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再吸我的血,让你“肾衰竭”!

2014年05月15日

  为了控制以蚊子为媒介的疾病传播,科学家一直致力于找到控制蚊虫数量的新方法。在5月29日发表的 PLOS ONE 杂志上报道了一种能使得蚊子“肾衰竭”的化学药品,这项发现可能为开发新型杀虫剂打下基础。

  “我们的团队发现了一种化学药品,能损害蚊子的排泄功能。”研究作者、俄亥俄农业研究与发展中心(OARDC)的昆虫学助理教授彼特?皮尔马利尼(Peter Piermarini)说。皮尔马利尼的研究得到了来自美国国立卫生研究院基金会“用于控制疟疾的新型杀虫剂”项目的140万美元资助。范德毕特大学的耶罗德?丹顿(Jerod Denton)实验室、康奈尔大学的克劳斯?贝森巴赫(Klaus Beyenbach)实验室也参与了合作。

  这种化学药品被称为“VU573”(见上图,来源:Raphemot R. et al.),正是耶罗德?丹顿实验室发现的小分子抑制剂,能够抑制哺乳动物的内向整流型钾离子通道(Kir)。在对埃及伊蚊(Aedes aegypti)进行的实验中,研究人员发现,VU573 也能抑制埃及伊蚊的马氏管(Malpighian tubules)中的Kir通道。马氏管是蚊子的排泄器官,其作用相当于人类的肾。雌性蚊子在吸血时,需要依赖马氏管进行排泄。蚊子能够消化与体重相当的血液,但它们需要马上排泄掉多余的水分和盐——于是,它们一边吸血一边向宿主排泄废物。

  将VU573 注射到成年雌蚊的血淋巴中,雌蚊产生及排泄尿液的能力会受到损害。在雌蚊吸血后约30分钟内,随着血液被消化,大量钾离子被释放到血淋巴中。VU573 使蚊子致命的原理就是血淋巴中钾离子的失衡。随着血淋巴中的钾离子水平升高,VU573 的毒性也会加剧,因此,在雌蚊吸血后,VU573对雌蚊的毒性是最高的。

  “VU573 能在进入蚊子体液后2小时内抑制蚊子的排泄功能。”皮尔马利尼说:“损坏了‘肾’功能的蚊子不太可能在消化血液时存活下来。”他补充道:“除了阻断它们的‘肾’功能之外,这种化学药品还会使得蚊子不能够飞行,并且在一些情况下发生严重肿胀,这些作用都会使蚊子更加短命。”(上图上为普通蚊子,下为吸血后肿胀的蚊子,来源:Raphemot R.et al.)

  疟疾每年杀死近一百万人,而登革热每年则感染数亿人,而这些疾病的传播者——蚊子,正在对现行的杀虫剂产生抗药性。控制蚊虫的新方法亟待发掘。“因为这种药物会与人类中相似的离子通道相互作用,所以不能直接用于控制蚊虫。”皮尔马利尼解释道。但鉴于这种小分子抑制剂能削弱蚊子繁殖和传播病原体的能力,类似的抑制剂可能成为开发杀虫剂的新思路。

  “我们正试图找到和VU573具有相似生物活性,但又特异作用于蚊子的小分子。”皮尔马利尼说:“我们希望能减少以蚊为媒介的疾病传播,同时对人类、益虫以及其他生物产生尽量小的影响。”(来源:果壳网)

  相关文献:Raphemot R, Rouhier MF, Hopkins CR, Gogliotti RD, Lovell KM, et al. (2013) Eliciting Renal Failure in Mosquitoes with a Small-Molecule Inhibitor of Inward-Rectifying Potassium Channels. PLoS ONE 8(5): e64905. doi:10.1371/journal.pone.0064905