《Pest Management Science》：Small molecules as arthropod kinin receptor antagonists, feeding modulators, or novel mosquitocidal agents
编辑推荐：
面对媒介伊蚊和库蚊抗药性加剧难题，本研究筛选88种小分子，鉴定出7种激肽受体（KR）完全拮抗剂，其中SACC-0048555抑制后肠收缩、促进雌蚊摄糖并增强马拉硫磷致死率；另发现2种噻吩并嘧啶类杀蚊分子，亚致死剂量即可阻断血餐摄入，为开发靶向KR的引诱毒饵及新型杀虫剂提供了关键先导化合物。
在全球热带及亚热带地区，登革热、寨卡病毒病、黄热病与基孔肯雅热等虫媒传染病始终是悬在人类头顶的达摩克利斯之剑，而埃及伊蚊（Aedes aegypti）与致倦库蚊（Culex quinquefasciatus）正是这些病原体最主要的传播媒介。长期以来，化学杀虫剂是控制蚊媒密度的核心手段，但随着长期、单一用药，蚊虫抗药性问题日益严峻，传统杀虫剂的防控效力不断下降，迫使科研人员必须寻找全新的作用靶点与化学骨架。在此背景下，昆虫神经肽及其受体系统因其参与调控摄食、排泄、生殖等关键生理过程，成为极具潜力的新型杀虫剂靶标，其中激肽受体（Kinin Receptor, KR）作为G蛋白偶联受体（G protein-coupled receptor, GPCR）家族的重要成员，更是备受关注。
为突破现有防控瓶颈，研究人员开展了一项系统的药物发现研究，相关成果最终发表于《Pest Management Science》。研究团队从包含20 000个化合物的内部随机化学库中筛选出88种候选小分子，针对埃及伊蚊重组激肽受体（IGKN-G12细胞系）展开多维度评价，涵盖细胞水平受体拮抗活性检测、结构-活性关系分析、离体后肠收缩抑制验证、雌蚊摄食行为监测，以及成虫接触毒性与亚致死效应评估，旨在挖掘兼具受体拮抗活性与直接杀蚊效力的新型化学先导物。
在开展研究的过程中，作者采用了几个关键技术方法：首先利用基于细胞的“双加药”钙离子荧光法（dual-addition calcium fluorescence assay）筛选小分子对埃及伊蚊重组激肽受体的拮抗活性；其次通过离体后肠收缩抑制实验（hindgut contraction inhibition assay）验证拮抗剂的生理功能；采用flyPAD自动化监测系统评估小分子对雌蚊蔗糖与血液摄食行为的影响；通过胸背 topical 给药与玻璃瓶接触（vial bioassay）生物测定评估小分子的杀蚊活性及亚致死剂量下的生理影响；最后结合荧光定量法测定蚊虫摄入的食物体积，并利用Probit分析法计算半数致死剂量（LD50）与半数致死浓度（LC25）。
研究结果部分，作者通过多个实验模块逐步揭示了发现与机制：
3.1 Identification of hit molecules on the mosquito kinin receptor
研究人员首先评估了35种蜱类激肽受体拮抗剂及其53种结构类似物对埃及伊蚊重组受体的作用，最终从88种分子中鉴定出10种具有显著拮抗活性的小分子。值得注意的是，仅约18%的蜱类受体拮抗剂能同时作用于蚊类受体，凸显了物种间药理学的特异性。其中，SACC-0048555（简称8555）属于喹啉类衍生物，对蚊类受体表现出完全拮抗活性，其半抑制浓度（IC50）为微摩尔级别，且对人真皮成纤维细胞无细胞毒性。
3.2 Antagonistic activity validation of small molecules on the mosquito hindgut contraction inhibition assay
为验证拮抗剂的功能活性，团队开展了离体后肠收缩实验。结果显示，包括8555在内的7种小分子（1252、8555、8768、8773、8774、8775、8796）能显著抑制激肽激动剂1728诱导的后肠收缩，证实其拮抗作用在生理层面有效，与细胞水平结果相互印证。
3.3 Assessment of kinin receptor antagonists on feeding behavior
摄食行为是蚊虫传播疾病与生存繁衍的核心环节，研究人员利用flyPAD系统分析了10种拮抗剂对雌蚊摄食的影响。结果发现，8555能显著增加雌蚊的啜饮次数（sips）、摄食爆发次数（feeding bursts）及蔗糖摄入量，增幅分别达91%、81%与34%；而在血液摄食实验中，仅8768显著减少了啜饮次数与血液摄入量。这一结果与激肽激动剂抑制蔗糖感应的已知功能相反，符合受体拮抗后的预期表型。
3.4 Effect of antagonist 8555 on feeding behaviors
进一步聚焦8555的作用细节，研究发现其不仅能增加雌蚊的累计啜饮次数，还缩短了啜饮间隔时间（intersip intervals），延长了单次摄食爆发时长，最终导致总摄糖量显著提升。此外，将8555与亚致死剂量的马拉硫磷（malathion）联合使用时，可使雌蚊死亡率额外提高约25%，提示其可作为增效剂用于毒饵开发。
3.5 Evaluation of adulticidal activity by topical application and tarsal contact
在对所有88种小分子进行初筛时，研究人员意外发现了两种非激肽受体拮抗剂但具有强效杀蚊活性的分子：SACC-0039590（9590）与SACC-0428788（8788），二者均属于噻吩并[2,3-d]嘧啶（thieno[2,3-d]pyrimidine）类化合物。当以1 mM浓度胸背 topical 给药时，9590对埃及伊蚊与致倦库蚊的致死率分别为89%与65%，8788则为54%与54%。添加油菜籽油甲酯（rapeseed oil methyl ester, RME）作为助剂后，9590对埃及伊蚊的致死率提升至94%，但对致倦库蚊降至31%；8788对埃及伊蚊的致死率升至90%，对致倦库蚊则骤降至3%，显示出显著的种属差异性。剂量-反应曲线分析显示，这两种分子对埃及伊蚊的LD50分别为0.062 nmol/雌蚊（9590）与0.106 nmol/雌蚊（8788），均达到亚微摩尔级杀蚊效力；在玻璃瓶接触实验中，其对埃及伊蚊的LD50低至10 ng/cm2（9590）与3 ng/cm2（8788）。
3.6 Effect of sublethal concentrations of mosquitocidal molecules on Ae. aegypti temperature resistance and female behavior
除了直接致死效应，研究还发现亚致死浓度的9590与8788（LC25=0.2 mM）会显著影响雌蚊的生理耐受性：经喷雾处理后暴露于41℃高温环境，98%的9590处理组雌蚊与82%的8788处理组雌蚊在30分钟内被击倒（knockdown），远高于室温对照组。在摄食行为方面，亚致死剂量处理显著降低了雌蚊的血餐摄入量，且喷雾处理的效果与胸背注射一致，提示存活蚊虫的传播能力将被大幅削弱。
在结论与讨论部分，研究明确指出，本次发现的10种激肽受体拮抗剂中，8555表现最为突出：它既能抑制后肠收缩，又能刺激蔗糖摄食并促进毒素吸收，完美契合了“吸引-杀灭”策略中对引诱剂与增效剂的双重需求，为开发新型诱杀毒饵（Attractive Targeted Sugar Baits, ATSB）提供了理想候选分子。另一方面，两种噻吩并嘧啶类杀蚊分子虽然不直接作用于激肽受体，但其亚微摩尔级的杀蚊活性、接触毒性以及对血餐摄入的阻断作用，使其成为极具开发潜力的新型杀虫剂先导化合物。尤其值得关注的是，这两种分子对埃及伊蚊的效力显著高于致倦库蚊，且受助剂影响呈现复杂的种属差异，这为后续的结构优化与作用机制解析指明了方向。总体而言，该研究不仅拓展了昆虫GPCR靶向药物发现的化学空间，更为应对媒介蚊虫抗药性危机提供了切实可行的分子工具与策略支撑，具有重要的公共卫生应用前景。
