Le proprietà cuticolari influenzano la sinergia insetticida dei principali costituenti dell'olio di timo contro le mosche domestiche, Musca domestica

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 12654 (2023) Citare questo articolo

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Gli oli essenziali vegetali sono miscele complesse costituite prevalentemente da monoterpeni e alcuni sesquiterpeni. Questi oli mostrano diverse bioattività contro organismi bersaglio, spesso derivanti da complesse interazioni tra i loro costituenti, che possono dimostrare effetti sinergici o antagonisti. Nonostante il loro ampio utilizzo come insetticidi botanici, i meccanismi alla base di queste interazioni e i loro effetti sulla bioattività sono poco conosciuti. Questo studio ha studiato l’interazione sinergica del timolo e del p-cimene, due principali costituenti dell’olio essenziale di Thymus vulgaris, sulle larve e sugli adulti della mosca domestica Musca domestica. I risultati hanno mostrato che il p-cimene ha sinergizzato l’attività insetticida del timolo nelle mosche domestiche adulte, ma non nelle larve. Le analisi GC-MS e i test biologici hanno indicato che l’aumento della penetrazione cuticolare del timolo da parte del p-cimene era il meccanismo di sinergia, che è stato osservato solo negli adulti. Sono state proposte due possibili vie: l’espansione dell’area bagnante o la rottura dell’integrità cuticolare attraverso la dissoluzione dello strato di cera. L'applicazione sequenziale e i risultati del test biologico sul trattamento su grandi volumi hanno suggerito che il primo era il meccanismo più probabile. Inoltre, l’idrofobicità della cuticola sembrava fondamentale per questa sinergia fase-specifica. Gli adulti privi di cera non sono riusciti a mostrare tossicità sinergica, mentre le larve rivestite artificialmente di cera hanno ottenuto un effetto sinergico. Nel complesso, i risultati forniscono approfondimenti sul meccanismo sinergico dell’attività insetticida degli oli essenziali vegetali e suggeriscono potenziali applicazioni nello sviluppo di strategie efficaci utilizzando sinergisti che migliorano la penetrazione.

Le crescenti preoccupazioni sugli impatti ambientali e sulla salute degli insetticidi sintetici hanno ispirato la ricerca di strategie di controllo dei parassiti più sicure e gli oli essenziali vegetali sono considerati candidati alternativi. Sembrano promettenti per il controllo di vari insetti nocivi, poiché sono generalmente considerati meno tossici per gli esseri umani e gli animali selvatici rispetto ai pesticidi convenzionali1. Oggigiorno sono disponibili sul mercato molti insetticidi botanici commercializzati2,3,4,5. La maggior parte degli oli essenziali viene estratta dalle sommità fiorite, dalla corteccia, dalla resina e dai semi di varie fonti vegetali tramite distillazione a vapore6. Sono composti da vari costituenti, principalmente monoterpeni e sesquiterpeni7. La complessità chimica e la diversità strutturale dei costituenti dell'olio essenziale spesso determinano una bioattività combinata maggiore o minore di quella dei singoli componenti; tuttavia, il meccanismo di queste interazioni intermolecolari è meno compreso.

Molti oli inducono una rapida insorgenza di risposte di avvelenamento negli insetti, il che suggerisce che i costituenti attivi di questi oli possono influenzare direttamente il sistema nervoso ed esibire attività insetticida8,9,10. Gli studi hanno dimostrato che la diversità strutturale dei principali composti presenti negli oli essenziali può indicare molteplici modalità di azione. Ad esempio, il timolo e il nootkatone, i principali costituenti rispettivamente degli oli di timo e di legno di cedro, modulano i recettori dell'acido gamma-aminobutirrico (GABA) della Drosophila melanogaster in modi opposti11,12. Altri bersagli neurali, inclusi i sistemi ottopaminergici, tiraminergici e colinergici, sono stati proposti come potenziali siti/sistemi bersaglio per vari composti derivati ​​dall'olio essenziale13,14,15,16.

Sono state proposte diverse ipotesi riguardo al meccanismo sinergico degli oli essenziali vegetali. Similmente ai sinergizzanti convenzionali, gli oli di basilico e geranio inibiscono l'attività sia del citocromo P450 che della glutatione-S-transferasi, che sono i principali enzimi di disintossicazione dalle sostanze tossiche17. In un altro studio, il limonene ha amplificato la risposta elettrofisiologica all'estragolo nel sistema nervoso centrale delle larve di Spodoptera litura18. Contro altri insetti lepidotteri come Trichoplusia ni, la modifica della penetrazione cuticolare dei composti attivi abbassando la tensione superficiale della miscela è stata proposta come un altro potenziale meccanismo sinergico3,19.