新烟碱类杀虫剂通过钙离子信号通路调控昆虫神经元烟碱型乙酰胆碱受体的分子机制研究

本研究揭示了新烟碱类杀虫剂通过激活昆虫神经元烟碱型乙酰胆碱受体(nAChRs)，触发细胞内钙离子(Ca2+)依赖性信号通路（如PKA/PKC/CaMKII）的分子机制，阐明了其对神经分泌细胞电生理特性的调控作用，为开发靶向钙信号通路的特异性杀虫剂提供了新思路。

　　

在昆虫防治领域，新烟碱类杀虫剂因其高效性成为全球使用最广泛的农药。然而随着长期使用，昆虫抗药性问题日益严峻，同时这类杀虫剂对传粉昆虫的神经毒性也引发生态担忧。传统研究多聚焦于杀虫剂代谢酶或受体靶点特性，但法国研究人员通过系统研究首次揭示：新烟碱类化合物通过调控细胞内钙离子(Ca²⁺)依赖性信号通路，在分子层面影响昆虫神经元烟碱型乙酰胆碱受体(nAChRs)功能，这一发现为开发新一代靶向钙信号的特异性杀虫剂提供了理论依据。相关成果发表在《Pesticide Biochemistry and Physiology》。

研究团队采用电生理膜片钳技术记录美洲大蠊(DUM)神经元电流，结合钙成像技术动态监测细胞内Ca²⁺浓度变化，通过药理学实验（激酶抑制剂/激活剂）解析蛋白激酶调控网络，并运用分子生物学方法检测相关基因表达。

【2. 杀虫剂与昆虫细胞内钙升高的关联】
研究发现除新烟碱类外，吡虫啉等杀虫剂均可通过电压门控钙通道(VGCCs)或内质网ryanodine受体(RyRs)升高胞内Ca²⁺。特别值得注意的是，氟吡呋酮能像双酰胺类杀虫剂一样激活RyRs介导的钙释放，提示不同类杀虫剂可能共享钙调控通路。

【3. 新烟碱类通过cAMP调控蛋白激酶活性】
实验证实 clothianidin等新烟碱类通过nAChRs激活后，细胞内cAMP浓度决定蛋白激酶作用路径：低浓度时激活PKC2/PKG，高浓度则激活PKA。这种浓度依赖性调控解释了为何不同杀虫剂对nAChR1/nAChR2亚型产生差异化效应。

【4. 钙调蛋白激酶的差异化激活】
在美洲大蠊DUM神经元中特异性表达的PaCaMKII-E激酶，被新烟碱类引发的钙内流显著激活。相反，吡虫啉在摇蚊细胞中却下调CaMKII表达，这种组织特异性差异与杀虫剂对nAChRs的激动强度（完全/部分激动剂）密切相关。

【5. 结论与展望】
该研究系统阐明了新烟碱类杀虫剂通过nAChRs-Ca²⁺-激酶信号轴发挥神经毒性的分子机制，突破性地发现钙信号通路的核心调控作用。这不仅为理解杀虫剂抗性提供了新视角（如PKC2上调可降低杀虫剂敏感性），更提出了极具应用价值的策略：通过设计靶向特定钙信号节点（如RyRs与nAChRs协同靶点）的复合杀虫剂，可在降低用量的同时增强杀虫效果，为可持续害虫防控提供新思路。