Capsaicin làm giảm khả năng sinh sản của véc-tơ sốt rét châu Á Anopheles stephensi bằng cách ức chế con đường tín hiệu mục tiêu của rapamycin

Parasites and Vectors - Tập 15 Số 1
Jing Wang1, Shasha Yu1, Luhan Wang1, Tingting Liu1, Xuesen Yang1, Xiao-Bing Hu2, Ying Wang1
1Department of Tropical Medicine, College of Military Preventive Medicine, Army Medical University, No. 30 Gaotanyan St, Shapingba Dis, Chongqing, 400038, China
2Centers for Disease Control and Prevention of Western Theater Command, Lanzhou, 730020, China

Tóm tắt

Tóm tắt Đặt vấn đề Các bệnh do muỗi truyền bệnh đe dọa sức khỏe con người, nhưng việc kiểm soát muỗi gặp nhiều thách thức khác nhau, chẳng hạn như kháng thuốc trừ sâu hóa học. Do đó, cần thiết phải tìm ra các tác nhân kiểm soát hiệu quả hơn và thân thiện với môi trường. Capsaicin có thể làm giảm hoạt động của con đường tín hiệu mTOR trong tế bào khối u. Con đường tín hiệu TOR có thể trung gian hóa việc biểu hiện vitellogenin (Vg) để điều hòa khả năng sinh sản của côn trùng. Hiện tại, liệu capsaicin có tiềm năng ức chế khả năng sinh sản của muỗi bằng cách điều hòa con đường TOR và biểu hiện Vg hay không vẫn chưa được xác định rõ. Phương pháp Sinh vật mẫu Anopheles stephensi được cho ăn bằng máu của chuột được cung cấp capsaicin qua đường miệng hoặc đường phố có chứa capsaicin, sau đó được cho ăn máu từ chuột bình thường. Sau đó, những con muỗi cái đã no được để riêng vào ống và tiến hành quá trình đẻ trứng. Số trứng và các cá thể ở các giai đoạn phát triển tiếp theo, bao gồm ấu trùng, nhộng, và người trưởng thành mới nổi lên, được đếm và so sánh giữa nhóm điều trị capsaicin và nhóm đối chứng. Ngoài ra, RNA tổng hợp và protein đã được chiết xuất từ những con muỗi no vào 24 giờ sau khi cho ăn máu. PCR thời gian thực và blot phương Tây được thực hiện để phát hiện mức độ phiên mã và biểu hiện protein của các phân tử liên quan đến khả năng sinh sản ở muỗi. Cuối cùng, con đường tín hiệu TOR đã bị ức chế thông qua điều trị bằng rapamycin, và sự thay đổi về khả năng sinh sản cùng với mức độ phiên mã và biểu hiện protein của các phân tử then chốt đã được kiểm tra để xác minh vai trò của con đường tín hiệu TOR đối với tác động của capsaicin đến khả năng sinh sản của muỗi.

Từ khóa

#Capsaicin #Anopheles stephensi #khả năng sinh sản #con đường tín hiệu TOR #thuốc chống muỗi

Tài liệu tham khảo

The Lancet Global Health. Vector control: time for a planetary health approach. Lancet Glob Health. 2017;5:e556.

Abdellahoum Z, Nebbak A, Lafri I, Kaced A, Bouhenna MM, Bachari K, et al. Identification of Algerian field-caught mosquito vectors by MALDI-TOF MS. Vet Parasitol Reg Stud Reports. 2022;31:100735.

WHO. World malaria report 2021. Geneva: World Health Organization; 2021.

Ishtiaq F, Swain S, Kumar SS. Anopheles stephensi (Asian Malaria Mosquito). Trends Parasitol. 2021;37:571–2.

McCarty MF, DiNicolantonio JJ, O’Keefe JH. Capsaicin may have important potential for promoting vascular and metabolic health. Open Heart. 2015;2:e000262.

Latorre R, Brauchi S, Orta G, Zaelzer C, Vargas G. ThermoTRP channels as modular proteins with allosteric gating. Cell Calcium. 2007;42:427–38.

Al-Anzi B, Tracey WD Jr, Benzer S. Response of Drosophila to wasabi is mediated by painless, the fly homolog of mammalian TRPA1/ANKTM1. Curr Biol. 2006;16:1034–40.

Li Y, Bai P, Wei L, Kang R, Chen L, Zhang M, et al. Capsaicin functions as Drosophila ovipositional repellent and causes intestinal dysplasia. Sci Rep. 2020;10:9963.

Cowles RS, Keller JE, Miller JR. Pungent spices, ground red pepper, and synthetic capsaicin as onion fly ovipositional deterrents. J Chem Ecol. 1989;15:719–30.

Dai N, Ye R, He Q, Guo P, Chen H, Zhang Q. Capsaicin and sorafenib combination treatment exerts synergistic antihepatocellular carcinoma activity by suppressing EGFR and PI3K/Akt/mTOR signaling. Oncol Rep. 2018;40:3235–48.

Hong ZF, Zhao WX, Yin ZY, Xie CR, Xu YP, Chi XQ, et al. Capsaicin enhances the drug sensitivity of cholangiocarcinoma through the inhibition of chemotherapeutic-induced autophagy. PLoS ONE. 2015;10:e0121538.

Ying H, Wang Z, Zhang Y, Yang TY, Ding ZH, Liu SY, et al. Capsaicin induces apoptosis in human osteosarcoma cells through AMPK-dependent and AMPK-independent signaling pathways. Mol Cell Biochem. 2013;384:229–37.

Lin YT, Wang HC, Hsu YC, Cho CL, Yang MY, Chien CY. Capsaicin induces autophagy and apoptosis in human nasopharyngeal carcinoma cells by downregulating the PI3K/AKT/mTOR Pathway. Int J Mol Sci. 2017;18:1343.

Qiao Y, Wang L, Hu T, Yin D, He H, He M. Capsaicin protects cardiomyocytes against lipopolysaccharide-induced damage via 14-3-3gamma-mediated autophagy augmentation. Front Pharmacol. 2021;12:659015.

Zhai Y, Sun Z, Zhang J, Kang K, Chen J, Zhang W. Activation of the TOR signalling pathway by glutamine regulates insect fecundity. Sci Rep. 2015;5:10694.

Maestro JL, Cobo J, Belles X. Target of rapamycin (TOR) mediates the transduction of nutritional signals into juvenile hormone production. J Biol Chem. 2009;284:5506–13.

Weng SC, Shiao SH. Frizzled 2 is a key component in the regulation of TOR signaling-mediated egg production in the mosquito Aedes aegypti. Insect Biochem Mol Biol. 2015;61:17–24.

Park J-H, Attardo GM, Hansen IA, Raikhel AS. GATA factor translation is the final downstream step in the amino acid/target-of-rapamycin-mediated vitellogenin gene expression in the anautogenous mosquito Aedes aegypti. J Biol Chem. 2006;281:11167–76.

Yu S, Wang P, Qin J, Zheng H, Wang J, Liu T, et al. Bacillus sphaericus exposure reduced vector competence of Anopheles dirus to Plasmodium yoelii by upregulating the Imd signaling pathway. Parasit Vectors. 2020;13:446.

Kim J, Guan KL. Amino acid signaling in TOR activation. Annu Rev Biochem. 2011;80:1001–32.

Umemiya-Shirafuji R, Boldbaatar D, Liao M, Battur B, Rahman MM, Kuboki T, et al. Target of rapamycin (TOR) controls vitellogenesis via activation of the S6 kinase in the fat body of the tick, Haemaphysalis longicornis. Int J Parasitol. 2012;42:991–8.

Hansen IA, Attardo GM, Roy SG, Raikhel AS. Target of rapamycin-dependent activation of S6 kinase is a central step in the transduction of nutritional signals during egg development in a mosquito. J Biol Chem. 2005;280:20565–72.

Shaw WR, Catteruccia F. Vector biology meets disease control: using basic research to fight vector-borne diseases. Nat Microbiol. 2019;4:20–34.

Munjuluri S, Wilkerson DA, Sooch G, Chen X, White FA, Obukhov AG. Capsaicin and TRPV1 channels in the cardiovascular system: the role of inflammation. Cells. 2021;11:18.

Madhumathy AP, Aivazi AA, Vijayan VA. Larvicidal efficacy of Capsicum annum against Anopheles stephensi and Culex quinquefasciatus. J Vector Borne Dis. 2007;44:223–6.

Antonious GF, Meyer JE, Snyder JC. Toxicity and repellency of hot pepper extracts to spider mite, Tetranychus urticae Koch. J Environ Sci Health B. 2006;41:1383–91.

Yu S, Ji C, Zhu X, Xue J, Wang L, Wang Y. Impact of Bacillus sphaericus exposure on Anopheles dirus’s fecundity and resistance development. Parasitol Res. 2017;116:859–64.

Lu K, Wang Y, Chen X, Zhang X, Li W, Cheng Y, et al. Adipokinetic hormone receptor mediates trehalose homeostasis to promote vitellogenin uptake by oocytes in Nilaparvata lugens. Front Physiol. 2018;9:1904.

Song J, Li W, Zhao H, Zhou S. Clustered miR-2, miR-13a, miR-13b and miR-71 coordinately target Notch gene to regulate oogenesis of the migratory locust Locusta migratoria. Insect Biochem Mol Biol. 2019;106:39–46.

Peng L, Wang Q, Zou MM, Qin YD, Vasseur L, Chu LN, et al. CRISPR/Cas9-mediated vitellogenin receptor knockout leads to functional deficiency in the reproductive development of Plutella xylostella. Front Physiol. 2019;10:1585.

Ge L, Jiang L, Zheng S, Zhou Y, Wu Q, Liu F. Frizzled 2 functions in the regulation of TOR-mediated embryonic development and fecundity in Cyrtorhinus lividipennis reuter. Front Physiol. 2020;11:579233.

Wu Z, He Q, Zeng B, Zhou H, Zhou S. Juvenile hormone acts through FoxO to promote Cdc2 and Orc5 transcription for polyploidy-dependent vitellogenesis. Development. 2020;147:dev188813.

Ma L, Zhang W, Liu C, Chen L, Xu Y, Xiao H, et al. Methoprene-tolerant (Met) is indispensable for larval metamorphosis and female reproduction in the cotton bollworm Helicoverpa armigera. Front Physiol. 2018;9:1601.

Wang L, Guo Q, Levy T, Chen T, Wu X. Ovarian development pattern and vitellogenesis of ridgetail white prawn Exopalaemon carinicauda. Cell Tissue Res. 2020;382:367–79.

Hansen IA, Attardo GM, Park JH, Peng Q, Raikhel AS. Target of rapamycin-mediated amino acid signaling in mosquito anautogeny. Proc Natl Acad Sci USA. 2004;101:10626–31.

Brandon MC, Pennington JE, Isoe J, Zamora J, Schillinger AS, Miesfeld RL. TOR signaling is required for amino acid stimulation of early trypsin protein synthesis in the midgut of Aedes aegypti mosquitoes. Insect Biochem Mol Biol. 2008;38:916–22.

Roy SG, Raikhel AS. The small GTPase Rheb is a key component linking amino acid signaling and TOR in the nutritional pathway that controls mosquito egg development. Insect Biochem Mol Biol. 2011;41:62–9.

Roy SG, Hansen IA, Raikhel AS. Effect of insulin and 20-hydroxyecdysone in the fat body of the yellow fever mosquito Aedes aegypti. Insect Biochem Mol Biol. 2007;37:1317–26.

Attardo GM, Higgs S, Klingler KA, Vanlandingham DL, Raikhel AS. RNA interference-mediated knockdown of a GATA factor reveals a link to anautogeny in the mosquito Aedes aegypti. Proc Natl Acad Sci USA. 2003;100:13374–9.

Arik AJ, Hun LV, Quicke K, Piatt M, Ziegler R, Scaraffia PY, et al. Increased Akt signaling in the mosquito fat body increases adult survivorship. FASEB J. 2015;29:1404–13.

Kawada T, Suzuki T, Takahashi M, Iwai K. Gastrointestinal absorption and metabolism of capsaicin and dihydrocapsaicin in rats. Toxicol Appl Pharmacol. 1984;72:449–56.

Chanda S, Bashir M, Babbar S, Koganti A, Bley K. In vitro hepatic and skin metabolism of capsaicin. Drug Metab Dispos. 2008;36:670–5.

Rollyson WD, Stover CA, Brown KC, Perry HE, Stevenson CD, McNees CA, et al. Bioavailability of capsaicin and its implications for drug delivery. J Control Release. 2014;196:96–105.

Ahn SJ, Badenes-Pérez FR, Reichelt M, Svatoš A, Schneider B, Gershenzon J, et al. Metabolic detoxification of capsaicin by UDP-glycosyltransferase in three Helicoverpa species. Arch Insect Biochem Physiol. 2011;78:104–18.

Bjedov I, Toivonen JM, Kerr F, Slack C, Jacobson J, Foley A, et al. Mechanisms of life span extension by rapamycin in the fruit fly Drosophila melanogaster. Cell Metab. 2010;11:35–46.

Mason JS, Wileman T, Chapman T. Lifespan extension without fertility reduction following dietary addition of the autophagy activator Torin1 in Drosophila melanogaster. PLoS ONE. 2018;13:e0190105.

Thoreen CC, Kang SA, Chang JW, Liu Q, Zhang J, Geo Y, et al. An ATP-competitive mammalian target of rapamycin inhibitor reveals rapamycin-resistant functions of mTORC1. J Biol Chem. 2009;284:8023–32.

Metz P, Chiramel A, Chatel-Chaix L, Alvisi G, Bankhead P, Mora-Rodriguez R, et al. Dengue virus inhibition of autophagic flux and dependency of viral replication on proteasomal degradation of the autophagy receptor p62. J Virol. 2015;89:8026–41.

Chang CF, Islam A, Liu PF, Zhan JH, Chueh PJ. Capsaicin acts through tNOX (ENOX2) to induce autophagic apoptosis in p53-mutated HSC-3 cells but autophagy in p53-functional SAS oral cancer cells. Am J Cancer Res. 2020;10:3230–47.

Weng SC, Tsao PN, Shiao SH. Blood glucose promotes dengue virus infection in the mosquito Aedes aegypti. Parasit Vectors. 2021;14:376.

Hanson KK, Ressurreicao AS, Buchholz K, Prudencio M, Herman-Ornelas JD, Rebelo M, et al. Torins are potent antimalarials that block replenishment of Plasmodium liver stage parasitophorous vacuole membrane proteins. Proc Natl Acad Sci USA. 2013;110:E2838–47.

Brennand A, Gualdron-Lopez M, Coppens I, Rigden DJ, Ginger ML, Michels PA. Autophagy in parasitic protists: unique features and drug targets. Mol Biochem Parasitol. 2011;177:83–99.

Feng Y, Chen L, Gao L, Dong L, Wen H, Song X, et al. Rapamycin inhibits pathogen transmission in mosquitoes by promoting immune activation. PLoS Pathog. 2021;17:e1009353.