Investigadores descubren qué atrae a los mosquitos hacia los humanos
ARRIBA: ISTOCK.COM, jxfzsy
Dos odorantes, llamados decanal y undecanal, recuerdan a la piel de naranja y quizás sean más conocidos por su uso en Chanel perfume nº5. También son los compuestos que ayudan a los mosquitos a vivir en los humanos, según encuentra un nuevo estudio.
La investigación, publicada el 4 de mayo en Nature, ahora muestra que cuando las hembras Aedes aegypti huelen a los humanos, una vía única que el glomérulo humano activa en sus diminutos cerebros. El glomérulo responde particularmente a decanal y undecanal, que son componentes volátiles del sebo humano, una sustancia aceitosa producida en las glándulas sebáceas esparcidas por toda nuestra piel.
Ae. aegypti propaga enfermedades como el dengue, el zika y la fiebre amarilla. Dada la elección, los insectos prefieren el olor de los humanos sobre otros animales. Tienen cierta capacidad para diferenciar entre un huésped humano y un huésped animal, pero no se sabe qué olores y vías neuronales están involucradas, dice Marcus Stensmyr, biólogo de la Universidad de Lund en Suecia que no participó en el estudio.  ;Los autores han logrado identificar un circuito específico que está detectando un volátil humano, y este circuito no se activa cuando presentas mosquitos con olor a animales, agrega. El artículo es un tour-de-force técnico.
Diseño de un olfómetro
La coautora Carolyn McBride, profesora de ecología, biología evolutiva y neurociencia en Princeton University, explica que el equipo de investigación comenzó preguntando: ¿Qué tiene de diferente el olor humano que hace que este mosquito se interese más en nosotros que en los animales? Usando la edición de genes CRISPR, el equipo generó mosquitos que expresan el sensor de calcio GCaMP6f en las neuronas sensoriales olfativas. Cuando las neuronas se disparan y los niveles de calcio aumentan, el sensor se activa y emite fluorescencia, algo que antes solo era posible en organismos modelo como los ratones. Esta fue la primera oportunidad en la que pudimos preguntarle al mosquito: ¿Qué sientes ahora? dice McBride.
Una bolsa utilizada para recolectar olores de voluntarios humanos McBride, Zhao
Luego, los investigadores expusieron los mosquitos diseñados a olores humanos, de ratas y de ovejas, utilizando un método recientemente desarrollado que Christopher Potter, neurocientífico de la La Facultad de Medicina de la Universidad Johns Hopkins, que no participó en el estudio, lo describe como un avance impresionante. En el montaje, voluntarios humanos que no se habían duchado durante varios días se acostaron en una bolsa de teflón. El aire de las bolsas se recogió y se sopló a los mosquitos a través de varios tubos pequeños. Como comparaciones de animales, los animales vivos se colocaron en una cámara de vidrio, o el cabello, la piel y la lana se colocaron en una botella, a través de la cual se bombeó aire hacia los mosquitos. Una innovación clave fue desarrollar un sistema de entrega de olores mediante el cual podían capturar de manera precisa y reproducible y luego liberar olores complejos de humanos y animales al mosquito, escribe Potter en un correo electrónico. Usando su nuevo sistema de envío de olores, pudieron estimular con precisión al mosquito con [las concentraciones de olor que se esperaría encontrar en la vida real].
Los olores humanos y animales comparten muchos de los mismos compuestos. Pero algunas moléculas son más abundantes en el olor humano que en el olor animal. Anteriormente, se pensaba que los olores complejos, como la mezcla de olores que emiten los humanos, activarían muchos centros de procesamiento olfativo diferentes, o glomérulos, en el cerebro del mosquito, mientras que el olor animal activaría otro conjunto de glomérulos, parcialmente superpuestos. Nos dimos cuenta de que la única forma de diferenciar [a humanos y animales] sería algún patrón complicado de actividad en el que algunas neuronas se activaran con más fuerza y estas otras se activaran con menos fuerza, dice McBride, explicando que anticipó al menos cinco poblaciones diferentes de neuronas. estaría involucrado.
Para sorpresa de los autores, las imágenes de las neuronas olfativas de los mosquitos mientras olían a humanos, ratas u ovejas mostraron una imagen mucho más simple; en respuesta a cualquiera de las especies animales no humanas, se activaron dos glomérulos. En respuesta al olor humano, se encendieron un glomérulo específico de humanos y uno de los glomérulos también activados por animales. Nos dejó boquiabiertos porque realmente no pensamos que iba a ser tan simple, dice McBride.
Este artículo hace el sorprendente descubrimiento de que, aunque los olores son mezclas complicadas, estos mosquitos pueden usan un código neuronal simple para diferenciar a sus anfitriones preferidos (nosotros) de otros animales, le dice a The Scientist en un correo electrónico Laura Duvall, bióloga de la Universidad de Columbia que no participó en el estudio. p>
Aldehídos atractivos
Luego, los investigadores profundizaron para identificar a qué compuestos responde el glomérulo de mosquitos específico de humanos. Un grupo de compuestos que se destacó eran aldehídos, que abundan no solo en los olores humanos y animales, sino también en los olores que emanan de las plantas y el suelo. Los autores determinaron que los olores de los animales eran abundantes en los aldehídos de cadena más corta, mientras que los humanos tenían más aldehídos de cadena larga, dice McBride.
Los aldehídos de carbono de cadena larga decanal y undecanal resultaron activar fuertemente el glomérulo humano específico de los mosquitos en concentraciones fisiológicas, mientras que el glomérulo sintonizado tanto en humanos como en animales respondió a una variedad de compuestos.
Receptores de olor fotografiados en Aedes aegypti Zhilei Zhao
Los investigadores también encontraron que los mosquitos que olían una mezcla de decanal, que activa el glomérulo específico de los humanos, y el 1-hexanol, que activa los glomérulos humanos y animales, volaría contra el viento en busca de la fuente. Es importante destacar que también muestran que estos componentes son relevantes para el comportamiento de los mosquitos. Los mosquitos rastrearán la mezcla binaria de olores sintéticos de la misma manera que responden al olor humano completo, señala Duvall.
El decanal y el undecanal probablemente se derivan del sebo, una sustancia aceitosa que, a diferencia del sudor, es secretada por los folículos pilosos independientemente de la actividad física. Encontrar un papel para el sebo en la atracción de mosquitos es novedoso, escribe en un correo electrónico Matthew DeGennaro, investigador de enfermedades transmitidas por vectores en la Universidad Internacional de Florida que no participó en el estudio. Anteriormente, la mayor parte del enfoque se ha centrado en los componentes del sudor humano, como el ácido láctico, o en cómo el microbioma de la piel humana procesa el sudor y el sebo en nuestro olor característico. Mosquitos
Si bien los mosquitos modificados permitieron a los investigadores observar las respuestas de los receptores olfativos, no se tomaron imágenes de otras neuronas que podrían desempeñar un papel en la detección de humanos, señala DeGennaro, y agrega que en Ae. aegypti, un receptor llamado Ir8a puede desempeñar un papel dada su capacidad para detectar el ácido láctico y otros olores humanos ácidos. . . . El ácido láctico es un componente del sudor humano que causa la atracción de mosquitos en combinación con el dióxido de carbono, no se sabe que muchos olores puedan hacer eso. Actualmente, se desconoce hasta qué punto estos receptores desempeñan un papel en la distinción de los animales no humanos de los humanos, escribe Potter.
McBride reconoce que es probable que las señales más allá de las concentraciones de decanal y undecanal funcionen cuando los mosquitos se ponen muy cerrar y decidir si aterrizar en una víctima potencial. Los experimentos en un túnel de viento probaron cómo los mosquitos descubren hacia dónde volar, en condiciones similares a las de los humanos a uno o dos metros de distancia. No creemos que este sea el final de la historia: esta no es la única forma en que reconocen a los humanos, pero creemos que es una de las partes más importantes.
En trabajos futuros, Duvall dice que le gustaría ver a los investigadores comparar Ae. aegypti con especies de mosquitos que normalmente pican a diferentes animales para preguntarles si usan el mismo tipo de codificación olfativa para distinguir a sus huéspedes preferidos, o si sus preferencias están mediadas por mecanismos distintos.
Uno La aplicación potencial de los conocimientos del estudio es para el diseño de nuevos atrayentes y repelentes de mosquitos, escribe Potter. Esto podría conducir al desarrollo de súper atrayentes que huelen incluso mejor para un mosquito que para un humano real, que luego pueden servir como cebos para alejar a los mosquitos de los humanos. Cuando se combinan con insecticidas, estos señuelos podrían usarse para reducir las poblaciones de mosquitos. Sin embargo, McBride advierte que se necesita más investigación. Lo que podemos decir ahora es que si quieres diseñar una mezcla que sea realmente atractiva para estos mosquitos, debes incluir al menos un poco de decanal o undecanal. Las nuevas técnicas de imágenes neuronales podrían ser un gran paso adelante para detectar otros compuestos que inhiban o activen estas neuronas, agrega McBride. Abre todo tipo de puertas para diseñar mejores repelentes y atrayentes.