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Mosquitoes smell and avoid the insect repellent DEET
Zainulabeuddin Syed and Walter S. Leal
Proceeding of the National Academy of Science, 105, 13598-13603 (2008)
マラリアは熱帯から亜熱帯地域に分布するマラリア原虫が原因となる感染症であり、ハマダラカによって媒介される。世界保健機関 (WHO) によると、マラリアは現在１００か国以上で発生しており、毎年３〜５億人以上が感染し約１００万人が死亡している。人類の歴史と同程度の歴史をもつマラリアであるが、２０世紀において大きな問題のひとつとなったのが第二次大戦中のいわゆる南方のジャングル戦においてであった。日本軍はマラリアに対する装備の不足と栄養不足から、民間ともども多数の病死者を出すなど甚大な人的被害を受けたことは有名である。アメリカ軍も殺虫剤や治療薬などの対策を十分に行っていたにもかかわらず、１９４３年から１９４５年の間だけで５７万人以上の感染者を出した。このような背景の下、アメリカ軍は大戦前からマラリアに対する効果的な殺虫剤、治療薬の開発とともに、忌避剤（虫除け剤）の開発にも取り組んでいた。
今回話題とする忌避剤 DEET については、１９４６年に米軍により開発され、１９５７年に民間での利用が始まった。その後 DEET は、忌避効果の高さや持続性、ヒトの健康に対する安全性の高さ、あるいは生産コストの低さから広く普及し、カやダニが媒介する病気（マラリア、デング熱、ツツガムシ病、ライム病等）の感染リスクの低減を目的に、世界中で累計２億人に使用されてきた。日本でも４０年ほど前から使用されはじめ、現在ではスプレータイプ、液状タイプ、ティッシュタイプなどさまざまな形状で、庭仕事、ハイキング、キャンプ、渓流釣りなどのアウトドア活動の際に広く利用されている。
DEET （N,N-diethyl-3-methylbenzamide）（ディート） は、カ、ノミ、イエダニ、ブユ、サシバエ、ツツガムシなど衛生害虫に対する忌避剤 （虫よけ剤） として使用されている。農作物の害虫防除の目的に使用される 「農薬」 ではないが、化学物質によって害虫の行動を制御するという点では共通しているので、農薬研究における関心の対象の一つでもある。前述のとおり６０年以上も世界中で使われ続けているにもかかわらず、なぜ害虫が近づかないのかといった作用メカニズムは、まだよくわかっていない。以降は、この忌避メカニズムについて、カを対象とした研究を中心に話を進める。
カはヒトが発する二酸化炭素や汗に含まれる乳酸や 1-octen-3-ol （オクテノール） といった臭気成分を感知し、ヒトに寄ってくるとされている。このとき DEET がどのように関与して忌避効果を発揮するのかが論議されているが、大きく分けて二つの説がある。生理学的研究においては、DEET がヒトの臭いを覆い隠してしまう （マスキング）、あるいは嗅覚 （きゅうかく） システムを妨害しているという説が提唱されているが、カの行動観察に基づく研究においては、ただ単にカが DEET の臭いを嫌っているという説もあり、最終的な結論には至っていない。
このような中、本年 （２００８年） の３月に、「嗅覚システムの妨害」 説を強力に支持する論文がロックフェラー大学の Vosshall らの研究グループによって Science 誌に発表された [Science, 319, 1838-1842 (2008)]。この中でVosshall らは、DEET が作用する臭覚受容細胞を同定し、臭気成分が結合して活性化するはずの嗅覚受容体が、DEET の存在によって活性化が妨害されることを示した。つまり、DEET によって嗅覚受容細胞の機能が直接的に制御され臭気成分を感知できなくなるという作用メカニズムを示した。
今回紹介する論文は、カリフォルニア大学デービス校の Syed と Leal によって発表されたものである。Vosshall らの研究では、DEETは臭気成分がない状態でもカに対する忌避効果があるという行動観察との矛盾が説明されていなかった。これに対し著者らは、生理学的手法、行動観察による手法の両方から説明しうる研究結果として本論文を発表した。
著者らは、ネッタイイエカの触角や小顎肢 （しょうがくし） に存在するさまざまな感覚子について徹底した調査を行い、触角の毛状感覚子に、DEET に対して用量-反応関係を示す臭覚受容細胞が存在することを発見した。この細胞はもともとテルペノイド類 （植物の芳香成分の一群） に反応する臭覚受容細胞として知られていた。また、この嗅覚受容細胞がある毛状感覚子には、オクテノールに反応する、前述のものとは別の嗅覚受容細胞が存在している。従来の研究対象は乳酸やオクテノールに反応する嗅覚受容細胞であり、DEET の忌避メカニズムに関する研究は臭気成分と DEET との相互作用を前提としていた。しかし DEET の量に応じて直接反応する新たな嗅覚受容細胞の発見は、DEET の忌避反応において臭気成分との相互作用を考慮する必要がないことを示すものであり、非常に興味深い。
また、これまでの研究方法は、嗅覚受容細胞を含む細胞・組織に、臭気成分や DEET を含む空気を吹きかけ、その電気生理学的な反応を解析するというものであった。しかし、Syed と Leal は、これらの実験では吹きかける空気の調製方法に不備があるとし、修正した方法により実験を行った。その結果、これまで知られていた嗅覚受容細胞に対するDEETの妨害という現象は、DEET によって臭気成分の揮発が設定より大幅に低下し、それに伴って受容細胞の反応が低下していただけであり、「見かけ上妨害しているように見える擬陽性」 であると結論した。さらに臭気成分のない状態で、DEET の有無によってカの摂食行動に変化が出るかについて室内実験を行った結果は、DEET が臭気成分の妨害ではなく、カに対して直接的に忌避反応を引き起こしているという、行動観察に基づく研究結果と一致するものであった。
著者らは、これらの幅広い研究結果から、DEET の忌避メカニズムが、ヒトの臭気成分のマスクキングやカの嗅覚メカニズムの妨害といった相互作用であるとすることは不自然であり、むしろ DEET が直接的にカの嗅覚システムに影響を与え、忌避行動を引き起こすとした方が妥当であると結論した。これをわかりやすく表現すると、「カにとってDEETは嫌な臭いだから逃げる」 ということになる。
（有機化学物質研究領域 堀尾 剛）