Целебные отравы: яд паука-солдата снизит хроническую и острую боль
Российские ученые исследовали нейротоксин из яда бразильского паука-солдата Phoneutria nigriventer и выяснили, что он может купировать острую и хроническую боль. Считается, что это самый опасный представитель своего рода, который смертоноснее черной вдовы. Одно из веществ из его выделений оказалось способно усиливать работу определенных ионных каналов в клетках человека, что ослабляет активность нейронов, ответственных за болевую реакцию. Это открытие поспособствует разработке обезболивающих средств, лишенных недостатков зарегистрированных лекарственных препаратов, считают специалисты.
Ядовитее черной вдовы
Phoneutria nigriventer — вид чрезвычайно опасного паука семейства бегунов, обитающего в Южной Америке. Его еще называют «солдат» за особенность поднимать передние лапки вверх. Считается, что это самый ядовитый паук в мире, который по смертоносности превосходит даже черную вдову. Его яд содержит по меньшей мере пять фракций (составная часть смеси жидкостей), включающих нейротоксические пептиды. В больших концентрациях эти вещества вызывают потерю мышечного контроля и проблемы с дыханием, что приводит к параличу и в конечном итоге к смерти от удушья. Кроме того, укус паука вызывает сильную боль, головокружение, озноб и лихорадку, а также повышает артериальное давление и частоту пульса.
С другой стороны, известно, что укус этого паука вызывает сильную эрекцию. В яде есть пептиды, которые рассматриваются как перспективные препараты от эректильной дисфункции. Кроме того, некоторые пептиды — блокаторы ионных каналов способны ослаблять болевые сигналы и рассматриваются как потенциальные анальгетики.
Бразильский паук-солдат Phoneutria nigriventer
Ученые из Института биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН и МФТИ с коллегами исследовали нейротоксин из яда паука-солдата, который называется Phα1β. Эксперименты на животных моделях показали, что его введение уменьшает как острую, так и хроническую боль.
— Обезболивающее действие этого нейротоксина связано с блокировкой кальциевых каналов в мембране клеток и действием на каналы TRPA1 (ионные каналы, расположенные на плазматической мембране многих клеток человека и животных), которые играют важную роль в передаче болевых сигналов и развитии воспалительных реакций. Они отвечают за восприятие сильного холода, химических раздражителей и медиаторов воспаления, а также вовлечены в переход от острой боли к хронической, — рассказала «Известиям» профессор кафедры физико-химической биологии и биотехнологии МФТИ, заведующая лабораторией биоинженерии нейромодуляторов и нейрорецепторов ИБХ РАН Екатерина Люкманова.
Ранее предполагалось, что этот нейротоксин действует как блокатор каналов и физически препятствует току ионов через пору клетки. Однако специалисты МФТИ опровергли эту версию.
— Мы обнаружили, что токсин не ингибирует канал, а, напротив, активирует его, усиливая ионные токи. На первый взгляд активация канала TRPA1 не соответствует обезболивающему эффекту, наблюдаемому в опытах на животных. Мы предполагаем, что задействован более сложный механизм, — пояснил профессор кафедры физико-химической биологии и биотехнологии МФТИ, заведующий лабораторией структурной биологии ионных каналов ИБХ РАН Захар Шенкарев.
Вероятно, усиленная работа каналов в присутствии этого токсина приводит к уменьшению активности нейронов, что в свою очередь уменьшает ответ на внешний стимул, вызывающий болевые ощущения, и приводит к снижению воспалительных реакций, полагают ученые.
Анальгетики будущего
Это исследование — начальный этап большой работы по изучению функции канала TRPA1. Команда планирует задействовать современные методы ядерного магнитного резонанса (ЯМР) и криоэлектронной микроскопии для определения участка связывания и установления пространственной структуры комплексов нейротоксинов с этим ионным каналом. Специалисты также исследуют яды других пауков и морских анемонов.
— Это позволит нам получить новые структурные данные о молекулярных механизмах работы канала TRPA1, которые представляют большой интерес в качестве основы для создания новых анальгетиков, — добавил Захар Шенкарев.
Как пояснили эксперты, поиск новых мишеней и воздействующих на них молекул — важнейшая задача исследований в области медицины и фармации. Одно из таких направлений — разработка обезболивающих средств, лишенных недостатков зарегистрированных лекарственных препаратов. Например, опиоидные анальгетики характеризуются развитием привыкания и нарушением деятельности кишечника. А применение нестероидных противовоспалительных препаратов может приводить к возникновению тромбозов, нарушениям со стороны желудочно-кишечного тракта, кровотечениям, аллергическим реакциям и так далее, рассказали специалисты.
— Ионный канал TRPA1 — перспективная терапевтическая мишень для лечения болевого синдрома. В настоящее время идентифицированы низкомолекулярные соединения, влияющие на функции канала, однако зарегистрированные препараты отсутствуют. В связи с этим поиск и исследование модуляторов этого канала для создания новых эффективных и безопасных лекарственных препаратов для лечения различных патологических состояний остаются актуальными, — отметила директор Научно-образовательного центра «Фармация» СамГМУ Минздрава России, доктор фармацевтических наук Татьяна Рязанова.
Результаты проекта соответствуют или превосходят мировой уровень и имеют практическую значимость в плане разработки обезболивающих средств нового класса, считает эксперт.
Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда. Результаты работы опубликованы в журнале Toxins.
