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避蚊胺给人类提供了一件‘隐形斗篷’来抵御蚊虫叮咬

避蚊胺给人类提供了一件‘隐形斗篷’来抵御蚊虫叮咬

10/17/2019

——避蚊胺可能会用化学方法”遮挡“携带疟疾的蚊子,而不是驱赶它们

自从避蚊胺在二战期间为驻扎在疟疾传播率高的国家的士兵发明以来,研究人员一直致力于精确地查明避蚊胺是如何影响蚊子的。过去的研究分析了驱虫剂的化学结构,研究了更容易对付的昆虫, 比如蝇的反应,并对长在蛙卵内的转基因蚊子气味受体进行了实验。然而,按蚊对避蚊胺和其他驱蚊剂的神经反应在很大程度上仍是未知的,因为直接研究蚊子本身对气味敏感的神经元在技术上是一项艰巨且费力的工作。

约翰·霍普金斯的研究人员现在已经将一种基因工程技术应用到这种传播疟疾的按蚊身上,使他们能够窥视这种昆虫鼻子的内部构造。

“驱蚊剂是一种神奇的气味,可以防止蚊虫叮咬,但目前还不清楚它们究竟是如何起作用的。利用我们新培育的按蚊变种,我们终于可以提出这样一个问题,‘蚊子的嗅觉神经元是如何对驱虫剂的气味做出反应的?,’”约翰·霍普金斯大学医学院所罗门·H·斯奈德神经科学系神经科学副教授克里斯托弗·波特博士说道。

“我们从按蚊身上得到的结果让我们大吃一惊。我们发现按蚊的‘嗅觉’神经元对避蚊胺或其他合成驱蚊剂没有直接反应,相反,这些驱蚊剂阻止了蚊子探测到人类皮肤的气味。换句话说,这些驱虫剂掩盖或隐藏了我们皮肤散发的气味。”

该小组的研究发表在《当代生物学》杂志(Current Biology上。

“我们发现驱蚊胺与我们皮肤上的化学物质相互作用并掩盖它们,而不是直接驱蚊。这将有助于我们开发出具有相同作用的新型驱蚊剂,”这篇论文的第一作者、约翰·霍普金斯大学医学院博士后阿里·阿弗非博士说。

当研究人员喷出一种蚊子可以检测到的气味时,例如将构成人体皮肤气味的化学物质喷到昆虫的触角上,研究小组培育的带有荧光微粒的触角就会点亮神经元,从而被相机记录,表明蚊子的鼻子检测到信号。

利用这种气味探测装置,研究人员发现不同的气味,包括化学驱虫剂(如避蚊胺),天然驱虫剂(如柠檬草),以及人体气味中发现的化学物质,对神经元有不同的影响。

当研究人员将驱蚊胺的气味单独喷到蚊子的触角上时,蚊子神经元中的荧光微粒并没有亮起来,这表明蚊子无法直接“闻到”这种化学物质。当接触到构成人类气味的化学物质时,神经元“像圣诞树一样亮了起来,”波特说道。值得注意的是,波特说,当人的气味与驱蚊胺混合时,模拟将驱虫剂涂在皮肤上的效果,神经元对混合物的反应被中和了,反应能力大大减弱。只有对人类气味反应能力的 15%。

为了弄清楚为什么会发生这种情况,研究人员测量了空气中到达触角的气味分子的数量,以找出昆虫需要多少‘气味’才能做出反应。他们发现,当与避蚊胺结合时,空气中人类气味分子的数量减少了20%。

“因此我们认为避蚊胺可以捕捉到人类的气味,并阻止它们接触到蚊子,”阿弗非说道。

波特和他的团队称,他们怀疑这种效应足以掩盖人类的气味,阻止其接触到蚊子的气味探测器。

研究人员提示,他们的研究并没有解决避蚊胺和类似的化学物质也可能作为接触驱避剂的可能性,可能通过味觉或触觉来阻止按蚊。该小组也没有研究驱蚊胺对其他种类蚊子的影响,研究人员称他们计划在未来的实验中解决这个问题。

“昆虫的嗅觉在其多样性上是相当惊人的,当然,其他类型的蚊子,如能够传播寨卡病毒或登革热的伊蚊,可能实际上能够探测到避蚊胺。需要解决的一个关键问题是,这种探测是否与排斥力有关,或者它只是被蚊子感知到的另一种气味,”波特说道。

研究人员表示,他们还计划研究大脑中负责探测柠檬草等自然气味的特定化学受体。

按蚊是导致疟疾的疟原虫的最普遍的传播媒介,通过感染性叮咬,在人与人之间传播。根据世界卫生组织(WHO)的数据,2017 年,疟疾导致约 43.5 万人死亡。