Avaa päävalikko

Vesinokkaeläimen myrkky on vesinokkaeläimellä (Ornithorhynchus anatinus) esiintyvä erilaisten aineiden myrkyllinen seos. Seoksen pääkomponentit ovat defensiiniä muistuttavat peptidit (DLP), C-tyypin natriureettiset peptidit (CNP) ja hermokasvutekijät (NGF).[1] Vesinokkaeläimen myrkky on kehittynyt itsenäisesti erillään matelijoiden myrkyn kehityksestä.[2] Vesinokkaeläimen myrkyn tutkiminen on ollut hankalaa verrattuna monien muiden myrkkyjen tutkimiseen. Tämä sen vuoksi, että myrkyn saatavuudessa on ollut vaikeuksia.[3]

Sisällysluettelo

Myrkyn tuottaminen ja käyttöMuokkaa

 
Vesinokkaeläimen myrkkyruisku sijaitsee uroksen takaraajassa. Naarailla myrkkyruisku on surkastunut.

Myrkkyä tuottavat rauhaset ovat kehittyneet hikirauhasista ja sijaitsevat uroksen takaraajojen polven ja jalkaterän välissä.[4] Munuaisenmuotoiset rauhaset liittyvät molemmissa takajaloissa ohutseinäisellä tiehyillä kantaluun kannukseen. Naarasvesinokkaeläimillä on nokkasiilien tapaan kehittymättömät kannusnuput, jotka katoavat ennen ensimmäisen elinvuoden loppua. Naarailla ei ole toimivia myrkkyrauhasia.[5]

Myrkyttämistä varten uros kohottaa myrkkykannuksen ja kietoo takajalkansa uhrin ympärille. Se painaa myrkkykannuksen ihoa vasten ja ruiskuttaa muutaman millilitran myrkkynestettä ihon alle toistuvilla pistoksilla. Kannus on vahvatekoinen ja kestää suuren kuormituksen kun eläin roikkuu uhrissaan kiinni. Eläimen irrottamiseksi tarvitaan yleensä apuvoimia.[1]

Hyökkäyksen uhriksi on joutunut tyypillisesti kalastajia, biologeja ja eläintenhoitajia, mutta myrkytystapaukset eivät ole kovin yleisiä. Tähän mennessä myrkytyksen seurauksena ei ole tiettävästi kuollut ihmisiä, mutta pienempiä eläimiä kuten metsästyskoiria tiedetään kuolleen niiden noudettua vesinokkaeläimiä.[1]

Myrkyn biologinen tehtäväMuokkaa

Vesinokkaeläimen myrkky on ainoa tunnettu uhriin ruiskutettava nisäkkään tuottama myrkky.[6] Vesinokkaeläimen myrkyn ei uskota olevan saalistamista varten, sillä myrkkyruisku puuttuu naaraspuolisilta eläimiltä. Samaa tukee myrkkyruiskun sijainti takaraajassa sen sijaan, että se sijaitsisi suussa. Vesinokkaeläimen myrkky on myös suhteellisen vaaratonta verrattuna myrkyllä saalistaviin käärmeisiin. Onkin ehdotettu, että myrkyn tehtävänä olisi lähinnä lamauttaa vihollinen ja torjua hyökkäykset ilman pysyvää haittaa. Tähän viittaa myös se, että vesinokkaeläimen myrkyllä ei ole uhrin kudoksia hajottavaa ominaisuutta päinvastoin kuin käärmeenmyrkyillä.[7] Myrkkyä ei erity ympäri vuoden vaan ainoastaan vesinokkaeläinten pariutumisaikaan.[4] Viimeisimpien tutkimusten mukaan myrkkyä pidetään lisääntymiseen liittyvänä kilpailutekijänä vesinokkaeläinurosten välillä. Lisääntymiskautena myrkkyä saaneet urokset halvaantuvat takaraajoistaan, mutta vaikutus on väliaikainen ja myrkkykannuksen tekemät haavat parantuvat.[8]

MyrkytysoireetMuokkaa

Vesinokkaeläimen aiheuttamia dokumentoituja myrkytystapauksia tunnetaan muutamia. Näiden perusteella tiedetään, millaisia oireita myrkytyksestä seuraa. Näitä ovat turvotus; pitkäkestoinen ja sietämättömäksi kuvailtu kipu, joka ei helpotu tavanomaisilla kipulääkkeillä morfiini mukaan luettuna[9]; pahoinvointi; vilunväreet; imusolmukkeiden turvotus[10]; nopea verisolujen laskeutuminen ja matala proteiinin ja albumiinin pitoisuus seerumissa.[8] Varhaisissa eläinkokeissa kaniineilla vesinokkaeläimen myrkyn raportoitiin pudottavan verenpainetta, aiheuttavan verenpurkaumia ja kuoleman.[11] Lisätutkimuksissa havaittiin lievää proteolyyttista aktiivisuutta, histamiinin vapautumista sekä ihon anafylaksia laboratorioeläimillä. In vitro -tutkimusten mukaan myrkky rentouttaa sileitä lihaksia ja aiheuttaa proteolyysia[12] sekä vähäistä punasolujen hajoamista.[13] Koe-eläimissä myrkky saa aikaan turvotusta, hermopäätteiden polttelua ja kipua.

Myrkyn koostumusMuokkaa

Defensiinin kaltaiset peptiditMuokkaa

 
Defensiinin kaltaisia peptidejä: DLP-1, DLP-2 ja DLP-4

Vesinokkaeläimen myrkystä on eristetty useita defensiinin kaltaisia peptidejä (DLP). Näille peptideille on tyypillistä, että niiden aminohappojärjestys on ainutkertainen, eikä tertiaarisella rakenteella ole yhtäläisyyksiä muihin tunnettuihin peptideihin. Vaikka DLP:t ovat läsnä vesinokkaeläimen myrkyssä merkittävässä määrin, niiden biologisesta roolista on vain vähän tietoa. Yhdisteillä ei ole antimikrobiaalista, lihaksia vaurioittavia tai solujen kasvuun vaikuttavia ominaisuuksia.[7]

DLP-ryhmään kuuluva DLP-1 koostuu 42 aminohaposta. Tätä peptidiä on valmistettu myös keinotekoisesti.[14] Huolimatta vähäisestä yhtäläisyyksistä aminohappojen järjestyksessä DLP-1 kolmiulotteinen muoto muistuttaa paljon beta-defensiiniä 12, joka on nautaeläimistä eristetty antimikrobinen aine.[15] Tästä poiketen DLP-1:llä ei kuitenkaan ole antimikrobisia ominaisuuksia. DLP-2 muistuttaa aminohappojärjestykseltään DLP-1 vain 36 %. Tästä huolimatta näiden laskostuminen on suhteellisen samanlaista. Tämä johtuu siitä, että näissä molekyyleissä laskostumiseen vaikuttavat kohdat ovat samankaltaisia.[7]

C-tyypin natriureettiset peptiditMuokkaa

Vesinokkaeläimen C-tyypin natriureettisilla peptideillä (CNP) on rakenteellisesti läheisiä vastineita muilla nisäkkäillä.[16] Peptidit koostuvat 39 aminohappotähteestä ja ne ovat fysiologisesti aktiivisia. Niiden tiedetään rentouttavan rotalla sileitä lihaksia,[17] saavan aikaan kudosturvotusta ja mast-soluissa histamiinin vapautumista.[18][19] Ne voivat myös muodostaa ionikanavia solujen lipidikalvoille.[20] C-tyypin natriureettisilla peptideillä on kaksi muotoa, CNPa ja CNPb. Ne ovat identtisiä aminohappojärjestykseltään, mutta käyttäytyvät eri tavoin HPLC-analyysissa.[21]

HermokasvutekijäMuokkaa

Hermokasvutekijä (NGF) on yleinen ainesosa käärmeenmyrkyissä. NGF stimuloi uhrissa erityyppisiä soluja ja herkistää niitä toksisille vaikutuksille. Hermokasvutekijä löytyy myös vesinokkaeläimen myrkystä. Sen molekyylikoko on 13 kDa ja kyseinen molekyyli käyttäytyy käänteisfaasi-HPLC-analyysissa DLP-3 tavoin, mikä on antanut aihetta olettaa, että aineilla olisi yhteisvaikutus. Tällöin ne toimisivat yhdessä aiheuttaen uhrille erityisen voimakasta kipua, mikä on tyypillinen myrkytysoire.[22] Muista yhteyksistä hermokasvutekijän tiedetään kykenevän aiheuttamaan ihmiselle hyperalgesian,[23] joka tarkoittaa kipuarkuutta ja alentunutta kipukynnystä.

Heptapeptidi 1Muokkaa

Vesinokkaeläimen myrkyn on osoitettu aiheuttavan kalsiumionien vuotoa neuroblastoomasoluissa ja vaikutusmekanismi on jäljitetty heptapeptidi-1:n aiheuttamaksi. Heptapeptidi 1:n aminohappojärjestys ja rakenne on H-His-Asp-His-Pro-Asn-Pro-Arg-OH. Aineen pitoisuus myrkkyseoksessa on merkittävä, noin 200 ng/μl. Ainetta pidetään yhtenä vaihtoehtona kipuoireiden pääaiheuttajaksi myrkytystapauksissa.[24]

Peptidi-isomeraasiMuokkaa

Peptidi-isomeraasin löytyminen vesinokkaeläimen myrkystä 2005 oli ensimmäinen kerta, kun sellainen löydettiin nisäkkään myrkystä.[3] Sen löytyminen osattiin ennustaa, koska useat myrkkykomponentit esiintyivät eri isomeerisissa muodoissa, vaikka aminohappojärjestys oli sama. Tällainen erilaisten muotojen esiintyminen vaatii peptidi-isomeraasin läsnäoloa. Isomeraasin tehtävänä on muuttaa peptidimolekyylit sellaiseen muotoon, jossa niiden potenttius on suurimmillaan. Tämä tapahtuu esimerkiksi DLP-4 konvertoinnissa DLP-2 -muotoon.[25] Isomeraasi on kooltaan 50-60 kDa, ja sen toimintaa inhiboi peptidaasi-inhibiittori amastatiini.

HyaluronidaasiMuokkaa

Vesinokkaeläimen myrkystä on löydetty hyaluronidaasia.[12] Hyaluronidaasi on entsyymi, jonka tehtävä myrkkyseoksessa on edistää myrkyn tunkeutumista kudoksiin. Aine muuttaa kudosten hyaluronihappoa läpäisevämpään muotoon, jolloin nesteet voivat liikkua vapaammin kudoksiin.[26]

LähteetMuokkaa

  1. a b c Camilla M.W Hittington: PlatyPus Venom: a Review. Australian Mammalogy, 2007, 29. vsk, s. 57-62. Faculty of Veterinary Science, University of Sydney. Artikkelin verkkoversio (PDF) Viitattu 21.4.2016. Englanniksi
  2. Warren, Wesley C.: Genome analysis of the platypus reveals unique signatures of evolution. Nature, 2008, 453. vsk, nro 7192, s. 175–183. ISSN 0028-0836. Artikkelin verkkoversio (pdf) Viitattu 21.6.2008.
  3. a b Whittington, C.M. et al.: Understanding and utilising mammalian venom via a platypus venom transcriptome.. J. Proteomics, 2009, 72. vsk, s. 155–164. Artikkelin verkkoversio (Verkkosivu) Viitattu 24.4.2016. Englanniksi.
  4. a b Defensins and the convergent evolution of platypus and reptile venom genes. Genome Research, 2008, 18. vsk, nro 6, s. 986–994. Artikkelin verkkoversio Viitattu 21.6.2008. (englanniksi)
  5. T. R. Grant: ”16. Ornithorhynchidae”, Fauna of Australia Volume 1B. AGPS Canberra, 1989. Teoksen verkkoversio (pdf) (viitattu 30.11.2013). (englanniksi)
  6. Gerritsen VB: Platypus poison. Protein Spotlight, 2002, nro 29. the Swiss Institute of Bioinformatics. Artikkelin verkkoversio Viitattu 23.4.2016. Englanniksi.
  7. a b c A M Torres et al.: Defensin-like peptide-2 from platypus venom: member of a class of peptides with a distinct structural fold.. Biochem J., 2000, 348. vsk, nro 3, s. 649–656. US National Library of Medicine National Institutes of Health. Artikkelin verkkoversio Viitattu 23.4.2016. Englanniksi.
  8. a b Camilla M. Whittington: Tracing Monotreme Venom Evolution in the Genomics Era. Toxins, 2014, 6. vsk, nro 4, s. 1260-1273. Artikkelin verkkoversio Viitattu 23.4.2016. Englanniksi.
  9. Fenner, P.J. et al.: Platypus envenomation—A painful learning experience.. Med. J. Aust., 1992, 157. vsk, s. 829–832.
  10. Temple-Smith, P.D.: Seasonal Breeding Biology of the Platypus. Ornithorhynchus Anatinus (Shaw, 1799), with Special Reference to the Male, 1973. Canberra, Australia: Australian National University.
  11. Martin, C.J.: Observations on the femoral gland of Ornithorhynchus and its secretion; together with an experimental enquiry concerning its supposed toxic action.. Proc. Linn. Soc., 1895, 9. vsk, s. 471–500.
  12. a b De Plater, G. et al.: A pharmacological and biochemical investigation of the venom from the platypus (Ornithorhynchus anatinus).. Toxicon, 1995, 33. vsk, s. 157–169.
  13. Kellaway, C.H. et al.: The venom of the platypus (Ornithorhynchus anatinus).. Aust. J. Exp. Biol. Med. Sci., 1935, 13. vsk, s. 205–221.
  14. Torres AM.: Solution structure of a defensin-like peptide from platypus venom.. Biochem J., 1999, 341. vsk, nro 3, s. 785-94. US National Library of Medicine National Institutes of Health. Artikkelin verkkoversio Viitattu 23.4.2016. Englanniksi.
  15. Zimmermann GR et al.: Solution structure of bovine neutrophil beta-defensin-12: the peptide fold of the beta-defensins is identical to that of the classical defensins.. Biochemistry, 1995, 34. vsk, nro 41, s. 13663-71. US National Library of Medicine National Institutes of Health. Artikkelin verkkoversio Viitattu 23.4.2016. Englanniksi.
  16. T. Sudoh et al.: C-type natriuretic peptide (CNP): a new member of natriuretic peptide family identified in porcine brain. Biochem Biophys Res Commun, 1990, nro 335, s. 712–722. Englanniksi.
  17. G. de Plater et al.: A pharmacological and biochemical investigation of the venom from the platypus (Ornithorhynchus anatinus). Toxicon, 1995, 33. vsk, s. 157–169.
  18. G.M. de Plater et al.: A C-type natriuretic peptide from the venom of the platypus (Ornithorhynchus anatinus): Structure and pharmacology. Comp Biochem Physiol C: Comp Pharmacol Toxicol, 1998, 120. vsk, s. 99–110.
  19. G.M. de Plater et al.: The natriuretic peptide (OVCNP-39) from platypus (Ornithorhynchus anatinus) venom relaxes the isolated rat uterus and promotes oedema and mast cell histamine release. Toxicon, 1998, 36. vsk, s. 847–857.
  20. J.I. Kourie: Characterization of a C-type natriuretic peptide (CNP-39)-formed cation-selective channel from platypus (Ornithorhynchus anatinus) venom. J Physiol (Lond), 1999, 518. vsk, s. 359–369.
  21. A.M. Torres et al.: Conformations of platypus venom C-type natriuretic peptide in aqueous solution and sodium dodecyl sulfate micelles. Toxicon, 2002, 40. vsk, s. 711–719.
  22. Torres AM et al.: Defensin-like peptide-2 from platypus venom: member of a class of peptides with a distinct structural fold.. Biochem J, 2000, 348. vsk, s. 649-56.
  23. Dyck PJ. et al.: Intradermal recombinant human nerve growth factor induces pressure allodynia and lowered heat-pain threshold in humans.. Neurology, 1997, 48. vsk, s. 504-5.
  24. Kita M et al.: Duck-billed platypus venom peptides induce Ca2+ influx in neuroblastoma cells.. J Am Chem Soc., 2009, 131. vsk, nro 50, s. 18038-9. US National Library of Medicine National Institutes of Health. Englanniksi.
  25. Torres, AM et al.: D-amino-acid residue in a defensin-like peptide from platypus venom: effect on structure and chromatographic properties.. Biochem. J., 2005. School of Molecular and Microbial Biosciences, University of Sydney.
  26. Nakatani, H.: Monte Carlo simulation of hyaluronidase reaction involving hyaluronic acid, transglycosylation, and condensation.. Biochemical Journal, 2002, 365. vsk, s. 701-705.