Toksyny jadowitego skorupiaka na choroby neurologiczne

Toksyny wytwarzane przez żyjącego w podwodnych jaskiniach Majów na półwyspie Jukatan jadowitego skorupiaka Xibalbanus tulumensis mogą znaleźć zastosowanie w leczeniu chorób neurologicznych – informuje pismo „BMC Biology”.

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 nader ograniczona, możliwe są zatem liczne nowe odkrycia.

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

Dr Björn von Reumont jako pierwszy opisał wytwarzanie jadu przez łopatonogi w roku 2014. w tej chwili 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, nazwany ksybalbiną.

Niektóre z ksybalbin 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, iż tworzą strukturę przypominającą węzeł. To z kolei sprawia, iż 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 (https://bmcbiol.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12915-024-01955-5), wszystkie testowane ksybalbiny, a w szczególności Xib1, Xib2 i Xib13, skutecznie blokują kanały potasowe w komórkach ssaków.

– To hamowanie jest niezwykle ważne, jeżeli chodzi o opracowywanie leków na wiele chorób neurologicznych, w tym padaczkę – powiedział von Reumont.

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, iż 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 w tej chwili tylko w dużym interdyscyplinarnym zespole, jak w przypadku naszego badania – stwierdził von Reumont.

Badania utrudnia fakt, iż siedlisko łopatonogów jest poważnie zagrożone przez budowę sieci kolei międzymiastowej Tren Maya, która przecina półwysep Jukatan.

– Cenoty – naturalne studnie wapienne wypełnione wodą – 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 najważniejsze znaczenie dla nas, ludzi – dodał.