本文根據岩手大學成果發佈編譯整理而成
日本岩手大學農學部的宮崎雅雄教授和該校綜合科學研究科的研究生上野山憐子，與名古屋大學研究生院生命農學研究科的西川俊夫教授和京都大學的金子周司教授等人組成的研究團隊發現，貓喜好的木天蓼反應是爲了把具有驅蚊活性的成分——荊芥醇（Nepetalactol）蹭到身上。
「木天蓼反應」是指貓嗅到木天蓼後在葉子上摩擦打滾的現象，但此前完全不清楚其生物學意義。在此次研究中，研究團隊首先對引起貓的木天蓼反應的活性材料進行了重新驗證。在實驗中，研究團隊利用液相層析圖儀分離了木天蓼葉子的提取物並讓貓嗅聞，探索了引起木天蓼反應的成分。由此發現，在過去的研究中被忽視的化學物質「荊芥醇」具有引起木天蓼反應的強烈活性。研究人員向貓展示浸染了化學合成的荊芥醇的濾紙後，貓也在上面摩擦面部和頭部，並在地板上打滾，表現出了典型的木天蓼反應現象（圖1）。
圖1：荊芥醇的化學結構和對貓的活性。A：木天蓼。特點是初夏時部分葉子會變白。B：荊芥醇的化學結構。C：木天蓼反應的一種，在荊芥醇濾紙上摩擦面部的行為。D：木天蓼反應的一種，在地板上打滾的反應。
另外，研究團隊還在大阪天王寺動物園和神戶市立王子動物園的協助下，讓美洲豹、遠東豹和西伯利亞猞猁等大型貓的嗅聞荊芥醇，發現也會引發木天蓼反應（圖2）。作爲本研究的第一個重要成果，以上結果表明，作用於貓的引起木天蓼反應的重要活性材料是荊芥醇。
圖2：大型貓的對荊芥醇的木天蓼反應。神戶市立王子動物園裏的遠東豹（A：阿紐伊，雄，11歲）和天王寺動物園的美洲豹（B：露絲，雌，11歲）也像貓一樣，對荊芥醇濾紙表現出滿地打滾的木天蓼反應。
貓在木天蓼反應中打滾的現象也被稱爲木天蓼舞，被認爲是貓興奮陶器醉後出現的反應。不過，此前一直沒有研究過貓在木天蓼反應中的大腦狀態。因此，研究團隊接下來驗證了與人類感到幸福有關的神經系統之一「μ-阿片類藥物系統」是否與貓的木天蓼反應有關。首先向貓展示荊芥醇，誘發木天蓼反應，並在貓發生反應之前和之後分別採血，調查激活μ-阿片類藥物系統的腦内神經遞質「Β-內啡肽」的血中濃度變化。由此發現，發生木天蓼反應後，血中的Β-內啡肽濃度顯著升高，表明μ-阿片類藥物系統在發生木天蓼反應中的貓的大腦内發揮了作用。因此，研究團隊爲貓注射了μ-阿片類藥物系統抑制劑納洛酮，然後再向其展示荊芥醇發現，貓的木天蓼反應得到抑制。作爲本研究的第二個重要成果，以上結果首次表明，在發生木天蓼反應中的貓的大腦中，與幸福感有關的神經系統μ-阿片類藥物系統被激活。
貓和大型貓的大約在1000萬年前發生物種分化，之後分別獨立演化，由此推測，1000萬年以前的貓的的祖先就已經獲得木天蓼反應。也就是說，木天蓼反應並不單純是貓興奮陶器醉發生的反應，而是具有某種重要的功能，並遺傳給了目前的貓的。
因此，研究團隊在地板之外的側壁和籠頂等張貼荊芥醇濾紙，調查了貓的反應。結果發現，貓雖然多次向側壁和籠頂上的荊芥醇摩擦面部和頭部（圖3），但沒有打滾，只對地板上的荊芥醇才表現出獨特的打滾反應。另外還應答，對荊芥醇表現出木天蓼反應的貓的面部和頭部附着了荊芥醇。這些結果表明，木天蓼反應中最重要的行為是將荊芥醇蹭到臉上和頭上。另外發現，荊芥醇具有驅蚊和殺蟲活性（圖4A）。研究團隊應答，頭上塗了荊芥醇的貓和在木天蓼葉子上摩擦的貓不容易被蚊子叮咬（圖4B、4C）。作爲本研究的第三個重要成果，以上結果表明，貓的木天蓼反應是將具有驅蚊活性的植物成分荊芥醇蹭到身上的重要行為，由此可以保存身體免受攜帶絲蟲等寄生蟲和電腦病毒等的蚊子叮咬。
圖3：在側壁和籠頂張貼荊芥醇濾紙時貓的木天蓼反應。在籠子側壁（A）和籠頂（B）分別張貼浸染了荊芥醇的濾紙和對照濾紙，觀察了貓的反應。貓多次在荊芥醇濾紙上摩擦面部和頭部。由此應答，木天蓼反應中最重要的行為是使荊芥醇附着到貓的臉上和身上。
圖4：荊芥醇和木天蓼的驅蚊活性。A：在裝有約20只蚊子（雌性亞洲虎蚊）的亞克力箱子中放入塗有荊芥醇的盤子、裝有木天蓼葉子的盤子以及單純的盤子，10分鐘後調查了驅蚊率（逃到與箱子相連的袋子中的蚊子數量比）。由此發現，荊芥醇和木天蓼的葉子具有驅蚊活性。B：把塗了500μg荊芥醇的貓和什麼也沒塗的貓同時放入裝有30只蚊子（雌性亞洲虎蚊）的箱子中，10分鐘後發現，停留在塗抹荊芥醇的貓身上的蚊子數量比未塗抹的貓少一半。C：把對50g木天蓼葉子發生約10分鐘木天蓼反應的貓同樣放入裝有蚊子的箱子中。停留在發生木天蓼反應的貓身上的蚊子數量也比沒有發生木天蓼反應的貓少一半。
本研究揭開了300多年來的謎團，明確了貓發生木天蓼反應的生物學意義。本研究最初只是想知道「貓爲何會對木天蓼發生反應?」，研究人員帶着這個簡單的疑問展開了單純的基礎研究。但隨着研究的深入，發現作爲強烈的木天蓼活性材料確定的荊芥醇具有驅蚊效果，而且可以激活經由嗅覺控制幸福感和鎮痛的μ-阿片類藥物系統等，有望用於各種用途。尤其是驅蚊，蚊子可以說是人類的天敵，會傳播日本腦炎和寨卡熱等多種傳染病，因此打算利用荊芥醇開發新的驅蚊劑。
論文資訊
題目：The characteristic response of domestic cats to plant iridoids allows them to gain chemical defense against mosquitoes
期刊：Science Advances
DOI：10.1126/sciadv.abd9135
日語發佈資料
編譯：JST客觀日本編輯部
