Της Ζένιας Κουφοπαντελή,
Είναι σύνηθες το γεγονός πολλά είδη οργανισμών, από βακτήρια μέχρι και ζώα, ενίοτε να εκκρίνουν συγκεκριμένες ουσίες, προκειμένου να προσβάλουν τους οργανισμούς-στόχους τους. Οι ουσίες αυτές καλούνται τοξίνες και είναι ιδιαίτερα επιβλαβείς, καθώς μπορούν να προκαλέσουν στους ξενιστές προβλήματα, όπως παράλυση, σπασμούς, ενώ μπορεί να οδηγήσουν ακόμα και στον θάνατο. Ωστόσο, παρά την κοινή αντίληψη, πλέον, είναι γνωστό για συγκεκριμένες τοξίνες ότι σε ορισμένες περιπτώσεις όχι μόνο δεν βλάπτουν τον οργανισμό-ξενιστή, αλλά μπορούν να δράσουν προς όφελός του. Ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσιάζει η ιμπεριοτοξίνη, η οποία απομονώνεται από το δηλητήριο του σκορπιού Buthus tamulus, και ανακαλύφθηκε το 1990. Η ουσία αυτή είναι γνωστή, καθώς, παραδόξως, είναι δυνατό να επιδράσει και θεραπευτικά, κυρίως στην περίπτωση της ρευματοειδούς αρθρίτιδας.
Η ιμπεριοτοξίνη είναι ένα πεπτίδιο που αποτελείται από 37 αμινοξέα και 3 δισουλφιδικούς δεσμούς. Κύριος ρόλος της είναι η αναστολή τασεο-εξαρτώμενων διαύλων καλίου, ευαίσθητων στα ιόντα του ασβεστίου (voltage and Ca2+ activated K+ (BK) channels). Οι δίαυλοι αυτοί απαντούν ως τετραμερή, εκ των οποίων κάθε μονομερές αποτελείται από μία α- υπομονάδα και μία β- υπομονάδα.
Κάθε α- υπομονάδα, με τη σειρά της, αποτελείται από 7 διαμεμβρανικές α- έλικες (S0-S6), από τις οποίες η S4 συνιστά τον αισθητήρα τάσης. Επιπλέον, φέρει ενδοκυτταρικά έναν P- βρόχο εξειδίκευσης, καθώς και μία καρβοξυ-τελική επικράτεια (CTD) αποτελούμενη από δύο RCK περιοχές (Regulator of K+ Conductance). Αυτές οι περιοχές περιέχουν δύο υψηλής συγγένειας θέσεις σύνδεσης του Ca2+: η μία βρίσκεται στην περιοχή RCK1 και η δεύτερη, που ονομάζεται “calcium bowl”, βρίσκεται στην RCK2. Οι τέσσερις “calcium bowls” (μία σε κάθε υπομονάδα) σχηματίζουν τον δακτύλιο πύλης (“gating ring”) του ΒΚ. Η CTD περιέχει, επιπλέον, θέσεις σύνδεσης για ιόντα μαγνησίου (Mg2+), για το μονοξείδιο του άνθρακα (CO) και για την αίμη, μόρια τα οποία επίσης ρυθμίζουν το άνοιγμα της πύλης του καναλιού. Από την άλλη, η β-υπομονάδα αποτελείται από 2 διαμεμβρανικές περιοχές (ΤΜ1-ΤΜ2).
Οι δίαυλοι ΒΚ εμπλέκονται σε ποικίλες φυσιολογικές διαδικασίες, όπως για παράδειγμα, στην απελευθέρωση νευροδιαβιβαστών και στη διέγερση των νευρώνων. Κατά την εκπόλωση της μεμβράνης του προσυναπτικού άκρου, ανοίγουν δίαυλοι ασβεστίου και εισέρχεται στην απόληξη του νευρώνα ασβέστιο, με αποτέλεσμα να απελευθερώνεται νευροδιαβιβαστής. Λόγω της εκπόλωσης της μεμβράνης, οι δίαυλοι ΒΚ ανοίγουν, εξέρχονται ιόντα καλίου και η μεμβράνη επαναπολώνεται, επανερχόμενη στην κατάσταση ηρεμίας. Επιπρόσθετα, διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στη σύσπαση των λείων μυών, στον πολλαπλασιασμό των κυττάρων και στην έκκριση ορμονών από κύτταρα του ενδοκρινικού συστήματος.
Πλέον, έχουν εντοπιστεί δίαυλοι ΒΚ και σε ινοβλάστες του αρθρικού υμένα (FLS), κύτταρα τα οποία εμπλέκονται ρόλο στην εμφάνιση ρευματοειδούς αρθρίτιδας. Η ρευματοειδής αρθρίτιδα αποτελεί ένα χρόνιο, αυτοάνοσο νόσημα, που σχετίζεται με φλεγμονή στις αρθρώσεις. Έπειτα από μελέτες, τόσο σε ασθενείς με ρευματοειδή αρθρίτιδα, όσο και σε ποντίκια, διαπιστώθηκε ότι δίαυλοι ΒΚ εκφράζονται στην πλασματική μεμβράνη των κυττάρων FLS των ατόμων.
Η ιμπεριοτοξίνη αποτελεί έναν εκλεκτικό αναστολέα του διαύλου ΒΚ, καθώς ασκεί επίδραση σε συγκεκριμένες β- υπομονάδες του, τις β1, β2 ή β3. Δεν επιδρά, ωστόσο, στους διαύλους που φέρουν την β4 υπομονάδα και οι οποίοι απαντούν σε κύτταρα του κεντρικού νευρικού συστήματος. Συγκεκριμένα, ο τοξίνη αυτή επιδρά σε ΒΚ διαύλους, ρυθμίζοντας τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ των κυττάρων FLS και των Τ- λεμφοκυττάρων, με αποτέλεσμα να ελαττώνεται η ένταση των συμπτωμάτων, χωρίς να προκαλούνται σοβαρές παρενέργειες.
Αναμφίβολα, λοιπόν, καθίσταται σαφές πως η δράση της ιμπεριοτοξίνης έχει καίρια σημασία, καθώς παρά το ότι δεν θεραπεύει πλήρως την ασθένεια, δύναται να βελτιώσει τη ζωή του ασθενούς, καθιστώντας την καθημερινότητά του πιο εύκολη. Ωστόσο, είναι επιτακτικό να επισημανθεί το γεγονός ότι, ως τοξίνη, θα πρέπει να χρησιμοποιείται με προσοχή, καθώς διαφορετικά είναι πιθανό να προκαλέσει προβλήματα. Τέτοια προβλήματα αποτελούν η εμφάνιση ταχυκαρδίας, καρδιακών και αναπνευστικών ανωμαλιών ή μυοκαρδίτιδας. Τέλος, η ουσία θα πρέπει να χρησιμοποιείται σε μικρές ποσότητες, καθώς σε μεγαλύτερες είναι ικανή να επιφέρει και θάνατο.
ΕΝΔΕΙΚΤΙΚΕΣ ΠΗΓΕΣ
- Targeting KCa1.1 channels with a scorpion venom peptide for the therapy of rat models of rheumatoid arthritis, jpet.aspetjournals.org. Διαθέσιμο εδώ
- Peptide toxins and small-molecule blockers of BK channels, pubmed. Διαθέσιμο εδώ
- Blocker of high conductance Ca2+-activated K+ channel, smartox-biotech.com. Διαθέσιμο εδώ
- BK channel activation: structural and functional insights, ncbi.nlm.nih.gov. Διαθέσιμο εδώ
- Αιμιλία Ζίφα, Διακυτταρική επικοινωνία- Μεταγωγή σήματος, 4η έκδοση Πανεπιστημιακές Εκδόσεις Θεσσαλίας
- Iberiotoxin, pubChem. Διαθέσιμο εδώ
