编辑推荐:
【编辑推荐】为探究个体对蚊子吸引力差异的机制,研究人员利用 SBSE-HRGC-MS 等技术,分析高 / 低蚊子吸引力人群的皮肤挥发性有机物(VOCs)。发现 N,N - 二丁基甲酰胺等在高吸引组富集,吲哚等在低吸引组富集,3 种化合物具显著驱蚊效果,为驱蚊剂开发提供新方向。
蚊子作为 “世界上最致命的动物”,其传播的疟疾、登革热、 Zika 等疾病严重威胁全球近半数人口的健康。目前,使用驱蚊剂仍是预防蚊媒疾病的关键策略,但传统驱蚊剂存在安全性和耐药性问题。因此,深入探究人类对蚊子吸引力差异的机制,开发新型环保驱蚊剂具有重要现实意义。
安徽医科大学基础医学院与病原微生物生物安全国家重点实验室的研究人员开展了相关研究,旨在揭示人类皮肤挥发性有机化合物(VOCs)对埃及伊蚊(Aedes aegypti)宿主选择行为的影响。研究成果发表在《Parasites & Vectors》,为蚊媒疾病防控提供了新的科学依据。
研究采用了一系列关键技术方法:通过嗅觉仪(olfactometer)评估 30 名志愿者对埃及伊蚊的吸引力,筛选出高、低吸引力组各 12 人;利用搅拌棒吸附萃取(SBSE)结合高分辨气相色谱 - 质谱联用技术(HRGC-MS)采集并分析皮肤 VOCs;运用主成分分析(PCA)、火山图分析和偏最小二乘判别分析(PLS-DA)筛选差异化合物;通过行为生物测定(behavioral bioassays)验证候选驱蚊化合物的效果。
研究结果
1. 人群对蚊子吸引力的差异及影响因素
研究通过蚊子行为测试发现,高吸引力组的蚊子捕获率显著高于低吸引力组(P<0.0001),且两组与空白对照组差异显著。多元逻辑回归分析表明,性别和身体质量指数(BMI)与蚊子吸引力无显著关联,说明 VOCs 差异是影响吸引力的主要因素。
2. 皮肤 VOCs 的组成及组间差异
利用 SBSE-HRGC-MS 从皮肤表面鉴定出 698 种 VOCs,经筛选后确定 166 种差异化合物,主要包括醛类、羧酸类、酮类和杂环化合物。高吸引力组中,N,N- 二丁基甲酰胺(10.8%)、癸酸(9.2%)、癸醛(5.9%)等中长链分子含量较高;低吸引力组中,吲哚(0.9%)、糠基羟甲基酮(2.2%)、2 - 羟基 - 3 - 甲基 - 2 - 环戊烯酮(0.8%)等短链及杂环化合物富集。
3. 差异化合物的代谢通路分析
KEGG 和 RaMP-DB 通路分析显示,差异 VOCs 主要富集于苯丙氨酸代谢、脂肪酸生物合成及细胞色素 P450 介导的异生物代谢通路,提示这些化合物可能通过影响脂肪酸代谢和嗅觉信号通路调控蚊子行为。
4. 驱蚊化合物的筛选与验证
行为生物测定表明,2 - 羟基 - 3 - 甲基 - 2 - 环戊烯酮、糠基羟甲基酮和 1,2 - 环戊二酮在高浓度(0.1 mg/μl)下表现出显著驱蚊效果,其中 2 - 羟基 - 3 - 甲基 - 2 - 环戊烯酮的保护时间超过 6 小时,为开发长效驱蚊剂提供了候选分子。
研究结论与意义
本研究系统揭示了人类皮肤 VOCs 组成与埃及伊蚊宿主选择行为的关联,发现了一系列与吸引力相关的关键化合物及代谢通路,并筛选出具有高效驱蚊活性的天然分子。研究结果不仅深化了对蚊子嗅觉识别机制的理解,也为开发基于人体自身代谢产物的环保型驱蚊剂和诱捕剂提供了新方向,有望减少传统化学驱蚊剂的使用,降低对人类健康和环境的潜在风险。未来研究可进一步扩大样本量,探索复合化合物的协同作用,推动相关成果的转化应用。