Jad skorupiaków z podwodnych jaskiń może pomóc w produkcji nowych leków

Wiele zwierząt używa wytwarzanego przez siebie jadu do samoobrony lub polowania. Składniki takiego jadu - toksyny, wpływają na różne procesy fizjologiczne, zakłócając je. Dlatego właśnie są interesujące z punktu widzenia farmakologii. Jady niektórych grup zwierząt - na przykład węży, pająków, skorpionów i owadów - zostały już dość dobrze zbadane. Natomiast wiedza o jadach zwierząt morskich jest wciąż ograniczona, możliwe są zatem liczne nowe odkrycia.

Dopiero kilka lat temu odkryto, że istnieją również jadowite skorupiaki - kilkucentymetrowe łopatonogi (Remipedes), pływające w podwodnych jaskiniach, do których przenika morska woda.

Doktor Björn von Reumont jako pierwszy opisał wytwarzanie jadu przez łopatonogi w roku 2014. Obecnie wraz z wielodyscyplinarnym zespołem prowadzi badania na Uniwersytecie Goethego we Frankfurcie. Zespół składa się z partnerów współpracujących z Fraunhofer Institute for Translational Medicine (ITMP) w ramach Centrum Bioróżnorodności Translacyjnej LOEWE, a także współpracowników z Uniwersytetu w Leuven, z Kolonii, Berlina i Monachium.

Naukowcom udało się scharakteryzować grupę toksyn wytwarzanych przez przypominającego wyblakłego wija łopatonoga Xibalbanus tulumensis. Zawdzięcza on swoją nazwę mitologii Majów. Xibalba to mityczna podziemna kraina zmarłych, do której wejścia mają znajdować się w systemach jaskiń na meksykańskim półwyspie Jukatan. Xibalbanus tulumensis wstrzykuje ofiarom jad wytwarzany w swoim gruczole jadowym. Toksyna ta zawiera różnorodne składniki, w tym nowy typ peptydu. Niektóre z tych peptydów zawierają charakterystyczny element strukturalny, który jest znany z innych toksyn, zwłaszcza tych wytwarzanych przez pająki: kilka aminokwasów (cystein) peptydu jest ze sobą powiązanych w taki sposób, że tworzą strukturę przypominającą węzeł. To z kolei sprawia, że te peptydy są odporne na enzymy, ciepło i ekstremalne wartości pH. Takie węzłowate struktury często działają jak neurotoksyny, wchodząc w interakcje z kanałami jonowymi i paraliżując ofiarę. Jak wykazały badania, wszystkie testowane peptydy, a w szczególności Xib1, Xib2 i Xib13, skutecznie blokują kanały potasowe w komórkach ssaków. - To hamowanie jest niezwykle ważne, jeśli chodzi o opracowywanie leków na szereg chorób neurologicznych, w tym padaczkę - powiedział von Reumont. Artykuł został opublikowany w czasopiśmie "BMC Biology".

Xib1 i Xib13 wykazują również zdolność do blokowania kanałów sodowych bramkowanych napięciem, takich jak te występujące w komórkach nerwowych lub mięśnia sercowego. Ponadto w neuronach czuciowych wyższych ssaków oba peptydy mogą aktywować dwa białka - kinazy PKA-II i ERK1/2 - biorące udział w przekazywaniu sygnału. To ostatnie sugeruje, że biorą udział w uwrażliwianiu na ból, co otwiera nowe podejścia w terapii bólu. - Znalezienie odpowiednich kandydatów i kompleksowa charakterystyka ich działania, a tym samym położenie fundamentów pod bezpieczne i skuteczne leki, jest możliwe obecnie tylko w dużym interdyscyplinarnym zespole, jak w przypadku naszego badania - wskazał von Reumont. Badania utrudnia fakt, że siedlisko łopatonogów jest poważnie zagrożone przez budowę sieci kolei międzymiastowej Tren Maya, która przecina Półwysep Jukatan.

- Cenote (odmiana lejów zapadliskowych charakterystyczna dla równin wapiennych) to niezwykle wrażliwy ekosystem - wyjaśnił von Reumont, który jako doświadczony nurek jaskiniowy zbierał łopatonogi na Jukatanie podczas kilku wypraw nurkowych do jaskiń. - Nasze badanie podkreśla znaczenie ochrony bioróżnorodności nie tylko ze względu na jej znaczenie ekologiczne, ale także ze względu na potencjalne substancje, które mogą mieć kluczowe znaczenie dla nas, ludzi - dodał.