Nová studie výzkumníků Johnse Hopkinse naznačuje, že specializovaná oblast mozku komárů mísí chutě s pachy a vytváří tak jedinečné a preferované chutě. Zjištění podle nich podporují možnost identifikace látky, která činí „lidskou příchuť“odpudivou pro druhy komárů přenášejících malárii, takže místo toho, aby si na nás pochutnávali, nechají si nemoc pro sebe, čímž potenciálně zachrání odhadem 450, 000 životů ročně po celém světě.
Zpráva o výzkumu se objevila online 3. října v časopise Nature Communications. Malárie je infekční parazitární onemocnění lidí a zvířat přenášené kousnutím samice komára Anopheles gambiae. V roce 2015 odborníci odhadují, že postihlo 214 milionů lidí, většinou v Africe, a to navzdory desetiletím úsilí o vymýcení a kontrolu komárů. Vakcína proti malárii neexistuje, a přestože je nemoc v raných stádiích vyléčitelná, léčba je nákladná a obtížně proveditelná v místech, kde je endemická.
"Všichni komáři, včetně toho, který přenáší malárii, používají svůj čich k nalezení hostitele pro krevní jídlo. Naším cílem je nechat komáry, aby nám řekli, jaké pachy považují za odpudivé, a pomocí těchto pachů si je udržet před kousnutím,“říká Christopher Potter, Ph. D., odborný asistent neurovědy na Lékařské fakultě Univerzity Johnse Hopkinse.
Vzhledem k tomu, že čich je nezbytný pro přežití komárů, má každý komár tři páry „nosů“pro snímání pachů: dvě tykadla, dva maxilární palpy a dva štítky. Čelistní palpy jsou tlusté, neostré přívěsky, které vyčnívají ze spodní oblasti hlavy komára, víceméně rovnoběžně s jeho proboscis, dlouhým, pružným pouzdrem, které udržuje jeho "krmící jehlu" pod obalem, dokud není potřeba. Na samém konci proboscis jsou labella, dvě malé oblasti, které obsahují jak „chuťové“neurony, které zachycují chutě, tak čichové neurony pro rozpoznávání pachů.
Abyste lépe porozuměli tomu, jak An. komáři gambie, kteří způsobují malárii, přijímají a zpracovávají čichové informace z tolika smyslových oblastí, chtěl Potterův tým zjistit, kam jdou čichové neurony z těchto oblastí v mozku.
Použili mocnou genetickou techniku – podle Pottera u komárů ještě nikdy neprovedenou – aby určité neurony „zářily“zeleně. Zeleně zářící štítek byl navržen tak, aby se objevil specificky v neuronech, které přijímají komplexní pachy prostřednictvím proteinů nazývaných odorantové receptory (OR), protože o neuronech OR je známo, že pomáhají odlišit lidi od jiných teplokrevných zvířat u komárů Aedes aegypti, kteří přenášejí virus Zika.
"Je to poprvé, co se vědcům podařilo specificky zacílit na smyslové neurony u komárů. Dříve jsme museli používat mouchy jako zástupce pro veškerý hmyz, ale nyní můžeme přímo studovat čich u hmyzu, který se šíří malárie,“říká Olena Riabinina, Ph. D., hlavní autorka studie a postdoktorandka nyní na Imperial College London. "Byli jsme příjemně překvapeni tím, jak dobře naše genetická technika fungovala a jak snadné je nyní vidět neurony detekující pach. Snadná identifikace rozhodně zjednoduší náš úkol studovat tyto neurony v budoucnu."
Jak se očekávalo, říká Potter, OR neurony z tykadel a čelistních palpů šly do symetrických oblastí mozku nazývaných tykadlové laloky, stejně jako to dělají u much. Ale Potter byl docela překvapen, když viděl, že OR neurony z labella šly do takzvané subesofageální zóny, která, jak říká, nikdy předtím nebyla spojována s čichem u žádné mouchy nebo hmyzu; bylo to spojeno pouze se smyslem pro chuť.
„Toto zjištění naznačuje, že možná komáři nemají rádi jen naši vůni, ale také naši chuť,“říká Potter. "Je pravděpodobné, že pachy vycházející z naší kůže jsou zachycovány etiketou a ovlivňují preferovanou chuť naší pokožky, zvláště když komár hledá místo, kde by se mohl kousnout."
Potter říká, že nález potenciálně nabízí výzkumníkům další způsob, jak odpuzovat komáry. Tykadla a maxilární palpy jsou specializovanější pro zachycování signálů na velké vzdálenosti, zatímco štítky přicházejí do přímého kontaktu s naší kůží. Ve skutečnosti, Potter říká, předtím, než komáři vstříknou svůj jehlovitý proboscis, používají štítek k prozkoumání kůže oběti. "Vlastně nevíme, proč to dělají, ale máme podezření, že hledají smyslové podněty, které naznačují snadný přístup k krevní cévě," říká. "To naznačuje, že kombinace repelentů by mohla zabránit komárům, aby nás kousli, dvěma způsoby. Jeden by se mohl zaměřit na anténní neurony a snížit pravděpodobnost, že se přiblíží příliš blízko, zatímco jiný by se mohl zaměřit na štítkové neurony a přimět komáry, aby se znechuceně odvrátili - před vysáváním naší krve - pokud se dostali dost blízko, aby na nás přistáli."
Dvoudílný genetický systém, který Potter vymyslel, aby generoval zářící neurony, usnadní jeho i dalším laboratořím smíchání a spárování geneticky pozměněných komárů za účelem generování nových vlastností, říká. Jeho skupina již vytvořila kmen An. komáři gambie, jejichž OR neurony po aktivaci zeleně svítí. Vědci tak mohou vidět, které neurony se rozsvítí v reakci na konkrétní pach.
„Doufáme, že pomocí této metody najdeme odorant, který je pro nás bezpečný a příjemně voní, ale ve velmi nízkých koncentracích silně odpuzuje komáry,“říká Potter.
Jeho skupina byla také schopna porovnat mozky samců a samic komárů. Protože pouze samice používají svůj čich k nalezení lidí a samci se živí pouze nektarem, dříve se mělo za to, že samci mají pouze základní čich. Potterova skupina místo toho zjistila, že muži mají stejnou úroveň složitosti v detekci pachů jako ženy, ale mají méně čichových neuronů."Zdá se, že muži mohou mít jen zmenšenou verzi ženského čichu. Takže stále cítí vše, co cítí žena, jen ne tak dobře," říká Potter.
Jeho skupina plánuje studovat další typy neuronů, aby lépe pochopila, jak signály ze tří typů čichových receptorů komárů interagují a ovlivňují jejich chování. Proč například není kyselina mléčná atraktivní sama o sobě, ale vysoce atraktivní ve směsi s oxidem uhličitým?
„Rádi bychom zjistili, jaké oblasti a neurony v mozku vedou k tomuto kombinovanému efektu,“říká Potter. "Pokud je dokážeme identifikovat, možná bychom jim také mohli zabránit v práci."
