3 gruselige Krabbeltiere, die die Gesundheit revolutionieren können
Viele von uns haben Angst oder werden von „Minibeasts“ wie Insekten und Spinnen abgestoßen. Wir betrachten solche Lebewesen oft als Schädlinge, aber diese winzigen Kreaturen könnten das Geheimnis einer besseren Gesundheit und Therapien bergen. In dieser Spotlight-Funktion erklären wir, wie drei „gruselige Krabbeltiere“ die Gesundheitsforschung revolutionieren können.
Menschen hatten schon immer eine Hassliebe zu Lebewesen, die uns gleichermaßen faszinieren und abstoßen.
Eine Studie wurde 2017 veröffentlicht und behandelt am Medizinische Nachrichten heute fanden heraus, dass die Angst der Menschen vor gruseligen Krabbeltieren in unser Gehirn „eingeprägt“ werden kann und dass wir dieses Misstrauen gegenüber Kreaturen wie Spinnen auch im Kindesalter haben können.
Aber auch Insekten, Spinnentiere und andere Lebewesen faszinieren den Menschen - vielleicht weil sie sich so sehr von uns unterscheiden. Schließlich können Schmetterlinge mit ihren Füßen schmecken, Spinnen können durch die kleinen Haare an ihren Beinen „hören“ und ein in zwei Hälften geschnittener Wurm kann den „Schwanz“ seines Körpers regenerieren.
Schriftsteller und andere Künstler blicken seit Hunderten von Jahren in die Insektenwelt, voller Ehrfurcht vor dem, was sie dort gefunden haben.
Der Dichter und Maler William Blake aus dem 18. Jahrhundert war so begeistert von winzigen Kreaturen, dass er angeblich einmal glaubte, in seinen Träumen den Geist eines Flohs gesehen zu haben, den er dann malte.
Der Autor der Jahrhundertwende, Franz Kafka, baute bekanntermaßen auf dem Ekel auf, den viele Menschen empfinden, wenn sie in ihren geliebten Häusern auf Insekten stoßen, indem sie die Geschichte „Die Metamorphose“ schreiben.
In dieser Geschichte wacht die Hauptfigur Gregor Samsa eines Morgens auf und fühlt sich nicht wie er. Er ist zu "ungeheures Ungeziefer" geworden, was grob übersetzt "gruseliger Schädling" bedeutet - ein haarsträubendes Insekt.
Jüngste Forschungsergebnisse legen jedoch nahe, dass Lebewesen nicht nur wegen ihrer „Jenseitigkeit“ oder aufgrund ihrer Beziehung zu Menschen und anderen Arten faszinierend und studienwürdig sind.
Diese Minibeasts können im Rahmen der klinischen Forschung tatsächlich viel zu lehren und anzubieten haben. In dieser Spotlight-Funktion sehen wir uns an, wie drei gruselige Krabbeltiere das Gesicht von Gesundheit und medizinischer Therapie verändern können.
1. Spinnen können neue Behandlungen weben
Das Reizdarmsyndrom (IBS) bezieht sich auf eine gleichzeitig bestehende Gruppe von Magen-Darm-Symptomen, einschließlich Durchfall und Bauchschmerzen, die die Lebensqualität einer Person stark beeinträchtigen können. Nach den 2014 veröffentlichten Daten leben ungefähr 11% der Weltbevölkerung mit IBS.
Im Jahr 2016 fanden Forscher der Universität von Adelaide in Australien, der Johns Hopkins University in Baltimore, MD, und anderer kooperierender Institutionen ein neues potenzielles Ziel für die IBS-bezogene Schmerzbehandlung - im Spinnengift.
Insbesondere stellte das Team fest, dass die Toxine, die von einer Vogelspinnenart produziert werden, Heteroscodra maculatekonnten ein Protein (Ionenkanal), NaV1.1, aktivieren, das in den Darmnerven vorhanden ist und Schmerzsignale aussendet.
Die Forscher glaubten, dass diese Entdeckung zu gezielteren Behandlungen für IBS-Schmerzen führen könnte. Tatsächlich veröffentlichten Mitglieder des ersten Teams 2018 eine neue Studie, in der sie berichteten, dass sie einen Weg gefunden hatten, das Schmerzsignal in Mausmodellen von IBS zu blockieren.
Ebenfalls im Jahr 2018 untersuchten Forscher der University of Queensland und des Florey Institute of Neuroscience and Mental Health - beide in Australien - die therapeutischen Eigenschaften eines im Spinnengift enthaltenen Peptids: Hm1a.
Das Team unter der Leitung von Prof. Glenn King von der University of Queensland konnte Hm1a verwenden, um NaV1.1 in Mausmodellen des Dravet-Syndroms, einer schweren Form der Epilepsie, selektiv zu aktivieren. Auf diese Weise konnten die Forscher Anfälle bei den Mäusen beseitigen, die sie mit dem Spinnengiftmolekül behandelten.
"Spinnen töten ihre Beute durch Giftstoffe, die auf das Nervensystem abzielen", bemerkt der Co-Autor der Studie, Prof. Steven Petrou.
"Millionen von Jahren der Evolution haben das Spinnengift verfeinert, um bestimmte Ionenkanäle gezielt anzusprechen, ohne Nebenwirkungen auf andere zu verursachen, und Medikamente, die aus Spinnengiften stammen, behalten diese Genauigkeit bei", fährt Prof. Petrou fort und argumentiert, dass die aktuellen Erkenntnisse seines Teams zu mehr führen könnten wirksame Behandlungen für Anfälle beim Dravet-Syndrom.
Die Geheimnisse und das Potenzial der Spinnenseide
Spinnengift ist jedoch nicht der einzige Schwerpunkt in der biomedizinischen Forschung. "Spinnenseide ist das härteste biologische Material", sagt Jessica Garb, Associate Professor am Department of Biological Sciences der University of Massachusetts Lowell.
„Sie sind härter als Stahl, wiegen jedoch viel weniger und einige Spinnenseiden können bis zum Dreifachen ihrer Länge gedehnt werden, ohne zu brechen“, fährt sie fort. Aus diesen Gründen haben Garbs und Kollegen dieses unglaublich dünne und elastische Material untersucht, um herauszufinden, was Spinnenseide ihre Stärke und Vielseitigkeit verleiht.
Im Jahr 2018 erhielten Garb und Kollegen von der National Science Foundation ein Stipendium in Höhe von 335.000 USD für ihre Forschung zu Spinnenseide. Durch die Enthüllung des Geheimnisses hoffen die Forscher, dass sie eine Formel für Biomaterialien der nächsten Generation entwickeln können.
"Mit diesen Materialien könnten beispielsweise Helme und Körperschutz oder andere Schutzausrüstungen, medizinische Geräte wie Prothesen, Bandagen und Nähte sowie Sportartikel verbessert werden."
Jessica Garb
2. Kakerlaken: Vom Schädling zum Trank
Die vielverleumdete Kakerlake scheint auch in Bezug auf die Unterstützung der Gesundheitsforschung voller Potenzial zu sein. Berichten aus dem letzten Jahr zufolge gibt es in China Kakerlakenfarmen, in denen Unternehmer Kakerlaken in einer gründlich sanierten Umgebung frei brüten lassen.
Die Farm besiegelt jedoch das Schicksal dieser armen Tiere. Wenn sie reif sind, mahlen die „Kakerlakenbauern“ sie zu einer Paste, die bei Magen-Darm-Problemen helfen soll.
Diese Praxis hat ihre Wurzeln in alten chinesischen Traditionen, die behaupten, Kakerlaken könnten therapeutisch eingesetzt werden. Aber ist das wahr?
Nach vorläufigen Untersuchungen, die 2010 von Forschern der Universität von Nottingham in Großbritannien durchgeführt wurden, enthält das Gehirn von Kakerlaken und Heuschrecken nicht weniger als neun Moleküle, die potente, antibiotikaresistente Bakterien abtöten könnten. Die Ermittler testeten die amerikanische Kakerlake sowie zwei verschiedene Heuschreckenarten.
„Wir hoffen, dass diese Moleküle irgendwann zu Behandlungen für entwickelt werden können Escherichia coli und MRSA [Methicillin-resistent Staphylococcus aureus] Infektionen, die zunehmend resistent gegen aktuelle Medikamente sind “, bemerkt Simon Lee, einer der an dieser Studie beteiligten Forscher.
"Diese neuen Antibiotika könnten möglicherweise Alternativen zu derzeit verfügbaren Medikamenten bieten, die zwar wirksam sind, aber schwerwiegende und unerwünschte Nebenwirkungen haben", argumentiert Lee.
Was Kakerlakenmütter uns beibringen können
Kakerlaken könnten laut einer Studie in der EU auch unsere nächste große Proteinquelle sein Internationale Union der Kristallographie-Zeitschrift im Jahr 2016. Eine Art von Kakerlake, Diploptera punctata (die pazifische Käferkakerlake),produziert tatsächlich eine Form von Milch, um seine lebenden Jungen zu füttern.
Diese Milch bildet, wie Forscher herausgefunden haben, Proteinkristalle im Darm der Jungen. Diese Kristalle enthalten eine hohe Menge an Protein, die so hoch ist, dass der Co-Autor der Studie, Subramanian Ramaswamy, sie als „komplettes Lebensmittel“ bezeichnet hat.
Obwohl der Ermittler vorgeschlagen hat, dass die Kakerlakenmilch ein Teil der Arena für neuartige Proteingetränke werden könnte, hat er auch zugegeben, dass der Prozess eine Herausforderung darstellen würde. Da es nicht möglich ist, die Insekten zu melken, müssten die Forscher einen Weg finden, die Milch künstlich zu produzieren.
D. punctata Laut Emily Jennings und Kollegen von der University of Cincinnati in Ohio könnte dies auch das neue bevorzugte Tiermodell für einige Aspekte der klinischen Forschung werden.
Jennings hat genetische Marker für schwangere Frauen untersucht D. punctata zu verstehen, was in verschiedenen Stadien während der Schwangerschaft des Insekts passiert.
Das neue Modell, so hofft der Forscher, könnte größere Anwendungen haben, und Kakerlaken könnten billigere Tiere liefern, mit denen leichter gearbeitet werden kann als mit Säugetieren wie Mäusen.
„Wir haben über 1.000 Kakerlaken auf relativ kleinem Raum, eine enorme Population im Vergleich zu dem, was man mit Mäusen halten kann. Das Fütterungsschema der Kakerlaken ist der Preis für eine große Tüte Hundefutter, die jahrelang halten kann “, bemerkt Jennings.
3. Das ganze Summen über Wespengift
Viele von uns haben Angst vor Wespen, hauptsächlich wegen ihres scheinbar zufälligen aggressiven Verhaltens und weil ihr Stich allergische Reaktionen hervorrufen kann, die von leichter Schwellung bis zu ausgewachsener Anaphylaxie reichen können.
Aber es gibt auch ein heilendes Potenzial in ihrem Stich - zumindest nach einer Reihe von klinischen Studien, die in den letzten Jahren durchgeführt wurden. Zum Beispiel eine Studie in der Zeitschrift veröffentlicht Toxine 2015 wurden drei in Bienen- und Wespengiften vorhandene Peptide identifiziert, die nach Ansicht der Autoren in der Biomedizin Anwendung finden.
Eines dieser Peptide, Mastoparan, ist im Gift von Hornissen, Papierwespen und Sozialwespen enthalten. Es hat unter anderem antimikrobielle und antivirale Eigenschaften.
"Mastoparan allein oder in Kombination mit anderen Antibiotika könnte eine vielversprechende Alternative zur Bekämpfung von mehrfach antibiotikaresistenten Bakterien in der klinischen Praxis sein", schreiben die Autoren der Studie.
Die Forscher warnen jedoch auch davor, dass dieses Peptid für gesundes Gewebe toxisch sein und Bakterien und umgebende Zellen gleichermaßen angreifen kann. "Daher ist die Entwicklung neuer Strategien zur Verringerung der toxischen Nebenwirkungen von Mastoparan und damit zur Verbesserung der Durchführbarkeit klinischer Anwendungen erforderlich", betonen die Autoren der Studie.
Eine andere Studie, ebenfalls aus dem Jahr 2015, legte nahe, dass Polybia-MP1 - ein Mastoparan, der im Gift der Sozialwespe vorhanden ist Polybia paulista - konnte die Proliferation von Blasen- und Prostatakrebszellen sowie von arzneimittelresistenten Leukämiezellen hemmen.
Das Peptid tut dies, indem es Löcher in die Membranen von Krebszellen steckt und sie dazu bringt, ihren molekularen Gehalt zu „lecken“.
Noch überraschender ist die Forschung der University of California in Riverside, die letztes Jahr in veröffentlicht wurde Biochemie - identifizierte eine neue Klasse von Wespengiftpeptiden, Ampulexinen, hergestellt von Ampulex compressa (die smaragdgrüne Juwelenwespe), die einen neuen Weg für Parkinson-Behandlungen eröffnen könnte.
Die smaragdgrüne Juwelenwespe ist berüchtigt - sie sticht Kakerlaken, um sie zuerst zu lähmen und dann ihr Gehirn zu „kontrollieren“, damit die Kakerlaken träge und leicht zu manipulieren werden.
Letztendlich können die Wespen so ihre Eier in die Körper der Kakerlaken einführen, so dass die Wespenlarven diese beim Schlüpfen als erste Nahrungsquelle verwenden können.
So grausam dieser Prozess auch ist, er gab der University of California einen wichtigen Hinweis - der unbewegliche Zustand der gestochenen Kakerlaken ähnelt einigen Symptomen der Parkinson-Krankheit.
Da Ampulexine für die Induktion der Immobilität verantwortlich zu sein scheinen, versuchen die Forscher, sie zu untersuchen, in der Hoffnung, dass diese es ihnen ermöglichen, ein neues zelluläres Ziel für Parkinson-Behandlungen zu finden.
Diese Spotlight-Funktion hat möglicherweise nicht viel dazu beigetragen, Ihr Misstrauen gegenüber winzigen Lebewesen zu lindern. Nachdem Sie es gelesen haben, werden Sie vielleicht das nächste Mal, wenn Sie beim Anblick einer Wespe davonlaufen oder einen Pantoffel auf eine Spinne werfen möchten, erneut darüber nachdenken und bedenken, dass das arme kleine Minibeast eines Tages den Weg zum nächsten großen Arzt weisen könnte Entdeckung.
