溴氰菊酯对鸡体表寄生虫防治的研究进展
2018-11-14叶伟庆
叶伟庆
(佛山市南海东方澳龙制药有限公司,广东 佛山 528234)
拟除虫菊酯(Pyrethroid)作为重要的杀虫剂种类,具有杀虫活性高、对畜禽低毒及易降解等特点,因而被广泛用于家禽的蜱、虱、螨等多种体表寄生虫的防治[1-3]。拟除虫菊酯类杀虫剂是一类与天然植物性除虫菊素(Pyrethrum)结构类似,对神经细胞膜的钠离子通道具有强效作用的亲脂性杀虫剂[4,5]。溴氰菊酯(Deltamethrin)作为目前菊酯类杀虫剂中毒力最高的一种杀虫剂,可以有效地防治危害鸡群健康的蜱、虱、螨等体表寄生虫[6]。
近年来,随着溴氰菊酯在家禽体表寄生虫防治中的广泛应用,有关溴氰菊酯的研究报道也越来越多[7]。本文将在介绍溴氰菊酯的药物特性、杀虫机制、代谢抗性机制和临床治疗的基础上,综述近年来有关溴氰菊酯对鸡体表寄生虫防治作用的主要研究进展,旨在为溴氰菊酯对鸡体表寄生虫的防治提供科学参考。
1 溴氰菊酯的药物特性
按照拟除虫菊酯结构中是否含有氰基以及昆虫作用方式的特点,可分为I型和II型两类化合物。I型不带氰基,能引起昆虫震颇;II型含氰基,能引起昆虫剧烈扭动。I型拟除虫菊酯代表——S-生物丙烯菊酯(S-bioallethrin)和II型拟除虫菊酯代表——溴氰菊酯的结构示意图见图1。
图1 I型和II型拟除虫菊酯类杀虫剂的结构示意图[8]
溴氰菊酯分子中含有卤素双键、酯键、氰基等官能团。一分子卤素可以加成到溴氰菊酯中的二溴酸双键上。用溴加成则易生成两种四溴化物非对映异构体的混合物,这些产物具有很好的杀虫活性[8]。溴氰菊酯对酸稳定,在无机酸存在下加热溴氰菊酯溶液没有明显的水解发生,只有在长时间更激烈的条件下才会引起酯键断裂。氰基可以发生加成反应而不影响分子的其余部分。半胱氨酸或其酯在微量碱存在下于20℃也能与氰基发生加成反应。不同构型的半胱氨酸(R构型或其对映体)得到不同的非对映异构的加成产物,反应中生成氨。在温和条件下节基碳原来的(S)构型不变。在酸性介质中,硫醇可加成到氰基上,生成的亚胺基硫醚与附近的酯基环化成恶唑环[9]。
溴氰菊酯合成过程中的二溴菊酸是关键中间体。孔勇[10]采用臭氧化法合成途径生产溴氰菊酯,用臭氧化法合成的二溴菊酸与用卤交换法合成的二溴菊酸相比,前者合成的溴氰菊酯原粉质量得到了显著的提高,各项指标均已达到国外产品的指标,产品的竞争力更强。
2 溴氰菊酯的杀虫机制
传统的研究认为拟除虫菊酯类杀虫剂主要作用于虫体的神经细胞轴突,主要通过影响轴突膜上的Na+通道,其电压门控Na+通道作用过程见图2。Na+通道是含有四个同源结构域的大跨膜蛋白质,每个同源结构域由六个跨膜片段组成,通过细胞内和细胞外环连接形成[11]。溴氰菊酯作为II型拟除虫菊酯,作用于虫体运动神经,延迟Na+通道开放,引起膜电位过度去极化,出现运动失调或流涎,具体表现为过度流涎、运动失调和麻痹等[12]。
图2 溴氰菊酯的电压门控Na+通道作用图
除Na+通道外,溴氰菊酯在虫体的神经系统内还有其他的作用靶标,例如,Ca2+通道、Cl-通道、GABA受体和ATP酶等。已有研究发现,含α氰基的II型菊酯杀虫剂能够显著阻断神经系统的Cl-通道,引发分泌唾液的CS综合征,增强中枢神经系统的兴奋性。
Clark[13]以趋避行为作为指标研究溴氰菊酯对草履虫钙通道的作用。研究结果表明,当草履虫接触含溴氰菊酯的外环境时,趋避行为和死亡率明显增加。这些间接说明溴氰菊酯可作用于细胞钙离子及其通道。郭朕群[14]等研究了溴氰菊酯对MN9D神经细胞的Ca2+电压门控通道的作用。研究结果显示,溴氰菊酯能使胞内[Ca2+]i数量增加,刺激胞内钙库释放Ca2+。
3 体表寄生虫对溴氰菊酯的代谢抗性机制
目前,家禽体表寄生虫对拟除虫菊酯类杀虫剂的代谢抗性普遍存在,而且代谢抗性常会引起虫体对其他杀虫剂的交互抗性。虫体体内细胞色素 P450 酶(P450s)和谷胱甘肽 s-转移酶(GSTs)的改变均与能影响家禽体表寄生虫对溴氰菊酯的代谢抗性产生,大量研究表明,这2类解毒酶的活性及相关基因表达量的变化是虫体对溴氰菊酯产生代谢抗性的主要原因。
3.1 P450s介导的溴氰菊酯代谢抗性 畜禽媒介昆虫的P450s也是代谢菊酯类杀虫剂的重要解毒酶,P450s氧化代谢活性增强是昆虫对溴氰菊酯产生抗性的重要机制。研究P450s的抑制剂——增效醚(PBO)的增效作用,是从生化水平研究P450s是否参与了昆虫对拟除虫菊酯类杀虫剂抗性的重要手段。Yang[15]等用PBO分别处理溴氰菊酯抗性品系棉铃虫后,发现其抗性明显降低,且抗性品系棉铃虫中肠微粒体对C14标记的溴氰菊酯的氧化代谢能力明显高于敏感品系,表明由P450s介导的氧化代谢作用增强是棉铃虫对拟除虫菊酯类药剂产生抗性的原因。
有关昆虫对拟除虫菊酯类杀虫剂氧化代谢抗性的分子机制已被广泛研究。其中,抗性昆虫通过提高P450s基因表达量而增强其对拟除虫菊酯类杀虫剂的代谢能力,最终导致抗性的产生是主要的抗性机制。Dusfour[16]等通过基因芯片技术研究发现,采自法国Guiana地区的溴氰菊酯抗性品系埃及伊蚊Aedes aegypti中CYP6BB2基因的表达量是敏感品系的33.83倍。
3.2 GSTs介导的溴氰菊酯抗性代谢 在哺乳动物中,已有研究表明拟除虫菊酯类杀虫剂可以诱导GSTs活性升高。对昆虫的相关研究也表明,昆虫对拟除虫菊酯类杀虫剂产生抗性与其GSTs活性的增强有关,如在乌干达地区,对溴氰菊酯杀虫剂产生抗性的不吉按蚊的GSTs活性是敏感品系的3.47倍,表明GSTs活性升高与不吉按蚊对拟除虫菊酯类杀虫剂抗性的产生有关。
研究GSTs对拟除虫菊酯类杀虫剂的代谢机制发现,拟除虫菊酯类药剂可作为GSTs的底物或抑制剂,但不能直接被GSTS降解。Kostaropoulos[17]等通过抑制试验、竞争荧光和HPLC等研究,发现溴氰菊酯可与GSTs的活性中心结合,竞争性地抑制 GSTs对 1-氯-2,4-二硝基苯(CDNB)的活性,但溴氰菊酯不能与还原型谷肤甘肽(GSH)轨合,表明GSTs在昆虫对拟除虫菊酯类药剂抗性机制中的作用是竞争性地与药剂分子结合,即属于鳌合机制。
4 溴氰菊酯对鸡体表寄生虫的临床应用
目前的家禽养殖过程中,家禽(鸡、鸭、鹅等)时常会出现皮肤瘙痒、羽毛脱落、躁动不安等症状,严重的时候,还会出现皮肤溃疡、体型消瘦、生长发育不良、饲料报酬下降,这都是由家禽体表寄生虫寄生造成的。蜱、虱、螨作为鸡常患的体表寄生虫,严重影响鸡群的正常采食、休息和生长发育,给养鸡业造成相当大的经济损失。溴氰菊酯作为一种拟除虫菊酯类杀虫剂,具有杀虫谱广、高效、速效、残毒低等优点,对鸡体表寄生蜱、虱、螨都具有很好的临床防治效果。
贺晓玲[18]等在黄湟源县多个养鸡专业户的鸡群中做了溴氰菊酯对鸡虱病的临床治疗试验。试验结果显示,应用30mg/kg溴氰菊酯对幼龄鸡进行喷雾给药,对鸡虱的杀灭率为100%,对成年鸡的鸡虱杀灭率为95.8%,对鸡虱病的治疗效果显著;应用5、12.5、20mg/kg对成、幼龄鸡进行人工药浴,各浓度的治疗效果均显著,用药后10min检查,鸡虱麻痹,1h后即死亡脱落;使用溴氰菊酯喷雾、药浴1500余只鸡,其中成、幼龄鸡均未出现中毒。这试验结果表明溴氰菊酯对鸡虱病具有很好的临床防治效果。
王忠平[19]在新疆阿克苏市使用溴氰菊酯对鸡蜱虫进行临床药效试验。试验结果表明,在不同环境条件下,溴氰菊酯对各种发育阶段的蜱虫,不同品系的蜱虫均有显著杀灭效果。药物在喷洒1h后,药效开始发生作用,成蜱于12h内逐渐杀死,42~48h后完全杀死,灭蜱率高达98%~99%;溴氰菊酯浓度为1%~1.5%均能迅速杀灭蜱虫,一般第一次喷洒后间隔10~15d左右进行第二次喷洒,可达到根除鸡蜱虫的目的。
刘克勇[20]等进行了溴氰菊酯喷雾治疗鸡虱病、螨病的临床试验。试验结果证明,使用8.5~17mg/kg浓度的溴氰菊酯对鸡虱、螨虫均有良好的杀灭效果,鸡群无不良反应,而且能提高产蛋率。杨东山[21]进行了溴氰菊酯对鸡虱病、螨病的临床防治试验,对32窝(共485只)患鸡按20mg/kg浓度进行喷洒治疗,试验结果显示溴氰菊酯的灭虱、灭螨效果迅速彻底,用药一次就可将鸡虱、螨虫全部杀灭。
5 小结
溴氰菊酯杀虫剂以其高效、广谱、安全以及对人畜低毒等特点,在杀灭危害鸡群体表寄生虫方面具有很大的优势。通过对溴氰菊酯对鸡体表寄生虫防治的不断深入研究,开发出更加高效安全的溴氰菊酯杀虫产品,这有利于提高鸡体表寄生虫对溴氰菊酯的敏感度,有效对病虫进行科学防治。