Forscher der University of Queensland haben die Wirkungsweise von Ameisengift aufgedeckt, indem sie elektrische Ströme durch einzelne Kanäle in Zellen gemessen haben, um zu verstehen, wie es Schmerzen verursacht.
Dr. Angelo Keramidas vom Institut für Molekulare Biowissenschaften der UQ leitete ein Team, das den starken Stich der westafrikanischen Ameise (Tetramorium africanum) untersuchte. Dabei entdeckte er, dass ein Gift im Gift eine Überstimulation der Natriumkanäle in den Zellen des Opfers verursachte, was zu extremen Schmerzen führte.
„Dieser Ameisenbiss verursacht eine Kakophonie von Schmerzsymptomen, nicht nur starke und langanhaltende Schmerzen mit Rötung und Entzündung an der Stichstelle, sondern auch übermäßiges Schwitzen und Gänsehaut“, sagte Dr. Keramidas.
„Wir haben die Eigenschaften dieses Toxins mithilfe von Elektrophysiologie und Pharmakologie identifiziert und dabei Geräte verwendet, die so empfindlich sind, dass sie elektrische Ströme aufzeichnen können, die durch einzelne Natriumkanäle fließen.“
Die afrikanische Ameisenart ist auf tropische Länder West- und Zentralafrikas – von Guinea bis Zaire – beschränkt und weist ähnliche Schmerzsymptome auf wie die australische Grünkopfameise.
„Wir möchten auch herausfinden, ob dieser Mechanismus im Gift anderer Ameisen sowie von Insekten wie Wespen und Bienen zu finden ist“, sagte Dr. Keramidas.
„Diese Forschung ist Teil eines größeren Projekts, um zu verstehen, wie das Gift auf molekularer Ebene Schmerzen verursacht.“
„Es kann uns helfen, neue Wege zur Behandlung akuter und chronischer Schmerzen zu entwickeln.“
Das Team hat zuvor gezeigt, dass Ameisentoxine an Natriumkanäle binden – Proteine, die in der Zellmembran der Nervenzellen eingebettet sind.
„Mithilfe der Elektrophysiologie konnten wir sehen, dass das Toxin an den Natriumkanal bindet und den eingebauten Aktivierungsmechanismus des Kanals kapert, was zu Hyperaktivität führt“, sagte Dr. Keramidas.
„Es kam zu einem Ansturm negativer Ionen, die vom Kanal angezogen und von positiven Ionen abgestoßen wurden, was dazu führte, dass sich die Hyperaktivität des Natriumkanals verstärkte – ein Phänomen, das wir noch nie zuvor gesehen hatten.“
„Diese Hyperaktivität verursacht ein kontinuierliches Auslösen des Schmerzsignals, was die Heftigkeit des Ameisenstichs erklärt.“
„Das Gift aktiviert mehrere Kanäle in der Nervenzellmembran, die sehr lange aktiv bleiben und nicht zurückgesetzt werden können.“
„Wir glauben, dass diese Überstimulation letztendlich zu Taubheitsgefühl an der Einstichstelle führt.“
Die Forschung war veröffentlicht im Zeitschrift für biologische Chemie.
Weitere Informationen:
Ashvriya Thapa et al, Ein durch Giftpeptid induzierter NaV-Kanalmodulationsmechanismus, der das Zusammenspiel zwischen festen Kanalladungen und Ionengradienten beinhaltet, Zeitschrift für biologische Chemie (2024). DOI: 10.1016/j.jbc.2024.107757