Десятки лет люди отбиваются от кровососов с помощью репеллентов, но только сейчас ученые разобрались, как действуют пугалки для насекомых. Теперь они могут разрабатывать средства следующего поколения не вслепую.
Две статьи, одновременно опубликованные группой специалистов медицинского факультета Университета Джона Хопкинса (The Johns Hopkins University School of Medicine) в Балтиморе в двух научных журналах, разбирают механизм действия репеллентов на насекомых.
ДЭТА отбивает у комаров аппетит
Статья Крэйга Монтелла (Craig Montell) и его коллег в журнале Neuron рассматривает самый популярный в течение 50 лет репеллент DEET (N,N-диэтил-m-толуамид), в нашей стране известный как ДЭТА. Сегодня он входит в состав большинства коммерческих репеллентов, наносимых на одежду или на кожу человека. До сих пор считалось, что единственный канал, по которому ДЭТА воспринимается насекомыми, это обоняние, а значит, это вещество действует на обонятельный рецептор Or83b.
Ученые в эксперименте проверили, не задействован ли в этом также вкусовой канал. Они работали с мухами дрозофилами -- это намного более удобные лабораторные насекомые, чем комары. Мухам предложили чашки Петри с растворами сахара высокой и низкой концентрации, окрашенные в красный и синий цвет. Поэтому по цвету брюшка дрозофилы можно было узнать, чем она питалась. Обычные мухи предпочитали более сладкую воду. Но когда к более сладкой воде примешивали ДЭТА, они переходили на менее сладкую. ДЭТА отбивал у них аппетит в очень низкой концентрации – 0,05%.
Значит, решили ученые, в восприятии ДЭТА участвуют не только обонятельные, но и вкусовые рецепторы. У дрозофил три вкусовых рецептора (Gr66a, Gr33a and Gr32a), расположены они не только на языке, но также на ногах и крыльях. Если повредить эти рецепторы генно-инженерными методами, то мухи перестают избегать ДЭТА. Биологи поместили регистрирующие микроэлектроды на вкусовые волоски (сенсиллы) на языке мух и измерили вызванные потенциалы в нейронах в ответ на ДЭТА. Опыт показал, что у мутантных по вкусовым рецепторам мух вызванные потенциалы нейронов снижаются.
«Мы показали, что у DEET два канала воздействия: запаховый и вкусовой, -- говорит Монтелл. -- Когда комар садится на кожу, он пробует ее на вкус перед тем, как вонзить в нее хоботок. Даже если он сел, репеллент отбивает у него охоту вас кусать».
Естественный репеллент не хуже синтетического
С цитронеллой ученые провели другой тест. Они поместили источник запаха цитронеллы в трубку, а в другую трубку – контрольное вещество без запаха. И регистрировали, где будут собираться дрозофилы. Опыт подтвердил, что запах цитронеллы действительно отпугивает насекомых в концентрации 0,1% практически так же, как синтетический репеллент бензальдегид. Пик действия того и другого наблюдался между 30 и 60 минутами, а всего действие продолжалось четыре часа.
Для выстрела по комарам нашли подходящую мишень
Но у дрозофилы работают в данном канале не один, а целых 11 различных белков. Биологам пришлось создать 11 линий мух-мутантов и проверить их на чувствительность к цитронелле. Оказалось, что только один белок -- TRPA1 действительно необходим, чтобы цитронелла отпугивала мух. После этого осталась одна малость – удостовериться, что аналогичный белок у комара Anopheles gambiae работает так же. Ген комариного белка TRPA1 ввели в дрозофилу и убедились, что комариный белок полностью заменил дрозофилиный без всяких последствий. Это послужило доказательством, что на комаров репеллент действует по тому же механизму, что и на дрозофил.
Современные репелленты далеки от идеала. «DEET далеко не так эффективен, как хотелось бы, -- признает Монтелл, – он действует в большой концентрации и не слишком долго. Цитронелла, хоть и обладает приятным для нас запахом, у некоторых людей вызывает сыпь на коже. Зная молекулярный механизм действия репеллентов, мы можем создавать эффективные вещества направленного действия и без побочных эффектов. Мишенью для новых разработок может служить белок TRPA1 комаров».
