Blarina-Toxin
| Blarina-Toxin (Blarina brevicauda) | ||
|---|---|---|
| Masse/Länge Primärstruktur | 253 Aminosäuren | |
| Präkursor | (282 aa) | |
| Bezeichner | ||
| Externe IDs | ||
| Enzymklassifikation | ||
| EC, Kategorie | 3.4.21.-, Serinproteinase | |
| MEROPS | S01.409 | |
| Reaktionsart | Spaltung von Peptidbindungen | |
| Substrat | Kininogen | |
| Produkte | Kallidin | |
Blarina-Toxin, Kurzbezeichnung BLTX, ist ein tierisches Gift. Es ist bei Vertretern der Amerikanischen Kurzschwanzspitzmäuse, nach deren Gattungsnamen Blarina es benannt ist, im Speichel und in den Unterkieferspeicheldrüsen zu finden. Darüber hinaus verfügen Skorpion-Krustenechsen in den Unterlippendrüsen über ein strukturell, biochemisch und funktional nahezu identisches Gift, das als Gilatoxin bezeichnet wird. Damit zählt BLTX nicht nur zu den wenigen in Säugetieren vorkommenden Giften, sondern ist darüber hinaus aus phylogenetischer Sicht unabhängig voneinander in zwei verschiedenen Tiergruppen entstanden.<ref name="CB2009">Yael T. Aminetzach, John R. Srouji, Chung Yin Kong und Hopi E. Hoekstra: <templatestyles src="Webarchiv/styles.css" />Convergent Evolution of Novel Protein Function in Shrew and Lizard Venom ( vom 24. September 2015 im Internet Archive; PDF; 874 kB). In: Current Biology. Online veröffentlicht am 29. Oktober 2009. Elsevier, doi:10.1016/j.cub.2009.09.022.</ref> Das Gift, das als Serinprotease fungiert und dem körpereigenen Enzym Kallikrein ähnelt, dient Kurzschwanzspitzmäusen zur Lähmung und Tötung von Beutetieren. Beim Menschen ruft ein Biss dieser Tiere im Allgemeinen keine schwerwiegenden Symptome hervor.
Eigenschaften
Blarina-Toxin wurde erstmals 1942 beschrieben und im Speichel und der Unterkieferspeicheldrüse der Nördlichen Kurzschwanzspitzmaus Blarina brevicauda nachgewiesen.<ref name="JPET1955">Sydney Ellis, Otto Krayer: Properties of a Toxin From the Salivary Gland of The Shrew, Blarina brevicauda. In: Journal of Pharmacology and Experimental Therapeutics. 114(2)/1955, S. 127–137, ISSN 0022-3565.</ref> Die molare Masse der aus 253 Aminosäuren bestehenden aktiven Form, die aus einer Vorform aus 282 Aminosäuren gebildet wird, liegt bei 28 Kilodalton.<ref name="PNAS2004">Masaki Kita, Yasuo Nakamura, Yuushi Okumura, Satoshi D. Ohdachi, Yuichi Oba, Michiyasu Yoshikuni, Hiroshi Kido, Daisuke Uemura: Blarina Toxin, a Mammalian Lethal Venom From The Short-tailed Shrew Blarina brevicauda: Isolation and Characterization. In: Proceedings of the National Academy of Sciences. 101(20)/2004, S. 7542–7547, ISSN 0027-8424.</ref> Aus funktioneller Sicht handelt es sich um eine Serinprotease,<ref name="PNAS2004"/> die Kininogene in Kinine umwandelt und sich evolutionär wahrscheinlich aus der KLK1-Variante<ref name="CMLS2008">Åke Lundwall, Maria Brattsand: Kallikrein-Related Peptidases. In: Cellular and Molecular Life Sciences. 65(13)/2008, S. 2019–2038, ISSN 1420-682X.</ref> des körpereigenen Enzyms Kallikrein ableitet.<ref name="CB2009"/> Es ist unter anderem durch Aprotinin hemmbar, die proteolytische Aktivität ist essentiell für die Giftwirkung.<ref name="PNAS2004"/> Das pH-Optimum liegt bei 9,0.<ref name="PNAS2004"/>
Die strukturell, biochemisch und funktional nahezu identische und auch als Gilatoxin bezeichnete Kallikrein-artige Komponente des Gifts der Skorpion-Krustenechse (Heloderma horridum), die im Vergleich zur Form aus Blarina brevicauda eine Molekülmasse von rund 33 Kilodalton hat, besteht aus 245 Aminosäuren.<ref name="Biochemistry1981">Robert A. Hendon, Anthony T. Tu: Biochemical Characterization of The Lizard Toxin Gilatoxin. In: Biochemistry. 20(12)/1981, S. 3517–3522, ISSN 0006-2960.</ref><ref name="JBC1993">Pongsak Utaisincharoen, Stephen P. Mackessy, Roger A. Miller, and Anthony T. Tu: Complete Primary Structure and Biochemical Properties of Gilatoxin, a Serine Protease with Kallikrein-like and Angiotensin-degrading Activities. In: Journal of Biological Chemistry. 268(29)/1993, S. 21975–21983, ISSN 0021-9258.</ref>
Wirkung
Die letale Dosis (LD50) von Blarina-Toxin, das vorwiegend auf das Zentralnervensystem wirkt, beträgt rund ein Milligramm pro Kilogramm Körpergewicht bei intraperitonealer Injektion in Mäusen<ref name="PNAS2004"/> und etwa 0,1 bis 0,2 Milligramm pro Kilogramm Körpergewicht bei intravenöser Injektion in Kaninchen.<ref name="JPET1955"/> Zu den Wirkungen zählen je nach Giftmenge allgemeines Unwohlsein, brennende Schmerzen, Schwellungen und Rötungen an der Bissstelle, Störungen der Atmung, ein Abfall des Blutdrucks durch Weitstellung der Blutgefäße sowie Krämpfe und Paralyse.<ref name="PNAS2004"/> Der Tod tritt durch Lähmung des Atemzentrums ein. Die Toxizität des Gifts bei einem Biss ist ausreichend, um kleinere Wirbeltiere wie andere Spitzmäuse, Mäuse und Wühlmäuse, Salamander und Frösche<ref>Joseph F. Merritt: Advances in the biology of shrews II. Special publication of the International Society of Shrew Biologists, Lulu.com, 2005, ISBN 9781411678187, S. 361–366.</ref> sowie Singvögel zu töten,<ref name="CF2000">Northern Short-Tailed Shrew (Blarina brevicauda). In: Charles Fergus: Wildlife of Pennsylvania and the Northeast. Stackpole Books, Mechanicsburg 2000, ISBN 0-81-172899-4, S. 16/17.</ref> die zu den Beutetieren der Amerikanischen Kurzschwanzspitzmäuse zählen.<ref name="AKWHB1995">Northern Short-Tailed Shrew (Blarina brevicauda). In: Allen Kurta, William Henry Burt: Mammals of the Great Lakes Region. University of Michigan Press, Ann Arbor 1995, ISBN 0-47-206497-5, S. 46–49</ref> In den meisten Fällen lähmt es die Beute, zu der außerdem auch Schnecken und Regenwürmer gehören.<ref name="SBVW1990">Stephen B. Vander Wall: Animal Storage. In: Food Hoarding in Animals. University of Chicago Press, Chicago 1990, ISBN 0-22-684735-7, S. 86–88.</ref> Diese überleben bis zu fünf Tage in einem komaähnlichen Zustand, wodurch sich Kurzschwanzspitzmäuse Vorräte aus unverdorbener tierischer Nahrung anlegen können.<ref name="SBVW1990"/> Die Wirkung eines Bisses der Kurzschwanzspitzmäuse beim Menschen beschränkt sich auf lokale Symptome an der Bissstelle<ref name="AKWHB1995"/> und hat aus diesem Grund keine nennenswerte klinische Relevanz.<ref name="CN2009">Michael R. Dobbs: Clinical Neurotoxicology: Syndromes, Substances, Environments. Saunders/Elsevier, Philadelphia 2009, ISBN 0-32-305260-6, S. 475/476.</ref>
Das mit Blarina-Toxin nahezu identische Gilatoxin im Gift der Skorpion-Krustenechse hat in gereinigter Form fast die gleiche Letalität wie das vollständige Gift der Echse, in dem es nur einen Anteil von rund drei bis fünf Prozent ausmacht.<ref name="JMJW1995">Clinical Toxicology of Helodermatidae Lizard Bites. In: Jürg Meier, Julian White: Handbook of Clinical Toxicology of Animal Venoms and Poisons. CRC Press, Boca Raton 1995, ISBN 0-84-934489-1, S. 360–366.</ref> Das Gift der Skorpion-Krustenechse enthält neben Gilatoxin weitere Bestandteile wie eine Phospholipase A₂, ein Analogon des Vasoaktiven intestinalen Peptids (VIP) sowie eine Hyaluronidaseaktivität, welche die Aufnahme und Verteilung des Gifts im Gewebe verstärkt. Beim Biss einer Skorpion-Krustenechse können beim Menschen, im Vergleich zum Blarina-Toxin der Kurzschwanzspitzmäuse, aufgrund der komplexeren Zusammensetzung sowie wegen der größeren Giftmenge und der direkten Abgabe des Gifts über entsprechende Zähne in die Bisswunde weitere und schwerwiegendere Symptome auftreten.<ref name="JMJW1995"/> Zu diesen zählen unter anderem allgemeine Schwäche, Übelkeit und Erbrechen sowie vermehrtes Schwitzen und Fieber für die Dauer von mehreren Stunden sowie in seltenen Fällen ein starker Blutdruckabfall und ein Schock.<ref name="JMJW1995"/> Todesfälle nach Heloderma-Bissen sind in älteren Veröffentlichungen beschrieben, jedoch wahrscheinlich auf ungünstige Umstände wie einen schlechten Allgemeinzustand der Betroffenen zurückzuführen.<ref name="JMJW1995"/>
Literatur
- Masaki Kita, Yasuo Nakamura, Yuushi Okumura, Satoshi D. Ohdachi, Yuichi Oba, Michiyasu Yoshikuni, Hiroshi Kido, Daisuke Uemura: Blarina Toxin, a Mammalian Lethal Venom From The Short-tailed Shrew Blarina brevicauda: Isolation and Characterization. In: Proceedings of the National Academy of Sciences. 101(20)/2004. National Academy of Sciences, S. 7542–7547, ISSN 0027-8424
- Dietland Müller-Schwarze: Chemical Ecology of Vertebrates. Cambridge University Press, Cambridge 2006, ISBN 0-52-136377-2; Kapitel 10: Allomones I: Chemical Defense by Animals. Abschnitt 10.5: Mammals. S. 262–264
Einzelnachweise
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