研究人员评估了丁香、肉桂和马郁兰精油对尖音库蚊（Culex pipiens）幼虫的杀幼虫活性，并将精油化学型与生化、组织病理学及分子响应相关联。气相色谱-质谱（GC–MS）分析揭示了其独特的化学型：丁香油以丁子香酚（eugenol）为主，肉桂油以（E）-肉桂醛（（E）-cinnamaldehyde）为主，马郁兰油以反式-侧柏烯水合物（trans-sabinene hydrate）为主。在150–500 ppm浓度范围内，所有精油均表现出浓度依赖性的幼虫致死率，其中丁香油活性最强。通过回归分析得出，丁香油、马郁兰油和肉桂油的整体半数致死浓度（LC50）分别为280.7 ppm、319.4 ppm和358.5 ppm，相应的90%致死浓度（LC90）分别为491.3 ppm、554.6 ppm和608.5 ppm。时间过程分析进一步表明，丁香油的LC50从第1天的约281.3 ppm下降至第3天的233.7 ppm。30分钟后的急性击倒率也呈现相同排序：丁香（约85.9%）> 马郁兰（约73.0%）> 肉桂（约62.4%），而溶剂对照组无效。在LC50等效暴露下，幼虫表现出谷胱甘肽S-转移酶（GST）、乙酰胆碱酯酶（AChE）、过氧化氢酶（CAT）和超氧化物歧化酶（SOD）活性显著抑制，同时丙二醛（MDA）水平升高，表明其解毒功能和氧化还原稳态受到破坏。组织病理学分析显示，处理过的幼虫中肠上皮出现明显损伤，其中丁香油处理组的变化最为严重。多变量分析根据综合的生物学和生化效应将三种精油区分开，并确定GST活性为最强的判别变量（典型载荷 = -0.94；典型相关系数 r = 0.92；P < 0.001）。分子对接研究一致表明，主要精油成分，特别是与丁香相关的配体，在GST结合口袋中具有有利的相互作用。总之，这些发现表明，这些精油的杀幼虫活性是化学型依赖性的，并涉及对尖音库蚊幼虫解毒能力、氧化平衡及中肠完整性的协同破坏。
本研究的核心是探索植物源杀幼虫剂作为环境友好型蚊虫控制替代方案的潜力与机制。当前，合成杀虫剂的长期、无节制使用导致了害虫抗药性种群的迅速发展，并引发了非靶向毒性、生物放大和环境持久残留等严重的生态与公共卫生问题，这削弱了化学媒介控制的长期有效性，因此迫切需要发展既能保证效果又具备环境可持续性的替代策略。在此背景下，以精油（EOs）和植物提取物为代表的植物源杀虫剂成为环境相容性害虫管理的有前景的候选者。精油是复杂的挥发性植物化学混合物，因其快速生物降解性、相对较低的哺乳动物毒性以及干扰昆虫多种生理靶点的能力而被广泛研究。在蚊虫控制中，精油因其多样的化学成分（以单萜、倍半萜和酚类衍生物为主）能干扰神经传递、氧化还原平衡和代谢解毒等关键生物过程而备受关注。与单一分子的合成杀虫剂不同，精油化学型可能通过多种成分的联合作用产生毒性，从而降低快速产生抗药性的可能性。然而，尽管关于精油杀幼虫活性的记录广泛，但许多研究仍主要停留在描述死亡率结果，缺乏对特定化学型如何转化为生理紊乱的生化与机制终点的充分整合。尖音库蚊（Culex pipiens L.）是分布最广的蚊种之一，是虫媒病毒和丝虫病的主要传播媒介。它在近水生环境中繁殖，气候变化导致的降雨模式和温度变化已被证实能促进其卵孵化和幼虫发育，导致种群密度增加。作为西尼罗河病毒、裂谷热、圣路易斯脑炎和淋巴丝虫病的确认媒介，尖音库蚊持续构成公共卫生风险，特别是在缺乏有效疫苗的地区。尽管病媒综合管理（IPM）框架是最可持续的蚊虫控制方法，但其成功日益受到蚊种群对传统杀虫剂敏感性下降的限制。已记录的尖音库蚊抗性机制包括代谢解毒增强、靶点不敏感性和减少杀虫剂暴露的行为适应。代谢解毒在杀虫剂抗性中起核心作用，涉及一个多阶段的协调系统：I相反应通过氧化或还原引入或暴露官能团，II相反应将这些代谢物与内源性分子结合，III相过程促进排泄。参与这些过程的关键酶家族包括细胞色素P450单加氧酶、羧酸酯酶和谷胱甘肽S-转移酶（GSTs）。其中，GSTs在II相解毒中尤为重要，它们催化还原型谷胱甘肽与亲电性外源物的结合，增加其水溶性并促进消除。除了催化作用，GSTs还参与非酶功能，如隔离有毒化合物、调节氧化应激和细胞死亡信号通路，从而增强昆虫在化学压力下的生存能力。GST活性升高与对多种杀虫剂类别（包括有机氯、有机磷和拟除虫菊酯）的抗性以及氧化应激期间产生的脂质过氧化产物的解毒密切相关。因此，抑制GST被认为是削弱代谢抗性并恢复对毒物敏感性的合理策略。计算化学和结构生物学的进步进一步使得能够在分子水平上探索酶-配体相互作用，为小分子如何干扰GST等解毒酶提供了机制见解。虽然乙酰胆碱酯酶（AChE）和神经受体传统上作为杀虫剂靶点受到更多关注，但针对GST的研究提供了一种互补且机制不同的方法，通过损害解毒能力而非仅神经传递来发挥作用。因为GST处于外源物结合、氧化应激处理和抗性相关耐受的交汇点，它被认为是本研究机制跟踪的有意义的生物靶点。此外，GST并非先验地孤立选为对接靶点；其优先性得到了生化数据集的强化，并得到多变量分析的支持，后者确定GST活性是所测量的幼虫响应中最强的判别终点。在此框架下，本研究采用整合机制方法，考察了来源于丁香（Syzygium aromaticum）、马郁兰（Origanum majorana）和肉桂（Cinnamomum zeylanicum）的精油对尖音库蚊幼虫的杀幼虫活性。具体而言，研究人员结合了GC–MS化学型分析、杀幼虫和击倒生物测定、GST、AChE、CAT、SOD和MDA的生化评估、幼虫中肠的组织病理学检查以及多变量分析。由于GST在所有处理中作为最强的判别终点出现，分子对接研究因此指向GST作为机制相关靶点。该框架使研究得以超越单纯的描述性死亡率，将精油化学型与蚊幼虫的生理和分子响应联系起来。精油及化学成分分析（GC–MS）方面，根据先前建立的协议，采购了丁香、肉桂和马郁兰精油。精油的化学成分在意大利卡梅里诺大学药学院化学跨学科项目（ChIP）研究中心使用气相色谱-质谱联用仪（GC–MS）进行了分析。气相色谱-质谱（GC–MS）对三种精油的分析鉴定出总计38种成分，分布在多个化学类别中，包括单萜烃、含氧单萜、醛类、酯类和倍半萜烃。尽管三种精油在化学组成上存在差异，但均表现出独特的化学型特征。讨论部分指出，GC–MS分析证实了三种测试的精油在成分上的独特性，这支持了基于化学型的杀幼虫活性解释，而非仅基于植物名称的解释。丁香油主要以丁子香酚为特征，伴有1,4-桉叶素和异丙基十四烷酸酯；马郁兰油以反式-侧柏烯水合物和松油烯-4-醇为特征；肉桂油则以（E）-肉桂醛为主。结论部分总结道，本研究表明丁香、马郁兰和肉桂精油对尖音库蚊幼虫表现出化学型依赖的杀幼虫活性。在测试的精油中，丁香整体性能最强，结合了最低的毒性阈值、最高的急性击倒率和最强的GST抑制效果。在所有处理中，幼虫毒性与AChE、GST、CAT、SOD、MDA和中肠结构的并发紊乱相关，表明其作用模式涉及多途径。论文发表在《Journal of Asia-Pacific Entomology》上。该研究的伦理审批方面，成蚊通过商业购买的脱纤维马血在人工膜饲血系统中吸血，本地未处理任何活体脊椎动物进行采血，因此无需单独的机构动物使用批准号。所有作者均声明同意参与本研究并同意发表。
