2010年4月10日

數不盡的昆蟲資源—吸血性昆蟲

作者/朱耀沂(台灣大學昆蟲系名譽教授)

關於昆蟲在醫療上的利用,本欄曾以腐食性蠅類等為例,介紹牠們以抗菌性蛋白質抵抗病原菌的情形(參閱《科學月刊》2009年12月號)。不過昆蟲在醫療方面的利用不止如此,在吸血性昆蟲身上也可找到一些點子。

吸血性昆蟲的種類不少,蚊子是最令人熟悉的。不管在野外或室內,我們時常受到蚊子的攻擊,其中會吸血的只有雌蚊,因為多種蚊子的雌蚊為了肚子裡卵細胞的發育,需要大量的蛋白質,基於此目的,牠們具備適合吸血的口針。相反地,雄蚊不必培育卵細胞,只吸飲露水花蜜維生,口器的構造當然和雌蚊不同。

一群人同時在野外或房間裡,有些人較易受到蚊子的集中攻擊,有些好似不太受蚊子歡迎。就大致趨勢來說,蚊子偏好體溫高、流汗多、二氧化碳排量多的人;而即使是同一個人,狀況也有所不同,如運動後或喝了酒較易誘引蚊子。雌蚊利用觸角上的熱感覺器和化學感覺器尋找吸血對象,除了感受體溫和二氧化碳,也可感知汗水的多種成分,其中包括決定血型的物質。雖然至今原因不詳,已知雌蚊較喜歡血型O型的人,檢查雌蚊肚子裡所吸之血的血型,可發現O型為最多。雖然雌蚊吸血時一次吸約5毫克的血就飛走,但血液在消化管中消化後,足以供給150~200粒卵發育所需的營養,因此通常只吸一個人的血就夠了,也就是說雌蚊所吸的是單一血型的血。但若雌蚊在吸血過程受到驚擾而易地吸血,會不會吸到不同血型的血,而產生不良的抗體反應呢?

目前已知雌蚊在吸血之前會分泌一些抗凝血物質,讓血液能暢通流進中腸,但為了便於消化,又會立刻讓血液再凝固,如此變成半固體的血液,此時若加入不同血型的液體,血液已不會產生任何抗體反應。但更關鍵的是,吸血不同於輸血,因輸入不同血型所引起的激烈抗體反應,是在血管中才會發生的;而在雌蚊消化管的反應,則好似有些人為了養生喝鱉或蛇的血液一般,不會有任何抗體反應。

當雌蚊停在我們皮膚後,接著的工作就是尋找皮膚下直徑只有5~20微米的毛細血管,從此吸血。此時的雌蚊從牠腳底(更正確地說是跗節腹面)發出超音波,以其回響尋找毛細血管的所在地,然後準確地把口針插入毛細血管。牠之所以能插得如此精準,乃是因為口針尖端另具一種超級感應器,能感測血管中的二磷酸腺(adenosine diphosphate, ADP)。談到此即知,當我們能夠開發出與雌蚊觸角、跗節、口針上的感應器功能類似的機器,在醫療上貢獻之大將是有目共睹的。

至於抗凝血機制,我們換個昆蟲來看,以大食蟲椿象(Rhodnius prolixus)為例略作介紹。大食蟲椿象是體長約22公分、黑褐色身體配上褐色斑點的較大型昆蟲,其分布範圍廣泛,遍及全球熱帶、亞熱帶地域,包括台灣在內。牠通常吸食人以外的一些動物的血液維生,但由於牠有趨光性,夜間有時會飛進屋裡吸食人血,且因其體型大,被牠刺進口針吸血時會相當地痛。當牠吸血時,也像雌蚊一樣會從唾液腺分泌一些抗凝血物質,其中之一就是以牠的學名命名的prolixin S。Prolixin S分子量約2萬,是含鐵、呈褐色的一種蛋白質,也被發現於雌蚊的唾液中。凝血現象是由血漿中存在的一種纖維蛋白原(fibrinogen),經過多種酵素反應造成的,而prolixin S則是阻礙一連串反應中的第9及第10階段(即凝固的最後階段),使血液無法凝固。這和另一種吸血動物血蛭的抗凝血機制完全不同。【更詳細的內容,請參閱第484期科學月刊】

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1 則留言:

Wade 提到...

"已知雌蚊較喜歡血型O型的人,檢查雌蚊肚子裡所吸之血的血型,可發現O型為最多"不過O型血型的人比較多不是嗎?怎能因此而斷定蚊子喜歡O型的人