Fire up the citronella-scented tiki torches, and slather on the DEET: Everybody knows these simple precautions repel insects, notably mosquitoes, whose bites not only itch and irritate, but also transmit diseases such as West Nile virus, malaria and dengue.
Now, Johns Hopkins scientists have discovered what it is in the bugs' molecular makeup that enables citronellal (the aromatic liquid used in lotions, sprays and candles) and DEET, to deter insects from landing and feeding on you. A better understanding of these molecular-behavioral links already is aiding the team's search for more effective repellents.
In separate studies published on August 26, in Neuron and Current Biology, the Johns Hopkins researchers reveal how mosquitoes and other insects taste DEET -- a man-made compound that's been the most widely used insect repellent for more than 50 years -- and smell citronellal, a commonly used botanical repellent.
Three taste receptors on the insects' tongue and elsewhere are needed to detect DEET. Citronellal detection is enabled by pore-like proteins known as TRP (pronounced "trip") channels. When these molecular receptors are activated by exposure to DEET or citronellal, they send chemical messages to the insect brain, resulting in "an aversion response," the researchers report.
"DEET has low potency and is not as long-lasting as desired, so finding the molecules in insects that detect repellents opens the door to identifying more effective repellents for combating insect-borne disease," says Craig Montell, Ph.D., a professor of biological chemistry and member of Johns Hopkins' Center for Sensory Biology.
Scientists have long known that insects could smell DEET, Montell notes, but the new study showing taste molecules also are involved suggests that the repellent deters biting and feeding because it activates taste cells that are present on the insect's tongue, legs and wing margins.
"When a mosquito lands, it tastes your skin with its gustatory receptors, before it bites," Montell explains. "We think that one of the reasons DEET is relatively effective is that it causes avoidance responses not only through the sense of smell but also through the sense of taste. That's pretty important because even if a mosquito lands on you, there's a chance it won't bite."
The Johns Hopkins study of the repellents, conducted on fruit flies because they are genetically easier to manipulate than mosquitoes, began with a "food choice assay."
The team filled feeding plates with high and low concentrations of color-coded sugar water (red and blue dyes added to the sugar), allowing the flies to feed at will and taking note of what they ate by the color of their stomachs: red, blue or purple (a combination of red and blue). Wild-type (normal) flies preferred the more sugary water to the less sugary water in the absence of DEET. When various concentrations of DEET were mixed in with the more sugary water, the flies preferred the less sugary water, almost always avoiding the DEET-laced sugar water.
Flies that were genetically engineered to have abnormalities in three different taste receptors showed no aversion to the DEET-infused sugar water, indicating the receptors were necessary to detect DEET.
"We found that the insects were exquisitely sensitive to even tiny concentrations of DEET through the sense of taste," Montell reports. "Levels of DEET as low as five hundredths of a percent reduced feeding behavior."
To add to the evidence that three taste receptors (Gr66a, Gr33a and Gr32a) are required for DEET detection, the team attached recording electrodes to tiny taste hairs (sensilla) on the fly tongue and measured the taste-induced spikes of electrical activity resulting from nerve cells responding to DEET. Consistent with the feeding studies, DEET-induced activity was profoundly reduced in flies with abnormal or mutated versions of Gr66a, Gr33a, and Gr32a.
In the second study, Montell and colleagues focused on the repellent citronellal. To measure repulsion to the vapors it emits, they applied the botanical compound to the inside bottom of one of the two connected test tubes, and introduced about 100 flies into the tubes. After a while, the team counted the flies in the two tubes. As expected, the flies avoided citronellal.
The researchers identified two distinct types of cell surface channels that are required in olfactory neurons for avoiding citronellal vapor. The channels let calcium and other small, charged molecules into cells in response to citronellal. One type of channel, called Or83b, was known to be required for avoiding DEET. The second type is a TRP channel.
The team tested flies with mutated versions of 11 different insect TRP channels. The responses of 10 were indistinguishable from wild-type flies. However, the repellent reaction to citronellal was reduced greatly in flies lacking TRPA1. Loss of either Or83b or TRPA1 resulted in avoidance of citronellal vapor.
The team then "mosqubeen ฉันรักแปล
ไฟขึ้นตะไคร้หอมหอมโคมไฟและ slather บน DEET นี้. ทุกคนรู้ข้อควรระวังง่ายๆเหล่านี้ขับไล่แมลงสะดุดตายุงซึ่งกัดไม่เพียง แต่อาการคันและระคายเคือง แต่ยังส่งโรคเช่นโรคเวสต์ไนล์ไวรัสโรคมาลาเรียและไข้เลือดออกขณะนี้ นักวิทยาศาสตร์ Johns Hopkins ได้ค้นพบว่ามันคืออะไรในการแต่งหน้าโมเลกุลโรคจิต 'ที่ช่วยให้ citronellal (ของเหลวมีกลิ่นหอมใช้ในโลชั่น, สเปรย์และเทียน) และสาร DEET เพื่อยับยั้งแมลงเชื่อมโยงไปถึงและการให้อาหารกับคุณ ความเข้าใจที่ดีของการเชื่อมโยงโมเลกุลพฤติกรรมเหล่านี้อยู่แล้วคือการช่วยเหลือการค้นหาของทีมสำหรับไล่มีประสิทธิภาพมากขึ้น. ในแยกการศึกษาที่ตีพิมพ์เมื่อวันที่ 26 สิงหาคมในเซลล์ประสาทและชีววิทยาปัจจุบันนักวิจัยจอห์นส์ฮอปกินส์เปิดเผยว่ายุงและแมลงอื่น ๆ ได้ลิ้มรส DEET - ชายคนหนึ่ง ผสมสำเร็จรูปที่รับยาขับไล่แมลงใช้กันอย่างแพร่หลายมานานกว่า 50 ปี. - และกลิ่น citronellal, ที่ใช้กันทั่วไปพฤกษศาสตร์ขับไล่สามรับรสบนลิ้นของแมลงและที่อื่น ๆ ที่มีความจำเป็นในการตรวจสอบสาร DEET การตรวจสอบ citronellal เปิดใช้งานโดยรูขุมขนเช่นโปรตีนที่รู้จักในฐานะ TRP (ออกเสียง "การเดินทาง") ช่อง เมื่อผู้รับโมเลกุลเหล่านี้จะเปิดใช้งานโดยการสัมผัสกับสาร DEET หรือ citronellal พวกเขาส่งข้อความสารเคมีที่สมองแมลงที่เกิดใน "การตอบสนองความเกลียดชัง" นักวิจัยรายงาน. "DEET มีความแรงต่ำและไม่เป็นที่ยาวนานตามที่ต้องการดังนั้น หาโมเลกุลในแมลงที่ตรวจพบไล่เปิดประตูไปสู่การระบุไล่มีประสิทธิภาพมากขึ้นสำหรับการต่อสู้กับโรคแมลงเป็นพาหะ "เครก Montell, Ph.D. , ศาสตราจารย์ด้านเคมีชีวภาพและเป็นสมาชิกของจอห์นส์ฮอปกินส์ศูนย์ชีววิทยาทางประสาทสัมผัสพูดว่า. นักวิทยาศาสตร์ ได้รู้จักกันมานานแล้วว่าแมลงได้กลิ่นสาร DEET, Montell บันทึก แต่การศึกษาใหม่แสดงโมเลกุลรสชาติยังมีส่วนร่วมแสดงให้เห็นว่าขับไล่สกัดกั้นกัดและการให้อาหารเพราะมันกระตุ้นการสร้างเซลล์รสชาติที่มีอยู่บนลิ้นของแมลงขาและอัตรากำไรที่ปีก. "เมื่อ ดินแดนยุงมันมีรสชาติที่ผิวของคุณด้วยการรับรสชาติของมันก่อนที่มันจะกัด "Montell อธิบาย "เราคิดว่าหนึ่งในเหตุผลที่ DEET ค่อนข้างมีประสิทธิภาพก็คือว่ามันทำให้เกิดการตอบสนองการหลีกเลี่ยงไม่เพียง แต่ผ่านความรู้สึกของกลิ่น แต่ยังผ่านความรู้สึกของการลิ้มรส. ที่สำคัญสวยเพราะแม้ว่าดินแดนยุงกับคุณมีโอกาสที่มันได้รับรางวัล 'T กัด. " การศึกษาจอห์นส์ฮอปกินส์ไล่ที่ดำเนินการเกี่ยวกับแมลงวันผลไม้เพราะพวกเขามีลักษณะทางพันธุกรรมง่ายต่อการจัดการกว่ายุงเริ่มต้นด้วย" ทางเลือกอาหารการทดสอบ. " ทีมที่เต็มไปด้วยแผ่นให้อาหารที่มีความเข้มข้นสูงและต่ำของรหัสสี น้ำน้ำตาล (สีย้อมสีแดงและสีน้ำเงินเพิ่มให้กับน้ำตาล) ช่วยให้แมลงวันที่จะเลี้ยงที่จะและการจดบันทึกสิ่งที่พวกเขากินโดยสีของท้องของพวกเขา: สีแดง, สีฟ้าหรือสีม่วง (การรวมกันของสีแดงและสีฟ้า) ชนิดป่า (ปกติ) แมลงวันชอบน้ำหวานมากขึ้นเพื่อให้น้ำหวานน้อยในกรณีที่ไม่มีสาร DEET เมื่อความเข้มข้นต่างๆของ DEET ถูกผสมกับน้ำหวานมากขึ้นแมลงวันที่ต้องการน้ำหวานน้อยมักจะหลีกเลี่ยงน้ำน้ำตาล DEET เจือ. แมลงวันที่ถูกดัดแปลงพันธุกรรมที่จะมีความผิดปกติในสามรับรสที่แตกต่างกันพบว่าไม่มีความเกลียดชังไป DEET-infused น้ำน้ำตาลแสดงให้เห็นผู้รับมีความจำเป็นในการตรวจสอบสาร DEET. "เราพบว่าแมลงมีความประณีตความละเอียดอ่อนที่จะได้ความเข้มข้นของสาร DEET เล็ก ๆ ผ่านความรู้สึกของการลิ้มรส" Montell รายงาน "ระดับของสาร DEET ต่ำเป็น 5/100 ของร้อยละลดพฤติกรรมการกินอาหาร." เพื่อเพิ่มหลักฐานที่สามรับรส (Gr66a, Gr33a และ Gr32a) ที่จำเป็นสำหรับการตรวจหาสาร DEET ทีมแนบขั้วไฟฟ้าบันทึกการขนรสชาติเล็ก (sensilla ) บนลิ้นทันทีและวัดแหลมรสชาติที่เกิดจากกิจกรรมของไฟฟ้าที่เกิดจากเซลล์ประสาทตอบสนองต่อสาร DEET สอดคล้องกับการศึกษาการให้อาหารและการจัดกิจกรรม DEET ที่เกิดขึ้นก็ลดลงอย่างสุดซึ้งในแมลงวันกับรุ่นที่ผิดปกติหรือการกลายพันธุ์ของ Gr66a, Gr33a และ Gr32a. ในการศึกษาที่สอง Montell และเพื่อนร่วมงานที่มุ่งเน้นการ citronellal ขับไล่ ในการวัดการเขม่นไอระเหยมันปล่อยออกมาพวกเขาใช้สารพฤกษไปที่ด้านล่างภายในของหนึ่งในสองหลอดทดสอบที่เกี่ยวโยงกันและแนะนำเกี่ยวกับ 100 แมลงวันเข้าไปในท่อ หลังจากที่ในขณะนี้ทีมงานนับแมลงวันในสองหลอด เป็นที่คาดหวังแมลงวันหลีกเลี่ยง citronellal. นักวิจัยระบุทั้งสองประเภทที่แตกต่างของช่องทางเซลล์ผิวที่จำเป็นต้องใช้ในเซลล์ประสาทการดมกลิ่นเพื่อหลีกเลี่ยงการไอ citronellal ช่องทางที่ให้แคลเซียมและขนาดเล็กที่เรียกเก็บโมเลกุลอื่น ๆ ลงในเซลล์ในการตอบสนองต่อ citronellal ประเภทหนึ่งของช่องทางที่เรียกว่า Or83b เป็นที่รู้จักกันว่าจะต้องเพื่อหลีกเลี่ยงสาร DEET ประเภทที่สองเป็นช่องทาง TRP. ทีมทดสอบแมลงวันกับรุ่นกลายพันธุ์ของแมลง 11 ช่อง TRP ที่แตกต่างกัน การตอบสนองของ 10 ก็แยกไม่ออกจากป่าชนิดแมลงวัน อย่างไรก็ตามปฏิกิริยาขับไล่ไป citronellal ก็ลดลงอย่างมากในการแมลงวันขาด TRPA1 การสูญเสียของทั้ง Or83b หรือ TRPA1 ผลในการหลีกเลี่ยงการไอ citronellal. จากนั้นทีม "mosqubeen ฉันรักแปล
การแปล กรุณารอสักครู่..
