3 griezelige crawlies die de gezondheid radicaal kunnen veranderen
Velen van ons zijn bang of weerzinwekkend door "minibeasts", zoals insecten en spinnen. We beschouwen zulke beestjes vaak als ongedierte, maar deze kleine wezens zouden het geheim kunnen bevatten van een betere gezondheid en therapieën. In deze Spotlight-functie leggen we uit hoe drie "griezelige crawlies" gezondheidsonderzoek radicaal kunnen veranderen.
Mensen hebben altijd een haat-liefdeverhouding gehad met beestjes, die ons in gelijke mate fascineren en afstoten.
Een studie gepubliceerd in 2017 en behandeld op Medisch nieuws vandaag ontdekte dat de angst van mensen voor griezelige kruipers in onze hersenen kan worden "gestempeld" en dat we dit wantrouwen jegens wezens, zoals spinnen, zelfs in de kindertijd kunnen hebben.
Toch fascineren insecten, spinachtigen en andere beestjes mensen ook - misschien omdat ze zo heel anders zijn dan wij. Vlinders kunnen immers met hun voeten proeven, spinnen kunnen door de haartjes op hun poten 'horen' en een doormidden gesneden worm kan de 'staart' van zijn lichaam regenereren.
Schrijvers en andere kunstenaars turen al honderden jaren in de insectenwereld, vol ontzag voor wat ze daar aantroffen.
De 18e-eeuwse dichter en schilder William Blake was zo ingenomen met minuscule wezens dat hij naar verluidt ooit dacht dat hij de geest van een vlo in zijn dromen had gezien, die hij vervolgens ging schilderen.
De auteur van rond de eeuwwisseling, Franz Kafka, daarentegen, bouwde op de beroemde manier voort op de walging die veel mensen ervaren wanneer ze insecten tegenkomen in hun geliefde huizen door het verhaal 'The Metamorphosis' te schrijven.
In dit verhaal wordt de hoofdpersoon, Gregor Samsa, op een ochtend wakker en voelt hij zich niet meer zichzelf. Hij is "ungeheures Ungeziefer" geworden, wat vrij vertaald uit het Duits "enge plaag" betekent - een huiveringwekkend insect.
Maar recent onderzoek suggereert dat beestjes fascinerend zijn en de moeite van het bestuderen waard zijn, niet alleen vanwege hun "buitenaardsheid" of vanwege hun relatie met mensen en andere soorten.
Deze minibeasts hebben misschien veel te leren en te bieden in de context van klinisch onderzoek. In deze Spotlight-functie bekijken we hoe drie griezelige crawlies het gezicht van gezondheid en medische therapie kunnen veranderen.
1. Spinnen kunnen nieuwe behandelingen weven
Prikkelbare darmsyndroom (IBS) verwijst naar een naast elkaar bestaande groep gastro-intestinale symptomen, waaronder diarree en buikpijn die de kwaliteit van leven van een persoon ernstig kunnen aantasten. Volgens gegevens die in 2014 zijn gepubliceerd, leeft ongeveer 11% van de wereldbevolking met IBS.
In 2016 vonden onderzoekers van de Universiteit van Adelaide in Australië, Johns Hopkins University in Baltimore, MD, en andere samenwerkende instellingen een nieuw potentieel doelwit voor IBS-gerelateerde pijnbehandeling - in spinnengif.
Meer specifiek ontdekte het team dat de gifstoffen die worden geproduceerd door een soort tarantula, Heteroscodra maculaat, konden een eiwit (ionenkanaal), NaV1.1, activeren dat aanwezig is in de darmzenuwen die pijnsignalen uitzenden.
De onderzoekers geloofden dat deze ontdekking zou kunnen leiden tot meer gerichte behandelingen voor IBS-pijn. En inderdaad, in 2018 publiceerden leden van het oorspronkelijke team een nieuwe studie waarin ze meldden dat ze een manier hadden gevonden om het pijnsignaal in muismodellen van IBS te blokkeren.
Ook in 2018 richtten onderzoekers van de University of Queensland en het Florey Institute of Neuroscience and Mental Health - beide in Australië - zich op de therapeutische eigenschappen van een peptide dat aanwezig is in spinnengif: Hm1a.
Het team, geleid door prof. Glenn King van de Universiteit van Queensland, was in staat om Hm1a te gebruiken om NaV1.1 selectief te activeren in muismodellen van het Dravet-syndroom, een ernstige vorm van epilepsie. Door dit te doen, konden de onderzoekers aanvallen elimineren bij de muizen die ze behandelden met het spinnengifmolecuul.
"Spinnen doden hun prooi door middel van gifverbindingen die het zenuwstelsel aanvallen", merkt co-auteur prof. Steven Petrou op.
"Miljoenen jaren van evolutie hebben het spinnengif verfijnd om zich specifiek op bepaalde ionenkanalen te richten, zonder bijwerkingen op andere te veroorzaken, en medicijnen afgeleid van spinnengif behouden deze nauwkeurigheid", vervolgt Prof. Petrou, met het argument dat de huidige bevindingen van zijn team zouden kunnen leiden tot meer effectieve behandelingen voor aanvallen bij het syndroom van Dravet.
De geheimen en het potentieel van spinnenzijde
Maar spinnengif is niet de enige focus in biomedisch onderzoek. "Spinzijde is het taaiste biologische materiaal", zegt Jessica Garb, universitair hoofddocent bij de afdeling Biologische Wetenschappen aan de University of Massachusetts Lowell.
"Ze zijn taaier dan staal, maar wegen veel minder, en sommige spinnenzijde kunnen tot drie keer hun lengte worden uitgerekt zonder te breken", vervolgt ze. Om deze redenen hebben Garbs en collega's dit ongelooflijk dunne en veerkrachtige materiaal bestudeerd, met als doel uit te vinden wat spinnenzijde zijn kracht en veelzijdigheid geeft.
In 2018 ontvingen Garb en collega's een subsidie van $ 335.000 van de National Science Foundation voor hun onderzoek naar spinnenzijde. Door het geheim te ontrafelen, hopen de onderzoekers dat ze een formule kunnen bedenken voor biomaterialen van de volgende generatie.
"Deze materialen kunnen bijvoorbeeld worden gebruikt om helmen en kogelvrije vesten of andere beschermende uitrusting, medische hulpmiddelen zoals protheses, verbanden en hechtingen, zelfs sportuitrusting te verbeteren."
Jessica Garb
2. Kakkerlakken: van plaag tot drankje
De veel verguisde kakkerlak lijkt ook vol potentieel te zitten als het gaat om hulp bij gezondheidsonderzoek. Rapporten van vorig jaar geven aan dat er in China kakkerlakkenboerderijen zijn, waar ondernemers kakkerlakken vrij laten broeden in een grondig gereinigde omgeving.
De boerderij bezegelt echter het lot van deze arme beestjes. Wanneer ze volwassen zijn, vermalen de "kakkerlakkenboeren" ze tot een pasta die moet helpen bij de behandeling van gastro-intestinale problemen.
Deze praktijk heeft zijn wortels in oude Chinese tradities die beweren dat kakkerlakken een therapeutisch gebruik kunnen hebben. Maar is dit waar?
Volgens voorlopig onderzoek uitgevoerd in 2010 door onderzoekers van de Universiteit van Nottingham in het Verenigd Koninkrijk, bevatten de hersenen van kakkerlakken en sprinkhanen niet minder dan negen moleculen die krachtige, antibioticaresistente bacteriën kunnen doden. De onderzoekers testten de Amerikaanse kakkerlak, evenals twee verschillende soorten sprinkhanen.
“We hopen dat deze moleculen uiteindelijk kunnen worden ontwikkeld tot behandelingen voor Escherichia coli en MRSA [methicilline-resistent Staphylococcus aureus] infecties die steeds resistenter worden tegen de huidige medicijnen ”, merkt Simon Lee op, een van de onderzoekers die bij deze studie betrokken was.
"Deze nieuwe antibiotica kunnen mogelijk alternatieven bieden voor de momenteel beschikbare medicijnen die mogelijk effectief zijn, maar ernstige en ongewenste bijwerkingen hebben", stelt Lee.
Wat kakkerlakkenmoeders ons kunnen leren
Kakkerlakken zouden ook onze volgende geweldige bron van eiwitten kunnen zijn, volgens een studie in de International Union of Crystallography Journal in 2016. Een soort kakkerlak, Diploptera punctata (de Pacific kever kakkerlak),produceert eigenlijk een vorm van melk om zijn levende jongen te voeden.
Deze melk, zo hebben onderzoekers ontdekt, vormt eiwitkristallen in de darmen van jongeren. Deze kristallen bevatten een grote hoeveelheid proteïne, zo hoog zelfs dat co-auteur van de studie, Subramanian Ramaswamy, ze "een compleet voedsel" heeft genoemd.
Hoewel de onderzoeker heeft gesuggereerd dat de kakkerlakkenmelk een onderdeel zou kunnen worden van de nieuwe eiwitdrankenarena, heeft hij ook toegegeven dat het proces een uitdaging zou zijn. Omdat het niet mogelijk is om de insecten te melken, zouden onderzoekers een manier moeten vinden om de melk kunstmatig te produceren.
D. punctata zou volgens Emily Jennings en collega's van de Universiteit van Cincinnati in Ohio ook het nieuwe diermodel van voorkeur kunnen worden voor sommige aspecten van klinisch onderzoek.
Jennings heeft genetische merkers van zwangere vrouwtjes bestudeerd D. punctata om te begrijpen wat er in verschillende stadia tijdens de zwangerschap van het insect gebeurt.
Het nieuwe model, zo hoopt de onderzoeker, zou grotere toepassingen kunnen hebben, en kakkerlakken zouden goedkopere dieren kunnen opleveren waarmee gemakkelijker te werken is dan zoogdieren, zoals muizen.
“We hebben meer dan 1.000 kakkerlakken in een vrij kleine ruimte, een enorme populatie vergeleken met wat je met muizen kunt houden. Het voedingsschema van de kakkerlakken is de prijs van een grote zak hondenvoer die jaren meegaat ”, merkt Jennings op.
3. Al het geroezemoes over wespengif
Velen van ons zijn doodsbang voor wespen, voornamelijk vanwege hun schijnbaar willekeurige agressieve gedrag, en omdat hun angel allergische reacties kan veroorzaken, die kunnen variëren van milde zwelling tot volledige anafylaxie.
Maar er zit ook een genezend potentieel in hun angel - althans volgens een reeks klinische onderzoeken die de afgelopen jaren zijn uitgevoerd. Bijvoorbeeld een studie gepubliceerd in het tijdschrift Gifstoffen identificeerde in 2015 drie peptiden die aanwezig zijn in bijen- en wespengif, die, volgens de auteurs, toepassingen hebben in de biogeneeskunde.
Een van deze peptiden, mastoparan, is aanwezig in het gif van horzels, papieren wespen en sociale wespen. Het heeft antimicrobiële en antivirale eigenschappen, naast andere soorten therapeutisch potentieel.
"Mastoparan alleen of in combinatie met andere antibiotica zou in de klinische praktijk een veelbelovend alternatief kunnen zijn voor het bestrijden van meervoudige antibioticaresistente bacteriën", schrijven de auteurs van het onderzoek.
De onderzoekers waarschuwen echter ook dat dit peptide giftig kan zijn voor gezond weefsel en zowel bacteriën als omliggende cellen kan aanvallen. "Daarom is de ontwikkeling van nieuwe strategieën nodig om de toxische bijwerkingen van mastoparan te verminderen, waardoor de haalbaarheid van klinische toepassingen wordt verbeterd", benadrukken de auteurs van het onderzoek.
Een andere studie, ook uit 2015, suggereerde dat Polybia-MP1 - een mastoparan aanwezig in het gif van de sociale wesp Polybia Paulista - was in staat de proliferatie van blaas- en prostaatkankercellen te remmen, evenals van geneesmiddelresistente leukemiecellen.
Het peptide doet dit door gaten in de membranen van kankercellen te prikken, waardoor ze hun moleculaire inhoud "lekken".
Nog verrassender is dat onderzoek van de University of California in Riverside - vorig jaar gepubliceerd in Biochemie - identificeerde een nieuwe klasse van wespengifpeptiden, ampulexines, geproduceerd door Ampulex compressa (de smaragdgroene juweelwesp), die een nieuwe weg zou kunnen openen voor de behandelingen van Parkinson.
De smaragdgroene juweelwesp is berucht - hij steekt kakkerlakken, eerst om ze te verlammen en vervolgens om hun hersenen te 'controleren', zodat de kakkerlakken lusteloos en gemakkelijk te manipuleren worden.
Hierdoor kunnen de wespen uiteindelijk hun eieren in het lichaam van de kakkerlakken steken, zodat de wespenlarven dit als hun eerste voedselbron kunnen gebruiken wanneer ze uitkomen.
Hoe gruwelijk dit proces ook is, het gaf de Universiteit van Californië een belangrijke voorsprong: de immobiele toestand van de gestoken kakkerlakken lijkt op sommige symptomen van de ziekte van Parkinson.
Aangezien ampulexines verantwoordelijk lijken te zijn voor het induceren van de immobiliteit, proberen de onderzoekers ze te bestuderen in de hoop dat ze hierdoor een nieuw cellulair doelwit kunnen vinden voor de behandelingen van Parkinson.
Deze Spotlight-functie heeft misschien niet veel gedaan om je wantrouwen jegens kleine beestjes te verminderen. Echter, nadat je het gelezen hebt, zal je misschien de volgende keer dat je weg wilt rennen bij het zien van een wesp of een pantoffel naar een spin wilt gooien, opnieuw nadenken en bedenken dat het arme kleine minibestje op een dag de weg kan wijzen naar de volgende grote medische ontdekking.
