Список животных, яд которых уже помог учёным создать новые лекарства, весьма широк. Тут вам пауки, змеи, рыбки и даже улитки. А теперь ещё и лягушки.
Среди них есть сотни весьма опасных видов, которые используют десятки различных нейротоксинов. Если не знать о такой особенности, отличить простою лягушку от ядовитой довольно сложно: последние часто выглядят безобидно, да и размерами не устрашают.
Но для исследователей самый главный вопрос заключается в том, что за механизм помогает этим земноводным травить потенциальных врагов и при этом не наносить никакого вреда своему же организму. И ответ на эту загадку связан с разработкой новых обезболивающих препаратов.
Новое исследование в этой области провели учёные из Техасского университета в Остине. Они изучали лягушек, которые используют токсин, известный как эпибатидин (собственно, в честь лягушек-древолазов из рода Epipedobates он и был назван).
Попадая в организм жертвы, это вещество парализует никотиновый ацетилхолиновый рецептор, который передаёт нервные импульсы через синапсы. Эта атака приводит к судорогам, гипертонии и даже смерти. А вот на собственные рецепторы лягушек этот яд не действует.
Соавтор исследования Ребекка Тарвин (Rebecca Tarvin) поясняет: умение выделять яд и поражать им жертву – это огромное преимущество для животных. Но почему же среди них так мало тех, кто пользуется этой привилегией? Всё дело в выработке резистентности к своему же яду. Такой подарок эволюция делает далеко не всем. Поэтому биологам было интересно, как именно лягушки приобрели устойчивость к своим токсинам.
Учёные решили убить сразу двух зайцев: разгадать давно волнующую их загадку, а также помочь медикам. Дело в том, что эпибатидин уже давно известен как мощное болеутоляющее. На его основе разрабатывалось немало различных препаратов, но пока что ни один из них не был допущен к клиническим испытаниям: слишком много побочных эффектов.
Авторы новой работы уверены: если понять, как именно ядовитые лягушки блокируют действие токсина на собственные рецепторы, то разработать безопасные лекарства на основе эпибатидина станет намного проще.
Специалисты собрали образцы тканей 28 различных видов эквадорских лягушек. Некоторые из которых поражали хищников эпибатидином, некоторые использовали другие ядовитые вещества, остальные вообще не были ядовитыми. Авторов интересовал упомянутый выше никотиновый ацетилхолиновый рецептор. Оказалось, что у ядовитых и неядовитых земноводных он работает по-разному.
Поясним, что сам по себе клеточный рецептор представляет собой молекулу (белок или гликопротеид) на поверхности клетки. Он передаёт сигналы между «внешним и внутренним» миром. Иными словами, на присоединение новой молекулы такой «посредник» отреагирует изменением – подаст сигнал. Эксперты выяснили, что никотиновый ацетилхолиновый рецептор животных не воспринимает эпибатидин как ядовитое вещество и спокойно «пропускает» его. А дальше, как говорится, дело техники: токсин блокирует передачу нервных импульсов.
Зато сами лягушки от такого эффекта себя обезопасили: они развили мутацию в гене, который отвечает за кодирование того самого рецептора. Из 2500 аминокислот, входящих в его состав, у земноводных изменилось всего три, и этого хватило, чтобы яд перестал действовать. Фактически лягушки приобрели иммунитет к своим токсинам. И, что самое интересное, такое приспособление развилось независимо сразу у трёх различных видов ядовитых лягушек.
Авторы надеются, что это исследование поможет создать не только новые эффективные обезболивающие, но и другие препараты – например, для борьбы с никотиновой зависимостью. Научная статья по итогам исследования опубликована в журнале Science.
Поскольку тот же рецептор у людей также участвует в боли и никотиновой зависимости, это исследование может предложить способы разработки новых лекарств для блокирования боли или помощи курильщикам, нарушающим привычку.
Автор: Юлия Воробьёва