Почему комар меняет след и летит к коже? Как он определяет нашу кожу? Какие запахи от кожи он обнаруживает?
И можем ли мы заблокировать датчики запаха кожи комара и снизить привлекательность?
Недавнее исследование, проведенное учеными из Калифорнийского университета в Риверсайде, теперь может помочь в решении этих вопросов. Они сообщают декабрь.
5 в журнале Cell, что те самые рецепторы в верхнечелюстных щупах комара, которые обнаруживают углекислый газ, также определяют запах кожи, что объясняет, почему комаров привлекает запах кожи — вонючие носки, изношенная одежда, постельное белье — даже в помещении. отсутствие СО2.
«Это было настоящим сюрпризом, когда мы обнаружили, что нейрон рецептора CO2 комара, обозначенный как cpA, также является чрезвычайно чувствительным детектором некоторых запахов кожи и, фактически, гораздо более чувствителен к некоторым из этих молекул запаха по сравнению с CO2. , — сказал Анандасанкар Рэй, доцент кафедры энтомологии и главный исследователь проекта. «В течение многих лет мы в основном сосредоточивались на сложных усиках комаров для поиска рецепторов запаха кожи человека и игнорировали более простые верхнечелюстные щупики."
До сих пор оставалось загадкой, какие обонятельные нейроны комаров необходимы для привлечения запаха кожи. Новое открытие — чувствительный к СО2 обонятельный нейрон также является чувствительным детектором человеческой кожи — имеет решающее значение не только для понимания основ привлекательности комара и его предпочтений, но и потому, что он идентифицирует этот двойной рецептор СО2 и кожные пахучие вещества в качестве ключевой мишени, которая может быть полезна для нарушения поведения, связанного с поиском хозяина, и, таким образом, помогает контролировать передачу заболеваний.
Чтобы проверить, важна ли активация cpA запахом человека для привлекательности, исследователи разработали новую химическую стратегию, чтобы отключить активность cpA у Aedes aegypti, комара, распространяющего денге.
Затем они проверили поведение комара по запаху человеческих ног — в частности, на тарелке с бусами от ног, помещенных в экспериментальную аэродинамическую трубу, — и обнаружили, что влечение комара к запаху значительно уменьшилось.
Затем, используя разработанный ими химический вычислительный метод, исследователи проверили почти полмиллиона соединений и идентифицировали тысячи предсказанных лигандов.
Затем они составили краткий список 138 соединений на основе желаемых характеристик, таких как запах, безопасность, стоимость и естественное ли они. Несколько соединений либо ингибировали, либо активировали нейроны cpA, из которых почти 85 процентов уже были одобрены для использования в качестве ароматизаторов, ароматизаторов или косметических средств. Более того, некоторые из них имели приятный запах, например, мятный, малиновый, шоколадный и т. Д., повышение их ценности для практического использования в борьбе с комарами.
Уверенные, что они на правильном пути, исследователи сосредоточили внимание на двух соединениях: этилпирувате, ингибиторе cpA с фруктовым запахом, одобренном в качестве ароматизатора в пищевых продуктах; и циклопентанон, активатор cpA с запахом мяты, одобренный в качестве ароматизатора и ароматизатора.
В их экспериментах было обнаружено, что этилпируват, подавляя нейрон cpA, существенно снижает влечение комара к руке человека. Активируя нейрон cpA, циклопентанон служил мощной приманкой, как и CO2, притягивая комаров в ловушку.
«Такие соединения могут играть важную роль в борьбе с болезнями, передаваемыми комарами, и открывают очень реалистичные возможности для разработки способов использования простых, естественных, доступных и приятных запахов, чтобы не дать комарам найти людей», — сказал Рэй. "Запахи, которые блокируют этот двойной рецептор для CO2 и запах кожи, можно использовать как способ замаскировать нас от комаров.
С другой стороны, запахи, которые могут действовать как аттрактанты, могут быть использованы, чтобы заманить комаров от нас в ловушки. Эти потенциально доступные стратегии «маски» и «вытягивания» могут использоваться в качестве взаимодополняющих, предлагая идеальное решение и столь необходимую помощь людям в Африке, Азии и Южной Америке — действительно, везде, где болезни, переносимые комарами, носят эндемический характер. Кроме того, эти соединения могут быть разработаны в продукты, которые защищают не только одного человека за раз, но и большие области, и их не нужно наносить непосредственно на кожу."
В настоящее время CO2 является основной приманкой в ловушках для комаров. Для генерации CO2 требуется сжигание топлива, испарение сухого льда, выпуск сжатого газа или ферментация сахара — все это дорого, громоздко и непрактично для использования в развивающихся странах. Соединения, идентифицированные в этом исследовании, такие как циклопентанон, предлагают безопасную, доступную и удобную альтернативу, которая, наконец, может работать с ловушками для наблюдения и контроля.
К участию в исследовании присоединились три соавтора UCR Женевьева М. Токс, Дайан МакУильям и Шон Майкл Бойл; и Том Гуда. Бойл сейчас работает докторантом в Стэнфордском университете.
Команда проверила эффективность этилпирувата в лаборатории на Aedes aegypti, используя установку «рука в клетке» (рука экспериментатора была в перчатке и не подвергалась укусам комаров или исследуемым химическим веществам). Исследователи проверили эффективность циклопентанона в качестве приманки для C. quinquefasciatus, комар, который распространяет вирус Западного Нила и филяриатоз, используя ловушки в модифицированной теплице в Калифорнийском университете в Риверсайде.
Финансирование исследования было предоставлено Национальным институтом аллергии и инфекционных заболеваний (гранты RO1A1087785 и R56A1099778), Национальным научным фондом, Институтом глобального здравоохранения Калифорнийского университета и Фондом Билла и Мелинды Гейтс.
Управление коммерциализации технологий UCR подало патенты на изобретения, о которых говорится в исследовательском документе. Лицензия на некоторые находящиеся на рассмотрении патенты была выдана Olfactor Laboratories Inc. для дальнейшего развития и коммерциализации.