Skorpiongiftverbindungen können gefährliche Bakterien abtöten
Forschern ist es gelungen, zwei Skorpiongiftverbindungen zu synthetisieren, die gegen einige Stämme hochinfektiöser Bakterien wirksam sind. Es ist auch unwahrscheinlich, dass die Verbindungen den Menschen schädigen, versichern uns die Wissenschaftler.
Bildnachweis: Edson N. Carcamo-Noriega
Tausende Tierarten auf der ganzen Welt sind giftig, von Spinnen über Wespen, Fische, Schlangen bis hin zu Fröschen.
Das Gift einiger Tiere ist nur stark genug, um leichte Reizungen hervorzurufen und potenzielle Raubtiere abzuhalten, während das Gift anderer Tiere, wie der winzige Oktopus mit den blauen Ringen, einen erwachsenen Menschen innerhalb von Minuten leicht töten könnte.
Forscher argumentieren jedoch, dass viele tödliche Tiergifte auch die Antwort auf Infektionen und Krankheiten enthalten könnten.
Zum Beispiel das Gift von Tropidolaemus wagleri, eine in Südostasien beheimatete Viper-Art, könnte die Behandlung von Blutgerinnseln verbessern, und eine Schlüsselkomponente des Spinnengiftes des Trichternetzes könnte dazu beitragen, Hirnschäden nach einem Schlaganfall zu verhindern.
Wissenschaftler der Stanford University in Kalifornien und der National Autonomous University of Mexico in Mexiko-Stadt haben kürzlich eine weitere vielversprechende Entdeckung gemacht: Zwei Verbindungen aus dem Gift eines in Ostmexiko beheimateten Skorpions, Diplocentrus melicikann schwierige Bakterien abwehren, ohne das gesunde Gewebe zu schädigen.
Das Team forschte sowohl an Mäusen als auch an Gewebeproben, um die Wirksamkeit und Sicherheit der Verbindungen zu testen. Die Ergebnisse der Studie erscheinen nun in PNAS.
Die Entdeckung von 2 neuen Verbindungen
Prof. Richard Zare aus Stanford, Prof. Lourival Possani von der Nationalen Autonomen Universität von Mexiko und ihre Teams machten die faszinierende Entdeckung, nachdem einige Exemplare von D. melici von Prof. Possanis Forschungsstudenten in Mexiko.
Die Forschung von Prof. Possani drehte sich um die Entdeckung neuer medizinischer Behandlungen auf der Basis von Skorpiongift. Prof. Zare ist spezialisiert auf den Nachweis chemischer Reaktionen auf molekularer Ebene.
Die beiden leitenden Forscher und ihre Teams arbeiteten zusammen, um die wichtigsten Verbindungen zu identifizieren, die hergestellt wurden D. melici Gift ein wichtiger pharmakologischer Hinweis. Der gesamte Prozess war sehr mühsam und es war schwierig, die Skorpione zu finden.
„Die Sammlung dieser Skorpionart ist schwierig, da der Skorpion im Winter und in der Trockenzeit begraben liegt. Wir können es nur in der Regenzeit finden “, erklärt Prof. Possani.
Um die Skorpione auf ihr Gift zu „melken“, mussten die Forscher milde elektrische Reize auf die Schwänze der Spinnentiere anwenden. Nach diesem Verfahren stellte das Team fest, dass das Gift bräunlich wurde, sobald es der Luft ausgesetzt wurde.
Nach mehreren sensitiven Tests stellten die Forscher fest, dass zwei chemische Verbindungen von 1,4-Benzochinon, die sie aus einer winzigen Menge Skorpiongift synthetisieren konnten, für diese Veränderung verantwortlich waren. Jede dieser Verbindungen nahm beim Kontakt mit der Luft eine andere Farbe an, eine rote und eine blaue.
„Wir hatten nur 0,5 Mikroliter Gift zum Arbeiten. Dies ist zehnmal weniger als die Menge an Blut, die eine Mücke in einer einzigen Portion ansaugt “, bemerkt Prof. Zare.
Benzochinone, erklären die Wissenschaftler, haben antimikrobielle Eigenschaften, und die beiden vom Team identifizierten Verbindungen waren bisher unbekannt. Sie unterscheiden sich nur geringfügig voneinander.
"Die beiden Verbindungen sind strukturell verwandt, aber während die rote ein Sauerstoffatom an einem ihrer Zweige hat, hat die blaue ein Schwefelatom", erklärt Shibdas Banerjee, Ph.D., einer der Autoren der Studie, der für die Aufklärung der Struktur der neu entdeckten Chemikalien.
Ein Stich im Schwanz… gegen Bakterien
Angesichts der Tatsache, dass Benzochinone Bakterienstämme abtöten können, schickten die Forscher im Labor von Prof. Zare Proben der beiden neu entdeckten Verbindungen an Dr. Rogelio Hernández-Pando und seine Kollegen am Nationalen Institut für Gesundheitswissenschaften und Ernährung von Salvador Zubirán in Mexiko-Stadt für weitere Tests.
Das Team von Salvador Zubirán stellte fest, dass rotes 1,4-Benzochinon effektiv zerstört wurde Staphylococcus aureus, das hoch ansteckend ist, während blaues 1,4-Benzochinon in der Lage war, verschiedene Stämme von abzutöten Mycobacterium tuberculosis, die für Tuberkulose verantwortlich sind.
Dies beinhaltete M. tuberculosis Stämme, die Resistenz gegen mehrere Antibiotika entwickelt hatten. Eine Frage blieb jedoch noch offen.
"Wir fanden heraus, dass diese Verbindungen Bakterien abtöteten, aber dann stellte sich die Frage:" Wird es Sie auch töten? ", Stellt Prof. Zare fest.
"Und die Antwort lautet nein: Hernández-Pandos Gruppe hat gezeigt, dass die blaue Verbindung Tuberkulose-Bakterien abtötet, aber die Lungenschleimhaut bei Mäusen intakt lässt."
Prof. Richard Zare
Weitere Rätsel aufzudecken
Die Tatsache, dass die beiden neu identifizierten Verbindungen hochwirksam gegen tödliche Bakterien sind und scheinbar sicher zu verabreichen sind, macht sie zu idealen Kandidaten für neue Medikamente und Therapien. Prof. Possani stellt jedoch fest, dass dieser neue Forschungsweg ohne Prof. Zare und sein Team niemals möglich geworden wäre.
Es ist der Tatsache zu verdanken, dass Prof. Zare und Kollegen gelernt haben, die beiden Benzochinone aus dem Gift von zu synthetisieren D. melici dass Forscher nun nach Möglichkeiten suchen können, diese Verbindungen für Heilungszwecke zu verwenden.
„Die Menge an Giftbestandteilen, die wir von den Tieren erhalten können, ist äußerst gering. Die Synthese der Verbindungen war entscheidend für den Erfolg dieser Arbeit “, erklärt Prof. Possani.
„Skorpiongift ist volumenmäßig eines der wertvollsten Materialien der Welt. Es würde 39 Millionen Dollar kosten, eine Gallone davon zu produzieren “, bemerkt Prof. Zare.
"Wenn Sie nur auf Skorpione angewiesen wären, um es zu produzieren, könnte es sich niemand leisten. Daher ist es wichtig, die kritischen Inhaltsstoffe zu identifizieren und sie synthetisieren zu können", betont er.
In Zukunft planen die Forscher, weiter zusammenzuarbeiten, um herauszufinden, wie sie verwendet werden sollen D. melici für immer. Gleichzeitig sind Prof. Zare und Prof. Possani fasziniert, warum die beiden ungiftigen Chemikalien überhaupt im Skorpiongift vorhanden sind, und möchten dieses Rätsel aufdecken.
„Diese Verbindungen sind möglicherweise nicht der giftige Bestandteil des Giftes. Wir haben keine Ahnung, warum der Skorpion diese Verbindungen herstellt. Es gibt noch mehr Geheimnisse “, sagt Prof. Zare.
