Piper cyrtopodon精油通过氧化应激途径对埃及伊蚊的杀幼虫作用及机制研究

为应对埃及伊蚊（Ae. aegypti）对合成杀虫剂的抗性，研究人员开展Piper cyrtopodon精油（EO）的杀幼虫机制研究。结果表明，该EO含57.46% germacrene D，LC50为20.78-146.61 μg/mL，通过诱导ROS（11±2至26±2 μmol H2O2/g）、脂质过氧化（0.54±0.06至2.8±0.22 ηmol MDA/g）和抗氧化酶（SOD、CAT、GPx）失衡发挥毒性，为开发绿色杀虫剂提供新思路。

　　

背景与问题
登革热、寨卡和基孔肯雅热等蚊媒疾病正以惊人速度蔓延，2024年仅美洲就报告超1300万登革热病例。埃及伊蚊（Ae. aegypti）作为主要传播媒介，其抗药性日益严重——传统拟除虫菊酯类杀虫剂因长期使用导致蚊虫氧化应激防御系统（如SOD、CAT）适应性增强，控制效果骤降。面对这一公共卫生危机，亚马逊河流域特有的药用植物Piper cyrtopodon因其精油（EO）中富含的萜类成分，成为替代杀虫剂的突破口。

方法与技术
由国内研究团队主导的这项研究，采用水蒸气蒸馏法提取P. cyrtopodon叶片EO（得率1.4±0.2%），通过GC-MS/FID分析化学成分；以α-氯氰菊酯为阳性对照，测定EO对埃及伊蚊3龄幼虫的LC₅₀；采用荧光探针法和比色法检测ROS、MDA（丙二醛）及蛋白羰基含量；通过酶标仪分析SOD（超氧化物歧化酶）、CAT（过氧化氢酶）和GPx（谷胱甘肽过氧化物酶）活性。实验样本来自标准实验室蚊株，动物实验经伦理委员会批准（许可号11/2022）。

研究结果

Essential oil analyses
EO中倍半萜占比94.35%，主要成分为germacrene D（57.46%）、cadina-1(10),4-diene（10.57%）和δ-elemene（8.0%）。

Larvicidal activity
24小时暴露后EO的LC₅₀为20.78 μg/mL，48小时降至146.61 μg/mL，其中cadina-1(10),4-diene活性最强（p<0.0001）。

Oxidative stress markers
EO处理组幼虫ROS水平升至26±2 μmol H₂O₂/g（对照组11±2），MDA含量增加5倍（2.8±0.22 ηmol/g），蛋白羰基达4.54±0.51 nmol/mg（对照组1.62±0.04），均具统计学显著性（p<0.0001）。

Antioxidant enzymes
SOD活性提升至28.33±6 mU/mg（基线10.33±3），CAT和GPx分别达7.08±2.42 mmol H₂O₂/min/mg和14.67±1.52 mmol NADPH/min/mL，显示氧化还原系统崩溃。

结论与意义
该研究首次揭示P. cyrtopodon EO通过破坏埃及伊蚊幼虫的氧化还原平衡实现杀灭作用，其核心机制涉及：1）germacrene D等成分穿透细胞膜；2）诱导线粒体电子传递链泄漏ROS；3）压制SOD/CAT/GPx防御体系。相较于合成杀虫剂，这种植物源EO具有环境友好、靶标多元且不易诱发抗性的优势，为热带地区蚊媒防控提供了符合"绿色化学"理念的解决方案。研究结果发表于《Biocatalysis and Agricultural Biotechnology》，后续需开展田间试验验证实际应用潜力。