新型肉桂酰胺及其衍生物作为针对埃及伊蚊（Aedes aegypti）幼虫的新杀虫剂：合成方法简便、计算机模拟研究、体外无细胞毒性试验结果良好，且对斑马鱼也无毒性

　　本研究通过合成21种肉桂酰胺衍生物，评估其幼虫杀灭活性。发现化合物AF03和AF18对埃及伊蚊第四龄幼虫的LC50分别为41.6和45.4 μg/mL，显著低于传统幼虫剂temephos。分子对接显示AF03与埃及伊蚊的sterol carrier protein-2（AeSCP-2）结合，并通过分子动力学模拟验证其稳定结合。体外细胞毒性测试表明AF03和AF18对A549细胞无毒性，鸡红细胞氧运输功能未受影响，zebrafish生态毒性试验显示其安全性。研究为开发新型环保幼虫剂提供依据。

　　

本研究聚焦于开发新型、环境友好型埃及伊蚊（*Aedes aegypti*）幼虫杀灭剂，通过系统合成肉桂酰胺衍生物并评估其生物活性与毒性机制。以下是研究核心内容的中文解读：### 1. 研究背景与意义

埃及伊蚊作为登革热、寨卡病毒和基孔肯雅病毒的主要传播媒介，其种群控制对公共卫生至关重要。传统杀虫剂如 temephos（有机磷类）和 pyriproxyfen（昆虫生长调节剂）存在抗药性增强、环境残留及对非靶标生物毒性高等问题。基于肉桂酸衍生物的天然产物开发，为新型幼虫杀灭剂提供了可能性。已有研究表明，肉桂酸酯类化合物（如对氯苯基肉桂酸乙酯）对埃及伊蚊幼虫具有显著活性（LC50=8.3 μg/mL），但相关酰胺类衍生物的活性尚未明确。### 2. 化合物合成与结构多样性

研究团队通过两种方法合成了21种肉桂酰胺衍生物：

- **方法一（Steglich反应）**：以肉桂酸为起始原料，通过DCC偶联剂和DMAP催化，合成了12种含不同取代基的肉桂酰胺（AF01–AF12）。此类化合物具有脂肪族或芳香族侧链，且氯原子取代的衍生物（如AF03）展现出更高的活性。

- **方法二（酰氯法）**：将肉桂酸转化为酰氯后与不同胺类反应，合成了9种新型肉桂酰胺（AF13–AF21）。此方法产率更高（70–95%），且引入氟、三氟甲基氧等电子效应基团以调控活性。### 3. 生物活性筛选与活性化合物鉴定

对21种化合物进行初步筛选，发现：

- **AF03**（对氯苯基-3-allylacrylamide）：LC50=41.6 μg/mL，活性优于传统杀虫剂temephos（LC50=3.0 μg/mL，但受代谢影响实际效能降低）。

- **AF18**（对三氟甲氧苯基-3-allylacrylamide）：LC50=45.4 μg/mL，活性接近AF03。

- **AF04**（对氯苯基-3-乙基acrylamide）和**AF05**（对氯苯基-3-苯乙基acrylamide）也显示中等活性。### 4. 毒理学与生态安全性评估

**4.1 非靶标生物毒性**

- **鸡红细胞氧运输功能**：AF03在100 μg/mL浓度下未显著抑制血红蛋白携氧能力，与溶剂对照组（DMSO+Tween）无统计学差异。

- **斑马鱼急性毒性**：AF03以41.6 μg/mL和20.8 μg/mL浓度暴露于成年斑马鱼3天，未观察到死亡或行为异常，证明其急性毒性极低。**4.2 细胞毒性**

- **A549细胞存活率**：AF03和AF18在5–100 μg/mL范围内均未显著降低人肺癌细胞的代谢活性（MTT法），IC50>100 μg/mL，表明对人体细胞低毒。### 5. 分子作用机制解析

**5.1 分子对接与靶点筛选**

- 通过GOLD 3.0软件对AF03进行分子对接，筛选出29个潜在靶点中得分最高的两个：**AeSCP-2**（ sterol carrier protein-2）和**AeKAT**（kynurenine aminotransferase）。

- **AeSCP-2**作为胆固醇转运蛋白，其与AF03的相互作用模式进一步被验证：

- **氢键与疏水作用**：AF03的氯原子与AeSCP-2的精氨酸残基（ARG15）形成氢键；芳环π-π堆积作用涉及色氨酸（Tyr30）和苯丙氨酸（Phe105）。

- **动态稳定性**：分子动力学模拟显示，AF03与AeSCP-2复合物在100 ns模拟中保持稳定（RMSD<2.0 ?），且蛋白整体结构无显著扰动（RMSF<1.0 ?）。**5.2 蛋白-配体相互作用细节**

- **关键残基**：Leu48、Ile74、Leu102等疏水残基与AF03形成范德华力；Phe32与Tyr30的π-π堆积增强结合特异性。

- **溶剂化效应**：复合物极性表面面积（PSA）为48–52 ?2，表明主要依赖疏水相互作用而非静电作用。### 6. 生理与氧化酶系统影响

- **AChE活性**：斑马鱼脑组织AChE活性在AF03处理下显著升高（p<0.001），可能与神经调节适应性相关。

- **氧化酶活性**：

- **肝CAT活性**：AF03在20.8 μg/mL浓度下使肝CAT活性升高（p=0.02），但未达到temephos对照组的显著水平。

- **脑SOD活性**：AF03处理组脑SOD活性显著增强（p<0.001），可能通过清除自由基缓解氧化应激。### 7. 结构-活性关系（SAR）与理化性质优化

- **电子效应**：对位氯原子（AF03）和三氟甲氧基（AF18）通过吸电子效应增强与AeSCP-2的结合能力，而苯乙基侧链（AF05）因空间位阻降低活性。

- **亲脂性参数**：所有化合物ClogP<6，符合昆虫表皮渗透性要求；MM<435 Da，确保分子可被幼虫肠道吸收。### 8. 环境安全性验证

- **斑马鱼长期暴露**：AF03在41.6 μg/mL浓度下未观察到亚致死毒性，包括鳃组织轻微炎症（SEM显示体壁皱缩）但未影响摄食行为或发育。

- **酶系统适应性**：氧化酶（CAT、SOD）活性变化与溶剂对照组（DMSO+Tween）趋势一致，表明AF03未直接干扰生物代谢。### 9. 结论与展望

本研究证实肉桂酰胺类化合物（尤其是AF03和AF18）对埃及伊蚊幼虫具有高效杀灭活性，且对哺乳动物细胞和红细胞功能无显著影响。分子机制表明，AF03通过稳定结合AeSCP-2蛋白抑制胆固醇代谢，可能阻断幼虫能量供应。未来需开展以下工作：

1. **田间试验**：评估AF03在模拟环境（如水体、土壤）中的持效性与生物降解性。

2. **靶点特异性验证**：通过基因敲除斑马鱼或突变体蚊虫，验证AeSCP-2为关键作用靶点。

3. **组合用药策略**：结合AF03与现有幼虫杀灭剂（如temephos），通过抗性监测优化配方。该研究为开发低环境负荷的蚊虫控制剂提供了新方向，肉桂酰胺骨架的进一步修饰（如引入手性中心或生物可降解基团）可能提升选择性，降低对非靶标生物的潜在风险。