Хемостерелянты — это химическое соединение , которое вызывает репродуктивную стерильность в организме. Хемостерелянты особенно полезны для контроля популяции видов, которые, как известно, вызывают заболевания, таких как насекомые, или видов, которые, в целом, наносят экономический ущерб. Стерильность, вызванная хемостерелянтами, может иметь временные или постоянные эффекты. Хемостерелянты могут использоваться для воздействия на один или оба пола, и это не позволяет организму развиваться до сексуальной функциональности. [1] Их можно использовать для контроля популяций вредителей путем стерилизации самцов . [2] Потребность в хемостерелянтах является прямым следствием ограничений инсектицидов. Инсектициды наиболее эффективны в регионах, где наблюдается высокая плотность переносчиков в сочетании с эндемичной передачей, и это не всегда может быть так. [3] Кроме того, сами насекомые вырабатывают устойчивость к инсектициду либо на уровне целевого белка, либо путем избегания инсектицида в том, что называется поведенческой устойчивостью. [3] Если насекомое, обработанное хемостерилянтом, спаривается с фертильным насекомым, потомство не образуется. [1] Цель состоит в том, чтобы поддерживать процент стерильных насекомых в популяции постоянным, так чтобы с каждым поколением потомство уменьшалось. [1]
Исследования хемостерилантов начались в 1960–1970-х годах, но усилия были прекращены из-за опасений относительно токсичности. Однако с большими достижениями в генетике и анализе векторов поиск более безопасных хемостерилантов возобновился в 21 веке. Первоначально было много опасений относительно использования хемостерилантов в операционных масштабах из-за трудностей в поиске идеальной малой молекулы. Молекула, используемая в качестве хемостериланта, должна удовлетворять определенным критериям. Во-первых, молекула должна быть доступна по низкой цене. Молекула должна приводить к постоянной стерильности при воздействии посредством местного нанесения или погружения личинок в воду. Кроме того, выживаемость стерильных самцов не должна быть затронута, а хемостерилант не должен быть токсичным для людей или окружающей среды. Двумя многообещающими агентами в начале были азиридины тиотепа и бизазир, но они не смогли удовлетворить критерии минимальной токсичности для людей, а также для хищников переносчика. Пирипроксифен был еще одним интересным соединением, поскольку он не токсичен для людей, но было бы невозможно вызвать стерильность у личинок из-за того, что он существует как ларвицид . Воздействие личинок на пирипроксифен по сути убьет их. [3]
Во многих регионах популяция кошек и собак свободно бродит по улицам. Наиболее традиционным подходом к контролю репродуктивных показателей у домашних животных является хирургический метод. Однако хирургическое вмешательство вызывает этические проблемы. Благодаря разработке нехирургической техники кастрации животным не придется проходить анестезию и не придется испытывать послеоперационное кровотечение или инфекцию в области, на которой была сделана операция. Некоторые примеры хемостерилантов включают CaCl2 и глюконат цинка . Они известны как агенты, вызывающие некроз , которые приводят к дегенерации клеток в яичках, что приводит к бесплодию. Эти виды химических веществ обычно вводятся в мужские репродуктивные органы, такие как яички , семявыносящие протоки или придатки яичек . При инъекции они вызывают азооспермию , то есть дегенерацию сперматозоидов, которые обычно находятся в семени. Если сперматозоидов нет, воспроизводство больше не может происходить. Однако есть одно осложнение, которое возникает в результате использования агентов, вызывающих некроз. Многие животные обычно проявляют воспалительную реакцию сразу после инъекции. Чтобы избежать боли и дискомфорта, связанных с агентами, вызывающими некроз, была изучена другая форма стерилизации, известная как агенты, вызывающие апоптоз . Если клетки получают сигнал выполнить апоптоз, а не быть устраненными инородным веществом, это не приведет к воспалению в этой области. Эксперименты были проведены с использованием мышей in vitro и ex vivo, которые это доказали. Используя агент, вызывающий апоптоз, известный как доксорубицин, инкапсулированный в наноэмульсию , и вводя его мышам, наблюдалась гибель клеток яичек. В этом случае воспаление не наблюдалось; однако, с этими материалами все еще необходимо провести больше исследований, поскольку долгосрочные последствия неизвестны. [4]
Химические стерилизаторы могут быть полезны для развивающихся стран из-за того, что у них меньше ресурсов и средств, которые можно выделить на кастрацию свободно гуляющих животных. Кроме того, культура выступает против удаления яичек. [ необходима ссылка ] Это исследование, проведенное в 2015 году, не смогло сделать вывод о влиянии химической стерилизации на агрессию собак , поскольку недостаточно известно об агрессии, проявляемой свободно гуляющими собаками, и, таким образом, исследователи не смогли принять объективное решение по этому вопросу. Используя технологию GPS для отслеживания перемещения свободно гуляющих собак-самцов, было обнаружено, что химическая стерилизация по сравнению с хирургической стерилизацией не оказала существенного влияния на диапазон их перемещения по городу. В этой области необходимо провести гораздо более подробные исследования, поскольку это исследование было первым в своем роде и имело относительно короткие размеры выборки, а также изучение поведения, не охватывающее достаточно длительный период времени. [5]
Метод введения CaCl 2 и глюконата цинка заключается в трансвагинальной инъекции химического вещества в яичники, а визуализация достигается с помощью ультразвука. Одна группа крупного рогатого скота лечилась только CaCl 2 , одна группа лечилась только глюконатом цинка, а одна группа лечилась как CaCl 2 , так и глюконатом цинка. Лечение с помощью CaCl 2 кажется наиболее многообещающим, поскольку масса яичников самок крупного рогатого скота при убое была меньше, чем у крупного рогатого скота, леченного глюконатом цинка или их комбинацией. Цель лечения с помощью CaCl 2 — вызвать атрофию яичников с минимальным количеством боли. [6]
Другой хемостерилянт, который оказался эффективным, известен как орнитрол . Этот хемостерилянт был предоставлен воробьям путем пропитки семян канареек, и это использовалось в качестве источника пищи для группы воробьев. Была контрольная группа, которую кормили семенами канареек без орнитрола, и эти птицы отложили почти в два раза больше яиц, чем группа, которой давали орнитрол. Он был признан эффективным хемостерилянтом в исследовании; однако после удаления хемостерилянта из рациона птицы смогли отложить жизнеспособные яйца уже через 1–2 недели. [7]
Обычно используются два типа хемостерилизаторов: