“Toxines van kwallen en zeeanemonen (Cnidaria): een ‘zee’ van moleculen geschikt voor de ontwikkeling van nieuwe geneesmiddelen” Prof. Dr. Jan Tytgat Laboratorium Toxicologie (K.U.Leuven) Prijs Dr. E. Delcroix 2007 – 11 april 2008, Oostende
Giftige dieren: ‘vriend of vijand?’
Gifklieren, venomen en toxines
Lewis, R.J. & Garcia, M.L. (2003)
Phylum: Cnidaria (neteldieren) • Mariene organismen • “Cnidos” = “stekend iets”, netel (nematocyst) • Eén van de grootste phyla van mariene dieren (> 7600 species) • Ongelooflijk verschillend in voorkomen
Klassen Anthozoa (zeeanemonen)
Hydrozoa (Portugees oorlogsschip) Scyphozoa (kwallen) meest voorkomend Cubozoa (zeewespen) meest toxisch
Twee fenotypes (voorkomen) MEDUSA
kwal
POLIEP
zeeanemoon
Nematocyst • Globulair of eivormige capsule met draadachtig steekapparaat • Voor verdediging en aanval (prooi) • Millioenen in de tentakels van een kwal • Triggers: chemische stimuli of fysisch contact • Voorzien van toxische moleculen
Intoxicaties Geschat aantal jaarlijkse slachtoffers STEKEN (‘encounters’) VSA 500,000 (Physalia physalis) Australië 20,000+ Zuid-Afrika 20,000+ FATALITEITEN VSA 100’s Australië 63 (Chironex fleckeri) wereldwijd 1000’s
Intoxicaties
Lokale effecten ACUUT
CHRONISCH
Brandende pijn
Spasmen
Oedeem
Gangreen
Contactdermatitis
Hyperpigmentatie
Urticaria
Lidtekens
Necrose
Atrofie
Systemische effecten Nausea Braken Brochospasmen Hypertensieve crises Cardiale arrhythmie Respiratoire insufficiëntie Acuut pulmonair oedeem
Preventie en EHBO Materiaal • Anti-netelpakken • Anti-netelnetten
Inactivatie van de intakte nematocysten • OK: azijn en droog zand • NIET OK: alcohol of zoetwater • VERMIJD beweging
Pijnbestrijding • Hete douche, urine (!) • Pijnstillers (?)
Hedendaagse limitaties Zeer weinig is geweten over de toxines en hun effecten Moeilijk om een effectieve therapie te ontwikkelen Slechts ‘case study’ gebaseerde behandeling beschikbaar
Symptomatologie in mariene intoxicaties: Rol van TRPV1
De Standaard (27 juli 2006)
Het Laatste Nieuws (31 juli 2006)
De Morgen (8 aug. 2006)
TRPV1: Transient Receptor Potential Capsaicine Receptor Vanilloid Receptor (VR1)
TRPV familie
TRPV1 en pijn Na+
PAIN
of the nocicptive nerve terminals
PAIN
Methodologie: Xenopus laevis oocyten moleculaire biologie electrofysiologie
Methodologie: Xenopus laevis oocyten moleculaire biologie electrofysiologie cDNA (TRPV1) mRNA injectie
proteïnesynthese
‘voltage clamp’
Cyanea capillata gele haarkwal (Lion’s mane jellyfish)
Cyanea capillata (kwal) venoom alleen
venoom met capsaïcine
CZP
CZP
C. C.
C. C.
CAP
CAP
100 nA 20 s
500 nA 20 s
4,0
ND 96 CAP CAP + C.C C.C
I (uA)
3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0
-100
-80
-60
-40
-20 0 -0,5 -1,0 -1,5
20
40
60
80
100
V (mV)
Chironex fleckeri zeewesp (box jellyfish)
CZP
C. F.
C. fleckeri
CAP
CZP C. F. CAP
1 uA 25 s
venom alone 1 uA 20 s
confidential
venom with capsaicine
Carybdea alata zeewesp (box jellyfish)
venom with capsaicine
C. alata
CZP C.A. CAP
CZP C. A.
CAP
500 nA 50 s 500 nA 50 s
venom alone confidential
Physalia physalis Portugees oorlogsschip (Portuguese Man-Of-War)
venom alone
P. physalis
CZP P. P. CAP
CZP P. P. CAP
1 uA 50 s 100 nA 50 s
confidential
venom with capsaicine
Werkingsmechanisme?
Cyanea capillata met anandamide C.C ANA
200 nA 25 s
CZP
Buthus martensi Karsch
3,0
BmK venoom met capsaïcine
ND 96 CAP CAP + BmK
I (uA)
2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0
-100
CZP CAP
10 nA 20 s
-80
-60
-40
-20 -0,5
BmK -1,0
0
20
40
60
80
100
V (mV)
Ciguatera visintoxicatie & neurotoxische schelpdierintoxicaties Toxische mariene dinoflagellaten Polyether verbindingen (gambierol, brevetoxin, …) Consumptie van rifvis en schaaldieren met toxines gastrointestinale en neurologische stoornissen = ‘Food chain disease’ Precies werkingsmechanisme = ongekend! Geen effectieve behandeling beschikbaar
Zeeanemoon toxine: gigantoxin I
Werkingsmechanisme?
Werkingsmechanisme: complex!
Szallasi, A. et al. (2006)
In vivo studies
i.s.m. PRD, J&J, Beerse
Het Laatste Nieuws (1 aug. 2006)
Conclusie Werkingsmechanisme van Cnidaria intoxicaties ? TRPV1 modulatie Behandeling via modulatie! Blokker
Activator
Inhibitie
Desensitizatie
Patent PCT/BE2007/000056
De Tijd (9 aug. 2006)
Gazet van Antwerpen (29 juli 2006)
Mens & Molecule (27 sept. 2006)
Toekomst: Cnidaria venoom? • Venoomsamenstelling verder ontrafelen • Werkingsmechanismes toxines blijven ontrafelen • Blijvende zoektocht naar nieuwe geneesmiddelen Cytolysines:- vernietigen het cytoskelet van cellen
- vormen poriën - verhogen membraanpermeabiliteit v.d. cel
Neurotoxines: - modulering van activiteit van ionen kanalen (Na, K) - invloed op actiepotentialen - invloed op vrijzetting van neurotransmittoren
Insecticiden: - modulering van activiteit
van Na kanalen in insecten
Verwantschap: Cnidaria, Crustacea en Hexapoda
wel!! Dank U wel
