Репеллент делает человека невкусным

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

В статье, опубликованной в Current Biology, эти же авторы анализируют действие не химического, а натурального репеллента. Это вещество вырабатывается в растении под названием цитронелла или лимонное сорго. Растения, конечно, используют вещество для своей собственной защиты, а человек, обнаружив полезные свойства, стал применять цитронелловое эфирное масло в лосьонах, антикомариных свечах и светильниках.

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

Погружение в молекулярные механизмы показало, что действие цитронеллы на обонятельную систему насекомых направлено на две мишени. Одна – это обонятельный рецептор Or83b, как и следовало ожидать. Другая мишень – новая, это белок канала рецепторного потенциала TRP (данный канал открыт Монтеллом в 1989 году у дрозофилы, а затем и у человека) – ионный канал, обеспечивающий поступление ионов через клеточную мембрану и поддержание мембранного потенциала.

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».