新型广谱高效异噁唑啉类杀虫剂——Afoxolaner

刘 松，杨光友

(四川农业大学动物医学院，四川 成都 611130)

外寄生虫是严重危害我国畜牧业生产的一类重要寄生虫。随着抗寄生虫药物的大量使用，寄生虫的耐药性问题日益突出。因此，开发新型、高效的杀虫药物，对防控动物外寄生虫的危害具有十分重要的意义[1]。异噁唑啉类杀虫剂Afoxolaner已被证实是极好的昆虫γ-aminobutyric acid(GABA)氯离子通道有效的阻滞剂，与有机磷酸酯杀虫剂赛灭磷(Cythioate)、新烟碱类的吡虫啉(Nitenpyram)和多杀菌素(Spinosad)相比，其具有更持久、更安全和更广泛的杀虫活性[2]。同样，作用于GABA靶标的杀虫剂还有环戊二烯类、苯基吡唑类和大环内酯类等[3-4]。而环戊二烯类的林丹(Lindane)和狄氏剂(Deldrin)因其高毒害性和普遍的耐药性已在全球范围内被禁止使用[5]。目前，农业生产中主要使用的GABA氯离子通道杀虫剂有氟虫腈(Fipronil)和阿维菌素(Avermectins)等。异噁唑啉类杀虫剂Afoxolaner及其衍生物的发现丰富了GABA氯离子通道杀虫剂的种类，降低了药物的选择性压力，将有助于控制外寄生虫耐药性的产生。

2013年，美国杜邦公司(E.I.Du Pont company,US)成功研发出新型异噁唑啉类广谱杀虫剂Afoxolaner，并于2013年取得国际专利授权；2014年，Shoop W L等[6]研究指出了Afoxolaner与其他作用靶标类似的杀虫剂在受体作用位点存在差异，表明对常用杀虫剂表现出耐药性的寄生虫将难以表现出对Afoxolaner的交叉抗性；2014年以来，在梅里亚公司(Merial)和勃林格殷格翰公司(Boehringer ingelheim)的资助下，研究人员开展了一系列有关Afoxolaner的药物临床试验，检测了Afoxolaner对体外寄生虫的杀虫活性[7-19]；2017年，美国梅里亚公司(Merial)开始在欧美地区销售Afoxolaner(商品名为NexgardTM)。2017年8月，全球第二大动物保健企业勃林格殷格翰宣布一款针对跳蚤和蜱虫两类寄生虫的犬用口服驱虫药产品尼可信(NexGard，通用名：阿福拉纳咀嚼片)在中国上市。

1 Afoxolaner的分子结构

异噁唑啉类化合物是含有N、O原子的五元杂环类化合物，它们是一类具有3个可变点的环分子骨架。

早在1942年，异噁唑啉化合物的母体就被合成出来[20]，但由于合成较为困难，其应用并不广泛。直到20世纪60年代，Brown等[21]发现了硝酮(甲亚胺-氧化物)与烯烃的1,3-偶极环加成反应(l,3-Dipolareyeloaddition)可以合成异噁唑啉类化合物。接着Lebel N A等[22]发现1,3-偶极化合物分子内环化也可以得到异噁唑啉类化合物，才使得其合成变得容易。异噁唑啉因其独特的结构和生物活性，使其在有机合成、新药研发、反应催化、电化学等领域都有着较为广泛的应用[23]。异噁唑啉作为杀虫剂的历史要追溯到邻苯二甲酸和邻甲酰氨基苯甲酰胺的发现。目前，在国外已开展多项有关异噁唑啉类杀虫剂的研发和Afoxolaner杀虫活性的临床试验。Afoxolaner的化学名称为4-[5-[3-氯-(三氟甲基)苯基]-4，5-二氢-5-三氟甲基-3-异噁唑基]-N-[2-氧代-2-[2,2,2-三氟乙基-氨基]乙基]-1-萘甲酰胺，分子式C26H17ClF9N3O3，分子量为625.87。

图1 Afoxolaner的分子结构

2 Afoxolaner的杀虫机理

异噁唑啉类化合物是昆虫配体门控氯离子通道的特异性阻断剂，主要对特定的GABA受体起抑制作用。其生理影响包括活动过度、兴奋过度和惊厥，这些行为与增强的自发性神经冲动以及冲动的延长有关。电生理性GABA受体被惊厥剂阻断后会有冲动抑制、膜的超极化，内在氯离子通道的生理活性受到影响[24]。

2000年，French-Constant R H等[25]对黑腹果蝇的研究中发现，GABA受体亚基基因RDL(Resistance to dieldrin)在第302位的丙氨酸残基突变为丝氨酸或甘氨酸残基后，导致神经系统对磷酸酯(TBPS)、紫杉醇(PTX)和林丹(Lindane)的抗药性分别增加了10、100倍和1 000倍。Afoxolaner与伊维菌素、氟虫腈和环戊二烯类杀虫剂都作用于GABA氯离子门控通道，但前者作用于特殊的位点。研究发现，在果蝇抗性基因RDL的302位点中用丝氨酸取代丙氨酸，害虫会产生对环戊二烯类杀虫剂的高度抗性以及对氟虫腈的中等强度抗性。此外，在对野生型果蝇和A302S突变体果蝇的毒性研究中，未观察到两者对Afoxolaner敏感性存在的明显差异。这一发现表明，Afoxolaner以不同于环戊二烯等杀虫剂的方式与靶标结合。因此，Afoxolaner有可能表现出对A302S突变体高效的杀虫活性。鉴于其独特的作用方式，对常用杀虫剂表现出耐药性的寄生虫难以对Afoxolaner表现出交叉耐药性。

3 Afoxolaner的杀虫活性及临床试验

3.1 杀虫范围 Afoxolaner是一种广谱性杀虫剂，对犬感染的多种体外寄生虫具有良好的杀虫活性。可驱杀6种蜱虫，包括制肩突硬蜱(Ixodesscapularis)、变异革蜱(Dermacentorvariabilis)、长角血蜱(Haemaphysalislongicornis)、血红扇头蜱(Rhipicephalussanguineus)、网纹革蜱(Dermacentorreticulatus)和蓖子硬蜱(Ixodesricinus)。此外，Afoxolaner对栉首蚤(Ctenocephalidesfelis)具有快速高效的杀虫活性[7-19]。

3.2 杀蜱活性

3.2.1 血蜱属 Afoxolaner的杀蜱虫效果快速持久。其中Afoxolaner对血红扇头蜱和变异革蜱引起90%死亡率的最大浓度值(EC90)为100 ng/mL，效果持续1个月以上。2014年，Kunkle B等[7]研究了Afoxolaner对血红头蜱的杀灭活性，结果表明Afoxolaner口服制剂对血红扇头蜱表现出良好的杀虫活性。研究人员以2.5 mg/(kg·bw)的最小口服剂量治疗感染活蜱的犬，并每周感染蜱虫，重复5周。48 h内对现存蜱虫的杀虫率为98.8%～100%，而重复感染后蜱死亡率高于95.7%。2015年，Beugnet F等[8]比较了2种异噁唑啉类化合物Afoxolaner与Fluralaner口服制剂对犬感染血红扇头蜱的疗效，根据它们的药代动力学特性和最小剂量，分别以2.5 mg/(kg·bw)的Afoxolaner和25 mg/(kg·bw)的Flulalaner口服给药。结果表明，Afoxolaner在感染24 h后对血红扇头蜱的防效范围为86.4%～99.5%，Flulalaner则为65.7%～100%；在第78天，与经Flulalaner治疗的犬相比，经Afoxolaner治疗的犬的血红扇头蜱数量更少。因此，与单次使用Fluralaner治疗相比，每月1次给予Afoxolaner可提供更稳定而持久的保护性。2014年，Kondo Y等[9]报道了Afoxolaner对长角血蜱的杀虫效果，在3.0 mg/(kg·bw)的口服治疗剂量下48 h内对蜱虫的致死率达100%，并能提供长达1个月的预防效果。

3.2.2 硬蜱属 Nexgard是第1种能够杀死肩突硬蜱的口服杀虫剂，相较于市场上的其他杀虫产品，其具有很多优势，口服方便，避免其他因素(如沐浴游泳、犬毛的密度和长度等)对药效的影响。2014年，Elizabeth等[10]利用Afoxolaner治疗犬感染肩突硬蜱取得良好的治疗效果。试验通过对诱导感染活蜱的犬按2.5 mg/(kg·bw)的剂量口服治疗，并在第7、14、21、28天重复感染，48 h后计活蜱数。试验结果表明，Afoxolaner在23 d内的防治效果都在98%以上，第30天为94%。因此，Afoxolaner对肩突硬蜱具有良好的杀虫活性，且药效维持在1个月以上。

3.3.3 革蜱属 2014年，据Elizabeth E B等[11]进行的药物试验结果显示，以2.5 mg/(kg·bw)最低有效剂量口服治疗变异革蜱感染的犬，在第23天达到99.7%～100%的杀虫率，第30天的杀虫率高达97%。2015年，Beugnet F等[8]比较了2种异噁唑啉类化合物Afoxolaner与Fluralaner对变异革蜱的杀虫活性，结果显示Fluralaner在第30天的杀虫效力显著降低，而在治疗的78 d内Afoxolaner的防治效果范围在85.2%～99.6%，后者可提供更加稳定持久的杀蜱效果。2015年，Beugnet F等[12]利用NexGard®(2.27% w/w)口服治疗犬感染网纹革蜱并成功预防了巴贝虫的传播，首次证明这种口服杀虫剂可以预防巴贝斯虫的传播。

3.3 杀螨活性

3.3.1 疥螨 2016年，Machado M A等[13]在感染疥螨(Sarcoptesscabiei)的猫上进行的药物试验表明，在2.5 mg/(kg·bw)的治疗剂量时对疥螨的致死率为100%，药效持续65 d，且在治疗过程中未观察到不良反应。2016年，Frdric B等[14]进行的随机对照试验取得相似结果，Afoxolaner能100%杀灭犬感染的疥螨，在治疗第56天后皮肤病变显著改善。

3.3.2 蠕形螨 2016年，Beugnet F等[15]开展的药物试验表明，2.5 mg/(kg·bw)的Afoxolaner能在2个月内有效治疗全身性蠕形螨病，并且治疗效果明显优于吡虫啉(Imidacloprid)和莫昔克丁(Moxidectin)。2018年，Lebon W等[16]对Afoxolaner治疗犬蠕形螨病进行了临床评估，在2.7 mg/(kg·bw)剂量下对蠕形螨(Demodexcanis)的致死率为98.1%，且常见的瘙痒、脱毛和红斑等症状得到显著改善。

3.3.3 耳痒螨 2016年，Carithers D等[17]评估最小剂量的Afoxolaner受控实验室条件下对犬耳痒螨(Otodectescynotis)的治疗效果，单次口服最低推荐剂量[2.5 mg/(kg·bw)]的Afoxolaner(NexGard®Chewables)可迅速杀灭耳螨，第28天螨虫数量减少了98.5%。

3.4 杀蚤活性 Afoxolaner对栉首蚤(Ctenocephalidesfelis)具有良好的杀虫活性，能快速杀灭跳蚤，同时能清除环境中存在的跳蚤卵。2014年，Kunkle B N等[18]进行的动物试验表明，经2.5 mg/(kg·bw)的Afoxolaner治疗的实验犬的跳蚤数明显少于对照组。在口服给药后的2、4、8、12 h和24 h跳蚤的死亡率分别为15%、87.8%、99.5%、100.0%和100.0%。在这项研究中，Afoxolaner在给药2 h后开始杀灭跳蚤，药效强度随时间不断加强，且8 h后达到99.5%以上的杀虫率。2014年，Hunter J S等[19]的动物试验证明了Afoxolaner不仅具有快速持久的杀蚤能力，也能有效控制环境中跳蚤卵的数量。Beugnet F等[8]在一项Afoxolaner和Fluralaner杀蚤活性的对比研究中表明，在4周的药物治疗期间，前者在用药6 h后提供的药效显著高于后者，Afoxolaner拥有更加长效持久的杀虫能力。

4 异噁唑啉的应用现状及展望

目前，Afoxolaner已作为兽药完成了商品化(NexGard，尼可信)，用于防治寄生虫病。尼可信是新一代异噁唑啉类犬用体外驱虫药，具有起效快速、安全性高、口服方便且适口性好等特点。国内对于Afoxolaner的研究鲜有报道，作为农药和杀虫剂的研发仍处于起步阶段。就目前国外的研究进展来看，GABA 门控氯离子通道是良好的杀虫剂选择性靶标，Afoxolaner是一种对哺乳动物安全、杀虫活性高且广谱的异噁唑啉类杀虫剂，拥有广阔的应用前景。随着研究人员对该类杀虫剂研究的不断深入，相关领域的商业化产品将不断涌现，势必给当今农业生产所面临的害虫抗药性和环境污染严重等问题提供新的解决方案和途径。