Биологи отключили комарам аппетит

Американским ученым удалось обнаружить механизм регуляции аппетита самки желтолихорадочного комара. Они выяснили, что за стремление к поиску крови в ее организме отвечает рецептор 7 подобного Y нейропептида, который в организме человека регулирует аппетит. С помощью агониста этого рецептора, который, в частности, воздействует и на людей, ученым также удалось снизить аппетит самок. Статья опубликована в журнале Cell. 

Самки комаров питаются кровью животных и людей в том числе и для того, чтобы вывести здоровое потомство. Насытившись, самка отправляется откладывать яйца, и не ищет пропитания в течение определенного времени. При этом механизм, который позволяет самке воздерживаться от поисков пропитания и поддерживать работу собственного организма в период размножения, изучен плохо.

Ученые под руководством Лоры Дювалль (Laura Duvall) из Университета Рокфеллера решили выяснить, есть ли сходство в насыщении и дальнейшем ограничении поиска пищи у комаров и других животных. За работу орексигенных нейронов (то есть возбуждающих аппетит) у многих видов (в том числе и у человека) отвечает работа нейропептида Y: схожие пептиды, которые связываются с различными рецепторами, есть и в головном мозге комаров. Чтобы определить их точно, исследователи использовали несколько самок желтолихорадочных комаров (Aedes aegypti), которых накормили либо овечьей кровью, либо искусственной кровью (схожей с настоящей человеческой кровью смесью, богатой белками), либо солевым раствором. 

Самки комаров приняли всю еду, но только настоящая и искусственная кровь заставила их прекратить искать пропитание далее и отложить яйца: в течение трех дней после кормления, пока самки, накормленные кровью, откладывали яйца, их не привлекала человеческая рука и они не кусались. Комары, накормленные солевым раствором, отправились на дальнейшие поиски пропитания через два дня: биологи считают, что это время им было необходимо для того, чтобы переварить пищу. Также самкам из этой группы не удалось отложить яйца. Потомство самок, которые питались искусственной кровью, оказалось жизнеспособным. 

Для того, чтобы проверить, можно ли регулировать аппетит комаров с помощью воздействия на схожие с Y нейропептиды, ученые разработали специальный ольфактометр: комаров посадили в камеру, в которую из отверстия выделялся углекислый газ, который привлекает комаров при поиске еды. Перед этим комарам ввели 10 агонистов и антагонистов рецепторов, связываемых с нейропептидом Y, которые используются либо для снижения, либо для повышения аппетита у людей: агонисты смешали с солевым раствором, а антагонисты — с искусственной кровью, которыми накормили самок. Поиск пищи насекомыми оценивали через два дня после кормления смесями.

Из всех использованных препаратов на комаров подействовали два агониста и один антагонист рецепторов, связываемых с нейропептидом Y. В частности, прием агонистов, которые активируют человеческие рецепторы Y2 и Y4, ингибирующие выделение нейропептида Y и, соответственно, снижающие аппетит, привел к тому, что комары в течение нескольких дней не пытались найти пищу. Наиболее эффективно снизил аппетит самок препарат-агонист рецепторов Y2.

Чтобы найти рецептор, на который действуют препараты, воздействующие на рецепторы Y2, ученые вывели 49 пептидных рецепторов in vitro из комплементарной ДНК комара. Рецептором-целью эффективного агониста оказался рецептор7 нейропептида Y (NPLYR7), который у комаров кодируется геном NPLYR7. Чтобы проверить действие этого рецептора in vivo, ученые далее с помощью CRISPR-Cas9 вывели комаров с отключенным геном NPLYR7: на них препарат, который был эффективен до этого, уже не действовал.

Наконец, ученые опробовали агонист рецептора NPLYR7 на живых немодифицированных самках комаров. Им удалось успешно ограничить аппетит комаров: помещенные в клетку с живой мышью особи выпили меньше крови, чем комары из контрольной группы.

Желтолихорадочный комар — переносчик многих опасных заболеваний, включая желтую лихорадку, лихорадку денге и вирус Зика. В процессе питания кровью живых организмов они, поэтому, могут не только доставить неприятные ощущения, но и заразить. Успешное определение механизма, который позволяет ограничить аппетит комаров, таким образом, может не только остановить их поиск пищи, но и распространение зараженного потомства. 

Ограничить распространение вирусов комарами пытаются и другими способами. Например, прошлым летом с помощью ослабления способностью к передаче вируса у желтолихорадочных комаров ученым удалось остановить лихорадку денге в одном австралийском городе.

Елизавета Ивтушок