Mücken sind das tödlichste Tier der Welt. Über 1 Million Todesfälle pro Jahr werden auf durch Mücken übertragene Krankheiten zurückgeführt, darunter Malaria, Gelbfieber, Dengue-Fieber, Zika und Chikungunya-Fieber.
Wie Mücken ihre Wirte suchen und sich von ihnen ernähren, ist ein wichtiger Faktor dafür, wie ein Virus in der Natur zirkuliert. Mücken übertragen Krankheiten, indem sie als Überträger von Viren und anderen Krankheitserregern fungieren: Eine Mücke, die eine mit einem Virus infizierte Person sticht, kann das Virus aufnehmen und an die nächste Person, die sie sticht, weitergeben.
Für Immunologen und Forscher für Infektionskrankheiten wie mich könnte ein besseres Verständnis der Interaktion eines Virus mit einem Wirt neue Strategien zur Vorbeugung und Behandlung von durch Mücken übertragenen Krankheiten bieten.
In unserer kürzlich veröffentlichten Studie fanden meine Kollegen und ich heraus, dass einige Viren den Körpergeruch einer Person so verändern können, dass er für Mücken attraktiver wird, was zu mehr Stichen führt, die die Ausbreitung eines Virus ermöglichen.
Viren verändern Wirtsgerüche, um Mücken anzulocken
Moskitos lokalisieren einen potenziellen Wirt durch verschiedene sensorische Hinweise, wie z. B. Ihre Körpertemperatur und das Kohlendioxid, das von Ihrem Atem abgegeben wird.
Auch Gerüche spielen eine Rolle. Frühere Laboruntersuchungen haben ergeben, dass mit Malaria infizierte Mäuse Veränderungen in ihrem Geruch aufweisen, die sie für Moskitos attraktiver machen.
Vor diesem Hintergrund haben meine Kollegen und ich uns gefragt, ob andere durch Mücken übertragene Viren wie Dengue und Zika auch den Geruch einer Person verändern können, um sie für Mücken attraktiver zu machen, und ob es eine Möglichkeit gibt, diese Veränderungen zu verhindern.
Um dies zu untersuchen, platzierten wir Mäuse, die mit dem Dengue- oder Zika-Virus infiziert waren, nicht infizierte Mäuse und Mücken in einen von drei Armen einer Glaskammer. Als wir einen Luftstrom durch die Mauskammern anwendeten, um ihre Gerüche zu den Mücken zu leiten, stellten wir fest, dass mehr Mücken es vorzogen, zu den infizierten Mäusen zu fliegen, als zu den nicht infizierten Mäusen.
Wir schlossen Kohlendioxid als Grund dafür aus, warum die Mücken von den infizierten Mäusen angezogen wurden, denn während Zika-infizierte Mäuse weniger Kohlendioxid ausstießen als nicht infizierte Mäuse, veränderten Dengue-infizierte Mäuse die Emissionswerte nicht.
Ebenso schlossen wir die Körpertemperatur als potenziellen Anziehungsfaktor aus, wenn Mücken nicht zwischen Mäusen mit erhöhter oder normaler Körpertemperatur unterschieden.
Dann untersuchten wir die Rolle von Körpergerüchen bei der erhöhten Anziehungskraft der Mücken auf infizierte Mäuse.
Nachdem wir einen Filter in die Glaskammern platziert hatten, um zu verhindern, dass Mäusegerüche die Mücken erreichen, stellten wir fest, dass die Anzahl der Mücken, die auf infizierte und nicht infizierte Mäuse zuflogen, vergleichbar war.
Dies deutet darauf hin, dass die Gerüche der infizierten Mäuse etwas an sich hatten, das die Moskitos zu ihnen hingezogen hat.
Um den Geruch zu identifizieren, isolierten wir 20 verschiedene gasförmige chemische Verbindungen aus dem Duft der infizierten Mäuse. Von diesen fanden wir drei, die eine signifikante Reaktion in Mückenantennen stimulierten.
Als wir diese drei Verbindungen auf die Haut gesunder Mäuse und die Hände menschlicher Freiwilliger auftrugen, zog nur eine, Acetophenon, mehr Mücken an als die Kontrolle. Wir fanden heraus, dass infizierte Mäuse zehnmal mehr Acetophenon produzierten als nicht infizierte Mäuse.
In ähnlicher Weise fanden wir heraus, dass die Gerüche aus den Achselhöhlen von Dengue-Fieber-Patienten mehr Acetophenon enthielten als die von gesunden Menschen.
Als wir den Geruch eines Dengue-Fieber-Patienten auf der einen Hand eines Freiwilligen und den Geruch einer gesunden Person auf der anderen Seite anwendeten, wurden Mücken durchweg stärker von der Hand mit Dengue-Fieber-Geruch angezogen.
Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Dengue- und Zika-Viren in der Lage sind, die Menge an Acetophenon zu erhöhen, die ihre Wirte produzieren und abgeben, was sie für Mücken noch attraktiver macht. Wenn nicht infizierte Mücken diese attraktiven Wirte beißen, können sie andere Menschen beißen und das Virus noch weiter verbreiten.
Wie Viren die Acetophenonproduktion steigern
Als nächstes wollten wir herausfinden, wie Viren die Menge an mückenanziehendem Acetophenon, das ihre Wirte produzieren, erhöhen.
Acetophenon ist nicht nur eine Chemikalie, die häufig als Duftstoff in Parfums verwendet wird, sondern auch ein Stoffwechselnebenprodukt, das häufig von bestimmten Bakterien produziert wird, die auf der Haut und im Darm von Menschen und Mäusen leben. Also fragten wir uns, ob es etwas mit Veränderungen in der Art der Bakterien auf der Haut zu tun hatte.
Um diese Idee zu testen, haben wir entweder die Haut oder die Darmbakterien von infizierten Mäusen entfernt, bevor wir sie Moskitos ausgesetzt haben.
Während Mücken von infizierten Mäusen mit abgereicherten Darmbakterien immer noch stärker angezogen wurden als von nicht infizierten Mäusen, wurden sie von infizierten Mäusen mit abgereicherten Hautbakterien deutlich weniger angezogen.
Diese Ergebnisse legen nahe, dass Hautmikroben eine wesentliche Quelle für Acetophenon sind.
Als wir die Zusammensetzung der Hautbakterien von infizierten und nicht infizierten Mäusen verglichen, stellten wir fest, dass eine häufige Art von stäbchenförmigen Bakterien, Bazilluswar ein bedeutender Acetophenon-Produzent und hatte signifikant erhöhte Zahlen bei infizierten Mäusen.
Das bedeutete, dass Dengue- und Zika-Viren in der Lage waren, den Geruch ihres Wirts zu verändern, indem sie das Mikrobiom der Haut veränderten.
Reduzierung von Mücken anziehenden Gerüchen
Schließlich fragten wir uns, ob es eine Möglichkeit gibt, diese Geruchsveränderung zu verhindern.
Wir fanden eine mögliche Option, als wir beobachteten, dass infizierte Mäuse verringerte Spiegel eines wichtigen, von Hautzellen produzierten Mikroben-bekämpfenden Moleküls namens RELMα aufwiesen. Dies deutete darauf hin, dass die Dengue- und Zika-Viren die Produktion dieses Moleküls unterdrückten, wodurch die Mäuse anfälliger für Infektionen wurden.
Es ist bekannt, dass Vitamin A und seine verwandten chemischen Verbindungen die Produktion von RELMα stark ankurbeln. Also fütterten wir im Laufe von einigen Tagen ein Vitamin-A-Derivat an infizierte Mäuse und maßen die Menge an RELMα und Bazillus Bakterien, die auf ihrer Haut vorhanden sind, und sie dann Mücken ausgesetzt.
Wir fanden heraus, dass infizierte Mäuse, die mit dem Vitamin-A-Derivat behandelt wurden, in der Lage waren, ihre RELMα-Spiegel auf die von nicht infizierten Mäusen wiederherzustellen und die Menge an zu reduzieren Bazillus Bakterien auf ihrer Haut. Mücken wurden auch von diesen behandelten, infizierten Mäusen nicht mehr angezogen als von nicht infizierten Mäusen.
Unser nächster Schritt ist es, diese Ergebnisse bei Menschen zu replizieren und das Gelernte schließlich auf Patienten anzuwenden. Vitamin-A-Mangel ist in Entwicklungsländern weit verbreitet. Dies ist insbesondere in Subsahara-Afrika und Südostasien der Fall, wo durch Mücken übertragene Viruserkrankungen weit verbreitet sind.
Unsere nächsten Schritte sind die Untersuchung, ob Vitamin A aus der Nahrung oder seine Derivate die Anziehungskraft von Mücken auf Menschen, die mit Zika und Dengue infiziert sind, und in der Folge langfristig durch Mücken übertragene Krankheiten reduzieren könnten.
Penghua Wang, Assistenzprofessor für Immunologie, University of Connecticut.
Dieser Artikel wurde von The Conversation unter einer Creative Commons-Lizenz neu veröffentlicht. Lesen Sie den Originalartikel.