李建芳，成 楊，陸永躍，齊易香

(華南農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院昆蟲(chóng)學(xué)系，廣州 510642)

乙酰膽堿(acetylcholine，ACh)是昆蟲(chóng)重要的神經(jīng)遞質(zhì)，它通過(guò)與不同類型的乙酰膽堿受體(acetylcholine receptors，AChRs)結(jié)合發(fā)揮作用。與脊椎動(dòng)物類似，昆蟲(chóng)AChRs分為兩類：煙堿型乙酰膽堿受體(nicotinic AChRs，nAChRs)和毒蕈堿型乙酰膽堿受體(muscarinic AChRs，mAChRs)，其中nAChRs為離子通道受體，mAChRs為G蛋白偶聯(lián)受體。昆蟲(chóng)nAChRs廣泛分布于中樞神經(jīng)系統(tǒng)，是以吡蟲(chóng)啉為代表的新煙堿類殺蟲(chóng)劑及生物農(nóng)藥多殺菌素的作用靶標(biāo)(李健和巨修煉，2007；封云濤等，2009)。目前對(duì)昆蟲(chóng)體內(nèi)mAChRs的研究相對(duì)較少，有研究報(bào)道m(xù)AChRs參與昆蟲(chóng)神經(jīng)元軸突的延伸、表皮的形成(Clarketal.，2005)、代謝調(diào)節(jié)(Chowańskietal.，2018)、飛行運(yùn)動(dòng)(Buhletal.，2008)及學(xué)習(xí)記憶等(Ismailetal.，2006；Silvaetal.，2015)。mAChRs是一類潛在的殺蟲(chóng)劑靶標(biāo)位點(diǎn)，研究該類受體，可為害蟲(chóng)防治提供新思路，具有很大的開(kāi)發(fā)和利用價(jià)值。

1 毒蕈堿型乙酰膽堿受體的概述

1.1 mAChRs的結(jié)構(gòu)

mAChRs是膜受體家族成員，通過(guò)與異三聚體鳥(niǎo)苷酸結(jié)合蛋白(G蛋白)偶聯(lián)介導(dǎo)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過(guò)程，因此屬于G蛋白偶聯(lián)受體家族(G protein coupled receptor，GPCR)。GPCR包括A類視紫紅質(zhì)受體、B類分泌素受體、C類代謝型谷氨酸受體、F類Frizzled/Smoothened受體等6個(gè)亞家族，其中mAChRs屬于A類視紫紅質(zhì)受體家族(Hauseretal.，2006)。mAChRs的基本結(jié)構(gòu)特征是具有7個(gè)跨膜螺旋結(jié)構(gòu)域，其中7個(gè)跨膜區(qū)(TMⅠ-TMⅦ)由3個(gè)胞外環(huán)(O1-O3)和3個(gè)胞內(nèi)環(huán)(I1-I3)連接而成，其氨基端位于細(xì)胞外側(cè)，羧基端位于細(xì)胞內(nèi)側(cè)。mAChRs被激活后通過(guò)偶聯(lián)G蛋白轉(zhuǎn)導(dǎo)后續(xù)信號(hào)，引起細(xì)胞內(nèi)多種生理生化反應(yīng)。

1.2 mAChRs的克隆與分類

通過(guò)分子克隆的方法已經(jīng)從脊椎動(dòng)物中鑒定出5種mAChRs亞型(M1-M5)，根據(jù)這5個(gè)亞型所轉(zhuǎn)導(dǎo)的信號(hào)途徑不同又分為兩大類：M1、M3、M5屬于Ⅰ類，M2、M4屬于Ⅱ類(Caulfield and Birdsall，1998；Bubseretal.，2012)。然而，脊椎動(dòng)物mAChRs的分類并不完全適用于昆蟲(chóng)(Eldefrawi and Eldefrawi，1997)。Onai等在1989年通過(guò)分子克隆方法從黑腹果蠅Drosophilamelanogaster體內(nèi)獲得了第一個(gè)昆蟲(chóng)mAChR基因序列(編碼788個(gè)氨基酸，分子量大小為85 kDa)，命名為DM1。該受體位于果蠅第二條染色體的右臂，其結(jié)構(gòu)和功能與脊椎動(dòng)物M1、M3、M5受體最為相似(Onaietal.，1989)。

隨著分子生物學(xué)的深入研究和發(fā)展，mAChRs被報(bào)道在多種昆蟲(chóng)體內(nèi)均有表達(dá)，包括搖蚊Chironomustentans(Wegeneretal.，1996)、家蠶Bombyxmori(Aizonoetal.，1997)、沙漠蝗Schistocercagregaria(Hintonetal.，1998)、煙草天蛾Manducasexta(Clarketal.， 2005)、擬黑多刺蟻Polyrhachisvicina(Luetal.，2011)等，但未從分子水平驗(yàn)證昆蟲(chóng)存在多種mAChRs亞型。直到2013年Collin等人重新克隆黑腹果蠅mAChR(CG4356)，發(fā)現(xiàn)Shapiro等(1989)發(fā)表的cDNA序列并不完整(DM1)，并將該受體命名為A型mAChR；同時(shí)從黑腹果蠅中克隆了第二個(gè)mAChR(CG7918)，命名為B型mAChR；B型受體藥理學(xué)特征與A型受體及脊椎動(dòng)物的mAChRs的藥理學(xué)性質(zhì)有很大的區(qū)別，對(duì)毒蕈堿敏感性要比乙酰膽堿低1 000倍，而且傳統(tǒng)的拮抗劑對(duì)其不起作用(Collinetal.，2013)。從赤擬谷盜Triboliumcastaneum中也克隆得到了A型和B型mAChRs；通過(guò)生物信息學(xué)分析發(fā)現(xiàn)，A型和B型mAChRs的同源基因在其它節(jié)肢動(dòng)物的基因組序列庫(kù)中均能找到(Collinetal.，2013)。2016年從黑腹果蠅基因組中發(fā)現(xiàn)一種新的mAChR(CG12796)，命名為C型mAChR，該受體的氨基酸序列與人類和昆蟲(chóng)中報(bào)道的其他mAChRs的序列相似性較低，其藥理學(xué)特征與A型受體相近，與B型受體差異較大(Xiaetal.，2016)。因此，根據(jù)藥理學(xué)特性和偶聯(lián)的G蛋白不同，目前已知的昆蟲(chóng)mAChRs可以分為3大類：mAChR-A、mAChR-B和mAChR-C。為了進(jìn)一步了解昆蟲(chóng)、線蟲(chóng)與脊椎動(dòng)物的mAChRs在系統(tǒng)發(fā)育上的關(guān)系，筆者選取了GenBank中收錄的9種昆蟲(chóng)的mAChR-A、8種昆蟲(chóng)的mAChR-B、5種昆蟲(chóng)的mAChR-C、線蟲(chóng)的3種mAChRs亞型以及人類的5種mAChRs亞型的氨基酸序列，利用Mega 7.0軟件基于Neighbor-Joining法構(gòu)建了分子進(jìn)化樹(shù)(圖1)。

圖1 不同物種mAChRs的系統(tǒng)發(fā)育分析Fig.1 Phylogenetic tree of mAChRs from different species注：mAChRs來(lái)源及GenBank登錄號(hào)如下。Note: The origin of mAChRs and their GenBank accession numbers. Aa, 埃及伊蚊Aedes aegypti (Aa mAChR-A: XP_021708563.1); Ag, 岡比亞按蚊Anopheles gambiae (Ag mAChR-A: XP_314486.1; Ag mAChR-B: XP_003436890.1; Ag mAChR-C: XP_310742.3); Am, 西方蜜蜂Apis mellifera (Am mAChR-A: XP_395760.4; Am mAChR-B: XP_006558421.1); Ap, 豌豆蚜Acyrthosiphon pisum (Ap mAChR-A: XP_008187332.1; Ap mAChR-B: XP_008178482.1); Bm, 家蠶Bombyx mori (Bm mAChR-A: XP_012545273.1; Bm mAChR-B: XP_021208951.1; Bm mAChR-C: XP_004924179.1); Ce, 秀麗隱桿線蟲(chóng)Caenorhabditis elegans (Ce mAChR gar-1: NP_001024403.1; Ce mAChR gar-2: NP_001022594.1; Ce mAChR gar-3: NP_001024236.1); Dm, 黑腹果蠅Drosophila melanogaster [ Dm mAChR-A: NP_726440.1; Dm mAChR-B: NP_001287221.1; Dm mAChR-C: NP_572358.1; Dm FR (FMRFamide receptor): NP_001261347.1 ]; Hs, 人Homo sapiens (Hs mAChR M1: NP_000729.2; Hs mAChR M2: NP_000730.1; Hs mAChR M3: NP_000731.1; Hs mAChR M4: NP_000732.2; Hs mAChR M5: NP_036257.1); Ms, 煙草天蛾Manduca sexta (Ms mAChR-A: XP_030021104.1; Ms mAChR-B: XP_030032719.1); NI, 褐飛虱Nilaparvata lugens (Nl mAChR-A: XP_022187654.1; Nl mAChR-B: XP_022207514.1; Nl mAChR-C: XP_022186837.1); Tc, 赤擬谷盜Tribolium castaneum (Tc mAChR-A: NP_001280533; Tc mAChR-B: XP_015840901.1; Tc mAChR-C: EFA01319.1)

2 昆蟲(chóng)mAChRs的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑

GPCR信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過(guò)程的共同特點(diǎn)是受體被激活后會(huì)與G蛋白結(jié)合引起細(xì)胞內(nèi)第二信使?jié)舛鹊母淖?。G蛋白是由α、β、γ亞基組成，GPCR被配體激活后使得偶聯(lián)的Gα亞基與β、γ亞基分離，引發(fā)Gβ、Gγ參與下游的信號(hào)調(diào)節(jié)，完成信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過(guò)程(李聰慧等，2019)。脊椎動(dòng)物Ⅰ類mAChRs通過(guò)與Gαq/11結(jié)合，激活磷脂酶C(phospholipase C，PLC)，PLC能夠啟動(dòng)三磷酸肌醇級(jí)聯(lián)反應(yīng)，水解磷脂酰肌醇二磷酸(phosphatidylinositol 4,5-bisphosphate，PIP2)產(chǎn)生兩種第二信使，即1,4,5-三磷酸肌醇(inositol triphosphate，IP3)和二酰基甘油(diacylacerol，DAG)；IP3自由擴(kuò)散并與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的IP3離子通道受體結(jié)合，激活Ca2+通道，使Ca2+從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)流向細(xì)胞內(nèi)，從而使胞內(nèi)Ca2+升高；DAG激活膜上的蛋白激酶(protein kinase C，PKC)，PKC能夠使很多蛋白發(fā)生磷酸化，從而產(chǎn)生生物學(xué)效應(yīng)(Shapiroetal.，1989; Bubseretal.，2012)。Ⅱ類是通過(guò)與Gαi/o結(jié)合，降低腺苷酸環(huán)化酶(adenylyl cyclase，AC)的活性，抑制胞內(nèi)ATP轉(zhuǎn)化成cAMP，從而使胞內(nèi)cAMP的含量下降(Felderetal.，2000; Wenzeletal.，2002)。與脊椎動(dòng)物類似，昆蟲(chóng)mAChRs也可引發(fā)兩種不同的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑(圖2)。A型與C型mAChR與Gαq/11偶聯(lián)，激活PLC，調(diào)節(jié)肌醇磷酸鹽的水解，從而使胞內(nèi)Ca2+升高；B型mAChR與Gαi/o偶聯(lián)，抑制cAMP的形成(Renetal.，2015; Xiaetal.，2016)。

圖2 昆蟲(chóng)mAChR的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑(修改自Felder et al.(1989))Fig.2 Signaling pathways of insect mAChRs(adapted from Felder et al.(1989))注：PLC，磷脂酶C；PIP2，4,5-二磷酸磷脂酰肌醇；IP3，三磷酸肌醇；DAG，二酰甘油；PKC，蛋白激酶C；ATP，三磷酸腺苷；ADP，二磷酸腺苷；AC，腺苷酸環(huán)化酶；cAMP，環(huán)腺苷酸；PKA，蛋白激酶A。Note: PLC, Phospholipase C; PIP2, Phosphatidylinositol 4,5-bisphosphate; IP3, Inositol triphosphate; DAG, Diacylglycerol; PKC, Protein kinase C; ATP, Adenosine triphosphate; ADP, Adenosine diphosphate; AC, Adenylyl cyclase; cAMP, Cycli adenosine monophosphate; PKA, Protein kinase A.

3 昆蟲(chóng)mAChRs的藥理學(xué)特征

目前對(duì)昆蟲(chóng)mAChRs的研究主要集中在藥理學(xué)性質(zhì)上(表3)。脊椎動(dòng)物5種類型mAChRs均可被傳統(tǒng)的激動(dòng)劑毒蕈堿充分激活，并被拮抗劑阿托品阻斷(Caulfield and Birdsall，1998)。非選擇性拮抗劑二苯羥乙酸-3-奎寧環(huán)酯(3-quinuclidinyl benzilate，QNB)、東莨菪堿和阿托品對(duì)果蠅DM1的親和性最高，但對(duì)蠅類的毒性較輕(Hondaetal.，2007)。昆蟲(chóng)mAChRs 根據(jù)藥理學(xué)性質(zhì)分為三大類：mAChR-A與脊椎動(dòng)物mAChRs(M1-M5)的藥理學(xué)特性相似，可以被乙酰膽堿、毒蕈堿激活，也能被傳統(tǒng)的拮抗劑阿托品、東莨菪堿及QNB抑制；mAChR-B雖然對(duì)乙酰膽堿很敏感，但對(duì)毒蕈堿的敏感性要低1 000倍，且對(duì)上述傳統(tǒng)的拮抗劑均不起作用(Collinetal.，2013)；mAChR-C的藥理學(xué)特征與A亞型相近，與B亞型不同，可以被氧化震顫素M激活，傳統(tǒng)的拮抗劑阿托品和東莨菪堿在100 μM時(shí)可以完全阻斷100 μM乙酰膽堿引起的反應(yīng)(Xiaetal.，2016)。通過(guò)與煙草天蛾幼蟲(chóng)高親和QNB結(jié)合位點(diǎn)的結(jié)合分析，發(fā)現(xiàn)煙草天蛾mAChRs具有異質(zhì)性，其中一些受體對(duì)吡嗪敏感，一些對(duì)吡嗪不敏感(Qazietal.，1996)。在搖蚊的藥理學(xué)實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)與放射標(biāo)記QNB的競(jìng)爭(zhēng)順序?yàn)镼NB>阿托品>氧化震顫素，哌侖西平>美索曲明(Wegeneretal.，1996)。1,2,4-惡二唑和1,2,4-噻二唑作為mAChR激動(dòng)劑，對(duì)褐飛虱Nilaparvatalugens等所測(cè)昆蟲(chóng)均表現(xiàn)良好的殺蟲(chóng)活性，衍生物3-甲基-1,2,4-惡二唑-2,2,1-四氫吡啶在蠅類神經(jīng)組織中起著毒蕈堿激動(dòng)劑的作用(Dicketal.，1997)；1,2,4-噻二唑的衍生物3-甲基-5-(1,2,5,6-四氫吡啶-3-基)-1,2,4-噻二唑?qū)诛w虱的殺蟲(chóng)活性最高(Suzukietal.，2011)。目前沒(méi)有針對(duì)mAChRs開(kāi)發(fā)的農(nóng)藥，mAChR的激動(dòng)劑和拮抗劑及其衍生物可作為殺蟲(chóng)劑的潛在資源。

4 昆蟲(chóng)mAChRs的功能

目前主要通過(guò)免疫組化的方法研究mAChRs在昆蟲(chóng)體內(nèi)的分布，該類受體廣泛存在于昆蟲(chóng)的神經(jīng)系統(tǒng)中。Blake等發(fā)現(xiàn)黑腹果蠅mAChR主要位于大腦的觸角葉，在肌肉組織中不表達(dá)(Blakeetal.，1993)。煙草天蛾mAChR在觸角中有表達(dá)(Torkkelietal.，2004)，并且觸角中除了感覺(jué)神經(jīng)元，膠質(zhì)細(xì)胞和表皮細(xì)胞中也存在mAChR(Clarketal.，2005)。擬黑多刺蟻mAChR在卵期及整個(gè)幼蟲(chóng)期均有表達(dá)，并且各個(gè)品級(jí)螞蟻的腦部都廣泛表達(dá)mAChR，腦部又以蘑菇體、觸角葉和視葉中表達(dá)量較高(Luetal.，2011)。關(guān)于昆蟲(chóng)mAChRs功能方面的研究，以下從運(yùn)動(dòng)行為、生長(zhǎng)發(fā)育、感覺(jué)系統(tǒng)及學(xué)習(xí)記憶等方面進(jìn)行總結(jié)。

4.1 運(yùn)動(dòng)行為

通過(guò)藥理學(xué)的方法證明了用mAChR激動(dòng)劑處理美洲大蠊Periplanetaamericana可以使觸角長(zhǎng)時(shí)間有節(jié)奏的運(yùn)動(dòng)，而拮抗劑可以抑制激動(dòng)劑誘導(dǎo)的節(jié)律運(yùn)動(dòng)(Okadaetal.，2009)。同樣在竹節(jié)蟲(chóng)Carausiusmorosus上用激動(dòng)劑處理也發(fā)現(xiàn)mAChR對(duì)其持續(xù)、有節(jié)奏的觸角運(yùn)動(dòng)有影響(Krauseetal.，2013)。章魚(yú)胺等胺類物質(zhì)和毒蕈堿激動(dòng)劑可以激活沙漠蝗的飛行啟動(dòng)神經(jīng)元，毒蕈堿的飛行激活不依賴于生物胺，而胺能的飛行啟動(dòng)需要mAChR(Buhletal.，2008)。毒蕈堿激活黑腹果蠅mAChR能降低幼蟲(chóng)的運(yùn)動(dòng)速度，而mAChR拮抗劑抑制這種作用。利用RNAi發(fā)現(xiàn)黑腹果蠅運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元中mAChR-A水平的降低并沒(méi)有顯著改變運(yùn)動(dòng)行為，但干擾運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元中mAChR-C的表達(dá)，以及干擾泛神經(jīng)元中mAChR-C或者mAChR-A的表達(dá)均顯著增強(qiáng)黑腹果蠅運(yùn)動(dòng)能力，說(shuō)明mAChR-A和mAChR-C在調(diào)節(jié)昆蟲(chóng)運(yùn)動(dòng)行為方面發(fā)揮作用(Malloyetal.，2019)。

4.2 生長(zhǎng)發(fā)育

雄性勞氏粘蟲(chóng)Mythimnaloreyi咽側(cè)體中保幼激素的釋放可被卡巴膽堿而非尼古丁顯著激活，表明這種膽堿能效應(yīng)可能是由mAChR引起的。此外通過(guò)藥理學(xué)方法證明粘蟲(chóng)雄性成蟲(chóng)咽側(cè)體的膽堿能調(diào)節(jié)是由類似于M2和M3受體的mAChR介導(dǎo)的(Kou，2002)。研究報(bào)道m(xù)AChR在家蠶的心側(cè)體/咽側(cè)體(corpus cardiacum/corpus allatum，CC/CA)復(fù)合體中有表達(dá)，該結(jié)構(gòu)參與多種昆蟲(chóng)神經(jīng)激素的分泌，如促前胸腺激素(prothoracicotropic hormone，PTTH)或者家蠶素(一種昆蟲(chóng)胰島素樣肽，insulin-like peptides，ILPs，在決定昆蟲(chóng)生長(zhǎng)速率和大小、代謝特性、抗逆性和繁殖力等方面起著關(guān)鍵作用)(Shiraietal.，2001)。家蠶產(chǎn)生PTTH的神經(jīng)分泌細(xì)胞中表達(dá)一種mAChR(Aizonoetal.，1997)，且CC/CA復(fù)合體中ILPs的分泌受mAChR的調(diào)控(Shiraietal.，2001)。通過(guò)研究黃粉蟲(chóng)Tenebriomolitor營(yíng)養(yǎng)組織中代謝物水平，發(fā)現(xiàn)mAChRs在糖原水平、血淋巴總糖濃度、ILPs水平等代謝調(diào)節(jié)中起重要作用，但不排除煙堿型受體的參與(Chowańskietal.，2018)。

另外，mAChR在沙漠蝗前腸的收縮中起重要作用(Hintonetal.，1998)。研究發(fā)現(xiàn)mAChR存在于黑腹果蠅幼蟲(chóng)的心臟組織中，毒蕈堿在低濃度和高濃度均可增加心率，表明mAChR在調(diào)節(jié)幼蟲(chóng)心率方面具有重要的作用(Malloyetal.，2016)。腹中神經(jīng)節(jié)(mid-ventral ganglion，mVG)的谷氨酸能神經(jīng)元在營(yíng)養(yǎng)脅迫條件下通過(guò)mAChR調(diào)節(jié)昆蟲(chóng)化蛹，所以當(dāng)食物中蛋白質(zhì)缺乏時(shí)，mVG中mAChR或者IP3R缺失會(huì)影響果蠅幼蟲(chóng)化蛹(Jayakumaretal.，2016)。

4.3 感覺(jué)系統(tǒng)及學(xué)習(xí)記憶

西方蜜蜂Apismellifera和收獲蟻Pogonomyrmexbarbatus能夠區(qū)分同巢者和非同巢者與mAChR有關(guān)。藥理學(xué)實(shí)驗(yàn)證明mAChR的拮抗劑處理蜜蜂和收獲蟻都會(huì)干擾其對(duì)同巢者的識(shí)別能力，增加對(duì)同巢者的攻擊，但是這種藥物處理不影響嗅覺(jué)，也沒(méi)有改變實(shí)驗(yàn)昆蟲(chóng)的運(yùn)動(dòng)能力，說(shuō)明mAChR起氣味記憶檢索的作用(Ismailetal.，2008；Coates and Robertson，2013)。

用mAChR激動(dòng)劑匹羅卡品處理有一周自然覓食經(jīng)驗(yàn)的蜜蜂，可使其蘑菇體神經(jīng)纖維網(wǎng)的體積增加(Ismailetal.，2006)。Dobrin等用匹羅卡品和東莨菪堿處理幼蜂和覓食蜜蜂，證明mAChR可以影響蜜蜂蘑菇體的生長(zhǎng)，揭示了毒蕈堿在調(diào)節(jié)大腦可塑性方面的進(jìn)化保守作用(Dobrinetal.，2011)。研究者發(fā)現(xiàn)黃斑黑蟋蟀Gryllusbimaculatus的mAChR可能與嗅覺(jué)聯(lián)想學(xué)習(xí)中長(zhǎng)期記憶的形成有關(guān)(Terazima and Yoshino，2010；Hasebe and Yoshino，2016)。

通過(guò)免疫組化發(fā)現(xiàn)，黑腹果蠅幼蟲(chóng)mAChR-A主要定位于中樞神經(jīng)系統(tǒng)蘑菇體的蕈體萼和蕈體葉上，通過(guò)RNAi特異性干擾蘑菇體中mAChR-A的表達(dá)可以完全抑制幼蟲(chóng)新厭惡性嗅覺(jué)記憶的形成，并降低學(xué)習(xí)能力，表明mAChR-A是果蠅幼蟲(chóng)厭惡性嗅覺(jué)學(xué)習(xí)所必需的(Silvaetal.，2015)。Bielopolski等也證明了黑腹果蠅成蟲(chóng)的厭惡性嗅覺(jué)學(xué)習(xí)和短期記憶需要mAChR-A，同時(shí)發(fā)現(xiàn)mAChR-A在Kenyon細(xì)胞的樹(shù)突中起作用，抑制氣味反應(yīng)(Bielopolskietal.，2019)。有研究報(bào)道，mAChR-A在黑腹果蠅的觸角葉中廣泛表達(dá)，作用于GABA抑制性局部神經(jīng)元(inhibitory local neurons，iLNs)的一個(gè)亞群，通過(guò)藥理學(xué)和遺傳學(xué)手段證明mAChR-A可以增加iLNs的興奮性，并增加iLN對(duì)氣味的反應(yīng)和減少嗅覺(jué)受體神經(jīng)元(olfactory receptor neurons，ORNs)和iLNs之間突觸所產(chǎn)生的短期抑制；還可以間接抑制興奮性投射神經(jīng)元(excitatory projection neurons，ePNs)對(duì)氣味的作用(Rozenfeldetal.，2019)。

mAChR通過(guò)激活NO/cGMP/PKG信號(hào)級(jí)聯(lián)調(diào)節(jié)Kenyon細(xì)胞(Terazima and Yoshino，2010)，而NO不僅參與嗅覺(jué)記憶(Su and O’Dowd，2003)，NO/cGMP/PKG在中央復(fù)合體內(nèi)參與果蠅的視覺(jué)圖形記憶(Wangetal.，2008)，說(shuō)明mAChR可能與視覺(jué)相關(guān)。通過(guò)藥理學(xué)和鈣成像技術(shù)發(fā)現(xiàn)，A型或者C型mAChR有助于增強(qiáng)若隱若現(xiàn)物體的辨別能力(Zhuetal.，2018)。黑腹果蠅mAChR-B在視覺(jué)回路的谷氨酸能中間神經(jīng)元(glutamatergic interneuron，glu-lOLP)中表達(dá)，而glu-lOLP只對(duì)光線的減弱(OFF)有Ca2+立即升高的反應(yīng)，這表明glu-lOLP是被OFF激活的；敲除mAChR-B可以消除glu-lOLP誘導(dǎo)OFF的Ca2+瞬變，表明mAchR-B/Gαo信號(hào)調(diào)節(jié)glu-lOLP中OFF響應(yīng)(Qinetal.，2019)。

4.4 其它

在綠牧草蝗Omocestusviridulus和異翅雛蝗Chorthippusbiguttulus的腦部中央復(fù)合體小劑量注射mAChR激動(dòng)劑會(huì)導(dǎo)致蝗蟲(chóng)鳴聲更加尖銳且持續(xù)時(shí)間更長(zhǎng)，并伴隨發(fā)聲的間隔時(shí)間縮短，表明蝗蟲(chóng)的鳴聲與mAChR的激活有關(guān)(Wenzeletal.，2002)。研究還發(fā)現(xiàn)昆蟲(chóng)mAChR信號(hào)與其它神經(jīng)遞質(zhì)系統(tǒng)之間的串?dāng)_，如毒蕈堿拮抗劑阿托品可以阻斷黑腹果蠅中樞神經(jīng)系統(tǒng)中由章魚(yú)胺引起的持續(xù)性神經(jīng)興奮(Gross and Bloomquist，2018)。

5 小結(jié)與展望

新煙堿類殺蟲(chóng)劑如吡蟲(chóng)啉和噻蟲(chóng)嗪等作為nAChR激動(dòng)劑，對(duì)多種昆蟲(chóng)都有殺蟲(chóng)活性，世界范圍內(nèi)已經(jīng)有多種新煙堿類殺蟲(chóng)劑投入使用(李健和巨修煉，2007)。隨之而來(lái)的害蟲(chóng)抗藥性問(wèn)題有待解決，因此開(kāi)發(fā)新型殺蟲(chóng)劑非常必要。mAChRs是昆蟲(chóng)神經(jīng)系統(tǒng)中重要的神經(jīng)遞質(zhì)受體，屬于GPCR家族。昆蟲(chóng)GPCRs在調(diào)控生殖、滲透、生長(zhǎng)發(fā)育等方面具有重要作用(Jiangetal.，2017)，也是最常被開(kāi)發(fā)的藥物靶點(diǎn)之一(Audsley and Down，2015；Hilletal.，2018)。因此，mAChR是潛在的殺蟲(chóng)劑作用靶標(biāo)(Dicketal.，1997)。已有一些研究利用mAChR防治害蟲(chóng)，例如，驅(qū)蚊劑N,N-二乙基-3-甲基苯甲酰胺(N,N-Diethyl-3-methylbenzamide, DEET)對(duì)昆蟲(chóng)mAChRs具有選擇性高親和力，進(jìn)而增強(qiáng)氨基甲酸酯殘殺威的活性，因此mAChRs能夠促進(jìn)DEET和殘殺威之間的協(xié)同作用，從而提高雌性埃及伊蚊Aedesaegypti的死亡率(Abd-Ellaetal.，2015)。另外，殺蟲(chóng)劑IR3535(10 nM)通過(guò)mAChRs的原位激活提高Ca2+濃度，增強(qiáng)新煙堿類殺蟲(chóng)劑噻蟲(chóng)啉的效果(Moreauetal.，2020)。

脊椎動(dòng)物mAChRs的作用是眾所周知的，它是多種藥物的靶標(biāo)位點(diǎn)(Felderetal.，2000；Kruseetal.，2014；Navarriaetal.，2015)。脊椎動(dòng)物mAChRs的拮抗劑可減輕炎癥反應(yīng)，被廣泛應(yīng)用于人類疾病的治療(Sales，2010)。M3受體調(diào)控小鼠對(duì)巴西日?qǐng)A線蟲(chóng)Nippostrongylusbrasiliensis和腸道沙門氏菌Salmonellaenterica的適應(yīng)性免疫反應(yīng)(Darbyetal.，2015)。而在牡蠣Crassostreagigas和秀麗隱桿線蟲(chóng)Caenorhabditiselegans中也發(fā)現(xiàn)毒蕈堿信號(hào)在宿主免疫反應(yīng)中起關(guān)鍵作用(Liuetal.，2016；Labedetal.，2018)。這為昆蟲(chóng)mAChRs的功能研究提供了一個(gè)新的方向。

目前有關(guān)昆蟲(chóng)體內(nèi)mAChRs的研究還不夠，研究的昆蟲(chóng)種類還不多。早期人們對(duì)昆蟲(chóng)mAChRs的研究都沒(méi)有明確的分類，直到2016年有研究報(bào)道昆蟲(chóng)mAChRs分為A、B和C 3種類型，C型與A型的藥理學(xué)性質(zhì)相似；與脊椎動(dòng)物相比，B型是無(wú)脊椎動(dòng)物所特有的類型(Collinetal.，2013；Xiaetal.，2016)。昆蟲(chóng)(原口動(dòng)物)和脊椎動(dòng)物(后口動(dòng)物)的mAChRs大約在7億年前分裂(Renetal.，2015)。B型mAChR與脊椎動(dòng)物mAChRs的藥理學(xué)特性存在較大差異，脊椎動(dòng)物和昆蟲(chóng)mAChRs之間的藥理學(xué)性質(zhì)差異可能是發(fā)現(xiàn)特異作用于昆蟲(chóng)mAChRs的新化學(xué)物質(zhì)的關(guān)鍵(Gross and Bloomquist，2018)。因此加強(qiáng)對(duì)mAChRs藥理學(xué)、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和功能的研究，特別是無(wú)脊椎動(dòng)物特有的B型mAChR的功能研究，可為新型殺蟲(chóng)劑的開(kāi)發(fā)提供思路。