梁方印,尹相吉
(1.河南省濮陽縣農業(yè)農村局,河南 濮陽 457100;2.天津渤海農牧產業(yè)聯(lián)合研究院有限公司,天津 300308)
吡丙醚(Pyriproxyfen)又稱蚊蠅醚、滅幼寶,是一類烷氧吡啶保幼激素類幾丁質合成抑制劑,用于防治果蔬、棉花及植物上粉虱、介殼蟲等農業(yè)害蟲,以及衛(wèi)生害蟲蚊、蠅等。我國于2007年正式登記0.5%吡丙醚顆粒劑,用于防治蚊、蠅和蜚蠊等衛(wèi)生害蟲。當前登記并銷售的主要有丹麥、法國、比利時、阿拉伯聯(lián)合酋長國等國家。其制劑類型主要有顆粒劑、乳油、懸浮劑。近年來,吡丙醚被逐漸引入動物市場,是目前防治犬、貓等動物體外寄生蟲的特效藥,能夠高效驅殺跳蚤、蜱等體外寄生蟲,是一種昆蟲生長調節(jié)劑,被認為是寵物體外寄生蟲綜合防治的有效藥物之一,已成為體外寄生蟲制劑研究與開發(fā)的一個重要領域。
基于此,筆者充分總結吡丙醚用于寵物體外寄生蟲防控方面的研究,為該藥物的臨床應用以及今后研制相關藥物提供研究基礎。
吡丙醚化學名稱為4-苯氧苯基-(RS)-2-(2-吡啶基氧)丙基醚,原藥為淺黃色晶體,CAS號為95737-68-1,不易揮發(fā),光穩(wěn)定性好,水溶性為0.367 mg/L(25℃),熔點為45~47℃,蒸汽壓為0.000 3 Pa(20℃),不易吸附在土壤表面。吡丙醚在有氧環(huán)境下不易吸附在土壤表面,且能在湖水和土壤中迅速降解,半衰期分別為16~21 d和6.4~36 d[1]。其分子式為C20H19NO3,結構式見圖1。
圖1 吡丙醚的化學結構式
吡丙醚是一種新型昆蟲生長調節(jié)劑(Insect Growth Regulators,簡稱IGR),蟲體生長、發(fā)育及成熟過程都要依賴倍半萜類化合物保幼激素和甾族化合物蛻皮激素的調控[2-3]。吡丙醚作用于跳蚤卵時,可以抑制跳蚤卵孵化成幼蟲;作用于幼蟲時,可影響幼蟲蛻皮,抑制第三期幼蟲孵化成蛹,進而防控體外寄生蟲[4-5]。其主要作用機理如下:①蟲體幾丁質合成酶受到破壞,抑制表皮中幾丁質的合成,蟲體在蛻皮過程中不能形成新表皮,阻止幼年期(幼蟲和早期蛹)發(fā)育成成蟲,導致蟲體在蛹期即死亡。②吡丙醚在蟲體血淋巴中高濃度存留,促進前胸腺分泌大量性激素,導致蟲體表皮中蛻皮激素的合成受到干擾,進而影響蟲體的發(fā)育。③吡丙醚是一種光穩(wěn)定性昆蟲生長調節(jié)劑,藥物通過接觸起作用,通過模仿幼蟲激素調節(jié)昆蟲從一個生命階段到下一個生命階段的蛻皮。通過誘導跳蚤過早產卵和抑制跳蚤卵中的卵黃沉積阻止跳蚤的生命周期,從而導致不育卵的產生。
吡丙醚屬于芳香族非萜類殺蟲劑,而昆蟲的生長和發(fā)育受蛻皮期的影響,蛻皮則是受類固醇20-羥基蛻皮激素(20-hydroxyecdysone,20E)和倍半萜類保幼激素(Juvenilehormone,JH)的調節(jié)。在成年階段,這2種激素都參與生殖成熟的調節(jié)。蛻皮從提高20E滴度開始,并在20E滴度下降和促凝激素釋放后完成。當幼蟲準備進行蛻變時,會停止進食。隨著20E滴度的增加,表皮與舊角質層分離(解離),蛻皮空間充滿了蛻皮液,包含無活性的幾丁質分解酶,以后可用于消化舊角質層。同時,表皮細胞重組大量蛋白質合成,以及表皮和新表皮的分泌。一旦20E滴度開始下降,蛻皮液中的酶就會被激活,開始消化原皮。該過程完成后,蛻皮液被吸收,新角質層的蛻皮前鞣制開始。最后,當20E滴度降至基礎水平時,肽、促卵泡激素和促蛻膜激素共同作用,引發(fā)舊表皮的蛻皮,確保蛻皮成功。昆蟲的生長發(fā)育受到20E、JH、促分泌激素和其他神經激素的調控,無論JH是否存在,昆蟲生長和發(fā)育過程中表皮發(fā)生的形態(tài)和超微結構的變化,均取決于不同滴度的類固醇20-羥基蛻皮激素的調控。20E、JH、促分泌激素和其他神經激素中的一種或多種穩(wěn)態(tài)與外源激素或合成類似物(激動劑或拮抗劑)受到外界干擾,都將導致蟲體異常生長[6]。
對于吡丙醚殘留量的檢測,國外主要有氣相色譜—質譜聯(lián)用法(GC-MS)、氣相色譜—氮磷檢測法(GC-NPD)、高效液相色譜—質譜聯(lián)用法(HPLC-MS)、高效液相色譜—串聯(lián)質譜法(HPLCMS/MS)、氣相色譜—串聯(lián)質譜法(GC-MS/MS)和毛細管電泳法等。黃燕羽等[7]通過高效液相色譜法對4%吡丙醚·氟蟲腈的制劑進行分離、定量分析,研究發(fā)現(xiàn)吡丙醚和氟蟲腈的線性相關系數(shù)符合要求,均為0.999 9,變異系數(shù)分別為0.87%和0.32%;標準偏差均為0.01,平均回收率分別為100.02%和99.57%。結果表明,高效液相色譜法適用于吡丙醚的分離、定性,且準確度和精密度較好,具有良好的分離效果。趙廣宇等[8]通過液相色譜—四極桿串聯(lián)質譜法對蔬菜和水果中吡丙醚的殘留量進行研究,采用CAPCELL PAK C18色譜柱和正離子多反應監(jiān)測模式對吡丙醚進行分離和測定,研究發(fā)現(xiàn)吡丙醚在2.5~50μg/L的范圍內呈現(xiàn)良好的線性關系,相關系數(shù)可達0.999 9,在5μg/kg、50μg/kg和100μg/kg的水平下對其回收率進行測定,其回收率為84.7%~91.5%,檢出限為5μg/kg。該方法因操作簡便,靈敏度、精密度高,穩(wěn)定性和選擇性較好,現(xiàn)已成為吡丙醚殘留量檢測的首選方法。
現(xiàn)如今,人類和寵物關系日益密切,這引起了人們對動物健康的普遍關注,包括預防和治療體外寄生蟲的感染以及減少殺蟲劑潛在的中毒風險。此外,人與寵物密切的關系也引起公眾對病原體從動物向人類傳播的關注[9]。近年來,寵物產品在全球市場上越來越受到重視[10],活性成分被用于多種制劑劑型的開發(fā),應用途徑廣泛,如滴劑、清洗液、項圈(主要形式)及片劑等,能夠較好地防控和治療犬貓的跳蚤和蜱蟲的感染[11]。隨著寵物伴侶動物的增加,一系列寵物體外寄生蟲病逐漸顯露,跳蚤、蜱、螨等導致動物抓撓、啃咬、瘙癢。為了有效治療和預防寵物體外寄生蟲病,國內外諸多研究者通過研究吡丙醚單方或復配其他藥物,意圖生產高效、無毒的抗體外寄生蟲寵物制劑。利用吡丙醚生產的成品制劑包含所需的活性成分或其他成分,目的是減少用藥次數(shù)、縮短治療時間,進而高效驅殺寵物體表寄生蟲。吡丙醚作為一種對寵物體表寄生蟲有效的保幼激素模擬物被人熟知,現(xiàn)已被證實可用于防治跳蚤和蜱的感染。
4.1.1 跳蚤體外藥效學研究
吡丙醚具有雙重生物活性,作用時間長、效果顯著,為家庭環(huán)境中抑制蚤類的生長繁殖提供了有利條件。目前,甲氧普烯和吡丙醚可以用于抑制貓體表跳蚤的生長和繁殖,這些化合物的殘留物對蟲卵和幼蟲抑制效果較好。將跳蚤成蟲放置有甲氧普烯和吡丙醚殘留物的狗毛或濾紙上,在7~10 d內會被殺死,主要原因是甲氧普烯和吡丙醚的殘留物會引起跳蚤成蟲的膜、脂肪、唾液腺、腸上皮細胞、卵母細胞和其他內部組織受到破壞。跳蚤可以通過直接接觸和吸血的方式吸入寵物皮毛中的吡丙醚,因此,吡丙醚已被用于預防貓和狗身上的跳蚤。已有研究發(fā)現(xiàn),當寵物皮毛中的吡丙醚通過寵物的運動軌跡轉移到毯子或者其他棲息位置時,周圍環(huán)境中的跳蚤幼蟲生命體征會變得脆弱。因此,吡丙醚有兩種預防措施:第一種,被吡丙醚治療后的寵物毛皮中跳蚤的卵子不能孵化;第二種,在動物封閉環(huán)境中的幼蟲停止發(fā)育。Jacobs等[12]研究發(fā)現(xiàn),經吡丙醚局部處理貓籠中的毯子后,貓幼蚤的發(fā)育在2周內受到抑制。此外,Rust等[13]對寵物使用吡蟲啉制劑,用藥后收集寵物身上的碎片及毛絮,經證實吡蟲啉對跳蚤幼蟲也具有生物活性,能夠抑制幼蚤的發(fā)育。Ross等[14]將吡蟲啉和吡丙醚聯(lián)合使用作用于環(huán)境及犬只,結果發(fā)現(xiàn)環(huán)境中的跳蚤迅速減少,原因是該制劑對幼蚤具有抑制發(fā)育的作用,同時也有效地減少了犬只身上的跳蚤。據(jù)悉,有學者將新煙堿類呋蟲胺、氯菊酯和昆蟲生長調節(jié)劑吡丙醚三者聯(lián)合制成制劑,對家兔人工感染貓蚤后使用該復配制劑進行殺蟲效果研究,結果發(fā)現(xiàn)在第14天和第21天殺蟲率分別為81.6%和82.2%,研究表明聯(lián)合用藥能夠有效治療和控制貓蚤[15]。Azevedo等[16]在一項犬人工感染跳蚤的試驗中,對犬使用新煙堿類呋蟲胺、氯菊酯和昆蟲生長調節(jié)劑吡丙醚的復配制劑,結果表明聯(lián)合使用該復配制劑對跳蚤卵具有殺滅作用,且蚤卵孵化抑制率為99.1%~100%。Crosaz等[17]研究了二硝基呋喃和吡丙醚的復配藥對控制家貓過敏性皮炎的效果,發(fā)現(xiàn)在使用后第28天和第84天,過敏性皮炎比第0天時分別降低30%和71%,跳蚤數(shù)量比第0天時分別降低33%和85%。結果表明,二硝基呋喃和吡丙醚聯(lián)合用藥可有效控制貓體表的跳蚤,有助于長期控制貓過敏性皮炎,改善瘙癢、抓撓等臨床癥狀。
4.1.2 蜱體外藥效學研究
檢索EMA發(fā)現(xiàn),在法國吡丙醚已被批準用于犬跳蚤、蜱蟲以及衛(wèi)生害蟲沙蠅、蚊子和蒼蠅的治療,通過抑制蚤卵孵化(殺卵活性)和抑制成年跳蚤產卵(殺幼蟲活性)防止跳蚤繁殖,能夠有效治療和預防蚤類,同時對蜱類具有持久驅避作用。此外,有學者將吡喹酮、氟蟲腈、莫昔克丁和吡丙醚制成藥物復合制劑,點滴在犬貓體表,結果顯示該復合制劑能夠有效治療和預防犬貓體外寄生蟲?。?8]。盧海燕[19]將吡丙醚等30種藥物分別稀釋成1/2推薦濃度、推薦濃度和2倍推薦濃度的藥液作用于亞洲璃眼蜱和血紅扇頭蜱的飽血若蜱,作用20 d后統(tǒng)計30種藥物對飽血若蜱蛻皮的影響,并記錄每組若蜱的蛻皮數(shù)量,以能蛻皮并且發(fā)育到成蜱階段的蜱視為蛻皮成功,蛻皮的蜱數(shù)越少代表藥物滅蜱的效果越好。結果顯示:吡丙醚濃度為5 mg/L時,血紅扇頭蜱的蛻皮率為75.56%,亞洲璃眼蜱的蛻皮率為100%。藥物作用后對飽血若蜱的蛻皮影響較小,試驗證實了吡丙醚對若蜱活性影響較小。
4.1.3 蚊體外藥效學研究
Bouhsira等[20]研究了吡丙醚復配制劑對驅趕或殺滅淡色庫蚊的效果,將54 mg/mL二硝基呋喃、4.84 mg/mL吡丙醚和397 mg/mL氯菊酯(Vectra3D)作用于成年狗身上,在第1、7、14、21和28天評估并觀察對淡色庫蚊殺死率的影響。結果發(fā)現(xiàn),與對照組相比,試驗組在第1、7、14、21和28天對蚊蟲的驅避效果分別為98.9%、98.8%、98.6%、96.7%和97.9%,治療組與對照組在每個評估日均有顯著性差異;90 min殺蟲率分別為34.7%、50.3%、39.7%、22.8%和11.4%,治療組與對照組在所有評估日內的活蚊數(shù)也具有顯著性差異,上述藥物對庫蚊的驅避效果可長達28 d。Darriet等[21]為了研究控制埃及伊蚊的有效殺蟲制劑及使用方式,評估了吡丙醚和多殺菌素的混合物對埃及庫蚊的殺滅率。結果發(fā)現(xiàn),當吡丙醚和多殺菌素分別單獨使用時,多殺菌素對埃及庫蚊殺滅率的有效期為3個月,吡丙醚對埃及庫蚊殺滅率的有效期為5個月;當兩者同時作用時,對埃及庫蚊殺滅率的有效期為8個月;在自然條件下,吡丙醚和多殺菌素分別單獨使用時,埃及庫蚊成蟲羽化率控制在20%的有效使用時間分別為3周和3.5個月;同時使用時,將成蟲羽化率控制在20%的有效使用時間為4.5個月。由此可知,吡丙醚和多殺菌素同時使用時,殺蟲效果優(yōu)于單方。
4.1.4 蠅體外藥效學研究
吡丙醚為昆蟲生長調節(jié)劑,具有幼蟲保幼激素的作用,應用于幼蟲生長、化蛹、羽化階段的蟲體時,可影響幼蟲正常蛻皮。此外,吡丙醚具有內吸功能,對幼蟲有一定的殺滅效果。據(jù)研究報道,吡丙醚能夠有效殺滅蠅幼蟲,并阻止其化蛹,蠅的羽化抑制率為100%。吡丙醚對家蠅幼蟲具有良好的防治效果,能夠有效控制蠅的滋生與繁殖。
4.1.5 其他蟲體體外藥效學研究
黃振東等[22]研究吡丙醚對柑橘吹棉蚧若蚧的防治效果,試驗組為100 g/L的吡丙醚乳油按照1 000、1 500和2 000倍稀釋使用,對照組為40%的殺撲磷乳油按照800倍稀釋使用,結果顯示,用藥15 d后,對柑橘吹棉蚧若蚧的防效分別為99.67%、85.70%、78.91%和63.05%。
Aboelhadid等[23]研究了昆蟲生長調節(jié)劑——虱螨脲、吡丙醚和氫化二烯復配制劑對環(huán)紋瓢蟲雌性成蟲、卵和幼蟲的活性,其制劑即使在較高的濃度下使用,對雌性蜱蟲成蟲的殺蟲活性較弱,而氫化二烯和吡丙醚均能顯著降低成年雌蜱的生殖指數(shù)。在濃度≥10倍和≥4倍時,虱螨脲、吡丙醚和氫化二烯均表現(xiàn)出顯著的殺卵活性,處理后的卵孵化延遲到第21天,孵化率分別下降到37.7%和60.6%。虱螨脲(≥10倍劑量)、氫化二烯(≥4倍劑量)和吡丙醚(≥4倍劑量)對殺幼蟲活性有顯著影響,72 h后死亡率達100%。將昆蟲生長調節(jié)劑處理后的蜱和未處理蜱相比,過氧化氫酶處理的蜱的氧化特性降低了谷胱甘肽過氧化物酶,增加了丙二醛。結果表明,昆蟲生長調節(jié)劑對環(huán)斑瓢蟲成蟲沒有明顯的殺蟲作用,但用氫戊二烯和吡丙醚處理后,其成蟲產卵量和卵孵化率顯著降低,對環(huán)斑瓢蟲卵及幼蟲具有良好的殺蟲活性。
4.2.1 跳蚤體內藥效學研究
跳蚤是貓和狗寵物體表最常見的寄生蟲之一,能長久寄生在貓和狗皮毛中,從而誘發(fā)貓和狗皮炎,給寵物主人帶來極大的煩惱。貓和狗身上常見的跳蚤種類是貓蚤,這種跳蚤的生物學特性較為復雜。跳蚤種群中只有部分生活階段依靠動物體表,其余階段是環(huán)境中的卵、幼蟲、蛹和新出現(xiàn)的成蟲。因此,常規(guī)殺蟲劑的殺滅效果并不理想,而吡丙醚作為一種昆蟲生長調節(jié)劑,是昆蟲保幼激素的類似物,對貓蚤的發(fā)育具有較強的抑制作用。
通常情況下,將昆蟲生長調節(jié)劑——吡丙醚與其他抗寄生蟲藥物聯(lián)合用藥防治跳蚤,當藥物作用于成蚤或直接作用于蚤卵時,卵的發(fā)育就受其藥物作用的影響,蚤卵難以孵化成幼蟲;作用于幼蟲時,幼蟲很難蛻皮孵化成蛹。Palma等[24]將跳蚤作用于吡丙醚后,對其卵胚胎發(fā)育的作用方式進行了研究,將跳蚤成蟲放置于含有吡丙醚的塑料瓶中,對其前58 h產出的卵進行形態(tài)學研究,結果發(fā)現(xiàn)其蚤卵細胞出現(xiàn)塌陷、缺少卵黃等現(xiàn)象,說明吡丙醚在某種程度上干擾了卵黃蛋白的產生或沉積。將吡丙醚繼續(xù)作用于貓蚤成蟲,約70 h時觀察卵形態(tài)結構,發(fā)現(xiàn)蚤卵中沉積了少量的卵黃,并在胚芽形成之前即被破壞。Meola等[25]研究了吡丙醚對貓?zhí)榈某上x期、卵化期和幼蟲期的藥效學研究,試驗過程中將跳蚤成蟲飼養(yǎng)在塑料籠中,結果表明,當跳蚤成蟲置于100 mg/kg的吡丙醚藥物中,在10 d內對跳蚤成蟲仍相對無毒性。濾紙或狗毛上殘留的吡丙醚對貓蚤成蟲的毒性低于12.5 mg/kg,跳蚤吸食含有吡丙醚的血液后仍能產生大量卵,但其卵無法孵化成幼蟲。當幼蟲食用被吡丙醚處理的糞便時也無法發(fā)育成成蟲。結果表明,吡丙醚對跳蚤成蟲無毒性,對產生的蚤卵及幼蟲具有殺滅作用。
4.2.2 蜱體內藥效學研究
Strey等[26]研究了吡丙醚對蜱蟲若蟲的水分平衡和成蟲存活情況,結果發(fā)現(xiàn)將剛飽血的美洲鈍眼蜱若蟲連續(xù)放置在含4μg/cm2吡丙醚的玻璃瓶中,經觀察發(fā)現(xiàn)吡丙醚能夠顯著抑制蟲體蛻皮,超過四分之一的若蜱在蛻皮前或蛻皮過程中即死亡。蛻皮至成蟲期的蜱蟲,26.7%的雌性成蟲和17.9%的雄性成蟲表現(xiàn)出垂死狀態(tài),嗜睡、角質層暗淡、變色、干燥及缺乏運動能力等。研究結果表明,當蜱蟲若蟲持續(xù)接觸吡丙醚藥物時,可使蟲體蛻皮過程受到破壞、成蟲全身失水嚴重并趨于死亡。
國內寵物養(yǎng)殖的熱潮逐漸興起,人與寵物的密切接觸引起了公眾對病原體從動物向人類傳播的關注。而吡丙醚作為防治寵物體外寄生蟲病的優(yōu)勢藥物,被逐漸引入寵物市場,是目前防治犬、貓等動物體外寄生蟲病的特效藥物之一,能夠高效驅殺跳蚤、蜱蟲等體外寄生蟲,是一種值得推廣、挖掘及應用的高端寵物用藥,對今后寵物體外寄生蟲病的防控意義深遠。