CN108366569A - 包含噻虫嗪和增效剂的杀虫剂组合物 - Google Patents

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瓦莱丽·雷蒙德
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Abstract

本发明涉及一种杀虫剂组合物，其中活性成分包含新烟碱类杀虫剂和至少一种增效剂的组合物，所述新烟碱类杀虫剂是作为合成杀虫剂分子的噻虫嗪，所述至少一种增效剂选自驱虫剂如DEET和/或，并且所述增效剂与噻虫嗪以摩尔比为0.001至0.2的量存在于所述组合物中。在低剂量下观察到协同效应。本发明还涉及杀虫剂组合物的用途，其中将所述组合物喷洒或沉积到支撑物上或浸渍在支撑物中，如网、织物、布料或帐篷，以防控对人、动物和/或农作物有害的昆虫，特别是防控对拟除虫菊酯、氨基甲酸酯和/或有机磷酸酯具有抗性的蚊虫。

Description

包含噻虫嗪和增效剂的杀虫剂组合物
技术领域
本发明涉及新型杀虫剂组合物，用于媒介防控，特别是防控蚊媒疾病。
背景技术
气候和社会变化影响蚊媒疾病的分布和动态变化，从而导致流行病(疟疾、登革热、基孔肯雅病)出现和再现的风险。对于大多数蚊媒疾病，目前还没有疫苗，也没有治愈性疗法。媒介防控和预防蚊虫叮咬尤其基于化学品的安全有效的使用。由于蚊虫产生抗性，因此开发针对昆虫的新策略来提高治疗效果和避免耐药机制至关重要。
迄今为止，根据其作用机制，广泛使用的化学品分为两大类。第一类是防止蚊虫接近其目标的驱虫剂分子，第二类是“杀死”蚊虫的杀虫剂分子。
在驱虫剂分子类别中，世界上广泛使用的驱虫剂是DEET(N，N-二乙基-3-甲基苯甲酰胺，以前称为N，N-二乙基间甲苯胺)。其他已知的驱虫剂是埃丁瑞卡(KBR)和(3-[N-丁基-N-乙酰基]-氨基丙酸乙酯)。为了对大多数蚊虫有效，意味着它们通常必须以相对高的浓度用于待施用于例如布料或网上的组合物中。然而，应该在效果和副作用之间找到折中方案。
作为广泛用于抗蚊虫的杀虫剂合成分子，分子选自拟除虫菊酯、氨基甲酸酯或有机磷酸酯家族。然而，蚊虫对这些化学品的抗性越来越强，特别是拟除虫菊酯杀虫剂，其已被广泛用于房屋喷洒和蚊帐浸渍，例如用于防控疟疾。因此需要寻找新的杀虫剂候选物。
最近的研究(Bonnet J.等人，(2009)Multi-function oxidases areresponsible for the synergistic interactions occurring between repellents andinsecticides in mosquitoes.Parasites&Vectors 2：17)已经描述了非拟除虫菊酯杀虫剂(来自氨基甲酸酯家族的残杀威(propoxur))与驱虫剂(DEET)的组合对主要登革热媒介蚊虫埃及伊蚊的防控效果。
本发明的第一个目的是提供一种可用于防控对拟除虫菊酯、氨基甲酸酯和/或有机磷酸酯具有抗性的蚊虫的新型组合物。
本发明的另一个目的是提供一种能够帮助防控蚊媒疾病如疟疾、登革热和基孔肯雅病的新型组合物。
本发明的另一个目的是提供一种在减少剂量的同时仍具有优化的杀虫剂处理效力的杀虫剂组合物。
发明概述
在发明人的研究工作中，为了理解这些分子对蚊虫的作用机理，特别是针对登革热、疟疾和基孔肯雅病蚊虫媒介，现在令人惊讶地发现，来自新烟碱家族的特定分子(通常用于农作物中的害虫防控，单独对蚊虫无效)和非常低浓度的驱虫剂的组合物可作为防控蚊虫的杀虫剂组合物。
因此，本发明涉及一种杀虫剂组合物，其中活性成分包含以下组合：
-来自新烟碱家族的作为合成杀虫剂分子的噻虫嗪，和
-至少一种增效剂，其选自N，N-二乙基-3-甲基苯甲酰胺(DEET)、3-[N-丁基-N-乙酰基]-氨基丙酸乙酯及其混合物，并且以所述增效剂与噻虫嗪的摩尔比为0.001至0.2的量存在于所述组合物中。
发明详述
更具体地，在本发明的组合物中，所述增效剂与噻虫嗪分子的摩尔比优选为0.005至0.1，更优选0.01至0.1。
例如，所述噻虫嗪以在10-7M和10-5M之间，优选在10-7M和3.10-6M之间的非常低的浓度存在于所述组合物中。因此，这样的浓度将减轻其对人类或非目标动物的毒性。
来自新烟碱家族的合成杀虫剂分子噻虫嗪从未单独用于防控蚊虫，因此从未用于防控蚊媒疾病，如疟疾、登革热和基孔肯雅病。
有利的是，DEET可以以3.10-8M至3.10-7M的浓度存在于组合物中。可以以包含于3.10-9M和3.10-8M之间的更低的浓度存在于组合物中。在这些浓度下，DEET和都具有对昆虫的亚驱避浓度，即它们单独对于昆虫尤其是对于蚊虫不具有驱虫效果并且不具有杀虫效果。
本发明的杀虫剂组合物可以是液体形式，活性成分溶解于有机相中和/或包封在纳米胶囊或微米胶囊中。它可以被配置为被喷洒到、沉积到支撑物上，或浸渍在支撑物中，所述支撑物如网、织物、布料、帐篷或任何其他材料，以防止昆虫到达其目标。
本发明还涉及上述杀虫剂组合物的用途，其中将所述组合物喷洒到、沉积到支撑物上或浸渍在支撑物中，所述支撑物如网(例如蚊帐)、织物、布料或帐篷。
本发明的杀虫剂组合物因此可用于防控对人类、动物和/或作物有害的昆虫，特别是防控下列昆虫：双翅目、网翅目、鳞翅目、直翅目和半翅目昆虫，从而提供防控以昆虫为媒介传播的疾病的方法。
更具体地说，本发明的组合物可用于防控对拟除虫菊酯具有抗性的蚊虫，优选防控冈比亚按蚊(疟疾的主要媒介)和埃及伊蚊(登革热、基孔肯雅病和黄热病病毒的主要媒介)，以及防控对氨基甲酸酯和/或有机磷酸酯杀虫剂具有抗性的蚊虫。
由此产生的主要优势是采用低剂量却提供更好的保护作用，以及因此对人类和非目标动物的副作用的预期减少。此外，本发明的组合物可以有效防控对拟除虫菊酯杀虫剂具有抗性的蚊虫，该组合物也可用于作物保护。
附图说明
在下面的实施例中将参考附图进一步描述本发明，其中：
图1说明了在实验中使用的美洲大蠊(Periplaneta americana)蟑螂中枢神经***；
图2(A至D)是显示对DUM神经元细胞内钙浓度的复合剂量依赖效应的曲线；
图3A和图3B是比较柱形图，显示了在不同药理学试剂存在下，在10-8M(A)和10-5M(B)下使用的对细胞内钙浓度的影响；
图4A显示了在10-8M下使用的对DUM神经元自发电活动的影响；图4B显示了在10-8M下使用的对动作电位放电频率影响的比较柱形图；
图5显示了在电压钳条件下记录的使用10-8M的进行预处理之前(A)和之后(B)，噻虫嗪导致的内向电流(10-6M)的影响，(C)显示了(10-8M)对噻虫嗪导致的内向电流振幅的比较柱形图；
图6是用10-3M的乙酰胆碱预处理后不同浓度的噻虫嗪对昆虫神经元影响的比较柱形图；
图7是用10-3M的乙酰胆碱预处理后/噻虫嗪混合物对昆虫神经元影响的柱形图。
具体实施方式
实施例
材料和方法
昆虫神经元模型
对蟑螂背部不成对中值(DUM)神经元进行实验。蟑螂神经元通常用作脊椎动物和无脊椎动物的生物医学模型，并且DUM神经元进一步在电生理学和药理学上被良好表征，因为，引起和调节其自发动作电位的离子电流和受体的大部分生物物理学和药理学性质，已经通过采用公知的膜片钳技术被确立。
成年雄性蟑螂，美洲大蠊(见图1)，取自我们的实验室种群，其保持在标准条件下(29℃，12h光照/12h黑暗的光周期)。将动物背侧朝上固定在解剖盘上。移除背侧角质层、肠道和一些背部纵向肌肉，以允许进入腹神经索。将在双目显微镜下仔细解剖的腹神经索及其末端腹神经节(TAG)置于生理盐水中。动物护理和处理程序符合法国机构和国家健康指南。
在双目显微镜下仔细解剖腹神经索及其末端腹神经节(TAG)，并置于含有(以mM计)200 NaCl、3.1 KCl、5 CaCl2，4 MgCl2，50蔗糖和10 N-2-羟甲基哌嗪-N9-2-乙磺酸(HEPES)的正常蟑螂盐水中；用NaOH将pH调节至7.4。在无菌条件下使用酶消化和机械解离TAG的中间部分，进行成年DUM神经元细胞体的分离，如之前Lapied等人的描述(Ionicspecies involved in the electrical activity of single adult aminergicneurones isolated from sixth abdominal ganglion of cockroach Periplanetaamericana J Exp Biol 144：535-49，1989)。分离后的神经元细胞体被用于分离后24h的记录。
钙成像
将具有玻璃盖玻片的Falcon 1006皮氏培养皿用聚-D-赖氨酸氢溴酸盐(分子量70,000-150,000)包被，并且将分离的DUM神经元细胞体涂板。外部记录溶液含有(以mM计)：200 NaCl、3.1 KCI、5 CaCl2、4 MgCl2和10 HEPES缓冲液；用NaOH将pH调节至7.4。将细胞在黑暗中用10μM Fura-2-五(乙酰氧基-甲基)酯在37℃下孵育60分钟。上样后，将细胞在盐水中洗涤三次。然后在连接到允许施用药物的重力灌注***的记录室(Warner Instruments，Hamden，CT)中装配玻璃盖玻片。成像实验使用装有落射荧光的倒置显微镜(Nikon)进行。激发光由75瓦整体氙灯提供。激发波长(340nm和380nm)使用带有数字电荷耦合器件(CCD)照相机(Hamamatsu Orca R2)的计算机驱动的单色器(Sutter Instruments Company，LambdaDG4)施加，并且将它们记录在带有钙成像软件(Imaging Workbench 6，Indec BioSystem)的计算机中。在340nm和380nm的曝光时间通常为150ms，图像以各种频率采集。数据表示为发射荧光的比率(340nm/380nm)。已经测试了从10-9M到10-5M的不同浓度的驱虫剂
电生理学和全细胞膜片钳记录
分别在电流钳和电压钳模式下，在全细胞记录配置中使用膜片钳技术记录电活动和新烟碱诱导的内向电流。使用P-97型拉拔器从硼硅酸盐玻璃毛细管(GC150T-10)中拉出膜片钳电极。使用内部移液器溶液填充时，膜片移液器的电阻范围为1至1.2MΩ。在形成千兆欧姆密封(＞3GΩ)之前，细胞外和细胞内溶液之间的液体连接电位被一直校正。使用Axopatch 200A放大器记录信号。将噻虫嗪诱发的离子电流显示在计算机上，软件控制膜片钳连接着数字采集***(digidata 1320A)。在电压钳条件下，将DUM神经元胞体保持在-50mV电位的稳定状态的电压钳位下，测量单独以及用(10-8M)预处理后施用噻虫嗪的效果。实验在室温下进行。
实施例1
1.1-驱虫剂对昆虫神经元的剂量依赖效应
使用钙成像，可以研究驱虫剂对DUM神经元细胞内钙浓度的影响。的浴应用(bath application)诱导了针对细胞内钙浓度的复杂多相剂量依赖效应(参见图2)。
图2A显示了剂量-反应曲线，其显示了依赖所测试的不同浓度的的细胞内钙浓度的变化。从测试的每个浓度获得的平均值(n＝5)计算细胞内钙浓度变化(以比率340/380呈现)。图2B至D分别表示在10-8M，3.10-6M和10-5M下测试的诱导细胞内钙浓度升高的图谱。
在I区(图2A和2B)，可以观察到细胞内钙浓度在3.10-9M和3.10-8M之间的瞬间升高，在以10-8M即非常低的浓度使用时，达到最大值。
II区对应于为在10-7M至3.10-6M的浓度范围内使用的获得的细胞内钙浓度的额外升高(图2A和2C)。最后，III区对应于在非常高浓度(3.10-5M)下使用的产生的最大效应(图2A和2D)。这些结果表明，驱虫剂通过提高昆虫神经元中的细胞内钙浓度来发挥其作用。
1.2-细胞内钙升高的起源
为了确定细胞内钙浓度升高的起源(即细胞内和/或细胞外起源)，已经测试了钙通道和膜受体的不同特异性阻断剂和/或拮抗剂。图3的柱形图显示，在不同药理学试剂如咖啡因、ω-芋螺毒素(ω-ctx)和哌仑西平(PZP)存在下，在10-8M(图3A)和10-5M(图3B)下使用的对细胞内钙浓度的对比性影响。
根据这些结果，发明人已经确定，在10-8M下使用的作用来自于经由M1/M3mAChR亚型调节的穿过质膜电压依赖性钙通道的细胞外钙。对于更高浓度的细胞外钙和从内部储存释放的钙均参与驱虫剂在昆虫神经元中的作用。
1.3-驱虫剂对DUM神经元自发动作电位的影响
从上面提供的数据看来，似乎10-8M是的较低浓度，其在DUM神经元中产生胞内钙浓度的显著升高。因此，使用10-8M的进行了以下实验。在全细胞记录配置中使用膜片钳技术，可以表明(10-8M)诱导与自发动作电位放电频率增加相关的显著的膜去极化(图4A)。相应的图4B示出了(10-8M)对自发动作电位放电频率的作用的比较柱形图。
根据上述结果，使用不同的药理学试剂，钙成像和电生理学技术，并基于在相同神经元制剂上获得的先前结果，可以总结以非常低浓度使用的对DUM神经元中细胞内钙浓度的影响。通过作用于M1/M3 mAChR亚型，抑制背景钙激活的钾通道，导致观察到的小的去极化。这种膜去极化足以刺激参与穿过膜的钙流入的N-型高压激活钙通道。
实施例2-驱虫剂DEET对昆虫神经元的剂量依赖性效应
已经用不同浓度的DEET进行了与实施例1类似的实验。
驱虫剂DEET在昆虫神经元上的施用对细胞内钙浓度的变化产生双相作用。在低浓度范围(从10-9 M到10-7M)，DEET诱导细胞内钙浓度在10-7M DEET升高达到最大值(发射荧光(340nm/380nm)的比率范围从0.4至0.6，最大值为0.7)。
对于高于10-7M的较高浓度，DEET产生相反的作用(即细胞内钙浓度的重要降低)。
因此，作为增效剂的DEET的优选浓度应当在3.10-8M和3.10-7M之间选择，其中发射荧光(340nm/380nm)的比率高于0.6。
实施例3-在/噻虫嗪之间发生协同作用
在DUM神经元上使用膜片钳技术，在电压钳条件下，对新烟碱类杀虫剂噻虫嗪单独进行测试以及用(10-8M)预处理后进行测试(图5)。
单独施用噻虫嗪(10-6M)会诱导具有小振幅的内向电流(参见图5A和5C：在电压钳条件下记录，保持电位为-50mV，平均值+S.E.M.，**，p＜0.01；n＝3-4)。
相比之下，在使用10-8M驱虫剂预处理DUM神经元后，观察到噻虫嗪诱导的内向电流振幅的重要增加。在这种情况下，平均电流振幅是单独应用噻虫嗪获得的电流振幅的约6倍(图5B和5C)。
总之，诸如钙成像和电生理学的补充方法揭示了新烟碱类杀虫剂噻虫嗪的作用类似于能够以小振幅诱导内向电流的激动剂。当用低浓度的预处理DUM神经元时，噻虫嗪产生的内向电流振幅更大。这证实了作为增效剂的作用，其可以通过增加细胞内钙浓度来增加噻虫嗪的作用。这些结果证实，将驱虫剂与分子噻虫嗪组合可能是感兴趣的替代物：1)绕过由蚊虫传播的疾病产生的抗性机制，和2)在减少剂量的同时增加杀虫剂效力。
实施例4-用乙酰胆碱预处理
在与实施例3相同的方案下，在测试以10-7M、10-6M和10-5M噻虫嗪用于DUM神经元之前1秒、3分钟，将浓度为10-3M的乙酰胆碱应用于DUM神经元。
虽然单独使用噻虫嗪没有记录到电流，但用乙酰胆碱预处理后的噻虫嗪诱导电流，所述电流的振幅报告于图6的柱形图。这表明，乙酰胆碱，作用于神经元的胆碱能受体，导致细胞间钙的增加，而细胞间钙诱导了通过观察到的电流显示出的噻虫嗪的作用。
图6显示电流振幅在噻虫嗪10-7M时处于最高值和在噻虫嗪10-6M时处于最低值。
然而，在噻虫嗪10-6M的浓度时，当与10-8M的相结合时，(在用10-3M乙酰胆碱预处理之后)，观察到协同作用(参见图7的柱形图)。
从以上结果可以得出结论，众所周知的驱虫剂能够增强新烟碱类噻虫嗪的神经毒性作用。实施例4清楚地表明，当神经元用内源性神经递质乙酰胆碱预处理时，增强作用更有效。事实上，已知乙酰胆碱增加细胞内钙浓度。用乙酰胆碱和预处理通过细胞内钙升高来增强协同作用。这些结果是非常有趣的，因为内源性乙酰胆碱水平和/或受噻虫嗪影响的目标的密度似乎对于野生种群蚊虫冈比亚按蚊(命名为Kis)和对杀虫剂如有机磷酸酯和/或氨基甲酸酯具有抗性的蚊虫(命名为AcerKis)是不同的。在这种情况下，将/噻虫嗪混合物应用于具有抗性的蚊子AcerKis将非常有效地提高这些蚊虫的死亡率并克服抗性机制。
换句话说，上述结果可能表明，相对于“野生”蚊虫，本发明的驱虫剂/杀虫剂组合物可以更有效的防控具有抗性的蚊虫。

Claims (12)

1.一种杀虫剂组合物，其中活性成分包含以下组合：
-作为合成杀虫剂分子的噻虫嗪，和
-至少一种增效剂，其选自N，N-二乙基-3-甲基苯甲酰胺(DEET)、3-[N-丁基-N-乙酰基]-氨基丙酸乙酯及其混合物，并且以所述增效剂与噻虫嗪的摩尔比为0.001至0.2的量存在于所述组合物中。
2.根据权利要求1的杀虫剂组合物，其中在所述组合物中所述增效剂与噻虫嗪的摩尔比为0.005至0.1，优选0.01至0.1，更优选0.01至0.05。
3.根据权利要求1或2的杀虫剂组合物，其中噻虫嗪以10-7M至3.10-6M的浓度存在于所述组合物中。
4.根据前述权利要求任一项所述的杀虫剂组合物，其中N，N-二乙基-3-甲基苯甲酰胺(DEET)以3.10-8M至3.10-7M的浓度存在于所述组合物中。
5.根据前述权利要求任一项所述的杀虫剂组合物，其中3-[N-丁基-N-乙酰基]-氨基丙酸乙酯以3.10-9M至3.10-8M的浓度存在于所述组合物中。
6.根据前述权利要求任一项所述的杀虫剂组合物，其中所述组合物为液体形式，所述活性成分溶解于有机相中和/或包封于纳米胶囊或微米胶囊中。
7.根据前述权利要求任一项所述的杀虫剂组合物的用途，其中所述组合物被喷洒或沉积到支撑物上或浸渍在支撑物中，所述支撑物如网、织物、布料或帐篷。
8.根据权利要求1至6任一项所述的组合物的用途，其用于防控对人、动物和/或作物有害的昆虫，特别是选自下组的昆虫：双翅目、网翅目、鳞翅目、直翅目和半翅目。
9.根据权利要求8的用途，其用于防控对拟除虫菊酯具有抗性的蚊虫。
10.根据权利要求8的用途，其用于防控对氨基甲酸酯和/或有机磷酸酯杀虫剂具有抗性的蚊虫。
11.根据权利要求8至10任一项所述的用途，其用于防控埃及伊蚊(Aedes aegypti)或冈比亚按蚊(Anopheles gambiae)。
12.根据权利要求8至11任一项所述的用途，其用于控制蚊媒疾病。
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