. verumオイルの添加により、MCM-Sに対するペルメトリンのLD50がわずかに減少し、PMD-Rに対するLD50が女性で0.44～0.42 ng/mg、女性で3.70～3.85 ng/mgにわずかに増加することが分かりました。対照的に、C. rotundus および A. galanga オイルの添加により、MCM-S のペルメトリンの LD50 は 0.44 から 0.07 (U = 0、Z = -2.309、P = 0.029) および 0.11 (U = 0) に有意に減少した。MCM-S の LD50 値に基づくと、C. rotundus および A. galanga オイルの添加後の EO-ペルメトリン混合物の SR 値は、それぞれ 6.28 および 4.00 であった。したがって、PMD-Rに対するペルメトリンのLD50は、3.70から0.42 (U = 0、Z = -2.309、P = 0.029)、C. rotundusとA. galangaオイルの添加により0.003 (U = 0)に有意に減少した。 、Z = -2.337、P = 0.029) ng/mg雌。ペルメトリンとC. rotundusを組み合わせたPMD-Rに対するSR値は8.81であったのに対し、ガランガル-ペルメトリン混合物のSR値は1233.33であった。 MCM-S と比較して、陽性対照 PBO の LD50 値は、雌では 0.44 から 0.26 ng/mg に、雌では 3.70 ng/mg から 0.65 ng/mg に減少しました (U = 0、Z = -2.309、P = 0.029)。PMD-R も同様でした (U = 0、Z = -2.309、P = 0.029)。MCM-S 株と PMD-R 株の PBO-ペルメトリン混合物の SR 値は、それぞれ 1.69 と 5.69 でした。これらの結果は、C. rotundus および A. galanga オイルと PBO が、MCM-S 株と PMD-R 株に対して C. verum オイルよりもペルメトリンの毒性を増強することを示しています。
ピレスロイド感受性（MCM-S）および耐性（PMD-R）のネッタイシマカに対するEO、PBO、ペルメトリン（PE）およびそれらの組み合わせの成虫活性（LD50）。ネッタイシマカ
[45] 合成ピレスロイドは、農業や医療上重要なほぼすべての節足動物の防除に世界中で使用されています。しかし、合成殺虫剤の使用による有害な結果、特に蚊の耐性の発達と広範な耐性、長期的な健康と環境への影響のため、従来の合成殺虫剤の使用を減らし、代替品を開発することが緊急に必要とされています [35, 46, 47]。環境と人間の健康を保護することに加えて、植物由来殺虫剤の利点には、高い選択性、世界的な入手可能性、製造と使用の容易さがあり、蚊の防除に魅力的です [32,48, 49]。この研究では、GC-MS 分析による有効精油の化学的特性の解明に加えて、成虫精油の効力と合成ペルメトリンの毒性を高める能力も評価しました。ピレスロイド感受性系統（MCM-S）と耐性系統（PMD-R）のネッタイシマカ。
GC-MSによる特性評価では、C. rotundus、A. galanga、C. verumのオイルの主な成分はそれぞれシペレン（14.04%）、β-ビサボレン（18.27%）、シンナムアルデヒド（64.66%）であることが示されました。これらの化学物質は多様な生物学的活性を示しています。Ahnら[50]は、C. rotundusの根茎から単離された6-アセトキシシペレンが抗腫瘍化合物として作用し、卵巣癌細胞でカスパーゼ依存性アポトーシスを誘導できることを報告しました。ミルラの木の精油から抽出されたβ-ビサボレンは、in vitroとin vivoの両方でヒトおよびマウスの乳腺腫瘍細胞に対して特異的な細胞毒性を示します[51]。天然抽出物から得られる、または実験室で合成されるシンナムアルデヒドは、殺虫作用、抗菌作用、抗真菌作用、抗炎症作用、免疫調節作用、抗がん作用、抗血管新生作用を有することが報告されている[52]。
用量依存成虫活性バイオアッセイの結果は、試験したEOの優れた可能性を示し、Aedes mosquito株MCM-SとPMD-RがEOとPBOに対して同様の感受性を示した。Aedes aegypti。EOとペルメトリンの有効性を比較すると、後者の方がより強い殺虫効果を示した。雌におけるLD50値は、MCM-S株とPMD-R株でそれぞれ0.44 ng/mgと3.70 ng/mgである。これらの知見は、天然由来の殺虫剤、特に植物由来の製品は、一般的に合成物質よりも効果が低いことを示す多くの研究によって裏付けられている[31, 34, 35, 53, 54]。これは、前者が活性成分または不活性成分の複雑な組み合わせであるのに対し、後者は精製された単一の活性化合物であるためと考えられる。しかし、作用機序の異なる天然活性成分の多様性と複雑さは、生物活性を高めたり、宿主集団における抵抗性の発達を阻害したりする可能性がある[55, 56, 57]。多くの研究者が、C. verum、A. galanga、C. rotundus、およびβ-ビサボレン、シンナムアルデヒド、1,8-シネオールなどの成分の抗蚊作用の可能性を報告している[22, 36, 58, 59, 60,61, 62,63,64]。しかし、文献をレビューしたところ、ネッタイシマカに対するペルメトリンや他の合成殺虫剤との相乗効果に関する以前の報告はないことが明らかになった。
この研究では、2 つの Aedes 系統間でペルメトリン感受性に有意な差が観察されました。 Aedes aegypti。 MCM-S はペルメトリンに感受性がありますが、PMD-R はペルメトリンに対する感受性がはるかに低く、抵抗率は 8.41 でした。 MCM-S の感受性と比較すると、PMD-R はペルメトリンに対する感受性は低いものの、EO に対する感受性は高く、ペルメトリンと EO を組み合わせることでその有効性を高めることを目的としたさらなる研究の基礎となります。 成虫への影響に関する相乗効果に基づく組み合わせバイオアッセイでは、EO とペルメトリンの二成分混合物が成虫 Aedes aegypti の死亡率を減少または増加させることが示されました。 C. verum オイルの添加により、MCM-S に対するペルメトリンの LD50 はわずかに減少しましたが、PMD-R に対する LD50 はわずかに増加し、SR 値はそれぞれ 1.05 と 0.96 でした。これは、MCM-S および PMD-R で試験した場合、C. verum オイルがペルメトリンに対して相乗効果も拮抗効果も持たないことを示しています。対照的に、C. rotundus および A. galanga オイルは、MCM-S または PMD-R に対するペルメトリンの LD50 値を大幅に低下させることにより、顕著な相乗効果を示しました。ペルメトリンを C. rotundus および A. galanga の EO と組み合わせた場合、MCM-S に対する EO-ペルメトリン混合物の SR 値はそれぞれ 6.28 および 4.00 でした。さらに、ペルメトリンを C. rotundus (SR = 8.81) または A. galanga (SR = 1233.33) と組み合わせて PMD-R に対して評価した場合、SR 値は有意に増加しました。 C. rotundusとA. galangaの両方が、PMD-R Ae. aegyptiに対するペルメトリンの毒性を著しく増強したことは注目に値する。同様に、PBOはMCM-S株とPMD-R株に対してそれぞれ1.69と5.69のSR値でペルメトリンの毒性を増強することがわかった。C. rotundusとA. galangaは最も高いSR値を示したため、それぞれMCM-SとPMD-Rに対するペルメトリンの毒性を増強する最良の相乗剤であると考えられた。
これまでのいくつかの研究では、合成殺虫剤と植物抽出物の組み合わせがさまざまな蚊種に対して相乗効果を発揮することが報告されている。KalayanasundaramとDas [65]が研究したAnopheles Stephensiに対する幼虫駆除バイオアッセイでは、広範囲スペクトル有機リン系殺虫剤であるフェンチオンが、Cleodendron inerme、Pedalium murax、およびParthenium hysterophorusと関連していることが示された。抽出物間には有意な相乗効果が観察され、相乗効果（SF）はそれぞれ1.31、1.38、1.40、1.48、1.61、および2.23であった。 15種のマングローブの幼虫駆除スクリーニングにおいて、マングローブの支柱根の石油エーテル抽出物が、LC50値が25.7 mg/Lで、イエカ（Culex quinquefasciatus）に対して最も効果的であることがわかった[66]。この抽出物と植物性殺虫剤ピレスラムの相乗効果により、ピレスラムのC. quinquefasciatus幼虫に対するLC50が0.132 mg/Lから0.107 mg/Lに低下することも報告されており、さらに、この研究ではSF計算値1.23が使用された。34,35,44]。Solanum citronの根抽出物といくつかの合成殺虫剤（例えば、フェンチオン、シペルメトリン（合成ピレスロイド）、タイムホス（有機リン系殺幼虫剤））のアノフェレス蚊に対する複合効果を評価した。 Stephensi [54] および C. quinquefasciatus [34]。シペルメトリンと黄色果実石油エーテル抽出物の併用は、すべての比率でシペルメトリンに対して相乗効果を示した。最も効果的な比率は 1:1 の二成分混合物で、An. Stephen West [54] に対する LC50 値と SF 値はそれぞれ 0.0054 ppm と 6.83 であった。S. xanthocarpum とテメホスの 1:1 二成分混合物は拮抗的であった (SF = 0.6406) が、S. xanthocarpum-フェンチオンの組み合わせ (1:1) は C. quinquefasciatus に対して相乗活性を示し、SF は 1.3125 であった [34]]。 TongとBlomquist[35]は、植物由来のエチレンオキシドが、ネッタイシマカに対するカルバリル（広範囲スペクトルのカルバメート）とペルメトリンの毒性に及ぼす影響を研究した。結果は、寒天、黒コショウ、ジュニパー、ヘリクリサム、サンダルウッド、ゴマ由来のエチレンオキシドが、ネッタイシマカ幼虫に対するカルバリルの毒性を高めることを示した。SR値は1.0から7.0まで変化する。対照的に、どのEOも成虫のネッタイシマカには毒性を示さなかった。この段階では、ネッタイシマカとEO-カルバリルの組み合わせによる相乗効果は報告されていない。PBOは、ネッタイシマカに対するカルバリルの毒性を高めるための陽性対照として使用された。ネッタイシマカの幼虫と成虫の SR 値は、それぞれ 4.9～9.5 と 2.3 です。幼虫駆除活性については、ペルメトリンと EO または PBO の二成分混合物のみが試験されました。EO-ペルメトリン混合物はネッタイシマカに対して拮抗作用を示しましたが、PBO-ペルメトリン混合物はネッタイシマカの幼虫に対して相乗効果を示しました。しかし、PBO-ペルメトリン混合物の用量反応実験と SR の評価はまだ行われていません。植物合成化合物の組み合わせによる蚊媒介昆虫に対する相乗効果については、まだほとんど成果が得られていませんが、これらのデータは、相乗剤を追加することで適用用量を減らすだけでなく殺虫効果を高める可能性を開く既存の結果を裏付けています。昆虫の殺虫効率。さらに、この研究の結果は、ペルメトリン毒性と組み合わせた場合、C. rotundus と A. galanga のオイルが、ピレスロイド感受性およびピレスロイド耐性の Aedes 蚊の系統に対して、PBO と比較して相乗的に有意に高い有効性を示すことを初めて実証しました。Aedes aegypti。しかし、相乗分析からの予想外の結果は、C. verum オイルが両方の Aedes 系統に対して最も高い成虫駆除活性を示したことを示しました。驚くべきことに、ペルメトリンの Aedes aegypti に対する毒性効果は不十分でした。毒性効果と相乗効果の変動は、これらのオイルに含まれる生物活性成分の種類とレベルの違いによるものかもしれません。
効率を向上させる方法を理解するための努力にもかかわらず、相乗効果のメカニズムは依然として不明である。異なる有効性と相乗効果の可能性の考えられる理由には、試験された製品の化学組成の違いや、抵抗性の状態と発達に関連する蚊の感受性の違いなどが含まれる可能性がある。この研究で試験された主要なエチレンオキシド成分とマイナーなエチレンオキシド成分には違いがあり、これらの化合物のいくつかは、さまざまな害虫や病原体媒介生物に対して忌避効果と毒性効果があることが示されている[61,62,64,67,68]。しかし、C. rotundus、A. galanga、C. verumオイルで特徴付けられている主な化合物、例えばシペルン、β-ビサボレン、シンナムアルデヒドなどは、それぞれAe. aegyptiに対する成虫駆除効果と相乗効果については、この論文では試験されていない。したがって、今後の研究では、各精油に含まれる有効成分を分離し、この蚊媒介昆虫に対する殺虫効果と相乗作用を解明する必要がある。一般的に、殺虫活性は毒物と昆虫組織間の作用と反応に依存し、これは単純化して3つの段階に分けることができる。昆虫の体表と標的器官膜への浸透、活性化（＝標的との相互作用）、および毒性物質の解毒である[57, 69]。したがって、毒性物質の組み合わせの有効性を高める殺虫剤の相乗効果には、浸透の増加、蓄積された化合物の活性化の増加、または殺虫剤の有効成分の解毒の減少の減少など、これらのカテゴリーの少なくとも1つが必要である。たとえば、エネルギー耐性は、厚くなったクチクラを通じたクチクラ浸透を遅らせ、一部の耐性昆虫系統で観察される殺虫剤代謝の強化などの生化学的抵抗性がある[70, 71]。 EOがペルメトリンの毒性を高める上で特にPMD-Rに対して顕著な効果を発揮することは、抵抗性メカニズムと相互作用することで殺虫剤抵抗性の問題を解決する可能性を示唆している[57, 69, 70, 71]。TongとBlomquist[35]は、EOと合成殺虫剤の相乗的相互作用を実証することで、この研究の結果を裏付けた。ネッタイシマカでは、従来の殺虫剤に対する抵抗性の発達と密接に関連するシトクロムP450モノオキシゲナーゼやカルボキシエステラーゼなどの解毒酵素に対する阻害活性の証拠がある。PBOはシトクロムP450モノオキシゲナーゼの代謝阻害剤であるだけでなく、相乗研究における陽性対照としての使用によって実証されているように、殺虫剤の浸透性も向上させる[35, 72]。興味深いことに、ガランガル油に含まれる重要な成分の 1 つである 1,8-シネオールは、昆虫種に対する毒性効果で知られており [22, 63, 73]、いくつかの生物活性研究分野で相乗効果があると報告されている [74]。 . ,75,76,77]。さらに、1,8-シネオールは、クルクミン [78]、5-フルオロウラシル [79]、メフェナム酸 [80]、ジドブジン [81] などのさまざまな薬剤と組み合わせると、試験管内で浸透促進効果も発揮する。したがって、相乗的な殺虫作用における 1,8-シネオールの役割は、有効成分としてだけでなく、浸透促進剤としても考えられる。ペルメトリンとの相乗効果、特にPMD-Rに対する相乗効果が大きいことから、本研究で観察されたガランガル油とトリコサンテス油の相乗効果は、抵抗性メカニズムとの相互作用、すなわち塩素に対する透過性の増加に起因する可能性がある。ピレスロイドは蓄積化合物の活性化を促進し、シトクロムP450モノオキシゲナーゼやカルボキシエステラーゼなどの解毒酵素を阻害する。しかし、これらの側面については、相乗メカニズムにおけるEOとその単離化合物（単独または組み合わせ）の具体的な役割を解明するために、さらなる研究が必要である。
1977年、タイの主要なベクター集団でペルメトリン耐性の増加が報告され、その後数十年にわたり、ペルメトリンの使用は主に他のピレスロイド系化学物質、特にデルタメトリンに置き換えられました[82]。しかし、過剰かつ継続的な使用により、デルタメトリンや他の種類の殺虫剤に対するベクターの耐性は国内全体で非常に一般的です[14、17、83、84、85、86]。この問題に対処するために、ペルメトリンなど、以前は効果的で哺乳類に対する毒性が低かった廃棄された殺虫剤をローテーションまたは再利用することが推奨されています。現在、最近の国の蚊対策プログラムではペルメトリンの使用は削減されていますが、蚊の集団では依然としてペルメトリン耐性が見られます。これは、主にペルメトリンや他のピレスロイドからなる市販の家庭用害虫駆除製品に蚊が曝露されたことが原因である可能性があります[14、17]。したがって、ペルメトリンの用途変更を成功させるには、ベクターの抵抗性を低減するための戦略の開発と実施が必要です。本研究で個別に試験した精油はペルメトリンほど効果的ではありませんでしたが、ペルメトリンと併用することで、印象的な相乗効果が得られました。これは、EOと抵抗性メカニズムの相互作用により、ペルメトリンとEOの組み合わせが、殺虫剤またはEO単独よりも効果的になるという有望な兆候であり、特にPMD-R Aedes aegyptiに対して効果的です。ベクター制御に低用量を使用するにもかかわらず、相乗効果のある混合物が効果を高める利点は、抵抗性管理の改善とコスト削減につながる可能性があります[33、87]。これらの結果から、A. galangaとC. rotundusのEOは、MCM-SとPMD-Rの両方の系統でペルメトリンの毒性を相乗的に高める点でPBOよりも有意に効果的であり、従来のエルゴジェニックエイドの潜在的な代替品となることが注目に値します。
選択された精油は、PMD-R Ae. aegypti に対する成虫毒性を高める上で顕著な相乗効果を示し、特にガランガル油は SR 値が最大 1233.33 であり、精油がペルメトリンの有効性を高める相乗剤として広く有望であることを示している。これは、新しい活性天然物の使用を促進し、それによって非常に効果的な蚊の駆除製品の使用が増加する可能性がある。また、既存の蚊の個体群の耐性問題に対処するために、古いまたは従来の殺虫剤を効果的に改善する代替相乗剤としての酸化エチレンの可能性も明らかになった。蚊の駆除プログラムで容易に入手できる植物を使用することは、輸入された高価な材料への依存を減らすだけでなく、公衆衛生システムを強化するための地域の取り組みを促進する。
これらの結果は、酸化エチレンとペルメトリンの組み合わせによって生じる顕著な相乗効果を明確に示しています。これらの結果は、蚊の防除における植物由来の相乗剤としての酸化エチレンの可能性を強調しており、特に耐性個体群において、ペルメトリンの蚊に対する有効性を高めます。今後の開発と研究では、ガランガル油とアルピニア油およびそれらの単離化合物の相乗的生物分析、天然または合成由来の殺虫剤の組み合わせによる複数の蚊種および発育段階への効果、および非標的生物に対する毒性試験が必要となります。酸化エチレンは、実行可能な代替相乗剤として実用化されるでしょう。
世界保健機関。「デング熱の予防と対策に関する世界戦略 2012-2020」。ジュネーブ：世界保健機関、2012年。
Weaver SC、Costa F.、Garcia-Blanco MA、Ko AI、Ribeiro GS、Saade G.、他ジカウイルス：歴史、出現、生物学、制御の見通し。抗ウイルス研究。 2016;130:69–80。
世界保健機関。デング熱ファクトシート。2016年。http://www.searo.who.int/entity/vector_borne_tropical_diseases/data/data_factsheet/en/。アクセス日：2017年1月20日
公衆衛生局。タイにおけるデング熱およびデング出血熱症例の現状。2016年。http://www.m-society.go.th/article_attach/13996/17856.pdf。アクセス日：2017年1月6日
Ooi EE、Goh CT、Gabler DJ。シンガポールにおけるデング熱予防と媒介蚊対策の35年間。突然の感染症。2006;12:887–93。
Morrison AC、Zielinski-Gutierrez E、Scott TW、Rosenberg R. ネッタイシマカのウイルスベクターを制御するための課題を特定し、解決策を提案する。PLOS Medicine. 2008;5:362–6.
米国疾病予防管理センター。デング熱、昆虫学および生態学。2016年。http://www.cdc.gov/dengue/entomologyecology/。アクセス日：2017年1月6日
Ohimain EI、Angaye TKN、Bassey SE トウダイグサ科のJatropa curcasの葉、樹皮、茎、根のマラリア媒介蚊Anopheles gambiaeに対する殺幼虫活性の比較。SZhBR. 2014;3:29-32.
Soleimani-Ahmadi M、Watandoust H、Zareh M. イラン南東部のマラリア撲滅プログラム実施地域におけるアノフェレス幼虫の生息地特性。Asia Pacific J Trop Biomed. 2014;4(Suppl 1):S73–80.
Bellini R、Zeller H、Van Bortel W. ベクター制御、ウエストナイルウイルス発生の予防と制御へのアプローチ、およびヨーロッパが直面する課題のレビュー。寄生虫ベクター。2014;7:323。
Muthusamy R.、Shivakumar MS「アカガ（Amsacta albistriga Walker）におけるシペルメトリン耐性の選択と分子メカニズム」。害虫の生化学生理学。2014;117:54–61。
Ramkumar G.、Shivakumar MS「ペルメトリン耐性および他の殺虫剤に対するイエカの交差耐性に関する実験室研究」Palastor Research Center. 2015;114:2553–60.
松中S、ハットソンDH、マーフィーSD。農薬化学：人間の福祉と環境、第3巻：作用機序、代謝、毒性。ニューヨーク：パーガモンプレス、1983年。
Chareonviriyaphap T、Bangs MJ、Souvonkert V、Kongmi M、Korbel AV、Ngoen-Klan R. タイにおけるヒト疾患媒介昆虫の殺虫剤耐性と行動的回避に関するレビュー。寄生虫媒介昆虫。2013;6:280。
Chareonviriyaphap T、Aum-Aung B、Ratanatham S. タイにおける蚊媒介昆虫の殺虫剤耐性の現状。東南アジア熱帯医学公衆衛生ジャーナル。1999;30:184-94。
Chareonviriyaphap T、Bangs MJ、Ratanatham S. タイにおけるマラリアの現状。東南アジア熱帯医学公衆衛生ジャーナル。2000;31:225–37。
Plernsub S、Saingamsuk J、Yanola J、Lumjuan N、Thippavankosol P、Walton S、Somboon P. タイ、チェンマイのネッタイシマカにおけるF1534CおよびV1016Gノックダウン抵抗性変異の時間的頻度、およびピレスロイドを含む熱噴霧スプレーの効率に対する変異の影響。Aktatrop. 2016;162:125–32.
Vontas J、Kioulos E、Pavlidi N、Moru E、Della Torre A、Ranson H. デング熱の主な媒介者であるヒトスジシマカおよびネッタイシマカにおける殺虫剤耐性。害虫の生化学生理学。 2012;104:126–31。
投稿日時：2024年7月8日
