Гормоны насекомых и феромоны

У насекомых контроль большинства физиологических про­цессов осуществляется специфическими гормонами. Изучение этих гормонов с точки зрения избирательной токсичности имеет две цели: во-первых, изучение природы гормонов и разработка экономичных методов их синтеза для применения в количест­вах, обеспечивающих нарушение метаболизма у насекомых; во-вторых, синтез аналогов, обладающих антагонистическим действием (разд.

Специфические гормоны насекомых следующие: а-экдизон, гормон линьки, образующийся в железах, расположенных в пе­реднегруди насекомых; гормон мозга, стимулирующий деятель­ность желез переднегруди; ювенильный гормон, вырабатывае­мый в corpora allata и стимулирующий метаморфоз; гормон, выделяемый corpus cardiacum, увеличивающий амплитуду со­кращений сердечной мышцы и перистальтику кишечника, и ади- покинетический гормон, регулирующий метаболизм липидов •—• главного источника энергии для полета [Stone et al., 1976].

Экдизон (4.77) обладает некоторыми особенностями струк­туры, не встречающимися у стероидных гормонов млекопитаю­щих: кольца А и В сконденсированы в цис-положении, у атома С-2 находится гидрофильный заместитель, кроме того, в а-части цепи (Сз—Ci₅) также содержатся гидрофильные заместители, а у Сп — очень длинная боковая цепь (подробнее о стероидах

см. разд. 12.2). Существенной для наличия активности является кето-группа в положении 6. Крустэкдизон, гормон линьки рако­образных, встречающийся также в некоторых насекомых, пред­ставляет собой 20-гидроксиэкдизон. Соединения группы экдизо- нов можно получать в достаточных количествах из раститель­ных продуктов. Несмотря на то что при инъекционном введении многие аналоги экдизона обладают инсектицидной активностью, они практически не находят применения из-за того, что не про­никают через кутикулу насекомых.

Ювенильный гормон (4.78)—простое по структуре алифа­тическое соединение — метиловый эфир транс, транс-3,11-диме­тил-10-эпокси-7-этилтридека-2,6-диеновой кислоты [Roller et al., 1967]. Активность его в основном определяется конфигура­цией С-1 конца молекулы.

При создании миметиков (агонистов) ювенильного гормона было установлено, что нестабильность подобных соединений связана с наличием эпоксидного цикла. Поэтому в дальнейшем он был исключен из молекулы. Типичные миметики на конце цепи рядом с двойной связью чаще всего содержат эфирную группу, находящуюся в транс-положении по отношению к ал­кильной цепи. Таково, например, строение метопрена — изопро­пилового эфира (2Е, 4Е)-11-метокси-3,7,11-триметилдодека-2,4- диеновой кислоты. Метопрен используют для борьбы с моски­тами и навозными мухами, его применяют в виде полиамидных гранул, из которых он медленно диффундирует. Основное дей­ствие агонистов ювенильного гормона заключается в том, что они задерживают развитие насекомых на стадии личинки, на­носящей наибольший вред. Поэтому эти миметики применяют главным образом для борьбы лишь с теми видами насекомых,

у которых наибольший вред причиняют именно взрослые особи, например москитами и мухами. Структурный аналог ювениль­ного гормона «Про-дрон» (4.79) отличается от гормона наличи­ем в молекуле бензольного кольца и отсутствием двойных свя­зей и обладает совершенно другим типом действия [Schwarz, Miller, 1979]. Хотя это соединение вначале испытывали как средство борьбы с комнатными мухами, оно оказалось эффек­тивным против муравьев Рихтера. Попав с пищей в передний желудок муравьев, оно сохраняется там в течение нескольких месяцев и в результате число рождений трутней (самцов) пре­вышает число рождений рабочих особей, вследствие чего му­равьи вымирают от голода.

Типичными представителями антагонистов ювенильного гор­мона являются прецоцены, например (4.80) —>хромон, содержа­щийся в садовых растениях. Даже в маленьких концентрациях они вызывают преждевременную линьку, приводящую к сте­рильности взрослых особей [Bowers et al., 1976]. Место их дей­ствия— железа, синтезирующая ювенильный гормон, который активирует молекулы прецоценов, по-видимому, эпоксидирова­нием. Эти эпоксиды, в свою очередь, разрушают сам ювениль­ный гормон [Brooks, Pratt, Jennings, 1979].

Один из наиболее широко применяемых антагонистов гормо­нов насекомых дифлубензурон (4.81) [3-(2,6-дифторбензоил)-1- (4-хлорфенил)мочевина], ингибирует образование фермента, превращающего УДФ-ацетилхитозамин в хитии, прекращая тем самым линьку мух и москитов. Кроме того, он блокирует созре­вание яиц и поэтому такие насекомые, как мухи цеце, откла­дывающие живые личинки, не дают жизнеспособного потом­ства. Для человека дифлубензурон безвреден [Jordan, Trevern, 1978].

Опубликованы обзоры по физиологии гормонов насекомых [Novak, 1975] и по биохимии насекомых _k[Candy, Kilby, 1975].

Феромоны насекомых — средства информации между особя­ми — выделены из многих видов. Эти высокоспецифичные соединения эффективны даже в следовых количествах. Чаще всего это алифатические соединения, как, например, додека- триен-1-ол — вещество, которым термиты отмечают свой путь. Однако городские муравьи секретируют метиловый эфир 4-ме- тилпиррол-2-карбоновой кислоты, а феромоны некоторых му­равьев и жуков являются производными пиразина [Barlin, 1982].

Феромоны другого типа — половые аттрактанты — секрети­руются только самками. Самка тутового шелкопоряда выделяет 10-транс-12-цис-гексадека-10,12-диен-1-ол, самки непарного шел­копряда— цис-2-метил-7,8-эпоксиоктадекан, а самки бабочки хлопковой совки— 10-пропилтридека-5,9-диенол.

«Королевская субстанция», которая выделяется железой, расположенной в нижней челюсти пчелы-матки, и оста­навливает развитие личинок пчел на стадии рабочих осо­бей, представляет собой транс-9-оксо-дека-2-еновую кислоту: СН₃СО(СН₂)₅СН=СНСООН.

Феромоны насекомых применяют как в качестве приманок к отравленным ловушкам, так и с целью нарушения полового поведения насекомых. Однако их применение ограничено преж­де всего высокой специфичностью к определенному виду насе­комых, а также их высокой стоимостью. Подробнее о феромо­нах см. Rothschild (1981) и Kydonieus, Beroza (1982).

Процесс развития самцов пустынной саранчи ускоряется, ес­ли насекомые собираются в стаю. Можно предполагать, что это­му способствуют летучие стимулянты.

4.7.3.