Um zu verstehen, warum Moskitos möglicherweise mehr von einem Menschen angezogen werden als von einem anderen, sagen Forscher der Johns Hopkins Medicine, dass sie spezialisierte Rezeptoren auf den Nervenzellen der Insekten kartiert haben, die in der Lage sind, ihre Fähigkeit, besonders „einladende“ Gerüche zu erkennen, fein abzustimmen menschliche Haut.
Rezeptoren auf Mückenneuronen spielen eine wichtige Rolle bei der Fähigkeit der Insekten, Menschen zu identifizieren, die eine attraktive Quelle für eine Blutmahlzeit darstellen, so Christopher Potter, Ph.D., außerordentlicher Professor für Neurowissenschaften an der Johns Hopkins University School of Medicine. „Das Verständnis der Molekularbiologie der Moskito-Geruchswahrnehmung ist der Schlüssel zur Entwicklung neuer Wege zur Vermeidung von Stichen und den belastenden Krankheiten, die sie verursachen“, sagt er.
Weltweit leiden 700 Millionen Menschen an durch Mücken übertragenen Krankheiten wie Malaria, Dengue-Fieber und das West-Nil-Virus und töten jedes Jahr 750.000 Menschen. Obwohl Mückenbekämpfungsbemühungen mit Netzen und Pestiziden dazu beigetragen haben, die Maut zu reduzieren, bleibt die Entwicklung besserer Abwehrmittel zur Sabotage der Geruchsattraktion eine Priorität.
Mücken nehmen Gerüche hauptsächlich über ihre Antennen wahr, und Wissenschaftler haben seit langem beobachtet, dass Schwankungen in Gerüchen, Hitze, Feuchtigkeit und Kohlendioxid Faktoren sind, die Mücken für einige Personen mehr anziehen als für andere.
Aber, sagt Potter, die Insekten verwenden mehrere Sinne, um Wirte zu finden. Anopheles gambiaeeine Familie von Moskitos, die zum Beispiel Malaria verursachen, hat drei Arten von Rezeptoren, die die Oberfläche von Neuronen in ihren Geruchsorganen besetzen: Geruchs-, Geschmacks- und ionotrope Rezeptoren.
Geruchsrezeptoren, sagt Potter, sind die von Wissenschaftlern am besten untersuchten und sollen Mücken dabei helfen, zwischen Tieren und Menschen zu unterscheiden. Geschmacksrezeptoren erkennen Kohlendioxid. Ionotrope Rezeptoren reagieren auf Säuren und Amine, Verbindungen, die auf der menschlichen Haut vorkommen. Es wird angenommen, dass unterschiedliche Konzentrationen bestimmter Säuren auf der menschlichen Haut ein Grund dafür sein könnten, dass manche Menschen Moskitos attraktiver finden als andere, sagt Potter.
Aufgrund des Potenzials ionotroper Rezeptoren, eine Mücke dazu zu bringen, eine Art menschlicher Haut einer anderen vorzuziehen, suchten Potter und die Postdoktoranden Joshua Raji und Joanna Konopka in Mückenantennen nach ihnen.
In einem Bericht, der in der Ausgabe vom 28. Februar veröffentlicht wurde Zellberichtebeschrieben die Forscher ihre Suche nach den Rezeptoren in segmentierten röhrenförmigen Antennen von 10 weiblichen und 10 männlichen Mücken.
Stiche in die menschliche Haut stammen von weiblichen Mücken, obwohl einige Untersuchungen darauf hindeuten, dass auch Männchen von menschlichen Gerüchen angezogen werden.
Um Neuronen zu finden, die ionotrope Rezeptoren in den Antennen exprimieren, verwendeten die Forscher eine Technik namens Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierung, die nicht die Rezeptoren selbst, sondern genetisches Material namens RNA, eine Cousine der DNA, lokalisiert. Das Auffinden von RNA, die mit ionotropen Rezeptoren verbunden ist, bedeutet, dass die Neuronen mit hoher Wahrscheinlichkeit solche Rezeptoren produzieren.
Die Wissenschaftler dachten, sie würden in jedem der Antennensegmente eine ähnliche Anzahl von mit ionotropen Rezeptoren beladenen Neuronen finden, aber sie fanden die Mehrheit der ionotropen Rezeptoren im distalen (am weitesten vom Kopf entfernten) Teil der Antennen.
Sie fanden jedoch auch heraus, dass die Antennen im proximalen (in der Nähe des Kopfes) Teil der Mücken mehr ionotrope Rezeptoren hatten. Alles in allem, sagt Potter, zeigen die Experimente seines Teams, dass Mückenantennen komplexer sind, als wir bisher dachten, sagt Potter.
Es ist bekannt, dass ionotrope Rezeptoren mit „Partner“-Rezeptoren zusammenarbeiten, um auf Gerüche zu reagieren, „ähnlich wie ein Tanzpartner“, sagt Potter. In der aktuellen Studie konnten die Forscher einige Paarungen von Rezeptoren identifizieren, die vorhersagten, ob ein ionotroper Rezeptor auf Säuren oder Amine reagieren würde. Sie verifizierten diese Vorhersagen, indem sie mithilfe von Gentechnik die Reaktionen eines ionotropen Rezeptors namens Ir41c in der Mücke sichtbar machten. Ir41c-exprimierende Neuronen wurden wie vorhergesagt durch eine Aminart aktiviert, aber durch eine andere Aminart gehemmt (abgeschaltet).
Potter vermutet, dass die Fähigkeit von Neuronen, die ionotrope Rezeptoren exprimieren, durch Gerüche sowohl aktiviert als auch gehemmt zu werden, es Moskitos ermöglichen könnte, die Bandbreite der Reaktionen zu erweitern, die ionotrope Rezeptoren bei der Geruchserkennung und beim Fahrverhalten spielen können. Zukünftige Studien, sagt er, werden sich darauf konzentrieren, die spezifischen ionotropen Rezeptoren zu identifizieren, die dazu führen, dass Mücken von menschlichen Gerüchen angezogen werden.
Diese Forschung wurde von den National Institutes of Health (R01Al137078), dem Verteidigungsministerium, dem Johns Hopkins Postdoctoral Accelerator Award, dem Johns Hopkins Malaria Research Institute, dem Natural Science and Engineering Research Council und Bloomberg Philanthropies unterstützt.