Смертельный яд улитки конус поможет получить прекрасные лекарства

улитка конус поедает рыбу

Конусные улитки вдохновляли людей на протяжении многих веков. Сообщества, живущие вблизи океана часто обменивали их красивые раковины на деньги и включали их в украшения. Некоторые художники, в их числе Рембрандт, запечатлели их в эскизах и на картинах. Недавно ученые в Национальном институте стандартов и технологий США (NIST) посчитали этих смертельных для человека хищников также очаровательными, поскольку они помогут им найти новые способы лечения давно известных медицинских заболеваний благодаря использованию яда улиток в качестве основы.

«Это тот же самый яд, который был использован для убийства динозавров в фильме «Парк юрского периода»», сообщает биохимик NIST Фрэнк Мари. «Это страшный материал, но его сила в реальной жизни может использоваться с пользой».

Как и большинство исследователей из NIST, Мари измеряет все на практике. А именно, при работе с морскими животными он изучает РНК и имеющие связь с ней белки. По мере развития современный технологий он и его коллеги стали лучше анализировать, изучать и катализировать молекулы, работая с некоторыми малоизученными существами океана, включая улиток конусов. В 2017 году сотрудники его лаборатории совершили несколько значимых открытий о компонентах их яда, в конечном итоге эти открытиях могут привести к получению новейших лекарств предназначенных для лечения серьезных заболеваний. Как эти небольшие спокойные существа вводят яд, ученые также могут спокойно получить отличные лекарственные препараты.

Каждый день, Мари ходит по рядам с огромными аквариумными емкостями в морской лаборатории Hollings в городе Чарлстон (штат Южная Каролина), проверяя по 60 улиток конусов живших в его лаборатории на протяжении последних 15 лет. Еженедельно он и его коллеги участвуют в деликатных переговорах, чтобы торговать мертвой рыбой ради дозы яда, сливаемой в трубку для последующих научных исследований.

«Улитки конусы настолько необычны. На самом деле они не похожи ни на одно живое существо на планете, и трудиться над ними практически так же необычно, словно трудиться с инопланетянами, но это также весело. Система конусов походит на кондитерскую», говорит Мари.

Во всем мире обнаружено более 800 видов улиток конусов в основном в более жарких тропических регионах. Они являются отшельниками, безликими существами и совершенно не агрессивны, но будут способны на защиту, если их возьмет в руки очередной коллекционер раковины. Самые небольшие улитки стрекают жало, которое примерно также сильно, как и укус пчелы, но жало более крупных видов способно за считанные часы умертвить взрослого человека. Самой смертельной конусной улиткой принято считать «сигаретную улитку» Индо-Тихоокеанской области, улитка с человеческий большой палец может ввести токсин настолько мощный, что у вас останется время только на то, чтобы выкурить одну сигарету и после умереть от действия яды.

Не смотря на то, что его коллекция состоит из несколько видов, особое внимание Мари уделяет пурпурной улитке конус (лат. Conus purpurascens). Эта улитка в основном встречается у берегов восточной части Тихого океана от Калифорнийского залива вниз до Перу и вокруг шельфа Галапагосских островов. Она медленно двигается вдоль скалистого дна, где вырастает до нескольких сантиметров в длину. Все улитки из рода Conus являются ночными животными, но их часто можно увидеть на пляжах.

получение яда улитки конус

Фото. Улитка расширяет свой хоботок и выпускает яд в латексную трубку

Несмотря на их медленные движения, эти улитки прошли свой эволюционный путь, чтобы в темноте умело нападать на гораздо более подвижных существ, выпуская один гарпунный зуб в других рыб, улиток и червей. После ввода яда жертва мгновенно обездвиживается и не способна скрыться. Затем улитка медленно затягивает обездвиженную жертву в свою раковину, чтобы ее переварить целиком. После использования каждый зуб отбрасывается и немедленно сменяется другим. Некоторые виды конусных улиток имеют 20 или около того подобных зубов готовых к использованию, когда рядом проплывает следующая потенциальная жертва.

В своем обычном виде яд улитки конус, очевидно не станет превосходным лекарством от человеческих недугов. Но, распаковывая его по частям и изучая каждый компонент на уровне молекул, Мари и его коллеги хотят изучить и описать, как каждый компонент этого токсина выполняет свою функцию.

«Мы очень много узнаем о них», сообщает Мари.

Например, действительно ли яд конуса способен мгновенно оказываться в нервной системе иного животного? И как он так эффективно парализует жертву? Еще более озадачивает то, что некоторые отдельные пурпурные улитки конус вообще не ядовиты, что считает Мари, может быть обусловлено этапами развития этих улиток.

Разгадки об улитках конусах можно использовать для получения передовых лекарственных препаратов, которые будут быстрее и намного эффективнее передвигаться по организму пациента, например, новые виды инсулина для излечения диабета или улучшения вылечивания некоторых неврологических болезней, таких как болезнь Альцгеймера. Новые открытия компонентов яда могут обеспечить нас новыми системами введения лекарств, которые будут нацелены на уменьшение развития быстро прогрессирующих видов раковых опухолей. Некоторые ученые планируют использовать компоненты яда для избавления от наркомании. Даже сегодня один из компонентов яда улитки конус используется в кремах от морщин, используя воспаление под кожей для выпячивания складок и тончайших линий на лицах людей.

До написания статьи, изданной в журнале «Journal of Proteomics» (1), Мари и его коллеги использовали улиток конусов в качестве зондов на молекулярном уровне для обнаружения важного перекрытия между центральной нервной и иммунной системой человека. Их исследование впервые показало, что этот классический токсин, обычно действующий на центральную нервную систему, также способен оказывать прямое воздействие на иммунную систему. При этом было установлено, что как только определенные виды пептидов конусной улитки, известные как конотоксины, попадают в тело, некоторые живые клетки сигнализируют определенным способом. Эти новые достижения могут помочь нам разработать новые методы лечения рака молочной железы, желудка и легких, а также улучшить лечение туберкулеза, так как все эти заболевания вызывают переразмножение некоторых клеток. Чтобы применить токсин в качестве реального препарата, это исследование обеспечило «дорожной картой» для лучшего осознания процесса роста ненужных клеток.

В ходе другого исследования, недавно опубликованного в «Journal of Proteomics» (2), Мари и его коллеги работали над изоляцией фермента яда улитки конус под названием Conohyal-P1. Они прибегли к масс-спектрометрии с использованием спектрометра сверхвысокого разрешения, являющейся одним самых действенных инструментов по подсчету и идентификации белков в образце. Схожий фермент был обнаружен как в яде крылаток, так и в яде пчел. Что необычно, но он также присутствует в сперме многих видов млекопитающих, поскольку он помогает расслабить стенки клеток яичников и тем самым облегчить доставку спермы и успешное размножение.

«Нам было известно, что этот фермент может уничтожить внеклеточную ткань», сообщает Мари, говоря о внешней мембране клеток. «Но сегодня мы сумели тщательно проанализировать активность этого фермента, чтобы использовать его в будущем исследовании. Также, мы выявили новый подтип, который до этого известен не был».

В третьей публикации, опубликованной недавно в журнале «Neuropharmacology» (3), Мари и его коллеги анализировали токсины яда конуса, проверяя реакцию на них центральной нервной системы плодовых мух. Несмотря на то, что плодовые мухи в большинстве разнятся с людьми, их центральная нервная система способна стать хорошей моделью для самых различных медицинских тестов, поскольку основная структура клеток мозга плодовой мухи по структуре схожа с клетками мозга людей. Поэтому, если клетки мозга мухи отвечают в одном направлении, ученые знают, что человеческие клетки будет реагировать также.

Видео, в котором рассказывается об опасности улитки конус для человека, ее способности убить человека от одного укола ядовитым зубом

Команда Мари специально хотела узнать, как конотоксины на уровне молекул взаимодействуют с различными мишенями в нервной системе своей жертвы. Яд пурпурной улитки конус насыщен большим количеством блоков таких белков, их более 2000.

«Яд невероятно сложный. Мы хотели получить ответ на такой вопрос: какие его компоненты можно применить в медицинских целях», говорит Мари.

В этом конкретном случае они выявили, что ответная реакция мух на дозы яда улитки конус в первую очередь имела место в рецепторах, которые контролируют движения мышц и зависимость. Эти факторы можно будет учесть при создании передовых лекарств от болезни Паркинсона, при которой часто нарушается мышечно-скелетная система человека, нарушается способность человека управлять основными движениями тела. Также это может помочь разработать эффективные методы избавления от никотиновой зависимости.

«Рисунок на раковине конуса очень красив. Но я полагаю, что биохимия и биология еще более изумительны, и, познавая различные грани токсина, мы сможем открыть новые двери в области медицинского использования. В конце концов, мы сможем раскрыть код», говорит Мари.

Последние случаи нападений улитки конус
На австралийском архипелаге Уитсанди улитка конус ужалила работника по туризму.

В Северном Квинсленде один из членов экипажа туристической лодки были ужален улиткой конус, вызвав у него сбой работы дыхательной системы.

В полдень во вторник, 9 июня 2015 года, 25-летний мужчина прогуливался босиком на мелководье вблизи пляжа Уайтхейвен, когда улитка конуса вонзила свой гарпун в его кожу.

С учетом прилива это было лишь небольшое окно для мужчины, чтобы быть доставленным в больницу. Пилот сумел приземлиться на узкую полосу песка и пациент был доставлен вертолетом на надувной лодке.

«Если бы у нас была какая-либо задержка в вертолете, нам бы пришлось переосмыслить нашу стратегию, потратить драгоценное время на этот процесс», сказал представитель медицинской службы.

Мужчина был доставлен в больницу Маккей, где он оставался в стабильном состоянии. В тяжелых случаях помимо боли яд улитки конус может вызвать паралич мышц, ухудшение зрения, дыхательную недостаточность и привести к смерти.

Немногие знают, что за последние 90 лет из-за скромного убийцы умерло 36 человек, сказал профессор химии Квинслендского университета Дэвид Краик.

У улитки конус имеется хоботок, который висит как приманка для привлечения рыбы. В конце хоботка имеется полый зуб, через который вводится яд.

Что касается этого конкретного случая, доктор Краик сказал, что яд заблокировал его нервные импульсы, которые контролируют мышцы связанные с дыханием.

«Смертельная доза яда для взрослых людей весом 70 килограмм может составлять не более 2 мг, так что сопоставимая токсичность сравнима с некоторыми змеями», сказал он.

Ссылки на исследования:
1. dx.doi.org/10.1038/s41598-017-11586-2
2. dx.doi.org/10.1016/j.jprot.2017.05.002
3. dx.doi.org/10.1016/j.neuropharm.2017.09.020

Эта запись опубликована в Суббота, 14 октября, 2017 - 11:38. Вы можете оставить комментарий.

 
 

Оставить комментарий

 

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :schu: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :njam: :mrgreen: :lol: :laila: :idea: :grin: :gaf: :foto: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: