代谢抗性基因在疟疾媒介冈比亚按蚊中对拟除虫菊酯和多环芳烃污染物交叉抗性作用的研究

《BMC Genomics》：Investigating the potential role of metabolic resistance genes in conferring cross-resistance to pyrethroids and polycyclic aromatic hydrocarbon pollutants in the major malaria vector Anopheles coluzzii

本研究针对多环芳烃(PAHs)环境污染物可能驱动疟疾媒介昆虫对公共卫生杀虫剂产生交叉抗性的问题，通过构建抗性品系和实验室敏感品系按蚊的微粒体组分及重组P450单加氧酶，系统评估了三种典型PAHs(芴、荧蒽、萘)的代谢活性。结果显示，抗性品系微粒体对芴和荧蒽的代谢活性显著高于敏感品系，其中CYP6P3和CYP6Z3对芴的代谢率分别达47.9%±2.3%和52.8%±0.8%，CYP6Z2和CYP6Z3对荧蒽的代谢率分别为50.4%±4.9%和60.3%±5.3%。该研究首次揭示PAHs可通过激活P450介导的代谢通路引发对拟除虫菊酯的交叉抗性，为城市疟疾防控和杀虫剂抗性管理提供了新视角。

　　

在非洲的疟疾战场上，人类长期依赖拟除虫菊酯类杀虫剂处理的蚊帐和室内滞留喷洒来阻断疾病传播。然而近年来，疟疾媒介昆虫对这类核心防控工具的抗药性日益加剧，甚至出现了对新型杀虫剂的交叉抗性。更令人担忧的是，随着城市化进程加速，按蚊幼虫的孳生环境正遭受多环芳烃(PAHs)等工业污染物的侵袭——这些源自石油活动和有机质分解的顽固污染物，是否会在无形中"训练"出更具抗药性的超级蚊子？

为解开这一谜团，Muhammad等人在《BMC Genomics》发表的研究中，首次系统探讨了PAHs污染物与拟除虫菊酯类杀虫剂之间的交叉抗性机制。研究人员选取尼日利亚农业区野生的拟除虫菊酯抗性冈比亚按蚊(Anopheles coluzzii)品系(Auyo)和实验室敏感品系(Ngousso)，通过超速离心法制备幼虫微粒体组分，同时异源表达8个已知与拟除虫菊酯抗性相关的P450基因(包括CYP6M2、6Z2、6Z3等)，采用高效液相色谱(HPLC)分析技术，对比评估了三种低分子量PAHs(芴、荧蒽、萘)的代谢动力学特征。

关键技术方法包括：从野外采集和实验室品系中制备含P450的微粒体组分；通过异源表达系统获得9种重组P450酶；利用DEF(二乙氧基荧光素)模型底物验证酶活性；采用HPLC定量分析PAHs代谢率；运用米氏动力学模型计算酶促反应参数。所有实验均设置±NADPH对照以确保结果可靠性。

微粒体P450活性验证

通过光谱分析证实，抗性品系微粒体的P450含量(0.33 nmol/mg蛋白)显著高于敏感品系(0.226 nmol/mg)。使用模型底物DEF检测显示，抗性微粒体活性达4.9 RFU/min/pmol P450，表明其具有完整的细胞色素P450酶系功能。

PAHs的微粒体代谢特征

抗性微粒体对芴的代谢率高达73.3%±0.44%(P=0.0001)，对荧蒽的代谢率为43%±2.2%，均显著优于敏感品系。动力学分析显示，抗性微粒体对芴的Km值为58.69μM±20.47，转换数达37.02 min^-1±3.67，表明其对PAHs具有中等亲和力但高效催化能力。

重组P450的底物特异性

在分子机制层面，CYP6Z3和CYP6P3表现出最强的芴代谢能力(52.8%±0.8%和47.9%±2.3%)，而CYP6Z2和CYP6Z3对荧蒽的代谢率分别为50.4%±4.9%和60.3%±5.3%。值得注意的是，虽然CYP6M2是已知的拟除虫菊酯关键代谢酶，却对PAHs无显著代谢活性，提示交叉抗性具有酶特异性。所有测试P450均未对萘产生有效代谢。

研究结论表明，环境污染物PAHs可通过选择性地激活特定P450酶(尤其是CYP6Z亚家族和CYP6P3)，驱动疟疾媒介对拟除虫菊酯类杀虫剂产生交叉抗性。这种"污染物预适应"机制解释了为何在未直接使用杀虫剂的污染水域，按蚊仍能演化出抗药性。该发现颠覆了传统抗性管理仅关注杀虫剂暴露的局限，强调需将环境污染物纳入抗性监测体系。作者建议在抗性管理策略中联合使用P450抑制剂类增效剂，并开展更广泛的代谢酶(包括GSTs和羧酸酯酶)交叉抗性研究，为应对城市疟疾传播挑战提供新思路。