新型灭蚊策略使蚊子永远无法性成熟!让其断子绝孙

2022-06-27 传染科新前沿 网络

蚊子通常传播的疾病包括疟疾、登革热、乙脑、基孔肯雅热,这几种疾病对人体都会产生很大危害

夏天来了,你是不是已经开始与蚊子的又一轮斗智斗勇了?被蚊子叮咬总是令人疼痛难忍,但蚊子的危害远不止瘙痒这么简单。这种昆虫每年传播的疾病造成超过70万人死亡——从致死人数的角度,蚊子无疑是地球上最危险的动物杀手。

早前,一项发表在Nature Communication上的研究表明,一种常见类型的蚊子——埃及伊蚊在探测到人类信息后,会飞向特定颜色,包括红色、橙色、黑色和青色。而人类皮肤,不管有没有色素沉着,都会在红橙色范围内发出长波信号,这或许可以解释蚊子为什么会盯上人类。  

被蚊子叮咬之后总是瘙痒难忍,甚至会在皮肤上留下大大小小的红点。更重要的是蚊子可是传播疾病的媒介,由于蚊子喜欢在阴暗潮湿的环境中生活,其体内含有大量细菌、病毒,在人体表面吸血时,这些细菌、病毒便会进入人体,对人体健康造成不利影响。蚊子通常传播的疾病包括疟疾、登革热、乙脑、基孔肯雅热,这几种疾病对人体都会产生很大危害,因此,有效灭蚊是保护身体健康的一个有效方式。  

近日,来自加州大学河滨分校的研究团队发现了一种阻断蚊媒疾病传播的新思路,相关研究成果以“Essential functions of mosquito ecdysone importers in development and reproduction”为题,发表在PANS上,研究人员发现了可以控制蚊子生长和繁殖的基因,让携带疾病的蚊子无法性成熟进而无法繁殖,或许可以成为研发灭蚊剂的突破口。  

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图1 研究成果(图源:PANS)  

昆虫体内有一种重要的类固醇激素,被称为“蜕皮激素”。如果没有这种激素,很多昆虫就不会成熟和繁殖。2018年,加利福尼亚大学河滨分校的昆虫学家山中直岐在果蝇体内发现,蜕皮激素需要转运蛋白才能进出昆虫细胞,而不是“自由进出”。蜕皮激素在昆虫变态发育的过程中起到重要作用,缺少这种激素,昆虫无法发育成熟以及繁殖后代。  

在这项研究中,研究人员发现,有种蚊子与其他昆虫相比,恰好缺少一种重要的蜕皮激素转运蛋白。他们研究了3种主要的致病蚊子——伊蚊、按蚊和库蚊,发现这3类蚊子体内都缺乏蜕皮激素转运蛋白(Ecdysone importer,Ecl)。研究人员以埃及伊蚊为例进行了深入研究之后,发现这种类型的蚊子体内有另外3种转运蛋白,分别为Ecl-2、Ecl-3和Ecl-4,且这三种转运蛋白对于果蝇等其他昆虫的正常发育和繁殖无关紧要。进一步研究发现,在这其中,Ecl-2对蜕皮激素介导的发育进程至关重要,Ecl-4在雌性体内参与蜕皮激素介导的卵黄形成过程。  

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图2 缺乏Ecl-2的埃及伊蚊幼虫出现生长缺陷(图源:PANS)

由此,研究人员发现了蚊子与其他昆虫存在的天然性差异,这一差异或许可为研究人员提供一种特异性抗击蚊子的思路。研究结果表明,在缺乏Ecl的情况下,替代性蜕皮激素转运蛋白Ecl-2、Ecl-3、Ecl-4在蚊子的发育及繁殖中发挥着重要作用,这些蜕皮激素转运蛋白或许可以作为开发特异性杀伤蚊子的潜在目标研究人员表示可以通过某种方式阻断蚊子体内3种蜕皮激素转运蛋白的功能,同时不影响Ecl的功能,或许就能实现仅仅只攻击蚊子,而不会影响其他种类昆虫。

研究团队也希望知道,类似的激素传输机制是否也适用于人体。“在教科书中,类固醇激素可以自由进出人体细胞,但基于在昆虫中的研究,我们也对人体的情况产生怀疑。” Yamanaka教授说。

尽管利用其他方法控制蚊子数量的田野实验早已开展,但在Yamanaka教授看来,找到更多对抗蚊子的武器依然有着深刻意义:“仅仅依靠一种工具来控制蚊子是有风险的,气候变暖为蚊子的繁殖创造了更适宜的条件,因此蚊子带来的问题只会是愈演愈烈。”

参考资料:

[1]Hun LV, Okamoto N, Imura E, et al. Essential functions of mosquito ecdysone importers in development and reproduction. Proc Natl Acad Sci U S A. 2022 Jun 21;119(25):e2202932119. doi: 10.1073/pnas.2202932119. Epub 2022 Jun 13. PMID: 35696563.

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