3 strašidelné procházky, které mohou způsobit revoluci ve zdraví
Mnoho z nás se bojí nebo odpuzuje „minibeasty“, jako je hmyz a pavouci. Často taková zvířata považujeme za škůdce, ale tito malí tvorové by mohli držet tajemství lepšího zdraví a terapií. V této funkci Spotlight vysvětlíme, jak tři „strašidelné procházky“ mohou způsobit revoluci ve výzkumu zdraví.
Lidé vždy měli vztah lásky a nenávisti k tvorům, kteří nás ve stejné míře fascinují a odpuzují.
Jedna studie publikovaná v roce 2017 a pojednávající o Lékařské zprávy dnes zjistili, že strach lidí z plazivých plazů může být „vtlačen“ do našich mozků a že můžeme mít tuto nedůvěru vůči tvorům, jako jsou pavouci, dokonce i v dětství.
Přesto hmyz, pavoukovci a další tvorové také fascinují lidi - možná proto, že jsou tak odlišní od nás. Koneckonců, motýli mohou chutnat nohama, pavouci mohou „slyšet“ skrz malé chloupky na nohou a červ zkrácený na polovinu může regenerovat „ocas“ jeho těla.
Spisovatelé a další umělci hleděli do světa hmyzu už stovky let v úžasu nad tím, co tam našli.
Básník a malíř z 18. století William Blake byl tak zaujatý nepatrnými tvory, že si údajně kdysi myslel, že ve snech viděl ducha blechy, kterou pak maloval.
Autor na přelomu století, Franz Kafka, naopak skvěle stavěl na znechucení, které mnoho lidí zažívá, když narazilo na chyby v jejich milovaných domovech, tím, že napsal příběh „The Metamorphosis“.
V této povídce se hlavní postava Gregor Samsa jednoho rána probudí a necítí se jako sám. Stal se z něj „ungeheures Ungeziefer“, což v hrubém překladu z němčiny znamená „strašidelný škůdce“ - chlupatý hmyz.
Nedávný výzkum však naznačuje, že tvorové jsou fascinující a stojí za to je studovat nejen kvůli jejich „jinému světu“, nebo kvůli jejich vztahu s lidmi a jinými druhy.
Tyto minibeasty mohou mít skutečně co učit a nabídnout v rámci klinického výzkumu. V této funkci Spotlight se podíváme na to, jak mohou tři strašidelné procházky změnit tvář zdraví a lékařské terapie.
1. Pavouci mohou splést nová ošetření
Syndrom dráždivého tračníku (IBS) označuje souběžnou skupinu gastrointestinálních příznaků, včetně průjmu a bolesti břicha, které mohou vážně ovlivnit kvalitu života člověka. Podle údajů zveřejněných v roce 2014 žije přibližně 11% světové populace s IBS.
V roce 2016 našli vědci z University of Adelaide v Austrálii, Johns Hopkins University v Baltimore a další spolupracující instituce nový potenciální cíl pro léčbu bolesti související s IBS - v pavoučím jedu.
Tým konkrétněji zjistil, že toxiny produkované druhem tarantule, Heteroscodra maculate, byli schopni aktivovat protein (iontový kanál), NaV1.1, který je přítomen ve střevních nervech, které vysílají signály bolesti.
Vědci věřili, že tento objev může vést k cílenější léčbě bolesti IBS. A skutečně, v roce 2018, členové původního týmu publikovali novou studii, která uvádí, že našli způsob blokování signálu bolesti v myších modelech IBS.
Také v roce 2018 vyšetřovatelé z University of Queensland a Florey Institute of Neuroscience and Mental Health - oba v Austrálii - nulovali terapeutické vlastnosti peptidu přítomného v pavoučím jedu: Hm1a.
Tým vedený profesorem Glennem Kingem z University of Queensland dokázal pomocí Hm1a selektivně aktivovat NaV1.1 na myších modelech Dravetova syndromu, těžké formy epilepsie. Tímto způsobem byli vědci schopni eliminovat záchvaty u myší, které ošetřily molekulou pavoučího jedu.
"Pavouci zabíjejí svou kořist prostřednictvím sloučenin jedu, které se zaměřují na nervový systém," poznamenává spoluautor studie, profesor Steven Petrou.
"Miliony let evoluce vylepšily pavoučí jed tak, aby se konkrétně zaměřil na určité iontové kanály, aniž by způsoboval vedlejší účinky na ostatní, a léky odvozené od pavoučích jedů si tuto přesnost zachovávají," pokračuje profesor Petrou s tím, že aktuální zjištění jeho týmu by mohla vést k dalším účinná léčba záchvatů u Dravetova syndromu.
Tajemství a potenciál pavoučího hedvábí
Pavoučí jed však není jediným zaměřením v biomedicínském výzkumu. "Pavoučí hedvábí jsou nejtvrdším biologickým materiálem," říká Jessica Garb, která je docentkou na katedře biologických věd na University of Massachusetts Lowell.
"Jsou tvrdší než ocel, přesto váží mnohem méně a některé pavoučí hedvábí lze natáhnout až na trojnásobek jejich délky, aniž by se to zlomilo," pokračuje. Z těchto důvodů Garbs a kolegové studovali tento neuvěřitelně tenký a pružný materiál s cílem zjistit, co dává pavoučímu hedvábí jeho sílu a všestrannost.
V roce 2018 obdrželi Garb a jeho kolegové grant 335 000 USD od National Science Foundation za výzkum hedvábného pavouka. Odemknutím tajemství vědci doufají, že budou schopni přijít s vzorcem pro biomateriály nové generace.
"Tyto materiály by například mohly být použity ke zlepšení přilby a neprůstřelné vesty nebo jiných ochranných pomůcek, lékařských zařízení, jako je protetika, obvazy a stehy, dokonce i sportovní vybavení."
Jessica Garb
2. Švábi: Od škůdce po lektvar
Zdá se, že hodně zkažený šváb je plný potenciálu, pokud jde o pomoc při výzkumu zdraví. Zprávy z minulého roku naznačují, že v Číně existují farmy švábů, kde podnikatelé umožňují švábům volně se rozmnožovat v důkladně sanitovaném prostředí.
Farma však utěsňuje osud těchto chudých tvorů. Když dosáhnou dospělosti, „šváboví farmáři“ je rozdrobili na pastu, která má pomoci léčit gastrointestinální problémy.
Tato praxe má kořeny ve starověkých čínských tradicích, které tvrdí, že švábi mohou mít terapeutické využití. Ale je to pravda?
Podle předběžného výzkumu provedeného v roce 2010 vyšetřovateli z University of Nottingham ve Velké Británii mozek švábů a kobylek obsahuje ne méně než devět molekul, které by mohly zabíjet silné bakterie rezistentní vůči antibiotikům. Vyšetřovatelé testovali amerického švába a dva různé druhy kobylky.
"Doufáme, že by se tyto molekuly mohly nakonec vyvinout v léčbu." Escherichia coli a MRSA [rezistentní na methicilin Staphylococcus aureus] infekce, které jsou stále odolnější vůči současným lékům, “poznamenává Simon Lee, jeden z výzkumníků zapojených do této studie.
"Tato nová antibiotika by mohla poskytnout alternativy k současně dostupným lékům, které mohou být účinné, ale mají závažné a nežádoucí vedlejší účinky," tvrdí Lee.
Co nás matky švábů mohou naučit
Švábi by také mohli být naším dalším skvělým zdrojem bílkovin, podle studie uvedené v International Union of Crystallography Journal v roce 2016. Jeden druh švába, Diploptera punctata (šváb Pacifik),ve skutečnosti produkuje formu mléka, aby nakrmil svá živá mláďata.
Zjistili vědci, že toto mléko vytváří ve střevech mladých bílkovinné krystaly. Tyto krystaly obsahují vysoké množství bílkovin, které jsou ve skutečnosti tak vysoké, že je spoluautor studie Subramanian Ramaswamy označil jako „kompletní potravinu“.
Přestože vyšetřovatel navrhl, že by se švábové mléko mohlo stát součástí nové proteinové arény, připustil také, že tento proces by byl náročný. Jelikož není možné hmyz podojit, museli by vědci najít způsob, jak mléko uměle vyrobit.
D. punctata by se podle Emily Jenningsové a kolegů z University of Cincinnati v Ohiu také mohli stát novým zvířecím modelem preference některých aspektů klinického výzkumu.
Jennings studoval genetické markery těhotné ženy D. punctata pochopit, co se děje v různých fázích těhotenství hmyzu.
Nový model, jak doufá výzkumník, by mohl mít větší uplatnění a švábi by mohli poskytnout levnější zvířata, se kterými se lépe pracuje, než savcům, jako jsou myši.
"Na poměrně malém prostoru máme přes 1 000 švábů, což je obrovská populace ve srovnání s tím, co můžete chovat u myší." Režim krmení švábů je cena velkého pytle s krmivem pro psy, který vydrží roky, “poznamenává Jennings.
3. Všechny hlášky o vosím jedu
Mnoho z nás je vosy vyděšeno, hlavně kvůli jejich zdánlivě náhodnému agresivnímu chování a kvůli tomu, že jejich bodnutí může vyvolat alergické reakce, které se mohou pohybovat od mírného otoku až po úplnou anafylaxi.
Ale v jejich bodnutí je také léčivý potenciál - alespoň podle řady klinických studií provedených v posledních několika letech. Například jedna studie publikovaná v časopise Toxiny v roce 2015 identifikovali tři peptidy přítomné v jedech včel a vos, které, jak tvrdí autoři, mají aplikace v biomedicíně.
Jeden z těchto peptidů, mastoparan, je přítomen v jedu sršňů, papírových vos a sociálních vos. Má kromě jiných typů terapeutického potenciálu antimikrobiální a antivirové vlastnosti.
„Mastoparan samotný nebo v kombinaci s jinými antibiotiky by mohl být slibnou alternativou v boji proti bakteriím rezistentním vůči více antibiotikům v klinické praxi,“ píší autoři studie.
Vědci však také varují, že tento peptid může být toxický pro zdravou tkáň a napadat bakterie i okolní buňky. „Je tedy zapotřebí vyvinout nové strategie ke snížení toxických vedlejších účinků mastoparanu, a tím zlepšit proveditelnost klinických aplikací,“ upozorňují autoři studie.
Další studie, rovněž z roku 2015, naznačuje, že Polybia-MP1 - mastoparan přítomný v jedu sociální vosy Polybia paulista - byl schopen inhibovat množení buněk rakoviny močového měchýře a prostaty, stejně jako buněk leukémie rezistentních na léky.
Peptid to dělá tak, že propíchne díry do membrán rakovinných buněk, čímž jim „unikne“ jejich molekulární obsah.
Ještě překvapivější je, že výzkum z Kalifornské univerzity v Riverside - publikovaný loni v roce Biochemie - identifikoval novou třídu peptidů vosího jedu, ampulexiny, produkovaných Ampulex compressa (smaragdová vosa), která by mohla otevřít novou cestu pro léčbu Parkinsonovou chorobou.
Smaragdová vosa je nechvalně známá - bodá šváby, nejprve je paralyzuje a poté „ovládá“ jejich mozek, aby švábi byli letargičtí a snadno se s nimi manipulovalo.
To nakonec umožňuje vosám vložit vajíčka do těl švábů, takže když se líhnou, mohou je larvy vosy použít jako svůj první zdroj potravy.
Jakkoli je tento proces příšerný, dal Kalifornské univerzitě důležitý náskok - nepohyblivý stav bodavých švábů je podobný některým příznakům Parkinsonovy choroby.
Vzhledem k tomu, že se zdá, že ampulexiny jsou odpovědné za vyvolání imobility, je cílem vyšetřovatelů je studovat v naději, že jim umožní najít nový buněčný cíl pro léčbu Parkinsonovou chorobou.
Tato funkce Spotlight možná neudělala příliš mnoho pro zmírnění vaší nedůvěry v malé tvory. Po přečtení si však možná příště budete chtít utéct při pohledu na vosu nebo hodit papouška na pavouka znovu rozmyslet a uvážit, že ta ubohá malá minibeast může jednoho dne vést cestu k dalšímu velkému lékařskému objev.
