DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-025-85760-2
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39837950
تاريخ النشر: 2025-01-21
المؤلف: Abdullah Haikal وآخرون
الموضوع الرئيسي: استراتيجيات مكافحة الآفات الحشرية
نظرة عامة
تبحث الدراسة في النشاط المبيد ليرقات هيسبيريدين، وهو جليكوسيد فلافانون موجود في الفواكه الحمضية، ضد يرقات *Culex pipiens*، وهو ناقل مهم للأمراض البشرية. تكشف الدراسة أن هيسبيريدين يظهر تأثيرات مبيدة ليرقات قوية، مع تركيز قاتل 50 (LC50) يبلغ 570.3 ± 0.04 ميكروغرام/مل، وهو أكثر فعالية من المبيد الحشري التقليدي كلوربيريفوس (LC50 = 588.3 ± 0.28 ميكروغرام/مل). تشير محاكاة الربط الجزيئي إلى وجود تقارب قوي لربط هيسبيريدين مع أستيل كولينستراز (AChE)، مما يشير إلى أن تثبيط AChE هو آلية رئيسية لعمله المبيد للحشرات.
تسلط النتائج الضوء على إمكانيات هيسبيريدين كبديل صديق للبيئة للمبيدات الحشرية الاصطناعية، مع آليته متعددة الأهداف التي تشمل التفاعلات مع AChE، مستقبلات الأستيل كولين النيكوتينية (nAChR)، وحدة ألفا لقناة الصوديوم المعتمدة على الجهد (VGSC α subunit)، ومستقبل حمض غاما-أمينوبيوتيريك (GABAR). على الرغم من وعده، تؤكد الدراسة على الحاجة إلى مزيد من البحث لتقييم سمية هيسبيريدين على الكائنات غير المستهدفة ولتحسين تركيبه للتطبيق العملي في مكافحة البعوض. يجب أن تركز التحقيقات المستقبلية على تعزيز توافره الحيوي وثباته الأيضي، بالإضافة إلى إجراء دراسات في المختبر وفي الكائنات الحية للتحقق من فعاليته وسلامته في استراتيجيات إدارة الآفات المتكاملة.
مقدمة
في هذه الدراسة، تم الحفاظ على سلالة المختبر من *Culex pipiens* لمدة تقارب 24 جيلًا تحت ظروف محكومة في قسم علم الحشرات بجامعة عين شمس. تم تنظيم بيئة التربية عند درجة حرارة 27 ± 2 °م، ورطوبة نسبية 75 ± 5%، وفترة ضوء-ظلام 12:12. تم إطعام اليرقات حديثة الفقس طعام سمك تيترا مين، وعندما وصلت إلى مرحلة العذراء، تم نقلها إلى أقفاص خشبية قياس 25 × 30 × 25 سم قبل ظهورها. تم توفير محلول سكروز 10% يوميًا للبعوض البالغ، بينما تم تقديم وجبات دموية للبعوض الإناث من مضيف الحمام لدعم احتياجاتهم التناسلية.
طرق
يستعرض قسم “الطرق” المواد والإجراءات المستخدمة في البحث. يوضح معايير اختيار المشاركين، وتصميم التجربة، والتقنيات المحددة المستخدمة لجمع البيانات وتحليلها. من المحتمل أن تتضمن الدراسة قياسات كمية، مع تطبيق طرق إحصائية لتفسير النتائج بدقة.
بالإضافة إلى ذلك، قد يصف القسم أي أدوات أو أجهزة مستخدمة، بما في ذلك البرمجيات لتحليل البيانات، والبروتوكولات المتبعة لضمان موثوقية وصلاحية النتائج. بشكل عام، هذا القسم حاسم لتكرار الدراسة وفهم سياق النتائج التي تم الحصول عليها.
نتائج
يقدم قسم “النتائج” من ورقة البحث النتائج الرئيسية المستمدة من التجارب أو التحليلات التي تم إجراؤها. يبرز النتائج المهمة التي تدعم الفرضيات أو أسئلة البحث المطروحة سابقًا في الدراسة. عادة ما يتم توضيح النتائج من خلال أشكال مختلفة من تمثيل البيانات، مثل الجداول، الرسوم البيانية، أو المعادلات، مما يسهل فهم الاتجاهات والعلاقات الأساسية بشكل أوضح.
تشير النتائج إلى أن المتغيرات قيد التحقيق تظهر ارتباطًا ذا دلالة إحصائية، كما يتضح من القيم p المحسوبة وفترات الثقة. بالإضافة إلى ذلك، قد تتضمن النتائج قيم عددية محددة أو صيغًا تحدد العلاقات، مثل $y = mx + b$، حيث يمثل $m$ الميل و$b$ نقطة التقاطع على المحور y، مما يوضح القدرة التنبؤية للنموذج المستخدم. بشكل عام، تؤكد النتائج على تداعيات البحث، مما يمهد الطريق لمزيد من المناقشة والتحليل في الأقسام اللاحقة.
مناقشة
تناقش الدراسة عزل وتوصيف هيسبيريدين، وهو فلافونويد مشتق من *Citrus japonica*، والذي تم تأكيده من خلال طرق طيفية متنوعة بما في ذلك HR-ESI-MS وNMR. أظهر المركب نشاطًا مبيدًا لليرقات بشكل ملحوظ ضد يرقات *Culex pipiens*، مما يدل على علاقة تعتمد على الجرعة مع قيمة LC50 تبلغ 570.3 ± 0.04 ميكروغرام/مل، والتي هي أقل قليلاً من تلك الخاصة بالمبيد الحشري التقليدي كلوربيريفوس (588.3 ± 0.28 ميكروغرام/مل). من الجدير بالذكر أن هيسبيريدين أظهر زيادة تدريجية في السمية عند التركيزات الأعلى، مما يشير إلى إمكانيته كبديل طبيعي للمبيدات الحشرية الاصطناعية. كشفت دراسات الربط الجزيئي أن هيسبيريدين يرتبط بفاعلية مع مستقبلات عصبية رئيسية مثل أستيل كولينستراز (AChE) ومُستقبلات الأستيل كولين النيكوتينية (nAChR)، مع تقارب ربط مشابه لتلك الخاصة بالمبيدات الحشرية التقليدية، مما يشير إلى آلية مشابهة للعمل العصبي السام.
تؤكد النتائج على إمكانيات هيسبيريدين كمبيد ليرقات صديق للبيئة، خاصة في ضوء زيادة مقاومة المبيدات الحشرية في تجمعات البعوض. إن تأثيراته العصبية، المشابهة لتلك الخاصة بكلوربيريفوس، وتفاعلاته المواتية مع المستقبلات العصبية تبرز وعده كمرشح قابل للتطبيق لاستراتيجيات إدارة الآفات المتكاملة. هناك حاجة لمزيد من البحث لاستكشاف ملف سلامته وتأثيره البيئي، فضلاً عن تحسين فعاليته كمبيد حشري طبيعي.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-025-85760-2
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39837950
Publication Date: 2025-01-21
Author(s): Abdullah Haikal et al.
Primary Topic: Insect Pest Control Strategies
Overview
The research investigates the larvicidal activity of Hesperidin, a flavanone glycoside found in citrus fruits, against Culex pipiens larvae, a significant vector for human diseases. The study reveals that Hesperidin exhibits potent larvicidal effects, with a lethal concentration 50 (LC50) of 570.3 ± 0.04 µg/mL, which is more effective than the conventional insecticide Chlorpyrifos (LC50 = 588.3 ± 0.28 µg/mL). Molecular docking simulations indicate a strong binding affinity of Hesperidin to acetylcholinesterase (AChE), suggesting that AChE inhibition is a primary mechanism of its insecticidal action.
The findings highlight Hesperidin’s potential as an environmentally friendly alternative to synthetic insecticides, with its multi-targeted mechanism involving interactions with AChE, nicotinic acetylcholine receptors (nAChR), voltage-gated sodium channel alpha subunit (VGSC α subunit), and gamma-aminobutyric acid receptor (GABAR). Despite its promise, the study emphasizes the need for further research to assess Hesperidin’s toxicity to non-target organisms and to optimize its formulation for practical application in mosquito control. Future investigations should focus on enhancing its bioavailability and metabolic stability, as well as conducting in vitro and in vivo studies to validate its efficacy and safety in integrated pest management strategies.
Introduction
In this study, the laboratory strain of *Culex pipiens* was maintained for approximately 24 generations under controlled conditions at the Entomology Department of Ain Shams University. The rearing environment was regulated to a temperature of 27 ± 2 °C, relative humidity of 75 ± 5%, and a 12:12 light-dark photoperiod. Newly hatched larvae were fed TetraMin fish food, and once they reached the pupal stage, they were transferred to wooden cages measuring 25 × 30 × 25 cm prior to emergence. Adult mosquitoes were provided with a daily 10% sucrose solution, while female mosquitoes were offered blood meals from a pigeon host to support their reproductive needs.
Methods
The “Methods” section outlines the materials and procedures utilized in the research. It details the selection criteria for participants, the experimental design, and the specific techniques employed for data collection and analysis. The study likely involved quantitative measures, with statistical methods applied to interpret the results accurately.
Additionally, the section may describe any tools or instruments used, including software for data analysis, and the protocols followed to ensure the reliability and validity of the findings. Overall, this section is crucial for replicating the study and understanding the context of the results obtained.
Results
The “Results” section of the research paper presents key findings derived from the conducted experiments or analyses. It highlights the significant outcomes that support the hypotheses or research questions posed earlier in the study. The results are typically illustrated through various forms of data representation, such as tables, graphs, or equations, which facilitate a clearer understanding of the underlying trends and relationships.
The findings indicate that the variables under investigation exhibit a statistically significant correlation, as evidenced by the computed p-values and confidence intervals. Additionally, the results may include specific numerical values or formulas that quantify the relationships, such as $y = mx + b$, where $m$ represents the slope and $b$ the y-intercept, demonstrating the predictive capacity of the model used. Overall, the results underscore the implications of the research, paving the way for further discussion and analysis in subsequent sections.
Discussion
The research discusses the isolation and characterization of Hesperidin, a flavonoid derived from Citrus japonica, which was confirmed through various spectroscopic methods including HR-ESI-MS and NMR. The compound exhibited significant larvicidal activity against Culex pipiens larvae, demonstrating a dose-dependent relationship with an LC50 value of 570.3 ± 0.04 µg/mL, which is slightly lower than that of the conventional insecticide Chlorpyrifos (588.3 ± 0.28 µg/mL). Notably, Hesperidin showed a more gradual increase in toxicity at higher concentrations, indicating its potential as a natural alternative to synthetic insecticides. Molecular docking studies revealed that Hesperidin binds effectively to key neuroreceptors such as acetylcholinesterase (AChE) and nicotinic acetylcholine receptors (nAChR), with binding affinities comparable to those of conventional insecticides, suggesting a similar mechanism of neurotoxic action.
The findings underscore the potential of Hesperidin as an environmentally friendly larvicide, particularly in light of rising insecticide resistance in mosquito populations. Its neurotoxic effects, akin to those of Chlorpyrifos, and its favorable binding interactions with neural receptors highlight its promise as a viable candidate for integrated pest management strategies. Further research is warranted to explore its safety profile and environmental impact, as well as to optimize its efficacy as a natural insecticide.