農薬の最後です。ここで扱う4つは、いま実際に使われているものが中心になります。
そして、この単元の勉強のしかたはひとつだけです。
作用点で並べる。
有機リン系・カルバメート系はコリンエステラーゼ、パラコートは活性酸素でした。ここから出てくる農薬は、Na⁺チャネル・ニコチン性ACh受容体・植物のアミノ酸合成酵素・アコニターゼと、全部バラバラの場所を狙います。
国試はこの作用点を入れ替えて出してきます。だから、薬の名前と作用点の組合せさえ崩れなければ落としません。
この記事は、もともと解説授業の動画で話している内容を記事に起こしたものです。衛生の講義はYouTubeで全編無料公開しているので、読むより耳から流し込みたい人はそちらもどうぞ。
Contents
ピレスロイド系 ── 蚊取り線香の成分、作用点はNa⁺チャネル
ピレスロイド系は、除虫菊に含まれる天然物から出発した殺虫剤です。蚊取り線香の原料、といえば一気に身近になります。
覚えるのは2つだけ。
- ピレトリン …… 除虫菊に含まれる天然物
- フェノトリン …… それをもとに人工的に作られたもの
講義では「皮膚へ(ヒ・フ・ヘ)」という語呂で、この系統を思い出す入口にしています。フェノトリンはスミスリン®としてシラミ・疥癬の外用に使われる、つまり実際に皮膚に塗る薬でもあるので、そこと結びつけておくと二度おいしい覚え方になります。
作用点はここです。
神経の軸索にある電位依存性Na⁺チャネルに作用して、情報伝達を阻害する。
Na⁺チャネルが閉じにくくなり、神経が興奮しっぱなしになって昆虫が麻痺します。受容体ではなくチャネル、というのが次のネオニコチノイドとの決定的な違いです。
もうひとつの特徴が残効性の低さです。光や酵素で分解されやすく、環境中に長く残りません。有機塩素系の真逆と考えてください。哺乳類ではすみやかに加水分解されるため、ヒトへの毒性も低い。だから家庭用の殺虫剤や、皮膚に使う医薬品として成立しています。
ネオニコチノイド系 ── アセチルコリンの「ニセモノ」
名前にニコチンが入っているとおり、ニコチン性アセチルコリン受容体(nAChR)を狙います。
神経伝達物質であるアセチルコリンの代わりに受容体に結合し、情報伝達を阻害する。
アセチルコリンのふりをして受容体にはまり込み、刺激しつづける。アセチルコリンのニセモノ、というのがいちばん分かりやすい言い方です。
有機リン系との違いを整理しておきます。どちらも「アセチルコリン系がおかしくなる」のですが、
- 有機リン系・カルバメート系 …… 酵素(AChE)を止めて、本物のACh をためる
- ネオニコチノイド系 …… 受容体に直接結合して、AChのふりをする
覚える薬は3つです。
イミダクロプリド / アセタミプリド / ジノテフラン
語尾に「〜プリド」が2つ、という形で引っかけておくのが現実的です。講義でも「この3つは語呂がない」とはっきり言っているので、無理に語呂を作らず、作用点とセットで3回書いて入れてしまうのがいちばん早いところです。
含リンアミノ酸系除草剤 ── AChE阻害作用は「ない」
グリホサートとグルホシネートの2つです。名前が似ているので、セットで覚えてしまってかまいません。
作用点は植物側にあります。
植物や微生物がもつアミノ酸合成の酵素を阻害する。
動物はこの経路を持っていない(あるいは違う形で持っている)ので、植物にだけ効くわけです。グリホサートは植物・微生物だけがもつ芳香族アミノ酸の合成経路を、グルホシネートはグルタミンを作る酵素を止めます。
遺伝子組換え作物と組み合わせると効果が大きくなる
ここが、食品衛生の単元とつながるところです。
作物に細菌由来のアミノ酸合成酵素の遺伝子を組み込んでおくと、その作物はグリホサートをかけられても平気になります。一方、周りの雑草は自前の酵素を止められて枯れる。
除草剤をまく → 雑草だけが枯れて、作物は残る
これが除草剤耐性の遺伝子組換え作物のしくみです。遺伝子組換え食品とはで扱った「除草剤耐性」の中身が、まさにこれにあたります。
そして、国試の引っかけはここ。
グリホサート・グルホシネートに、アセチルコリンエステラーゼ阻害作用はありません。
「農薬 → ChE阻害」と反射で答えると落とされます。ChEを阻害するのは有機リン系とカルバメート系だけです。
殺鼠剤 ── アコニターゼを止めてTCA回路を回らなくする
最後はネズミを殺す薬です。代表はモノフルオロ酢酸ナトリウム(CH₂FCOONa)とモノフルオロ酢酸アミド(CH₂FCONH₂)。酢酸の水素が1つフッ素に置き換わっただけの、とても小さな分子です。
この「酢酸によく似ている」ことが、そのまま毒性の理由になります。
図の右から左へ読んでください。
- モノフルオロ酢酸が体内に入り、モノフルオロクエン酸に変えられる
- これはクエン酸によく似た「偽物」である
- 偽物が、TCA回路のクエン酸 → イソクエン酸を触媒する酵素アコニターゼにはまり込み、阻害する
- TCA回路が回らなくなる
- エネルギーを大量に使う臓器から先にやられる ── 心機能障害と中枢神経障害
「偽の基質が酵素にはまって、その先の経路が止まる」というパターンです。名前(モノフルオロ酢酸 → モノフルオロクエン酸 → アコニターゼ)を一続きで言えるようにしておけば、選択肢の真偽は判断できます。
なお、過去問では硫酸タリウムも殺鼠剤として登場します。こちらの解毒にはメチレンブルーではなくプルシアンブルー(ヘキサシアノ鉄(Ⅱ)酸鉄(Ⅲ))が使われる、という形で出題されたことがあります。
作用点で1枚の表にする
この記事でいちばん持ち帰ってほしいのが、この表です。農薬の単元全体を横断しています。
| 系統 | 代表薬 | 用途 | 作用点 |
|---|---|---|---|
| 有機リン系 | パラチオン、マラチオン、ジクロルボス ほか | 殺虫剤 | AChEを不可逆的に阻害(リン酸化) |
| カルバメート系 | カルバリル、メソミル、フェノブカルブ | 殺虫剤 | AChEを可逆的に阻害(カルバモイル化) |
| ジピリジリウム系 | パラコート、ジクワット | 除草剤 | 1電子還元 → 活性酸素 → 肺線維症 |
| 有機塩素系 | DDT、BHC、ドリン系 | 殺虫剤 | (難分解・高蓄積が問題。POPs) |
| ピレスロイド系 | ピレトリン、フェノトリン | 殺虫剤 | 電位依存性Na⁺チャネル |
| ネオニコチノイド系 | イミダクロプリド、アセタミプリド、ジノテフラン | 殺虫剤 | ニコチン性ACh受容体 |
| 含リンアミノ酸系 | グリホサート、グルホシネート | 除草剤 | 植物のアミノ酸合成酵素(ChE阻害なし) |
| 殺鼠剤 | モノフルオロ酢酸Na / アミド | 殺鼠剤 | アコニターゼ(TCA回路) |
国試ではこう問われる
第107回 問132「農薬に関する記述のうち、正しいのはどれか。2つ選べ」。誤り選択肢の作り方がこの単元の教科書です。
- 選択肢3「パラコートは、神経の電位依存性Na⁺チャネルに作用する」 → Na⁺チャネルはピレスロイド
- 選択肢4「アセタミプリドは、1電子還元されてラジカルを生成し、スーパーオキシドアニオンを生じる」 → これはパラコート
- 選択肢5「フェノトリンは、ニコチン性アセチルコリン受容体に結合し、神経を興奮させる」 → nAChRはネオニコチノイド
3つとも「作用点だけを隣の系統と入れ替えた」誤りです。上の表が頭に入っていれば、読んだ瞬間に切れます。
第108回 問132の選択肢5「カルバリルは、アコニターゼの阻害により、呼吸器障害を生じる」は誤り。アコニターゼを阻害するのはモノフルオロ酢酸で、カルバリルはAChE阻害です。作用点と標的臓器を二重に入れ替えています。
第100回 問132の選択肢3「カルバリルは、活性酸素種の産生を介して肺毒性を発現する」も誤り。これはパラコートの機序です。カルバリルは「他の農薬の機序を貼りつけられる役」として繰り返し登場します。
第104回 問233(実践)「スミスリン®Lシャンプーに含まれるフェノトリンの構造式はどれか」。シラミ症の症例から、フェノトリンが殺虫剤成分であることを前提に構造を選ばせました。ピレスロイド系が医薬品として使われているという視点が問われています。
第110回 問231(実践)「虫よけ剤の活性成分として適切なのはどれか。2つ選べ」。正答はディートとイカリジンで、イミダクロプリドとジクロルボスが誤答です。殺虫剤(殺す)と忌避剤(寄せつけない)は別物、という区別が出題されました。
第101回 問237(実践)では、グルホシネートが誤答選択肢に入っています(正答はメソミル)。含リンアミノ酸系にChE阻害作用はないので、「コリンエステラーゼ活性が低下」という条件では選べません。
まとめ
- ピレスロイド系(ピレトリン=除虫菊の天然物、フェノトリン=合成)は電位依存性Na⁺チャネルに作用。残効性は低く、ヒトへの毒性も低い
- ネオニコチノイド系(イミダクロプリド・アセタミプリド・ジノテフラン)はニコチン性ACh受容体に結合するアセチルコリンのニセモノ
- 含リンアミノ酸系除草剤(グリホサート・グルホシネート)は植物のアミノ酸合成酵素を阻害。除草剤耐性の遺伝子組換え作物とセットで使われる。AChE阻害作用はない(頻出の引っかけ)
- 殺鼠剤はモノフルオロ酢酸Na/アミド。体内でモノフルオロクエン酸(偽物)になり、アコニターゼを阻害してTCA回路を止める。心機能障害・中枢神経障害
- 国試は作用点だけを入れ替える形で出す。系統と作用点の対応表を1枚持っておけば対応できる
これで農薬の5記事は終わりです。
次は中毒の予試験の覚え方を読んでみてください。ここからは、中毒が起きたあとに何を飲んだのかを突き止める話に移ります。
動画で学びたい人へ
この内容は、YouTubeの講義動画でも解説しています。該当箇所から再生されます。
衛生を、1枚の地図として頭に入れませんか
この記事の冒頭に載せたマインドマップは、衛生という科目のほんの一区画です。実際には、保健統計・疫学から疾病の予防、食品衛生、化学物質の毒性、生活環境までが、1枚の地図としてひと続きにつながっています。
衛生は覚えることが多い科目ですが、数字や分類を単体で暗記しようとすると、似たものどうしが混ざって崩れます。「この物質がどの分類に入って、どの法律で規制されているのか」が地図として見えていると、覚える量そのものが減ります。
衛生のマインドマップ(¥3,500)は、その全体像を1枚に収めたPDFです。地図をたどりながら話す講義動画はYouTubeで全編無料公開しているので、この進め方が自分に合うかどうかは先に確かめられます。