Cell子刊揭示：为什么让猫“嗨起来”的猫薄荷，却让蚊虫“闻风丧胆” ？
来源：中国生物技术网 2021-03-20 12:59
近日，发表在《Current Biology（当代生物学）》上的一项研究中，来自美国西北大学和瑞典隆德大学的研究团队称，让猫嗨起来的猫薄荷能对昆虫（特别是蚊子）产生强大的趋避作用，已被公认为是传统合成化学杀虫剂（DEET）的天然替代品。而且，他们已经发现了导致蚊子对猫薄荷产生厌恶反应的潜在受体。猫薄荷的中文学名叫做荆芥（Nepeta cataria），是唇形
近日，发表在《Current Biology（当代生物学）》上的一项研究中，来自美国西北大学和瑞典隆德大学的研究团队称，让猫嗨起来的猫薄荷能对昆虫（特别是蚊子）产生强大的趋避作用，已被公认为是传统合成化学杀虫剂（DEET）的天然替代品。而且，他们已经发现了导致蚊子对猫薄荷产生厌恶反应的潜在受体。
猫薄荷的中文学名叫做荆芥（Nepeta cataria），是唇形科荆芥属多年生草本植物，和植物学上真正的薄荷（Mentha）纯属远亲。猫薄荷的属名Nepeta来自古意大利的一个城市名Nepa，而种名Cataria则来自拉丁词汇猫Catus，表示猫钟意的植物的意思。
很早以前，人们就已经发现猫薄荷对猫具有兴奋和致幻剂作用。由于富含芳香精油，猫薄荷只需被轻微地触碰就会散发浓烈而复杂的香味，每当猫闻到这种气味，或会变得异常兴奋并四处打滚；或会对猫薄荷开心地吃上几口；还有的则会眯上眼睛变得异常陶醉。总之，各种反应不一，和闻到猫薄荷之前判若两猫。
因此，猫薄荷常被用作猫玩具和宠物食品的添加剂。
长期以来，猫薄荷还因对昆虫（特别是蚊子）的强大驱避作用而闻名。但直到现在，这种“猫界大麻”引发昆虫厌恶感的机制还是未知的。
该研究通讯作者、隆德大学生物系助理教授Marcus C. Stensmyr说：“猫薄荷和它的活性成分假荆芥内酯（Nepetalactone）几千年来一直被用于驱赶有害昆虫，至少从公元1世纪就开始了。但它对如此广泛的昆虫物种都有驱赶作用的原因至今仍不为人所知。”
传统的灭蚊手段是使用杀虫剂，但这些方法也会对其他昆虫物种造成附带伤害。现代的驱蚊剂配方（DEET）是通过靶向蚊子的嗅觉和味觉受体，使它们无法识别来自“人血大餐”的化学信号。
在这项新研究中，研究人员发现了猫薄荷及其活性成分假荆芥内酯激活了瞬时受体电位锚蛋白1（TRPA1）离子通道。这是一种古老的疼痛受体，存在于人类、扁形虫和果蝇等多种动物体内。很多昆虫物种都对猫薄荷反感是因为它激活了这种广泛分布的刺激性受体。
在此前的研究中，该团队和其他研究人员已经证明了人类、昆虫和许多其他动物物种中都存在TRPA1离子通道，该蛋白是著名的“芥末受体”，可以感知疼痛和瘙痒等环境刺激。
该研究共同通讯作者、西北大学温伯格文理学院的神经生物学助理教授Marco Gallio说：“特别有趣的是，与也能激活人体这些受体的芥末或大蒜化合物不同，猫薄荷似乎可以选择性地激活昆虫的TRPA1。这就解释了为什么它对人类不会产生影响，这也为它用作驱蚊剂提供了一个重要的优势。”
至于猫为什么会被猫薄荷吸引就是另外一件事情了，其机制也仍然没有被完全了解。有研究表明，这可能是由于猫薄荷的活性成分与猫大脑奖励系统中的一种分子之间存在不同寻常的相互作用。
Stensmyr说：“蚊子，特别是那些作为疾病传播媒介的蚊子，正成为一个很严重的问题，因为气候变化为它们在赤道以北和以南创造了更具吸引力的生存条件。从植物中提取化合物是一种开发驱虫剂的新方法，因为植物早就知道如何保护自己免受虫害。”
Gallio补充说，植物源驱蚊剂通常成本更低，也更容易获得。猫薄荷的可获得性可能会对蚊虫传播疾病成为严重问题的发展中国家具有重要意义。
研究人员还对各种昆虫进行了研究，以更好地了解猫薄荷及其活性成分是如何在不刺激人类的情况下驱赶多种昆虫的。
为了证实他们的结果，研究团队进行了一系列实验，包括穿着浸有猫薄荷的尼龙袜子给蚊子提供“人血大餐”，以及在有或没有猫薄荷的保护下将手放进活蚊笼子里。
研究人员认为，他们发现的机制将为下一代驱蚊剂的开发提供了概念证明，即选择性地靶向蚊子的刺激性受体。
Gallio说：“这是研究这种分子如何作用于受体的一个切入点。一旦我们了解了它的化学性质及其与受体的相互作用，我们就可以设计出更强大且更有选择性靶向的分子。”
该团队下一步的研究计划是了解如何摆脱爱追逐人类的猫。(生物谷Bioon.com）
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