Kľúč k vývoju lepších liekov na cukrovku by sa podľa vedcov mohol ukrývať v toxíne jedného z najjedovatejších živočíchov na planéte.
Nenápadný predátor Conus geographus, ktorého jed môže byť smrteľný aj pre človeka. Ilustračný obrázok. Zdroj: iStockphoto.com
Ulitníky z čeľade homôlkovité (po anglicky cone snails) patria medzi najjedovatejšie živočíchy na Zemi. Predstavitelia tejto čeľade disponujú unikátnym arzenálom jedovatých látok, predovšetkým neurotoxínov, pomocou ktorých dokážu zneškodniť potenciálneho nepriateľa.
K najnebezpečnejším patrí druh Conus geographus. Jed tohto slimáka sa v živočíšnej ríši radí medzi najsmrteľnejšie. Okrem iného obsahuje aj rôzne toxické inzulíny znižujúce hladinu cukru v krvi.
Slimák ich vylučuje počas lovu alebo pri obrane a dokáže nimi svoju obeť paralyzovať. Čo sa deje v tele ryby, keď sa do jej systému dostane jed? V tele obete dôjde v dôsledku pôsobenia toxínu k poklesu hladiny cukru v krvi, hypoglykémii, ktorá vedie až k hypoglykemickej kóme, obeť upadne do bezvedomia. Takto paralyzovaný živočích sa potom stáva ľahkou korisťou predátora.
Toxín regulujúci hladinu cukru
Medzinárodný vedecký tím pod vedením Heleny Safaviovej-Hemamiovej z Utahskej univerzity chcel zistiť, či jed slimákov obsahuje látky, ktorými dokážu kontrolovať hladinu cukru stavovcov.
Ako vedci informujú v štúdii, uverejnenej v Nature Communications, podarilo sa im nájsť toxín, ktorý napodobňuje ľudský hormón somatostatín. Tento peptidový hormón tlmí (inhibuje) tvorbu a uvoľňovanie (sekréciu) niekoľkých ďalších hormónov vrátane rastového hormónu, tyreotropného hormónu, cholecystokinínu a inzulínu.
Somatostatín ovplyvňuje mnohé procesy v ľudskom tele, okrem iného reguluje hladinu cukru v krvi. Vzniká v pankrease, kde inhibuje vylučovanie ďalších pankreatických hormónov, konkrétne inzulínu a glukagónu. Znamená to, že tlmí uvoľňovanie inzulínu, ak je hladina cukru v krvi nízka. Na druhej strane tiež zabraňuje uvoľňovaniu antagonistu inzulínu glukagónu, ktorý zabezpečuje, aby sa hladina cukru v krvi opäť zvýšila.
Smrtiaca zbraň
Vedci zistili, že podobné účinky ako somatostatín má aj jed slimáka Conus geographus, takzvaný konsomatín. Ten má rovnakú evolučnú líniu ako somatostatín.
V priebehu milióny rokov prebiehajúcej evolúcie sa však hormón vyvinul na akúsi smrtonosnú zbraň morského slimáka. Transformovaný somatostatín dokážu slimáky použiť oveľa cielenejšie. Biochemička Safaviová-Hemamiová v správe univerzity vysvetľuje: „Jedovaté živočíchy v priebehu evolúcie zladili zložky jedu tak, aby zasiahli konkrétny cieľ v koristi a narušili ho.“
Smrteľný účinok konsomatínu tkvie najmä v zabraňovaní opätovného zvýšenia hladiny cukru v krvi obete tým, že blokuje uvoľňovanie glukagónu.
Ho Yan Yeungová a Thomas Koch s čerstvo nazbieranými slimákmi. Obaja sa podieľali na výskume. Zdroj: University of Utah Health. Autor: Safavi Lab
„Domnievame sa, že slimák Conus geographus vyvinul tento vysoko selektívny toxín, aby spolu s toxínom podobným inzulínu znížil hladinu cukru v krvi na veľmi nízku úroveň,“ hovorí Ho Yan Yeungová, prvá autorka štúdie.
Pomôžu vo vývoji liekov na cukrovku?
Vedecký tím predpokladá, že jed slimákov z čeľade homôlkovité by mohol obsahovať ďalšie molekuly s podobnými účinkami, ktoré regulujú hladinu cukru v krvi. „Znamená to, že v jede nemusia byť len toxíny podobné inzulínu a somatostatínu,“ uviedla Yeungová. „Potenciálne by tam mohli byť aj iné toxíny, ktoré majú vlastnosti regulujúce glukózu.“
Tieto toxíny by mohli v oblasti medicínskej chémie poslúžiť na vývoj lepších liekov na cukrovku, ale i iné hormonálne ochorenia. Účinky konsomatínu na hladinu cukru v krvi by mohli spôsobiť, že jeho použitie ako liečiva bude nebezpečné. Výskum jeho štruktúry by však vedcom mohol pomôcť vo vývoji liekov na endokrinné poruchy, ktoré by mali menej vedľajších účinkov.
Potvrdenie tejto hypotézy si však vyžaduje ďalší výskum, pretože mnohé molekulárne mechanizmy regulácie cukru v krvi ešte stále nie sú celkom objasnené alebo známe.
Čím sa zaoberá medicínska chémia?
Medicínska chémia je časť chémie, ktorá sa zaoberá objavovaním, vývojom, identifikáciou a interpretáciou spôsobu účinku biologicky aktívnych zlúčenín na molekulovej úrovni. Vo všeobecnosti sa medicínska chémia venuje projektovaniu a príprave zlúčenín, ktoré sa dajú použiť v medicíne na prevenciu, liečenie alebo vyliečenie chorôb ľudí alebo zvierat. Ide o interdisciplinárnu vedu, ktorá sa nachádza na rozhraní organickej chémie a biologických vied (farmakológia, biochémia, molekulová biológia a imunológia) na jednej strane a chemických vied (fyzikálna chémia, teoretická chémia, molekulová spektroskopia, kryštalografia a informačné technológie) na strane druhej.
„Ľudia sa pokúšajú o medicínsku chémiu a vývoj liekov už niekoľko sto rokov, nie vždy úspešne,“ uvádza biochemička Safaviová-Hemamiová. „Ulitníky z čeľade homôlkovité mali veľa času na to, aby to urobili naozaj dobre.“ Alebo ako hovorí jej kolegyňa Ho Yan Yeungová: „Ulitníky z čeľade homôlkovité sú jednoducho veľmi dobrí chemici.“
Zdroj: science.ORF.at, University of Utah Health, Unilabs.sk, iNaturalist
(zh)
