Muỗi Aedes aegypti phát hiện các chất dễ bay hơi có tính axít trong mùi của con người bằng thụ thể dẫn truyền dòng ion (IR8 - Ionotropic receptors 8)

Côn trùng phản ứng với các hóa chất dễ bay hơi trong môi trường với một loạt các thụ thể khứu giác khác biệt về mặt tiến hóa so với các thụ thể khứu giác của động vật có xương sống. Hai kênh ion-mùi tiếp nhận hàng loạt các phân tử khác nhau là kênh OR (Odorant Receptors – Thụ thể dẫn truyền mùi) và IR (Ionotropic Receptors – Thụ thể dẫn truyền dòng ion), đã được xác định ở côn trùng. Ngoài ra, cũng có kênh GR (Gustatory Receptor – Thụ thể dẫn truyền khí), kênh này rất nhạy cảm với CO2.

Hình 1.Khả năng nhận biết mùi con người của muỗi Aedes aegypti

Các loài muỗi cái tấn công người, như Aedes aegyptiAnophele gambiae, có bản năng tự nhiên tìm đúng vật chủ là con người để đốt máu, khi đốt no máu và tiêu máu sẽ cung cấp nguồn dinh dưỡng để muỗi thực hiện quá trình đẻ trứng. Muỗi cái, cũng giống như các loài đốt máu khác thuộc bộ hai cánh (Diptera), chúng có một loạt các thụ thể cảm giác để nhận biết các thông tin từ con người (vật chủ), như carbon dioxide (CO2), mùi cơ thể, nhiệt, độ ẩm và tín hiệu thị giác.

Làm thế nào những tín hiệu khác nhau này mà muỗi có thể cảm nhận được để cho phép chúng tìm kiếm đúng vật chủ, cho đến nay chỉ mới được hiểu một phần. Trong số các tín hiệu hấp dẫn này, mùi cơ thể con người là một hỗn hợp phức tạp của các hóa chất dễ bay hơi giúp phân biệt con người với các vật chủ có xương sống khác. Hệ vi sinh vật trên da đóng vai trò lớn trong việc tạo ra các hợp chất dễ bay hơi và mồ hôi của con người thu hút muỗi. Đối với loài muỗi Ae. aegyptiAn. gambiae, mùi của con người tạo ra phản ứng điện sinh lý và phản ứng hành vi, các mùi này đã được xác định là amoniac, amin, axít cacboxylic, axít lactic, ketone, sunfua và 1-octen-3-ol.

Nghiên cứu của Joshua I. Raji và cộng sự, 2019. Đã chứng minh muỗi Aedes aegypti phát hiện các chất dễ bay hơi có tính axít trong mùi của con người bằng thủ thể dẫn truyền dòng ion (IR8 - Ionotropic receptors 8):

  1. Tạo đột biến điểm trên gien Ir8a của muỗi Ae. aegypti, một gien mã hóa thủ thể dẫn truyền dòng ion ở ăng-ten muỗi

Hình 2.Tạo đột biến trên gien IR8a ở muỗi Ae. aegypti và phân tích hành vi nhận biết axít lactic của muỗi Ae. Aegypti

(A)Tạo đột biến Ir8adsRED(exon 2) and Ir8aattP(exon 3). Đột biến này làm mất chức năng nhận biết axít lactic

(B) dsRED phát huỳnh quang khi đột biến Ir8adsRED đồng hợp tử (cùng alleles) Ir8adsRED/dsRED (Trái) và muỗi hoang dại (Phải)

(C) Sản phẩm khuếch đại PCR từ locus Ir8a exon 2; kích thước 1162 bp từ locus Ir8a muỗi hoang dã và 3483 bp từ muỗi cái đột biến đồng hợp tử Ir8adsRED/dsRED

(D) Bộ dụng cụ đánh giá khứu giác để kiểm tra các phản ứng hành vi của muỗi bị đột biển Ir8a đối với axít lactic. Những con muỗi không rời khỏi bẫy trong suốt quá trình thử nghiệm được cho là không hoạt động, những con muỗi rời khỏi bẫy nhưng vẫn ở trong đường ống chính được ghi là kích hoạt. Muỗi trong bẫy nằm cạnh buồng tạo axit lactic được ghi là thu hút bởi mùi axít lactic.

(E) Biểu đồ thể hiện tỷ lệ phần trăm muỗi cái bị thu hút ở các thí nghiệm không có mùi (trống) và chỉ có CO2 (CO2), CO2 và axít lactic trong dụng cụ đánh giá khứu giác của muỗi. Kết quả cho thấy muỗi hoang dại bị thu hút bởi mùi axít lactic và CO2, còn muỗi bị đột biến Ir8a không bị thu hút. Các chữ cái giống nhau (A, A) không có sự khác biệt, các chữ cái khác nhau (A, B) có sự khác biệt về mặt thống kê (p < 0.0001, n = 8–10)

  1. Sự nhạy cảm và phản ứng hành vi của muỗi Ae. aegypti với mùi có tính axít do con người bằng con đường Ir8a

Hình 3.Cách tiếp nhận mùi có tính axít do con người tiết ra của các thụ thể ở khứu giác của muỗi (IR8a)

(A-C) Các phản ứng Electroantennogram (EAG) của chủng muỗi hoang dã ở Orlando (Florida) (A), muỗi bị đột biến đồng hợp tử Ir8adsRED/dsRED (B) và dị hợp tử Ir8aattP/ dsRED (C) đối với các chất bay hơi từ mùi con người. Electroantennogram (EAG): Một bản ghi hoạt động điện trong ăng ten của côn trùng, đây là cách nghiên cứu phản ứng hành vi của côn trùng với pheromone và các chất khác.

(D) Các tính hiệu EAG tiêu biểu của các muỗi đột biến Ir8a (Ir8adsRED/dsRED; Ir8aattP/ dsRED) và muỗi hoang dã. Các mùi được đánh dấu màu đỏ là các chất bay hơi có tính axit, các mùi được thể hiện bằng màu xanh là rượu, ketone, aldehyd, monoterpenoid và kiềm. Dấu hoa thị cho thấy nó khác biệt có ý nghĩa thống kê (∗ p <0,01, ∗∗ p <0,001, ∗∗∗ p <0,0001 và ∗∗∗∗ p <0,00001).

  1. Phản ứng của muỗi Ae. aegypti với mùi con người trong suốt quá trình đốt máu bằng con đường Ir8a

Hình 3.Cách tiếp nhận mùi con người bằng IR8a của muỗi Ae. Aegyptitrong quá trình đốt máu

(A) Mô hình thí nghiệm đánh giá hành vi đốt máu của muỗi cái dựa vào mùi con người, CO2, Nhiệt

(B) Tỷ lệ phần trăm muỗi cái hoang dã bị hấp thu bởi các hỗn hợp mùi khác nhau (n = 5, p < 0.0001).

(C) Tỷ lệ phần trăm muỗi cái hoang dại, muỗi cái bị đột biến gien bị hấp thu bởi hỗn họp mùi con người + CO2 + Nhiệt (p < 0.0001, n = 7–10).

(D) Tỷ lệ phần trăm muỗi cái hoang dại, muỗi cái bị đột biến gien bị hấp thu bởi hỗn hợp CO2 + Nhiệt (n = 7, p = 0.468).

(E) Tỷ lệ phần trăm muỗi cái hoang dại, muỗi cái bị đột biến gien bị hấp thu bởi mùi con người + Nhiệt (n = 5–6; p = 0.855).

(F) Tỷ lệ phần trăm muỗi cái hoang dại, muỗi cái bị đột biến gien bị hấp thu bởi mùi con người + CO2 (n = 6; p = 0.944).

TS. Đoàn Bình Minh, ThS. Trần Thị Nhật Quỳnh, CN. Nguyễn Hữu Phúc, KTV. Trương Văn Thành

Lược dịch: https:Aedes aegyptiMosquitoes Detect Acidic VolatilesFound in Human Odor Using the IR8a Pathway

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0960982219302155