Truciciele
Poniżej zamieszczam ciekawy artykuł dotyczący przeglądu silnych toksyn bakteryjnych i zwierzęcych. Cały artykuł jest autorstwa Pani Beatrycze Nowicka.

Wstęp
Często, kiedy wreszcie uda nam się wyrwać z miasta i wreszcie znaleźć "na łonie natury" przyroda jawi nam się niemal sielankowo. Tymczasem spokój i harmonia to tylko pozory, cienka powłoczka pod którą toczy się nieustająca walka o życie, w której wykorzystywane są wszelkie dostępne środki. Dzięki milionom lat ewolucji środki te są niesłychanie różnorodne. Jednym z bardziej intrygujących są trucizny. Wytwarzane przez organizmy z najrozmaitszych grup systematycznych i środowisk: zwierzęta - takie jak kręgowce czy wiele morskich bezkręgowców, rośliny, bakterie i sinice. Czasami możemy łatwo wskazać cel syntezy toksyny - może nim być polowanie lub wręcz przeciwnie - ochrona przed napaścią. W niektórych przypadkach nie wiadomo właściwie dlaczego organizm syntetyzuje trującą substancję. Mechanizmy działania toksyn są najrozmaitsze - choć sporą grupę stanowią neurotoksyny wpływające na zaburzenia przewodnictwa nerwowego głównie na skutek upośledzania funkcji kanałów jonowych. Kolejną grupą są różnego rodzaju hemolizyny niszczące krwinki, oraz enzymy trawienne rozkładające tkanki, a także substancje atakujące błonę komórkową. Również budowa chemiczna toksyn może być różnorodna - choć zdecydowaną większość stanowią białka w przypadku zwierząt i alakloidy - w przypadku roślin. Oczywiście niemożnością byłoby omówienie wszystkich w tym artykule. Dlatego przedstawionych zostanie tylko kilka przykładów spośród ogromnej ilości zabójczych substancji produkowanych przez żywe organizmy.

Małe a groźne - czyli arsenał bakterii
Niepozorne i bardzo proste organizmy, jakimi są bakterie w istocie przejawiają ogromną różnorodność przystosowań - co wyraźnie widać także w przypadku syntetyzowanych przez nie toksyn. Trucicielami są przede wszystkim bakterie chorobotwórcze, choć znane są przykłady bakterii żyjących w glebie lub w wodzie, które mimo to są groźne.

Taka właśnie powszechnie występującą bakterią jest Clostridium botulinum- beztlenowa laseczka produkująca jedną z najniebezpieczniejszych toksyn w ogóle - toksynę botulinową zwaną jadem kiełbasianym. Już mikrogramowe jej ilości wystarczą do zabicia człowieka. Nie wiadomo do końca dlaczego bakteria produkuje aż tak zabójczą truciznę. Jedna z hipotez mówi, iż dla tego organizmu korzystne jest zabicie zwierzęcia, w którym zaczyny się rozwijać, gdyż w ten sposób bakteria uzyskuje na pewien czas beztlenowe i zasobne w pokarm środowisko. Toksyna botulinowa jest dwudomenowym białkiem, dość odpornym na proteolizę - dzięki temu tylko niewielka jej ilość ulega strawieniu i w jelicie cienkim do krwiobiegu wchłaniane są wciąż aktywne cząsteczki. Jednak krew nie jest ostatecznym miejscem działania toksyny - dociera ona do nerwów i dostaje się do wnętrza neuronów dzięki domenie oddziałującej z charakterystycznymi dla tych komórek receptorami. Druga domena jest odpowiedzialna za działanie toksyny - hamowanie uwalniania acetylocholiny w płytkach nerwowo-mięśniowych. Jako że acetylocholina jest neurotransmiterem pobudzającym w efekcie następuje tzw. porażenie wiotkie - w miarę nasilania się objawów obserwuje się porażanie kolejnych grup mięśni. Śmierć następuje w wyniku zatrzymania oddychania lub akcji serca. W człowieka objawy występują po co najmniej 18 godzinach - wtedy toksyna znajduje się już "na miejscu" i pozostaje jedynie leczenie objawowe. Zatrucia toksyną botulinową są najczęściej skutkiem spożycia źle przygotowanych konserw, w których doszło do rozmnożenia bakterii.

Podobną budowę ma toksyna tężcowa - produkowana przez inną beztlenową laseczkę - Clostridium tetani. Laseczka tężca także występuje dość powszechnie w glebie - wystąpienie objawów chorobowych następuje najczęściej na wskutek zakażenia rany ziemią zawierającą bakterie. Jeśli taka rana nie zostanie należycie zdezynfekowana bakterie zaczynają rozmnażać się w niej i produkować toksynę, która najpierw przemieszcza się w krwiobiegu, a następnie - podobnie jak w przypadku toksyny botulinowej dociera do nerwów. O ile jednak botulina działa przede wszystkim w obwodowym układzie nerwowym toksyna tężcowa jest wewnątrzaksonalnie transportowana "wstecznie" - dzięki czemu dociera do centralnego układu nerwowego. Tam toksyna uniemożliwia uwalnianie neurotransmitterów hamujących. W efekcie dochodzi do silnych skurczów - niektóre mogą nawet powodować łamanie kości, ataków drgawek w odpowiedzi na najsłabsze nawet bodźce, na koniec zaś do porażenia mięśni oddechowych. Podobnie jak w przypadku botuliny jeśli objawy już wystąpią leczyć można tylko objawowo. Szczęśliwie tężcowi można też zapobiegać poprzez szczepienia i podawanie surowicy osobom poważnie rannym, u których występuje ryzyko zakażenia Clostridium tetani.

Oprócz neurotoksyn bakterie produkują białka mające zdolność niszczenia komórek dzięki atakowi na błonę - przykładem są streptolizyna O (wytw. przez Streptococcus pyogenes), listeriolizyna O ( Listeria monocytogenes) czy alfa-toksyna (Staphylococcus aureus). Toksyny te są zdolne do wbudowywania się w błonę komórkową, w której tworzą kanały. W ten sposób podziurawiona błona nie może dalej pełnić swojej funkcji - z komórki zaczynają wyciekać jony, równocześnie od środka może wpływać woda powodując pęcznienie i lizę komórki. Bakterie mogą też wydzielać enzymy: kolagenazy, hialuronidazy czy fosfolipazy niszczące odpowiednio - kolagen (umożliwia penetrację w głąb tkanek) i fosfolipidy błon. Jedna z silniejszych toksyn - toksyna błonicza produkowana przez Corynebacterium diphteriae'Shigella dysenteriae - inaktywuje ona podjednostkę 60S rybosomu. Toksyna Vibrio cholerae działa jeszcze inaczej - powoduje wzrost stężenia cyklazy adenylanowej wskutek czego dochodzi do gwałtownej utraty wody z komórek. Ponieważ toksyna dociera głównie do komórek nabłonka jelita skutkiem jest biegunka prowadząca do odwodnienia organizmu. Białkowe toksyny bakteryjne nazywane są egzotoksynami.

Co ciekawe toksyny wytwarzają także sinice - spokrewnione z bakteriami (przez niektórych zaliczane do bakterii) prokariotyczne samożywne organizmy. Czemu żyjąca w wodzie sinica wytwarza substancje działająće neuro i hematotoksycznie na organizmy wyższe dokładnie nie wiadomo.

Morze pełne niebezpieczeństw

Wśród morskich zwierząt znajdują się jedni z najgroźniejszych trucicieli - słynna osa morska (Chironex fleckeri), morski ślimaki nazywane stożkami, czy malutkie australiskie ośmiornice z rodzaju Hapalochlaena. Szczególnie zabójcze skłonności wykazują parzydełkowce. Te proste zwierzęta mają apetyt - zdecydowanie nie pasujący do ich delikatnych ciał. Stąd dla tych morskich drapieżników niesłychanie ważne jest unieszkodliwienie potencjalnej ofiary zanim ta szarpiąc się uszkodzi napastnika. Magazynem trucizny i zarazem "jednostką aplikującą" są komórki parzydełkowe umieszczone przede wszystkim na ramionach i czułkach, które mogą być bardzo długie (do kilkunastu metrów) lub bardzo liczne. Jeżeli taki uzbrojony czułek dotknie ciała ofiary komórka parzydełkowa "wstrzykuje" doń mieszaninę fenoli i białek - często są to paraliżujące neurotoksyny. Do parzydełkowców należy najjadowitsze morskie zwierzę świata - wspomniana już wyżej osa morska - niepozorna, przezroczysta meduza występująca w okolicach australijskich wybrzeży. Szacuje się, iż jej jad spowodował więcej zgonów niż rekiny, krokodyle i (również trujące) - szkaradnice. Jej jad zawiera zestaw toksyn o nie poznanym dokładnie składzie mających właściwości neurotoksyczne, kardiotoksyczne, powodują także nekrozę tkanek.


Osa morska Chironex fleckeri

Kolejnym przykładem na to, jak z pozoru nieszkodliwe zwierzę może okazać się groźne są stożki. Te morskie ślimaki o dekoracyjnych muszlach wytwarzają około 2000 toksyn służących im do paraliżowania swoich ofiar - ryb, innych mięczaków lub robaków. Są to krótkie peptydy (12-30 aa) o właściwościach neurotoksyn nazywane konotoksynami (od nazwy systematycznej stożków - Conidae). Podzielono je na pięć grup. Alfa-konotoksyny działaja analogicznie jak alfa-neurotoksyny z jadu węży - blokują acetylocholinozależne receptory nikotynowe, co prowadzi do paraliżu i śmierci na skutek porażenia mięśni oddechowych. Omega-konotoksyny blokują zależne od potencjału kanały wapniowe , delta i mu-konotoksyny - zależne od napięcia kanały sodowe a kappa-konotoksyny - potasowe. Stożki są liczna grupą mięczaków - niektóre z nich są groźne tylko dla swoich ofiar - drobnych organizmów morskich na które polują, inne mogą zagrozić życiu człowieka.

Uzbrojonymi w jad drapieżnikami są też inne mięczaki - ośmiornice. Spośród nich najgroźniejsze są małe (do 20 cm rozpiętości ramion) ośmiornice nazywane błękitnopierścieniowymi - ze względu na charakterystyczny wzór demonstrowany w sytuacji zagrożenia. Jad ośmiornicy - powoduje paraliż co umożliwia drapieżnikowi spokojne pożarcie wciąż świadomej ofiary. W przypadku dużych organizmów - np. człowieka ukąszenie często bywa niezauważone i dopiero po kilku-kilkunastu minutach pojawiają się objawy - osłabienie mięśni, trudności w oddychaniu i przełykaniu. W skrajnych przypadkach może dojść do porażenia układu oddechowego. Jedna ośmiornica ma dość jadu, by zabić dziesięciu dorosłych ludzi. Niebiałkową toksynę wyizolowana z jadu nazwano makulotoksyną, jednak później okazało się, że jest ona identyczna z tetradotoksyną (TTX) z najeżek. Później odkryto ją jeszcze u wielu innych niespokrewnionych ze sobą organizmów - od płazów po kraby. Zagadkowa identyczność wyjaśniła się, gdy odkryto, iż toksynę produkują symbiotyczne bakterie. Toksyna blokuje kanały sodowe, niemniej nie poraża mózgu (nie przekracza bariery krew-mózg) ani serca. Jeden miligram to dawka śmiertelna dla człowieka. Niestety nie zniechęca to japońskich amatorów najeżek - problem polega na tym, że źle przygotowana rybka jest śmiertelnie trująca.


Ośmiornica z rodzaju Hapalochlaena

Powyższe przykłady oczywiście nie wyczerpują zabójczego repertuaru trucizn "serwowanych" przez morskie organizmy - wystarczy wspomnieć wyposażone w jadowe kolce szkaradnice, skrzydlice czy też jadowite płaszczki a nawet...morskie węże, niestety jest to materiał na całą książkę, a nie na krótki artykuł, pozwolę więc sobie przejść do niebezpieczeństw czyhających na lądzie.

Patrz gdzie stąpasz...

Spośród jadowitych zwierząt lądowych najbardziej znane są oczywiście węże oraz pajęczaki, choć oczywiście nie wyczerpuje to całej listy - groźne nawet dla człowieka skolopendry, śliczne i zaiste mordercze drzewo- i liściołazy z Ameryki południowej, dziobaki, czy - całkiem niedawno odkryte...jadowite ptaki. Te ostatnie to dwa niespokrewnione ze sobą nowozelandzkie gatunki: Pitohui oraz Ifrita kowaldi, w których piórach i skórze obecna jest homobatrachotoksyna - występująca także u płazów.

Jadowite pająki i skorpiony cieszą się niewątpliwie złą sławą, chociaż można śmiało stwierdzić, iż strach przed nimi jest przesadzony. Gatunków prawdziwie groźnych dla człowieka nie jest znowu aż tak dużo, ponadto przy ówczesnym stanie wiedzy medycznej śmiertelność jest niska. Większość z produkowanych przez pajęczaki toksyn ma za zadanie sparaliżować potencjalną ofiarę - są to zatem neurotoksyny o rozmaitym mechanizmie działania - spora część z nich blokuje lub trwale otwiera kanały sodowe, wapniowe lub potasowe, chociaż np. jad słynnej czarnej wdowy zawiera latrotoksynę zwiększającą uwalnianie acetylocholiny do zakończeń nerwowych.


Czarna wdowa

Do jednych z najjadowitszych zwierząt świata należą maleńkie (do 5 cm długości), pięknie ubarwione żabki zwane liściołazami i drzewołazami. Wydzielina ich skóry zawiera bardzo silną neurotoksynę zwaną batrachotoksyną powodującą trwałe otwarcie kanałów sodowych. Południowoamerykańscy indianie wykorzystywali jad drzewołazów do zatruwania strzał. Trucizna działa, gdy dostanie się do krwi powodując niemal natychmiastowy paraliż a następnie śmierć w wyniku porażenia mięśni oddechowych.


Drzewołaz

Nie można oczywiście zapomnieć o najsłynniejszych trucicielach - wężach - choć tylko ok. 9% gatunków jest jadowita. Jad węży jest niezmiernie złożoną mieszaniną na którą składają się setki rozmaitych białek - z czego tylko część to toksyny. Aby jakoś uporządkować tę różnorodność podzielono je neurotoksyny i hemotoksyny. Do neurotoksyn należy kilka grup. Alfa-neurotoksyny jak np. kobratoksyna czy erabutoksyna wiążą się z cholinergicznymi receptorami nikotynowymi, beta-neurotoksyny blokują uwalniane alcetylocholiny z zakończeń nerwowych i prawdopodobnie łączą się z kanałami potasowymi. Kappa-toksyny blokują receptory cholinergiczne w ośrodkowym układzie nerwowym zaś dendrotoksyny zwiększają uwalnianie acetylocholiny do szczelin synaptycznych, mogą także blokować kanały potasowe. Hemotoksyny powodują hemolizę - na skutek zniszczenia błon komórkowych - np. CVF z jadu kobry "udaje" komponenty układu dopełniacza - dzięki czemu może go aktywować. Aktywacja dopełniacza w ostateczności może prowadzić do lizy zaatakowanych komórek. W jadach węży znajduje się dużo enzymów - proteinaz i fosfolipaz zdolnych niszczyć tkanki - w tym np. mięsień sercowy czy mięśnie szkieletowe. Oczywiście skład jadu różni się w zależności od gatunku - niektóre jadowite węże nie są groźne dla człowieka inne z kolei - mogą być śmiertelnie niebezpieczne.


Mamba

Strach się bać...

...Można by pomyśleć po zapoznaniu się z tymi wszystkimi niebezpiecznymi zwierzętami. Okazuje się jednak, że aktywne składniki jadów są wykorzystywane w medycynie. W odpowiednio małych dawkach trucizny mogą okazać się lekarstwem - wykorzystuje się je np. w chorobach serca, czasem podaje się toksynę o działaniu przeciwnym jako odtrutkę na inną. Składniki jadu węży próbuje się wykorzystać w terapii nowotworów, czy chorób układu nerwowego takich jak choroba Parkinsona, lub w leczeniu chorób układu krwionośnego. Okazuje się więc, że można skorzystać nawet na śmiertelnych truciznach. Poza tym - ich występowanie i różnorodność jest jeszcze jednym elementem fascynująco złożonej mozaiki życia.