Gifttiere

Dietrich MebsUni Frankfurt

mebs@em.uni-frankfurt.de

Giftig

oder

harmlos?

Was sind Gifttiere, wie lassen sie sich definieren?

Aktiv giftige Tiere

Passiv giftige Tiere

Definitionen:

Deutsch: Gift, Toxin,

Englisch: venom - a mixture of toxic proteins and peptides

poison - a mixture of small molecular compounds

toxin - a pure toxic substance of natural origin

LD50 –Werte (g/kg) i.v. Injektion (Mäuse)

Botulinum Toxin 0.00026

Palytoxin 0.15

Batrachotoxin 2

Tetrodotoxin 10

Skorpion Toxin 17

Kobra-Neurotoxin 75

D-Tubocurarin 500

NaCN 10.000

Synthetische Gifte – vergleichsweise harmlos

Proteinsynthese

de novo Biosynthese

Synthese von

Sekundärmetaboliten oder

von anderen Organismen synthetisiert, übernommen und für eigene Zwecke

eingesetzt.

Toxine werden entweder selbst produziert

durch

Ein komplexes Arrangement von Enzymen in Streptomyces venezuelae führt zur Synthese eines Polyketids, ein antibiotisches Macrolacton-Molekül.

Tropische Korallenriffe sind reiche Naturstoff-Quellen

Schwämme sind selten von Algen besiedelt oder werden verzehrt

Die Nacktschnecke (Chromodoris quadricolor) frißt den Schwamm (Latrunculia magnifica)

Latrunculin

Gefährliche Begegnung mit einer Qualle

Mit ihren Nesselzellen (Nematocyten) injizieren Quallen hochwirksame Toxingemische

Quallen-Kontakte bewirken schmerz-hafte, lokale Haut-reaktionen bzw. Hautläsionen bis zu schweren, auch tödlich verlaufenden Vergiftungen

Kegelschnecken, Conus spp.

Radulasack

Giftblase

Giftdrüse

Schlund

Kegelschnecken verfügen über einen komplizierten Giftapparat

Das Gift wird durch einen Pfeil injiziert,

paralysiert die Beute in Sekunden,

diese wird sofort verschlungen

Im Gift einer Im Gift einer Kegelschnecke Kegelschnecke findet man 100 findet man 100 bis 1000 bis 1000 Peptide !Peptide !

Conotoxine sind kleine Peptide mit hoher Spezifität für das

Nervensystem

Ionenkanäle und Rezeptoren

10 µm

Skeletal muscle fibres

myelinated axon

soma of Schwann cell nerve ending

Ziconotid (Prialt®) ist ein erfolgreiches Schmerzmittel

Stachelrochen

Stacheln am Schwanz

Tritt man auf einen Stachelrochen, so schlägt er mit dem Schwanz um sich und der abgespreizte Stachel tritt in den Fuß ein

Steinfisch, Synanceja verrucosa. Sein Gift ist ein Gemisch hochmolekularer Protein-Toxine

Die Rückenstacheln des Steinfisches tragen dicke Giftdrüsen.

Das Gift besteht aus Proteinen mit erheblicher Schmerz-wirkung.

Mit dem Tritt auf den Steinfisch injiziert man sich das Gift selbst

Algen wie diese Dinoflagellaten (Pyrodinium bahamense) produzieren Saxitoxin

Muschelvergiftungen

1. Paralytische Form, ausgelöst durch Saxitoxin und seine Derivate

Muschelvergiftungen

2. Gastrointestinale Form, ausgelöst durch Polyether wie die Okadasäure etc.

Okadasäure

Pectenotoxin

Muschelvergiftungen

3. Neurotoxische Form, ausgelöst durch Polyether wie Brevetoxin

4. Vergiftung mit ZNS-Beteiligung, selten, aber hochgefährlich, ausgelöst durch Domosäure

Ein Fugu-Restaurant in Japan

Kugelfische enthalten z.T. in hoher Konzentration Tetrodotoxin

Tetrodotoxin

Tetrodotoxin, aber auch das Muschelgift Saxitoxin, blockieren spezifisch den

Natrium-Kanal

Symptome einer Fugu-Vergiftung

1. Parästhesien in Lippen und Zunge

2. Gefühllosigkeit in den Extremitäten

3. Schwächegefühl, Benommenheit, Ataxie

4. Schluck- und Atembeschwerden

5. Lähmung der Atemmuskulatur

Tetrodotoxin ist im Tierreich weit verbreitet und kommt sowohl bei marinen wie terrestrischen Tieren vor

Die Biosynthese des Tetrodotoxins ist noch unklar, wahrscheinlich ist es bakterieller Herkunft

Eine Fischmahlzeit in den Tropen

Eine verhängnisvolle Fischmahlzeit in Santo Domingo

Fischvergiftung: Ciguatera

Symptome:

- Diarrhöe, Erbrechen

- neurologische Symptome: Kalt-Warm-Empfinden umgekehrt

- Pruritus

- Prognose gut, kaum Todesfälle

Tritt nur in der Karibik und im Pazifik, nicht im Atlantik und Mittelmeer auf.

Fischvergiftung: Ciguatera, wird ausgelöst durch komplexe Polyether-Toxine wie Ciguatoxin

Algentoxine in der Nahrungskette

Scombrotoxismus

Sardellen

Thunfisch

Sardinen

Die schwarze Witwe, Latrodectus spp.,

ihr Gift enthält großmolekulare

Proteine

Der Giftapparat der Spinnen

Der Biss der schwarzen Witwe:

Sschweißausbruch, Speichel- und Tränenfluss, Muskelschmerzen, Prognose: Gut!

What to do?

Antiserum?

Kaum vorhanden,

umstritten.

Benzodiazepine!

Jeffrey Rowland

Speispinne (Loxosceles spp.)

Diagnosis of loxoscelism in two Turkish patients confirmed with an enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) and non-invasive tissue sampling S. Akdeniz et al. Dermatology Online Journal 13 (2): 11 (2007)

Biss von Loxosceles reclusa in der Türkei, verursacht durch Phospholipid-spaltendes

Enzym

Vogelspinnen, nicht ganz harmlos!

Dickschwanz-Skorpion (Androctonus australis)

Giftstachel eines Skorpions

Dieser winzige Tropfen Gift kann tödlich sein. Das Gift enthält toxische Peptide.

Bienen, Wespen, Hornissen, Hummeln

Ihre Gifte zählen zu den stärksten Allergenen.

G.

Färberfrösche besitzen giftige Hautsekrete,

werden auch Pfeilgift-Frösche genannt.

Alkaloide entnehmen sie ihrer Nahrung und

speichern sie in ihrer Haut

NH

R1

R2

N

CH3

F

N

CH3

OH

F

CH3

NH

OH

R2 R1

Das Alkaloid Epibatidinhat eine dem Morphin-ähnliche analgetische

Wirkung

Giftschlangen injizieren mit ihren hohlen Zähnen ein hochwirksames Gift

Giftentnahme bei einer Kobra

Ptosis and Lähmung der Gesichtsmusku-latur nach Taipanbiss

3D-Struktur eines Neurotoxins aus Kobragift

Neurotoxine blockieren den Acetylcholin-Rezeptor der motorischen Endplatte.

Schlangen verzehren ihre Beute unzerkaut

Hautnekrosen nach Kobrabiss

Klapperschlangenbiss in die Hand

....nach 4 Stunden

Ungerinnbares Blut nach dem Biss einer Sandrasselotter (Echis spp.)

Faktor X Xa

Prothrombin Thrombin Fibrinogen

Fibrin

Einfluss von Schlangengiften auf die Blutgerinnung

Folge: Verbrauchskoagulopathie, Ungerinnbarkeit des Blutes

Schlangenbiss

Erste-Hilfe Maßnahmen :

- Betroffenen Arm oder Fuß ruhigstellen

- Rascher Transport zum nächsten Arzt

Nicht

- einschneiden, ausschneiden, aussaugen

- abbinden- kühlen oder erwärmen- etwas injizieren oder einreiben

Schlangenbiss

Therapie:

- Patient beruhigen

- Vergiftungszeichen beobachten („trockener Biss“)

- Kreislauf stabilisieren

- i.v. Antiserum

Polyvalente und monovalente Antiseren

Alternativen zu Antiseren?

Der Igel ist ein eifriger Vertilger von Giftschlangen, was schützt ihn vor dem Biß und der Giftwirkung ?

180 187 189

Maus EARGWKHWVFYSCCPTTPYLD

Igel - - - - - - - R – I –A - - - S - - - - -

Mungo - - - - - - - N - T –A - - L- - H - - -

Teilsequenz der -Untereinheit des ACh-Rezeptors.

Bei Igel und Mungo verhindert die Substitution von zwei Aminosäuren die Bindung von Neurotoxinen aus Schlangengiften.

In der Klapperschlangen-Schule