Denník N

Trápi vás chronická bolesť? V novom lieku by mohli využiť jed škorpióna z austrálskeho buša

Ilustrácia – Fedor Pichanič
Ilustrácia – Fedor Pichanič

Novoobjavený jed prináša do biomedicínskeho výskumu niekoľko výhod – preniká samovoľne cez bunkovú membránu, pôsobí lokálne a do centrálneho nervového systému nezasahuje. Nemôže teda vyvolať závislosť.

Autor je imunológ, pôsobí v Slovenskej akadémii vied

Dostali ste niekedy zaucho? Krájali ste cibuľu? Ak ste na obe otázky odpovedali áno, rýchlejšie a lepšie pochopíte podstatu najnovšej spoločnej štúdie vedcov z univerzít v kalifornskom San Franciscu a v austrálskom Queenslande, ktorú začiatkom septembra uverejnili v jednom z najuznávanejších vedeckých časopisov Cell. Lebo na správne porozumenie vedeckej práce totiž nie je nič lepšie ako pokusy.

Poďme teda hneď k tomu prvému. Keď ste dostali to zaucho, určite ste si všimli, ako vás postihnuté miesto najprv zabolelo a vzápätí sčervenalo, či pri väčšom napriahnutí partnera aj opuchlo. To bolo kvôli tomu, že zakončenia vašich nervových vlákien, neuróny v koži na tvári, okamžite po mechanickom podráždení vylúčili jeden neuropeptid.

Zápalové ochorenia a substancia p

Táto látka, s alchymickým názvom substancia p, sa na tie isté neuróny okamžite spätne naviazala cez svoj špecifický receptor, ktorý sa volá sa neurokinín. Väzba vzbudila elektrický vzruch v membráne neurónov a tento signál sa rýchlosťou blesku nervovými vláknami preniesol cez miechu do mozgu, ktorý ho prečítal ako správu o náhlej štipľavej bolesti, konkrétne na líci.

Receptory pre kratučkú substanciu p sa však nachádzajú aj na imunitných bunkách a cievach. Ich odpoveďou je, že sa vám do postihnutého miesta vyplaví ešte kratší histamín a rozšíria sa vám cievy – nastáva takzvaná vazodilatácia. Výsledkom toho je obligátne sčervenanie, či prípadný opuch a pálenie navyše. Aj keď pocit zlosti a zášti môže po tejto vašej skúsenosti vo vás ešte chvíľu pretrvávať, opuch, rumeň aj bolesť spravidla rýchlo pominú.

Podobné symptómy ako zaucho sprevádzajú aj zápalové ochorenia a substancia p v ňom zohráva dôležitú úlohu. Príznaky zápalu už v prvom storočí presne popísal slávny rímsky lekár Celsus – „rubor, tumor, calor, dolor“ – teda sčervenanie, opuch, pálenie a bolesť. Je to preto, lebo aj pri zápale sú neuróny pod prúdom, cievy rozšírené, imunitné bunky aktivované. Bolesť však trvá dlhšie. Až do vyliečenia – vtedy by mal správne nastavený imunitný systém situáciu v tkanive upokojiť a vrátiť do normálu.

Liek proti chronickej bolesti

Niekedy sa však stáva, že signál zostane spustený, aj keď spúšťač už nie je dávno prítomný, neuróny sú chronicky podráždené a bolesť pretrváva aj dlho po vyliečení. Nazýva sa to chronická bolesť a lekári si s ňou neveľmi vedia rady.

Dnes sa v medicíne na tlmenie bolesti najviac využívajú lieky na báze opiátov, napríklad morfín a kodeín. Tie však pri dlhšom užívaní vyvolávajú závislosť, lebo nepôsobia špecificky na nervové zakončenia v tkanivách, ale priamo na neuróny v mozgu.

Neurológovia sa niekoľko desaťročí snažili vyvinúť liek proti chronickej bolesti práve na základe vedomostí o substancii p, ktorá bolesť vyvoláva. Chceli získať molekulu podobnú tomuto neuropeptidu, ktorá by sa viazala na ten istý receptor – neurokinín, ale namiesto aktivácie by ho zablokovala – teda takzvaný antagonist. Neboli však úspešní.

Bolo to preto, lebo substancia p nie je len spúšťačom bolesti. Má mnoho ďalších, často protichodných funkcií v závislosti od toho, na aké bunky pôsobí.

Aj kvôli tomuto neúspechu zostáva hľadanie nového lieku proti chronickej bolesti jednou z hlavných priorít súčasnej biomedicínskej vedy. Autori spomínaného článku v novom čísle časopisu Cell ho, zdá sa, vystopovali v austrálskom buši.

Jed z austrálskeho škorpióna

Vráťme sa však teraz k druhému pokusu. Keď ste si pripravovali svoje obľúbené jedlo – cibuľu na masti – iste ste si všimli, že vám do očú vyhŕkli slzy. Poniektorí sa možno úplne rozplakali a rozkýchali.

Je to preto, lebo cibuľa obsahuje látky, takzvané reaktívne elektrofily, dráždiace receptory, ktoré sú prítomné nielen vo vašich chuťových pohárikoch (cibuľa vám chutí), ale aj v bunkách slizníc očí a nosa (pri jej krájaní plačete). Takéto látky sa nachádzajú aj v horčici, cesnaku či v japonskom chrene wasabi.

Austrálski a kalifornskí vedci objavili, že tieto reaktívne látky neobmedzili pole svojej pôsobnosti iba na ríšu flóry. Keď raz budete v austrálskom buši zdvíhať z dlhej chvíle kamene alebo polená, dávajte si pozor, aby vás neuštipol austrálsky škorpión, tamojšími zvaný black rock scorpion (Urodacus manicatus). Je to vraj veľmi, ale naozaj veľmi bolestivé.

Všeobecne, ak živočíchy štípu či hryzú, je to preto, že buď chcú svoju obeť zjesť, v tom prípade ju svojím jedom paralyzujú, alebo zastrašiť, a v tom prípade by si to tá obeť mala pamätať na celý život a už sa viac k majiteľovi žihadla nepriblížiť. A to je práve prípad austrálskeho škorpióna. Koho uštipne, ten si už navždy bude kontrolovať topánku, kým si ju obuje.

Podobný mechanizmus účinku

Vedci z univerzít v San Franciscu a Quennslande jedného takéhoto škorpióna chytili, zo žihadla mu odobrali jed a objavili, čo tú bolesť spôsobuje. Je to zložka jedu, ktorá sa viaže na receptor v nervových zakončeniach, napríklad v palci nohy, ale teraz pozor, príde prekvapenie – táto zložka patrí svojím chemickým charakterom medzi reaktívne elektrofily.

To znamená, že sa viaže na ten istý receptor ako to štipľavé oné z cibule, horčice či wasabi. Keďže objavitelia sú zrejme milovníci suši, nazvali novú účinnú látku z jedu škorpióna toxín receptoru pre japonský chren wasabi – WaTx.

Keď sa elektrofily z wasabi či jedu škorpióna naviažu na svoj receptor, či už na epiteli jazyka, v očiach, v nose, alebo v tkanivách na neurónoch, spustí sa okamžitá reakcia – hodovník pocíti ostrú chuť, vyhŕknu mu slzy, prípadne začne kašľať a kýchať, neopatrný zálesák pocíti ostrú bolesť v palci na nohe. Je to podobný mechanizmus, aký spúšťa spomínaná substancia p s tým rozdielom, že receptorom tu nie je neurokinín, ale takzvaný receptor pre wasabi, odborne zvaný TRPA1.

TRPA1 je vlastne iónový kanálik na membránach neurónov, ktorý sa pri podráždení, teda pri naviazaní elektrofilu, otvorí a pustí do buniek ióny vápnika a sodíka. Tým sa na membráne zmení potenciál, vytvorí sa elektrický vzruch, ktorý sa okamžite šíri do mozgu, ktorý ho prečíta ako správu o náhlej ostrej bolesti, konkrétne v palci.

Vhodný kandidát na vývin lieku

Novoobjavený jed prináša do biomedicínskeho výskumu niekoľko výhod. Po prvé, preniká samovoľne cez bunkovú membránu, pôsobí lokálne a do centrálneho nervového systému nezasahuje. Nemôže teda vyvolať závislosť.

Po druhé, potom ako sa naviaže na iónový kanál a otvorí ho, kanál zostane v otvorenom stave a je teda neprístupný ďalšiemu vzruchu, a po tretie, nevstupuje do zápalových procesov, ako napríklad substancia p, ktorá onehdy vývojárov liekov tak veľmi sklamala.

To všetko robí z nového škorpionieho jedu WaTx skvelého kandidáta na vývin špecifického lieku. Najbližšou úlohou bude vyvinúť antagonistu pre tento jed, teda látku, ktorá by sa na WaTx natoľko podobala, aby sa naviazala na ten istý receptor, ale ktorá by bola funkčne odlišná a receptor neaktivovala, ale priamo zablokovala. Ak zoberieme do úvahy podobnosť jedu na štipľavé komponenty cibule či horčice, kandidátov je habadej.

A toho sa týka aj výrazná pridaná hodnota, ktorú publikovaná práca prináša do našich vedomostí o evolúcii. Vyzerá to totiž tak, že príslušníci zvieracej a rastlinnej ríše si na odstrašenie vyšších cicavcov vyvinuli tie isté mechanizmy založené na chemicky veľmi príbuzných látkach. Škorpión ani cibuľa jednoducho nechcú byť zjedení. Zdá sa však, že v tom druhom prípade evolúcia až tak neuspela. Cibuľa je totiž na rozdiel od škorpióna trvalou súčasťou našej kuchyne.

Dostupné z: https://doi.org/10.1016/j.cell.2019.07.014

[Behajte lepšie vďaka knihe Od antilopy po Zátopka. Encyklopédia behu pre začiatočníkov aj pokročilých od bežca, fotografa a novinára v jednej osobe Petra Kováča.]

Máte pripomienku alebo ste našli chybu? Prosíme, napíšte na pripomienky@dennikn.sk.

Príroda

Veda, Zdravie

Teraz najčítanejšie