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Vielversprechende pharmakologische Anwendungen erhofft man sich vom Gift eines Unterwasserkrebs, dessen Toxine im Rahmen einer internationalen Studie unter Leitung der Goethe-Universität Frankfurt nun untersucht wurden.
Wortwörtlich tief tauchen mussten die Forscher für diesen vielversprechenden pharmakologischen Durchbruch: Ein Unterwasserkrebs, der ausschließlich in den mexikanischen Cenoten-Höhlen vorkommt, liefert neuartige Toxine, die Ionenkanäle hemmen. Das konnte eine internationale Studie unter Leitung von Björn von Reumont von der Goethe-Universität Frankfurt nun nachweisen.
Dass es auch unter den Krebstieren giftige Vertreter gibt, wurde erst vor wenigen Jahren entdeckt, weshalb deren Toxine noch verhältnismäßig wenig erforscht sind. Der Remipede Xibalbanus tulumensis wurde in den Unterwasser-Höhlen auf der mexikanischen Halbinsel Yucatan entdeckt. Sein Gift enthält eine Vielzahl von Komponenten, darunter eine neue Art von Peptiden, die nach ihrem Produzenten als Xibalbine bezeichnet werden.
Einige dieser Xibalbine enthalten ein charakteristisches Strukturelement, das auch von Toxinen vor allem aus Spinnen bekannt ist: Mehrere Aminosäuren (Cysteine) des Peptids sind so miteinander verbunden, dass eine knotenähnliche Struktur entsteht. Sie verleiht den Peptiden Widerstandsfähigkeit gegen Enzyme, Hitze und extreme pH-Werte. Derartige Knottine wirken oft als Neurotoxine, die mit Ionenkanälen interagieren und daher Beutetiere lähmen können, was auch für einige Xibalbine angenommen wurde.
Interessant für neurologische Erkrankungen
Die Studie zeigt nun, dass alle getesteten Xibalbin-Peptide – insbesondere Xib1, Xib2 und Xib13 – Kaliumkanäle in Säugetiersystemen wirksam hemmen. „Diese Hemmung ist von großer Bedeutung für die Entwicklung von Wirkstoffen für die Behandlung einer Reihe von neurologischen Krankheiten, einschließlich Epilepsie”, sagt von Reumont. Xib1 und Xib13 zeigen zusätzlich die Fähigkeit, spannungsabhängige Natriumkanäle zu hemmen, wie sie etwa in Nerven- oder Herzmuskelzellen vorkommen. Außerdem können die beiden Peptide in Sinnesnervenzellen (sensorischen Neuronen) höherer Säugetiere zwei in die Signalübertragung involvierte Proteine aktivieren, die Kinasen PKA-II und ERK1/2. Letzteres lässt vermuten, dass sie an der Schmerzsensibilisierung beteiligt sind, was neue Ansätze in der Schmerztherapie eröffnet.
Ungenutztes Potenzial mariner Arten
Die Bioaktivität der Xibalbine verdeutlicht das ungenutzte Potenzial der marinen Artenvielfalt. Die Herstellung von Arzneimitteln aus Tiergiften sei jedoch ein komplexer und zeitaufwändiger Prozess, warnt von Reumont: „Geeignete Kandidaten zu finden und ihre Wirkung umfassend zu charakterisieren, sodass damit die Basis für sichere und wirksame Arzneimittel gelegt wird, ist heute nur noch in einem großen interdisziplinären Team wie in unserer Studie möglich.”
Hinzu komme, dass im Falle der Remipeden die Zeit drängt. Ihr Lebensraum ist durch den Bau des Intercity-Eisenbahnnetzes Tren Maya quer durch die Halbinsel Yucatan massiv bedroht. „Die Cenoten sind ein hochsensibles Ökosystem“, erklärt der Studienleiter, der als erfahrener Höhlentaucher während mehrerer Höhlentauchexpeditionen Remipeden in Yucatan gesammelt hat. „Unsere Studie verdeutlicht, wie wichtig der Schutz der biologischen Vielfalt ist – nicht nur wegen ihrer ökologischen Bedeutung, sondern auch wegen potenziellen Inhaltsstoffen, die für uns Menschen von entscheidender Bedeutung sein können.“
