神经毒剂的作用机理-3

的氮原子和咪唑啉环上的1-位氮原子分别与nAChR上
的供氢原子和电子密集的位点相互作用而紧密结合，
刺激烟碱样乙酰胆碱受体，增强突触后电位。
（2）新烟碱类杀虫药剂及其作用机理
症状： 致死剂量下：典型神经中毒症状，即行动 失控、发抖、麻痹直至死亡； 亚致死剂量下：拒食作用，引起蚜虫惊厥、 蜜露排放减少，最终饥饿死亡。对害虫生殖有显著 影响。
烟碱类药剂的中毒症状
对昆虫的致毒症状与剂量密切相关：在低剂量下，试虫的 中毒症状可明显分为兴奋、痉挛、昏迷、死亡等四个时期。兴 奋期的特点为：昆虫不断爬行、呕吐、体躯扭动等，此期时间 很短。在痉挛期，昆虫剧烈扭曲，足痉挛而难以运动，排泄异
常，甚至可拉出直肠或生殖器外露，此期时间较长。在昏迷期，
昆虫的足、口器附肢等微微颤抖，并逐渐完全不动。死亡试虫 体躯皱缩，尤其是腹部几乎缩在一起。部分试虫昏迷后还会复 苏，恢复活动，但最终仍会死亡。在高剂量下，试虫直接表现 出痉挛状态，并很快昏迷，死亡试虫的状态和以低剂量处理的
② G-蛋白（鸟苷酸结合调节蛋白 ）偶联受体。
③ 具有酪氨酸激酶活性的受体。
④ 细胞内受体。
（3）第二信使
受体在识别相应配体并与之结合后需要细胞内第
二信使(second messenger) 将获得信息增强、分化、
整合并传递给效应机制才能发挥其特定的生理功能或
药理效应。
① G-蛋白
② 环磷腺苷（cAMP）
A
B
C
D
E
F
图13 巴丹对家蝇和粘虫的致毒症状 A 微弱痉挛，示呕吐、足异常；B 麻痹，示足、翅异常；C 麻痹；D 对 照；E 死亡；F 杀虫双对家蝇致死状 死亡，喙伸出，足翅异常
沙蚕毒素类杀虫药剂的致毒症状
分为麻痹和死亡两个阶段。试虫在受药后，运动逐
渐ห้องสมุดไป่ตู้缓，至麻痹时，体躯极度瘫软。死亡试虫的体躯明
能与受体特异性结合的物质称为配体(ligand)。
1. 受体概述 （1）受体的概念
受体是蛋白质，糖蛋白、脂蛋白、糖脂蛋白等。
受体-配体是生命活动中的一种偶合，受体都有其 内源性配体，如神经递质、激素、自身活性物等。能 激活受体的配体称为激动剂(agonist)，能阻断其活性 的配体称为拮抗剂(antagonist)。
1. 概述 以昆虫神经系统的受体为作用靶标的一类
药剂称为受体毒剂。昆虫体内作为杀虫靶标的有乙
酰胆碱受体、GABA受体、章鱼胺受体这三类主要的 神经受体，另外还有多巴胺受体、5-羟色胺受体、 谷氨酸受体等。
2. 乙酰胆碱受体的结构与功能
乙酰胆碱受体（Acetylcholine Receptor, AChR） 生理功能：在胆碱能突触的重要作用在于识别 和转导化学信号ACh。 类别： 烟碱样受体（nAChR） 蕈毒碱样受体(mAChR) 蕈毒酮样受体(muscaronic receptor)。
（2）新烟碱类杀虫药剂及其作用机理 选择性：对昆虫比对哺乳动物有更强的毒性作用。
由于吡虫啉对昆虫nAChR的结合能力要比脊椎动物
的高1000倍以上。
这类杀虫剂所作用的nAChR的位点不同，其N位未被
取代的亚胺基作用于哺乳动物nAChR的α2β4 亚单位，
而杀虫剂分子中带负电荷的部分则作用于昆虫的nAChR
但杀虫活性并不高，主要原因在于：昆虫中枢神经系统
中的突触是胆碱激性的，中枢神经系统外存在的血脑屏
障可阻止亲水性及带电荷分子到达靶标，故烟碱及其类
而主要决定于它们能否进入到中枢神经系统内。
似物的毒性并不决定于它们对乙酰胆碱受体的结合能力，
烟碱只对烟碱样受体有作用，而对蕈毒碱样受体没
有作用。
（2）新烟碱类杀虫药剂及其作用机理
（三）乙酰胆碱受体及其毒剂
1. 受体概述 （1）受体的概念
受体(receptor)是细胞在进化过程中形成的细胞
蛋白组分，能识别周围环境中某种微量化学物质，首
先与之结合，并通过中介的信息转导与放大系统，触
发随后的生理反应或药理效应。 细胞中能识别配体（神经递质、激素、细胞因子） 并与其特异结合，引起各种生物效应的分子，均称为 受体。
蕈毒碱样受体(mAChR)
mAChR与递质结合后激活腺苷酸环化酶，使腺苷三
磷酸（ATP分解出一个焦磷酸盐，并同时形成一个环腺
苷酸（CAMP），从而使CAMP的浓度升高，CAMP又激活蛋 白激酶，蛋白激酶使离子通道蛋白磷酸化，实际上是激 活了后突触膜上的离子通道，在突触后膜上产生一个慢 兴奋性突触后电位（slow excitatory post-synaptic potential, sepsp）。
A 昏迷，示翅、足、产卵器异常；B 抽搐；C 昏迷；D 对照；E 死亡；
（1）烟碱的作用机理
烟碱分子进入突触部位，在突触间隙解离，产生的 烟碱离子吡啶环上的氮原子与二氢吡咯烷环上的氮原子
间的距离与乙酰胆碱分子上酰基碳与氮原子上的距离相
等。烟碱与乙酰胆碱受体有极强的亲和力。二氢吡咯烷
环上的氮原子与乙酰胆碱受体的阴离子部位紧密结合，
干扰神经冲动传导。在低浓度时，烟碱作为乙酰胆碱受 体的激活剂，刺激烟碱样乙酰胆碱受体，引起兴奋，而
在高浓度时，它占领受体，使受体产生脱敏抑制，引起
神经突触传递受阻，因而中毒的试虫表现持续兴奋、呼
吸衰竭，直至死亡的症状。
（1）烟碱的作用机理
烟碱类杀虫剂离子化型十分有利于和烟碱型受体的
结合，但是许多烟碱的类似物虽然对具有很强的亲和力，
（3） 沙蚕毒素类杀虫药剂的作用机理
该类药剂还可对mAChR起作用，这与对nAChR的作 用相反，这两种相反的作用可能在不同剂量水平时分 别表现出来。 沙蚕毒素可与ACh竞争性作用于nAChR，当它占领 nAChR后使其失活，影响了离子通道，从而降低突触后 膜对ACh的敏感性，不能引起动作电位，去极化现象不 再产生，突触传递被阻断（高）。对mAChR起作用，引 起兴奋，产生去极化而阻断（低）。 最近，Keiichi等采用单通道记录膜片钳法进一步 证明了巴丹是作用于nAChR的通道开放抑制剂。
显较对照长（鳞翅目幼虫），体色不变。在麻痹过程中， 试虫会复苏，在恢复活动片刻后又麻痹。 中毒症状：瘫痪、麻痹，虫体软化、瘫痪死亡。
（3） 沙蚕毒素类杀虫药剂的作用机理
巴丹及沙蚕毒素是乙酰胆碱受体的拮抗剂。 大多数 nAChR 亚型的 a 亚基相邻半胱氨酸残基之 间存在二硫键，这个二硫键对维持 nAChR 的空间结构 和正常功能很重要 。 在昆虫体内NTX降解为1，4-二硫酥糖醇(DTT)的类 似物，以其巯基进攻受体阴离子部位及附近的二硫键， 占领受体，使二硫键还原为巯基，受体即失活，影响离 子通道，降低突触后膜对乙酰胆碱的敏感性，降低了兴 奋性突触后电位，使不能产生动作电位，结果去极化现 象不再产生，突触传递受到阻断。
（3） 沙蚕毒素类杀虫药剂的作用机理
巴丹：显著地抑制了神经节的突触后膜电位(EPSP)， 使其阈值增加，同时使突触前膜放出的神经递质减少， 另外还降低了突触后膜对乙酰胆碱Ach的敏感性，从而 阻断了正常的突触传递。
杀虫环：占领了AChR以后，中断了突触后膜的去极 化，神经递质被阻。
NTX类杀虫剂主要是通过竞争性对烟碱型AChR的占 领而使ACh不能与AChR结合，当它占领nAChR后使其失活， 影响了离子通道，从而降低突触后膜对ACh的敏感性， 不能引起动作电位，去极化现象不再产生，突触传递被 阻断。
氯化烟酰类杀虫剂也叫新烟碱类杀虫剂，主要 指硝基甲撑杂环化合物及其它们的硝基亚胺类似物。 代表性产品：咪蚜胺（Imidacloprid），即吡虫 啉。噻虫嗪(thiamethoxam)、噻虫胺 (clothianidin) 、噻虫啉(thiacloprid)
A
B
C
D
E
图12 吡虫啉对家蝇和粘虫的致毒症状 A 痉挛，示足异常；B 昏迷，示足、翅异常；C 死亡，示足、口器异常； D 兴奋；E 昏迷
③ 环磷鸟苷（cGMP） ④ 肌醇磷脂(phosphatidylinositol) ⑤ 钙离子
（4）受体的调节
受体虽是遗传获得的固有蛋白，但并不是固定不
变的，而经常代谢转换处于动态平衡状态，其数量，
亲和力及效应力经常受到各种生理及药理因素的影响。
连续用药后药效递减是常见的现象，一般称为耐受性 (tolerance)、不应性(refractoriness)、快速耐受 性(tachyphylaxis) 等。由于受体原因而产生的耐受 性称为受体脱敏(receptor desensitization) 。
（5）神经递质的受体
在神经生化领域内把对神经递质起应答作用的生
物活性物质称为神经递质的受体，它们是存在于突触
膜上的蛋白质分子，其分子链镶嵌在膜内，而与配体
（递质）结合的位点露在膜外。神经递质必须通过与
受体结合后才能发挥作用。
神经递质的受体，两类：
配体门控离子通道：
将化学信号重新 转变为电信号
N-型乙酰胆碱受体（nAChR）、
烟碱样受体： 一种能被烟碱激活的寡聚糖蛋白， 位于细胞膜上，由4种不同的亚 单位（α、β、γ、δ）构成的 五聚体糖蛋白，α2βγδ 。5个 亚单位贯穿细胞膜，围绕成圆筒 状，中间形成离子孔洞。在两个 α亚单位上各有一个Ach的结合 位点，ACh与这两个位点结合后， nAChR通道的构象发生改变，从 关闭状态变为开放状态，产生Na ＋内流，K＋外流，使细胞膜去 极化，在突触后产生一个快兴奋 性突触后电位（ fepsp）。
蕈毒碱样受体(mAChR) 膜受体家族的成员，通过与异三聚体鸟苷酸结合
蛋白(G蛋白)偶联介导信号转导过程，因此又称G 蛋
白偶联受体(GPCR)。mAChR蛋白分子量约51- 66kD， 由460～590个氨基酸残基组成，N端在胞膜外，C端在 胞质内，七次跨过细胞膜，七个跨膜区(TM
I-Ⅶ)由三
个胞外环(01-3)和三个胞内环(i1-3)连接而成。mAChR 可以被蕈毒碱（ muscarine）激活，被阿托品阻断， 主要分布在哺乳动物的平滑肌和各种腺体内。
根据受体与配体结合的高度特异性，受体被分为
若干亚型，其分布及功能都有区别。 受体与配体有高度亲和力，多数配体在1pmol～ 1nmol/L的浓度时即可引起细胞的药理效应。
（2）受体的分类
根据受体蛋白结构、信息传导过程、效应性质、受
体位臵等特点，受体大致可分为下列4类：
① 含离子通道的受体（配体门控通道型受体）。
一样，个别试虫在昏迷后也会复苏。
（2）新烟碱类杀虫药剂及其作用机理
机理：
1984年，首次报道，昆虫中枢神经系统，nAChR。
该类药剂可作用于多种AChR，不但对m型受体和蕈毒
酮样受体有作用，还可作用于药理学性质不同的昆虫
烟碱型乙酰胆碱受体（nAChR）亚型。
靶标：nAChR是a亚基。吡虫啉及其类似物的吡啶环上
的阳离子亚单位。
田间试验已验证了这类杀虫剂的毒性具有选择性。
3. 作用于乙酰胆碱受体的杀虫剂及其机理
（3） 沙蚕毒素类杀虫药剂的作用机理
20世纪60年代开发兴起的一种新型仿生杀虫剂。
1941年，沙蚕毒素（nereistoxin ，NTX） 1965年日本武田药品工业株式会社，第一个NTX类杀 虫剂----巴丹，第一次利用动物毒素仿生合成的杀虫剂。
γ-氨基丁酸受体（GABAR）
甘氨酸受体（GlyR）；
与信号转导蛋白相偶联的受体：当递质与受体结 合后，经G蛋白将信号传给腺苷酸环化酶，产生 CAMP，调节细胞代谢，最后引起各种生理效应，
肾上腺素受体、M-型乙酰胆碱受体（mAChR）、 单胺类受体和视紫红质（Rh）等。
（三）乙酰胆碱受体及其毒剂
蕈毒酮样受体(muscaronic receptor)
第三类AChR。蕈毒酮是一种特殊的激活剂， 它对M–型、N-型受体同样有效，但对第三类受体有更 大的亲和力。研究证明，对于蕈毒酮样受体，三类药
物的作用部位相同，他们之间有竞争性抑制作用。昆
虫体内这三种AChR都存在，在中枢神经中主要是
nAChR。
3. 作用于乙酰胆碱受体的杀虫剂及其机理
烟碱 乙酰胆碱受体
新烟碱类杀虫药剂
巴丹等沙蚕毒素类。
作用靶标
（1）烟碱的作用机理
烟碱，触杀、熏蒸、胃毒及生长发育抑制等活性。
1893年皮纳，其活性基团为3－吡啶甲胺基。
纯烟碱。其水溶液为碱性，盐溶于水。
在植物体内常以柠檬酸盐、苹果酸盐和草酸盐的形式存
在。 烟碱具有旋光性，其游离烟碱为左旋性，而其盐为右旋 性。右旋性烟碱的杀虫效果低于左旋性的。 防治蚜虫、介壳虫、潜叶蝇、蓟马、菜粉蝶幼虫、潜叶 蝇、稻飞虱、红蜘蛛等害虫。
（1）烟碱的作用机理
中毒症状为：颤抖、痉挛、麻痹，通常在1h内即死亡。 麻木，后足、翅麻痹，接着前中足麻痹，舌、触角、上
Mclndo（1945）最早描述烟碱对蜜蜂的中毒症状为： 颚麻痹，偶尔附节、触角、腹部发生痉挛等，死亡由麻
痹作用引起。
（1）烟碱的作用机理
A
C
D
E
B
图11 烟碱对家蝇和粘虫的致毒症状