與瘧疾相關的特有皮膚氣味能夠吸引蚊子

與瘧疾相關的特有皮膚氣味能夠吸引蚊子

Ailie Robinson 27 Apr 2018

自20世紀80年代初以來，媒介傳播疾病（通過節肢動物傳播的傳染病）的研究者一直在提出這樣的問題：「感染宿主是否比未感染宿主對媒介生物更有吸引力？」答案似乎是肯定的。對動物瘧疾系統的早期研究表明，感染小鼠的蚊蟲叮咬率增加（1），之後的研究顯示蚊子更加偏好被感染的鳥類宿主（2），再加上近年來一些在人類瘧疾中的相關研究（3，4,5），有越來越多的文獻支持這一假設。不僅僅是瘧疾，在利什曼病（6），錐蟲病（睡眠疾病）（7）和蟲草病毒裂谷熱（8）中也發現了相關證據。這種變化假設的理論基礎就是在寄生蟲中的自然選擇：那些最能成功繁殖下一代、進入寄生蟲生命周期下一階段（即在媒介生物內）的個體將被選擇，同樣被選擇的還有對此有幫助的相關基因（即讓宿主更具吸引力）。

我們選擇在瘧疾流行的肯亞西部的自然感染人群中研究這種現象。 我們的目標不僅是重新強調吸引力增強的相關發現，而是進一步調查皮膚氣味作為一種可能的基礎。感染瘧原蟲小鼠身體氣味組成發生的改變在之前的研究中已得到證實，我們最近還研究了實驗中感染惡性瘧原蟲人體的皮膚氣味。然而，研究自然環境中的傳播相關現象是極為重要的，因為寄生蟲-載體-宿主相互作用的複雜性不可能在實驗環境中完全複製。

1.患瘧疾的兒童更容易吸引蚊子，這可以通過襪子（皮膚）上的氣味來證明。

瘧疾患者所穿的襪子（紅色）和清除瘧疾後所穿的襪子（綠色）被用於測試其對蚊子的吸引力。

為了證實以前的研究，我們首先評估了患瘧疾兒童與未患瘧疾兒童皮膚氣味的吸引力。 我們的研究與之前的研究略有不同，因為我們沒有測試全身氣味（其中重要的是包括呼吸）。我們發現任何瘧疾階段兒童的襪子與清除瘧疾後同一兒童襪子相比，對甘比亞按蚊的吸引力都更大。

2.蚊子利用觸角嗅出「瘧疾物質」

為了深入分析皮膚氣味，我們使用了一種稱為空氣夾雜的技術。此方法中調查對象被隔離在一個化學清潔的容器或袋子里，我們在兒童腳上使用了烤箱袋。之後將過濾後的空氣同時泵入物體，並通過聚合物過濾器抽真空，捕獲極為微小的氣味顆粒。這些化學物質可以稍後從過濾器中洗脫並進行研究。以這種方式收集很多足部氣味樣品並同時測量每個人血液中寄生蟲的密度後，我們使用了一種名為「氣相色譜-觸角電位反應」（GC-EAG）的方法。在此方法中，蚊子的觸角基本上被用作探測器系統：通過附著微小的電極並將它們暴露在氣味中，可以放大當觸角檢測到目的化合物時神經細胞發出的電反應。我們發現在所有氣味樣品中，瘧蚊對大約20種物質產生持續反應，但是我們沒有發現來自具有不同寄生蟲狀態個體氣味樣品之間存在任何定性差異。

3.瘧疾與某些物質的過量產生相關

接下來，夾雜空氣的氣味樣品被用於檢測區分感染的全部化合物信息。樣品通過氣相色譜分析分離出複雜的混合物，然後根據寄生蟲狀態進行比較。我們發現有幾種化合物在感染兒童中大量產生。令人興奮的是，三種醛類化合物（如下圖）根據血液中寄生蟲的含量而增加。 此外，這三種化合物在之前由GC-EAG證實的、能夠在蚊子中引起反應的20種化合物之中。

不同寄生蟲狀態個體中三種醛（庚醛、辛醛、壬醛）的平均含量（L：低含量，M-L：中低含量,M-H：中高含量，H：高含量，CNL(A)：溶劑對照，CNL(B),空白袋對照）

4.瘧疾物質對蚊子有吸引力

最後，我們測試了瘧疾相關化合物對瘧蚊的吸引力。尋找與感染有關的化合物令人興奮且重要，而人類的許多病理都與特定的氣味有關。疾病和障礙會對人體的生理造成深刻的變化，所以從皮膚排出的化學物質受到影響並不奇怪。 因此，有必要在我們的GC-EAG工作之後進行行為研究。 我們測試了所有瘧疾相關化合物，單獨或與「無寄生蟲氣味」（來自無瘧疾兒童的襪子）以及稱為MB5（模仿健康人的氣味）的合成氣味相混合。我們發現單獨使用庚醛增加了無寄生蟲襪子氣味的吸引力，並且所有五種與瘧疾相關的醛（「Plas5」）的混合物增加了MB5的吸引力。

雖然尚未在自然環境中證明那些患有瘧疾和散發瘧疾相關化合物的人更易被蚊子叮咬，但我們相信這些發現有三重意義。首先，這可能會深刻地影響瘧疾在人群中的傳播方式，而我們對瘧疾傳播的理解必須隨之考慮到這一點。 其次，Plas5 / MB5誘餌可以用來增強蚊子已有有效的氣味誘餌陷阱。 最後，在進一步研究和開發之後，這些瘧疾相關化合物可能充當生物標記物來發出感染信號並用於幫助疾病的診斷。

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