拟除虫菊酯杀虫机制mechanism of pyreth-roid insecticide

拟除虫菊酯主要是破坏神经系统，并作用于某些其他组织器官，引起一系列组织病变和生理生化变化，导致昆虫中毒、死亡。拟除虫菊酯是一类物理性神经毒剂，能迅速击倒昆昆，中毒征象为兴奋、痉挛、麻痹，最后死亡。
拟除虫菊酯的杀虫机制学说主要有三种： ❶钠离子通道学说；
❷克莱门茨及梅学说(G.B.Clements和C.N.May,1978);
❸伯特及古德柴尔德学说(M.G.Burt和T.M .Goodchild,1982)。钠离子通道学说认为拟除虫菊酯的作用机制与滴滴涕的作用机制很相似，都是对神经轴突膜起物理作用，主要是改变轴突膜上Na⁺的通透性，使Na⁺通道长期开放，Na⁺不断透过。克莱门茨学说及古德柴尔德学说都认为是神经系统在拟除虫菊酯作用下，遭到损害、破坏而致死。但前者强调作用于周围神经系统，后者则强调作用于中央神经系统。根据二者的理论可以认为：拟除虫菊酯引起的组织病变和生理生化的变化，是阐明拟除虫菊酯杀虫机制的重要方面，并且其主要作用机制是神经系统的破坏，且主要是破坏中央神经系统，但并不排除对周围神经系统的破坏。三者互相补充，形成一个比较完整的杀虫机制。
拟除虫菊酯的杀虫作用与滴滴涕十分相似，二者都是： ❶作用于神经系统的轴突；
❷都有温度系数效应，在低温时毒性更高。二者的差异是： ❶拟除虫菊酯比滴滴涕的击倒作用更快更强；
❷拟除虫菊酯对周围神经系统、中央神经系统和感觉器官都有作用，滴滴涕只对周围神经系统起作用；
❸拟除虫菊酯对轴突的作用主要在冲动产生区，滴滴涕的作用区不固定；
❹电生理学上的某些小差别。
钠离子通道学说 1971年，日本学者楢桥(Nara-hashi)等，通过用丙烯菊酯对蜚蠊神经轴突作电生理学实验提出的。这个学说可归纳为四点： ❶弱击极化作用；
❷负后电位增加；
❸产生重复后放；
❹最后传导被抑制。这个学说证实了轴突膜渗透性发生了改变，并指出主要改变是Na⁺通道。但与滴滴涕的Na⁺通道学说一样，也不能说明昆虫致死的原因就是膜渗透性的改变。
低浓度(1×10^-6摩尔/升)的丙烯菊酯处理蜚蠊神经轴突，引起负后电位振幅的增加，并且延长它的时间，当振幅增加到一个关键水平时，使负后电位超过钠限阈时，就引起第二个动作电位，这样一个刺激就引起一连串发放，这就是重复后放，这与滴滴涕的作用是一样的； 所不同的是上升阶段迟缓得多，说明假如对Na⁺通道有影响，它产生的影响也较早。高浓度(3×10^-6摩尔/升)的丙烯菊酯则是压制动作电位，使轴突膜发生弱去极化作用，动作电位的三个渗透参数(钠离子活化，钠、钾离子失活)，都受到丙烯菊酯的影响。但主要是抑制钠的失活。重复后放对突触引起连续的刺激，导致乙酰胆碱的过度释放以及其他神经传递物的大量释放，引起活动加强，肌肉消耗。Na⁺通道学说可解释负温度系数效应： 低温时，轴突膜的脂肪凝固，钠离子通道易于开放，并维持开放状况； 高温时，脂肪层溶解，并覆盖了部分钠离子通道，对离子通道影响较小。
克莱门茨及梅学说 认为拟除虫菊酯的主要作用部位是周围神经系统，但也可能有部分中央神经系统。拟除虫菊酯对周围神经系统的作用有四种效应：❶神经延长放射；
❷重复后效；
❸肌肉的维持收缩；
❹神经引起肌肉收缩的阻断，但主要是第二种重复后放。根据不同的化学结构可有一种或多种效应。凡带有CN基的可有效应❶、
❸，而且击倒活性较大，一般极性也较大。也有例外，有的拟除虫菊酯四种效应皆有，如S-5439等。异构体的活性也有很大差异，S构型比R及RS构型的毒性大。这个学说比较了拟除虫菊酯与滴滴涕的电生理效应的差别： 滴滴涕引起的重复后放时间较短；肌肉收缩间隔期大，而拟除虫菊酯引起的肌肉收缩间隔期极小；滴滴涕的连串动作电位时间短，肌肉收缩在长时间后，才发生阻断，至少需40分钟，而拟除虫菊酯只需10分钟左右即引起阻断。克莱门茨学说还对钠离子通道学说作了补充，指出除了重复后放外，还有其他电生理效应。其中，最主要的是对感觉神经原的冲动产生区有影响，产生一连串冲动，对感觉神经有更大作用，也可能对感觉器官有直接作用，这可用来说明拟除虫菊酯的驱避作用。
伯特及占德柴尔德学说 认为拟除虫菊酯的主要作用部位是中央神经系统。但在中央神经系统中，轴突传导的阻断不是主要的致死原因，真正的作用靶标可能是中央神经系统中某一未知的部位。拟除虫菊酯对于肌肉及其他组织器官也有作用，但都不重要。
这个学说对于整体毒性发现： ❶顺式异构体毒性一般均比反式异构体高；
❷注射毒性与滴加毒性几乎完全一致，时间相差在0.8～ 1.5倍；
❸加CN基的毒性都增高；
❹S-苄基-3-呋喃甲酯类有恢复可能，而反式异构体的恢复更显著，少数几种顺式异构体不能恢复；
❺3-苯氧基苄酯加缺少CN基的均无恢复，而有CN基的均有恢复。对于神经毒性，这个学说发现： ❶拟除虫菊酯都使静止电位略为降低，而造成的动作电位的各期都有延迟，振幅下降；
❷负后电位增加了振幅；
❸重复后放虽然有，但并不显著。这个学说更重要的是发现了神经毒性与整体毒性之间完全没有相关，也就是说，LD₅₀与有效神经浓度之间没有相关，LD₅₀相差可以大至380倍，而有效神经浓度都在0.5×10微摩尔/升范围内，只相差20倍。
拟除虫菊酯引起的组织病理变化与生理生化变化，在阐明其作用机制方面，提出更有力的事实证据。神经系统改变，对神经产生的组织病变有： ❶神经纤维束的分裂与溶解；
❷神经中其他细胞的解体；
❸大神经细胞中出现空泡。对肌肉也有三种组织病变： ❶细胞核内染色体的集结；
❷克劳氏膜及横纹的染色变深而突出；
❸核膜的破裂解体。拟除虫菊酯引起的生理生化改变有： ❶失水及泌尿现象。这是神经系统作用于表皮分泌活动的表现，但具体的机制尚不明了；
❷产生神经毒素——酪胺，这与滴滴涕作用机制一样；
❸Ca⁺⁺-ATP酶及Ca⁺⁺、Mg⁺⁺-ATP酶的抑制，拟除虫菊酯“外Ca⁺⁺-ATP酶”被抑制，减少膜外Ca⁺⁺的分布，使膜电位降低，产生重复后放。昆虫就是在这些拟除虫菊酯多方面的作用下，由兴奋击倒→痉挛→麻痹→死亡。兴奋击倒阶段可以认为是对周围神经系统（部分对中央神经系统）作用的结果。麻痹阶段是中央神经系统及周围神经系统都受到严重影响及破坏，肌肉收缩也产生了阻断。死亡阶段是中央神经系统受到严重损伤，导致发生了许多其他组织病变及生理生化变化，如神经系统、肌肉组织、脂肪体、马氏管等组织病变，失水现象，神经毒素的产生，阻断神经传导。