Kako z živalskimi strupi rešujejo življenja
Pri nas znanstveniki med drugim raziskujejo, kako bi si lahko z modrasovim strupom pomagali pri Alzheimerjevi bolezni ali trombozi
Stoletja je človek na živalske strupe gledal predvsem s strahom in previdnostjo. Toda kaj če bi prav ti toksini lahko omogočili nova medicinska zdravljenja? Rastoče znanstveno področje raziskav počne prav to: poskuša najti način, kako uporabiti, spremeniti živalski strup iz smrtonosnega orožja v zdravilo, ki rešuje življenja. Prof. dr. Igor Križaj z Instituta Jožef Stefan in, med drugim, Zoisov nagrajenec za vrhunske dosežke na področju toksinologije je eden tistih, ki pomembno pripomorejo h korakom v pravo smer. Med drugim z ekipo sodelavcev raziskuje, ali lahko s pomočjo modrasovega strupa kako pomagamo pri trombozi ali Alzheimerjevi bolezni.
Dr. Križaj je nedavno predstavil nekaj vidikov teh prizadevanj in tudi pokazal, da je znanost na mnogih področjih naredila pomembne korake naprej, na trgu pa so tudi že zdravila, ki so jih izdelali prav na podlagi raziskovanja živalskih strupov.
Slednje je, zgovorno, označil za »prekletstvo in blagoslov«. Po eni strani so strupene živali zelo razširjene (menda jih je okoli 220.000 vrst po vsem svetu) in v naravi je več kot 20 milijonov toksinov, ki na različne načine delujejo na organizem (in ga, kot rečemo, zastrupijo), znanost pa je doslej dodobra spoznala komaj nekaj tisoč ključnih molekul.
Švicarski vojaški nož
Živali jih uporabljajo tako za lov kot za obrambo ali tekmovanje za pridobivanje naklonjenosti samic. Medtem ko kača strup uporabi, da se brani ali ko lovi, platipus oziroma kljunač strup uporablja v boju za samice. »Strup za živali je kot nekakšen 'švicarski vojaški nož', ki nima samo enega namena, pač pa je marsikaj odvisno od situacije. Nekatere vrste lahko spreminjajo odmerek in sestavo glede na okoliščine, v katerih ga uporabijo,« je pojasnil dr. Križaj.
Poleg kač so med strupenimi živalmi še škorpijoni, žuželke, ribe, številni morski mehkužci na splošno, pajki, dvoživke in tako naprej.
Zanimivo je, da je v povprečju v vsakem strupu okrog 100 farmakološko aktivnih substanc oziroma toksinov z različnimi učinki. Živo si lahko predstavljamo: piči nas kača, kmalu začutimo bolečino, s telesom se dogaja nekaj nepredvidljivega. Lahko močno krvavimo, imamo paralizirane mišice, lahko sledi gangrena, pojavlja se mehurjenje. Odvisno od živali, odvisno od strupa.
Glavne tarče delovanja živalskih toksinov so res številne – od živčnega sistema prek srca in ožilja do mišic. »Tarč je še mnogo več. Tako rekoč vsi organski sistemi, ki so v človeku, so lahko tarča živalskih toksinov.«
Kače ljudem povzročajo največ težav, pri čemer po svetu živi 2200 različnih vrst, od katerih je 250 takih, ki lahko človeka ubijejo z enim samim ugrizom. Puščavska pursa, indijska kobra, Russllov verigasti gad in navadni krajt so tiste vrste, ki povzročajo največ smrti, predvsem zato, ker živijo v najbolj gosto naseljenih delih Azije. V Evropi, po drugi strani, sta bolj ali manj ključni dve vrsti: gad in modras. Nista nedolžna. Še zdaleč ne. Če piči modras, lahko nastane edem, pri katerem je potreben kirurški poseg v okončino, v katero je kača človeka ugriznila. Pojavi se pritisk na žile, kar prepreči pretok krvi, prav tako na živce, kar ustavi živčno komunikacijo, in ud bi lahko odmrl. Zastrupljeni morda ne more več dvigniti vek, pojavi se krvavitev, saj kri nima več sposobnosti strjevanja. Omenjen Russllov gad, kot primer, pa ima ravno nasproten učinek: njegov strup povzroči, da se kri v hipu strdi. Ob piku krajta so lahko prizadete prstne mišice in človek ne more več dihati. V takih primerih pomagajo samo še aparature, telo pa se nato regenerira v nekaj tednih.
Od gada do škorpijona
Približno pet milijonov ljudi na leto doživi takšno ali drugačno zastrupitev, okrog 200.000 je smrtnih primerov. Antivenomika se ukvarja s pripravo protistrupov. To je mogoče narediti tako, da se odmerek strupa vbrizga v konja, zaradi česar nastanejo protitelesa, ki jih potem lahko uporabimo za serum. To je eden od možnih načinov. Potem raziščejo, ali ima lahko to blagodejen učinek na zdravljenje bolezni.
Danes znanstveniki dosegajo konkretne uspehe. Recimo: v literaturi je opisan kaptopril, zdravilo, ki se običajno uporablja za nadzor visokega krvnega tlaka. Pridobljeno je iz beljakovine, najdene v strupu brazilskega gada. Z usmerjanjem na določen encim pomaga sprostiti krvne žile in znižuje krvni tlak. Druga zgodba o uspehu zadeva stožčastega polža, morskega plenilca s strupenim arzenalom. Raziskovalci so v strupu odkrili toksin zikonotid, ki je obetaven pri zdravljenju kronične bolečine. Ta toksin namreč deluje tako, da moti signale bolečine, ki se prenaša po živčnem sistemu. Zdravilo je tisočkrat bolj učinkovito od morfija in ne povzroča odvisnosti. Povedano malo bolj znanstveno: veže se na kalcijev kanalček, na poti, po kateri se bolečina širi iz periferije v možgane, zaradi česar jo zaznamo. Ta molekula se torej veže in signalu prepreči pot.
Literatura je polna takšnih primerov. Živalski koktajli kemikalij, pogosto sestavljeni iz beljakovin in peptidov, so se namreč razvili tako, da ciljajo specifične funkcije plena. Znanstveniki zdaj te komponente izolirajo in proučujejo njihov potencial za zdravljenje človeških bolezni. V naših krajih in neposredni soseščini so glede tega posebej zanimive tri vrste kač: modras, navadni gad in mali gad. Slednji, denimo, ki živi v dinarskem gorstvu med Hrvaško in Bosno, je zanimiv, ker se prehranjuje z žuželkami. Ima torej toksine, ki so morda lahko odličen bioinsekticid, uporaben v agrokemiji ...
Modrasova pomoč
Na Institutu Jožef Stefan so glede prepoznavanja modrasovih toksinov naredili pomembne korake. Kot rečeno, modrasov pik lahko povzroča krvavitve, saj prepreči strjevanje krvi. Tako je morda sestavina njegovega strupa uporabna pri preprečevanju srčno-žilnih bolezni, posebej venske tromboze, ko se v venah na nogi brez nekega posebnega vzroka tvorijo strdki. Ker modrasov strup preprečuje strjevanje, bi lahko bil koristen pri izdelavi boljših zdravil.
Ko je dr. Križaj takole pripovedoval, se je zdelo, da pred znanostjo ni meja. Navsezadnje ni naključje, da so že v davnini zdravljenje povezovali s simbolom kače.
Lahko pa bi uporabili tudi simbol škorpijona, če se pošalimo. Iz strupa palestinskega rumenega škorpijona so namreč svetovni znanstveniki izolirali del, ki je lahko uporaben pri označevanju določenih celičnih in tkivnih struktur. Z njim lahko denimo označijo rakaste tvorbe in odkrivajo rakaste celice 500-krat bolje kot z magnetno resonanco. Kirurg lahko na tak način tudi bolj natančno odstrani problematično tkivo. Iz strupa so izdelali tudi antidiabetik za lajšanje sladkorne bolezni tipa 2, in sicer iz strupa gilske pošasti, kot se živalska vrsta imenuje. V svojem strupu ima peptid, ki deluje podobno kot peptid v človeškem črevesju: sproži izločanje inzulina. Ta je zadnje čase precejkrat omenjen, saj z njegovo pomočjo nekateri tudi hujšajo.
Prav tako pomembna je uporaba teh snovi v agrokemiji, kjer je na podlagi strupov mogoče pripraviti ekološke biopesticide. V strupu avstralskega lijakastega pajka so molekule, ki selektivno pobijajo samo mrčes, žuželke. To je bioinsekticid, ki za ljudi ni strupen, tako da se lahko z njegovo uporabo izognejo gensko spremenjenim rastlinam, saj je lahko zelo učinkovit.
Pot od strupa do zdravila sicer ni preprosta. Pridobivanje in čiščenje želenih komponent je zapleten postopek. Poleg tega je za zagotavljanje varnosti in učinkovitosti teh potencialnih zdravil potrebno strogo testiranje. Kakšnih 10 do 15 let traja, preden rezultati iz laboratorijev privedejo do zdravil v lekarnah, pri čemer pot ni vselej uspešna.
Kljub izzivom so potencialne nagrade vredne truda. Živalski strupi ponujajo ogromno knjižnico edinstvenih molekul z izjemnimi lastnostmi. Znanstveniki nadaljujejo raziskave. Kot smo lahko videli, tudi pri nas. Pričakujemo lahko, da bomo dobili še več zdravil. Od zdravljenja bolečine in visokega krvnega tlaka do morebitnega boja proti raku – prihodnost medicine lahko presenetljivo veliko dolguje nekaterim najbolj strupenim bitjem narave.
»Strup za živali je kot nekakšen 'švicarski vojaški nož', ki nima samo enega namena, pač pa je marsikaj odvisno od situacije. Nekatere vrste lahko spreminjajo odmerek in sestavo glede na okoliščine, v katerih strup uporabijo.«