不仅让猫咪疯狂,也让蚊虫感到疼痛的猫薄荷

讲到猫薄荷( Nepeta cataria ),想必爱猫人士都非常熟悉。一旦猫咪闻到或吃到,就会像毒瘾发了一般,兴奋地嗷叫、流口水,并到处打滚,因此猫薄荷被广泛使用在猫咪的玩具和零食内。

不过猫薄荷除了让猫咪嗨翻外,它其实还有强大的驱蚊能力。对于猫薄荷为何有驱蚊效果,一直是个谜。而近期美国和瑞典的团队发表在Current Biology的研究,或许破解了其中的机制1

猫咪闻到或吃到猫薄荷,就会像毒瘾发了一般,兴奋地嗷叫、流口水,并到处打滚。

猫薄荷的有效成分:荆芥内酯

猫薄荷以猫咪的大麻(还好不过猫咪不会对其成瘾)著称,但它强效的驱虫能力,也很早为人类所知。早在古罗马时代,猫薄荷就是人们常用的天然驱虫剂。直到20 世纪中,科学家们才从猫薄荷中分离出其活性成分——荆芥内酯(Nepetalactone)。而正是荆芥内酯,让猫咪趋之若鹜;同时让蚊虫闻风丧胆。

传统的灭蚊方式是使用杀虫剂,但杀虫剂会无差别地杀伤其他昆虫,造成生态问题。同时杀虫剂也对人体有伤害,甚至会残留在食物链中。因此替代方案,是使用敌避(diethyltoluamide, DEET)等可以干扰蚊子嗅觉与味觉受器的化学物质,来达到驱蚊效果(不过近来有研究指出,DEET本身并不影响蚊子侦测二氧化碳的能力,而是DEET本身的气味就让蚊子不想靠近2)。

DEET 有不错的驱蚊效果,正常使用对人体基本无害。但也有研究指出,DEET 对人有部分健康上的风险(不过这方面还需要更多研究)。猫薄荷的驱蚊能力并不输DEET,因此被不少科学家视为DEET 的天然替代选项。但为什么猫薄荷,或者说荆芥内酯有着广泛的驱虫特性,一直以来都是未知数。

来自美国西北大学和瑞典隆德大学的联合团队发现,猫薄荷及其活性成分荆芥内酯,能活化蚊虫的TRPA1受体,而这很可能就是其驱虫的能力来源。

猫薄荷以猫咪的大麻著称,但它强效的驱虫能力,也很早为人类所知。

伤害受器:灼热、疼痛、清凉感

你可能会问这个TRPA1 受体是什么,跟驱虫有何关系?让我们先从人体的伤害受器(Nociceptor) 说起。

伤害受器是中枢神经系统中的感觉神经元之一,当人体遇到高温、强酸或辣椒等的潜在刺激时,伤害受器会被活化,并将讯号传至中枢神经(延髓和大脑),让人产生不适甚至是疼痛感,使我们避开这些可能造成伤害的危险。

依据接受的刺激不同,伤害受器可分为温度感受(Thermal)、机械感受(Mechanical) 和化学感受(Chemical)。

而人体专司温度感受的伤害受器,主要是靠瞬态感受器电位通道(Transient Receptor Potential Channel, TRP),这个在感觉神经元细胞膜上的蛋白质来接收刺激。

针对不同的温度刺激,会有不同的TRP 蛋白来对应。例如目前了解最多的是TRPV1,它对高温作出反应。TRPV1 在42℃ 以下通常不会活化,但一旦皮肤超过该温度,伤害受器中的TRPV1 就会活化,并把信号传输到中枢神经,让你产生灼热和疼痛感,赶紧离开高温环境。

TRPM8 则对低温刺激(10-30℃) 有反应。不过和TRPV1 不同的是,TRPM8 的活化,是让人感到清凉,而不是疼痛。

人体中的TRPA1 是目前了解最少的,只知道极低温(但确切温度仍有待更多研究确认)会活化TRPA1 产生疼痛感,让你想赶紧离开低温环境。

除了温度会活化TRP 蛋白,一些化学物质也会活化TRP蛋白。例如辣椒中的「辣椒素」就会活化TRPV1(所以辣椒会让你感到热!);薄荷中的「薄荷醇」会活化TRPM8(所以薄荷会给你清凉感~)。

而我们今天的主角TRPA1 还有另一个名称:「芥末受器」。顾名思义,它会被芥菜类植物中的化合物活化,让人产生疼痛感。

TRP 蛋白是古老的伤害侦测器,在许多物种中都有表现。从扁虫、果蝇到人类,都会表现这种蛋白质,是让生物避开危险的重要蛋白质。

感觉神经元,其中伤害受器为type A。

让蚊子有疼痛和搔痒感

回到这篇研究,该团队发现,猫薄荷中的荆芥内酯能活化蚊子的TRPA1,而不会活化人类的。因此,荆芥内酯很可能让蚊子有疼痛和搔痒感(好个以牙还牙!),但人却不会有任何感受。

因此在人体涂上荆芥内酯,会让蚊子避之惟恐不及。但当研究人员破坏蚊子的TRPA1蛋白后,即使人体涂有荆芥内酯,蚊子仍会去叮咬。这显示,荆芥内酯的驱蚊能力,确实是靠活化蚊子的TRPA1蛋白达成

「特别有趣的是,与也能活化人体TRPA1 的芥末或大蒜化合物不同。猫薄荷似乎可以选择性地启动昆虫的TRPA1。这就解释了为什么它对人类不会产生影响,这也为它作为驱蚊剂提供了一个重要的优势。」该研究的共同作者、西北大学神经生物学助理教授Marco Gallio 如此说道。

不过,猫薄荷(荆芥内酯)是如何让猫咪疯狂,又是另一件耐人寻味的事了。目前已有研究指出,荆芥内酯会刺激猫咪产生大量的脑内啡,让猫咪快乐似神仙。不过,猫咪是否会为了驱蚊而有意识地去擦猫薄荷?而这个行为又为何会触发猫咪的脑内啡大量产生?都有待更多研究证实。

根据世界卫生组织统计,每年因蚊子传播的疾病而死的人数达72 万人,蚊子是杀人最多的生物。而随着气候变迁,越来越多地区更适合蚊子生存,也让更多地区受到这些疾病的威胁。因此,开发新型驱蚊剂,已成为公共卫生中越来越急迫的问题。

蚊子是人类的头号杀手!

从植物中提取驱蚊物质的成本,有机会比传统的化学制剂更低,而且对某些地方更容易获得。因此,将猫薄荷这类天然植物,作为新型驱蚊剂的想法,对蚊子威胁日益增加的国家,有着不错的吸引力。

该研究团队表示,接下来他们会针对其他昆虫进行试验。想找出除了蚊子、果蝇外,荆芥内酯还能活化那些昆虫的TRPA1,让荆芥内酯成为更广泛的天然驱虫剂。

「这是研究这种分子(荆芥内酯)如何作用于受体的一个切入点,一旦我们更了解它的化学性质其与TRPA1 的相互作用,我们就可以设计出效果更强且有标靶性的分子。」该研究的作者,隆德大学生物系的助理教授Marcus C. Stensmyr 如此说道。

「不过在我们将猫薄荷做为新型驱蚊剂之前,要先解决一个问题:那就是使用猫薄荷后,要如何对付一直追着人跑的猫咪们!」研究团队打趣地说~

猫薄荷虽能驱蚊,但也会招来猫咪!

参考资料

  1. Melo, N., Capek, M., Arenas, OM, Afify, A., Yilmaz, A., Potter, CJ, … & Stensmyr, MC (2021). The irritant receptor TRPA1 mediates the mosquito repellent effect of catnip Current Biology .
  2. Syed, Z., & Leal, WS (2008). Mosquitoes smell and avoid the insect repellent DEET Proceedings of the National Academy of Sciences , 105 (36), 13598-13603.
  3. Wikipedia: Transient receptor potential channel
  4. BBC: Why do we feel hot and cold as pain?

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