Batrachotoxin

Meera Senthilingam

I denne uge frygter vi frøen takket være Stephen Wallace.

Stephen Wallace

Du er måske blevet narret til at tro, ligesom jeg blev narret til at tro, at de små tropiske frøer, som du ser i krybdyrhuset i zoologisk have, er lige så uskyldige og harmløse som de er eksotisk farvede. Den omtale af denne familie af anuraner som “pilefletfrøer” begynder at give en antydning af deres mere dødbringende egenskaber og biokemiske egenskaber. Disse frøer biosyntetiserer en række komplekse polycykliske nitrogenholdige forbindelser kaldet alkaloider som et kemisk forsvar, og disse har dødbringende biologiske egenskaber.

Samfibier har faktisk forsynet forskerne med et varieret udvalg af over 800 biologisk aktive alkaloider, som endnu er helt ukendte andre steder i den naturlige verden.

Det er imidlertid et bestemt forsvarstoksin fra en bestemt frø – Phyllobates terribilis – den gyldne giftfrø – der er mest at frygte. Denne særlige frø er hjemmehørende i det vestlige Colombia og anses af mange for at være et af de mest giftige dyr i verden. Det neurotoksin, som den producerer, er et polycyklisk steroide alkaloid kaldet batrachotoxin, der er afledt af de græske ord for “frø” og “gift”. Dens kemiske struktur består af en steroidal carbocyklisk kerne – i lighed med kolesterol og testosteron – med den tilføjede egenskab af en transannulær syvledet oxazapin-heterocyklisk ring. Batrachotoxin frigives af disse frøer som reaktion på uro, smerte eller en ydre trussel, hvad enten det er et potentielt rovdyr, en modstander eller endog et nysgerrigt menneske, hvor det refleksmæssigt frigives i mælkeagtige sekreter fra sekretoriske kanaler og kirtler, der er placeret på ryggen og bag ørerne.

Dette stof er et bemærkelsesværdigt effektivt forsvarsmiddel med dødelige konsekvenser for dens bytte. F.eks. er blot en hundrede milliontedel af et gram batrachotoxin, svarende til to korn bordsalt, tilstrækkeligt til at dræbe et menneske på 68 kg. For at sætte dette i sammenhæng er det mere giftigt end de berømte dødbringende curare og tetrodotoxin, der findes andre steder i naturen, og det er over 1000 gange mere giftigt end cyanid. I gennemsnit vil en enkelt frø have omkring 10 gange denne dødelige dosis under sin hud på et hvilket som helst tidspunkt. Ved udsættelse for batrachotoxin er døden højst sandsynligt uundgåelig og vil skyldes ukontrollerbare kramper, hjertesvigt og/eller kvælning i løbet af mindre end 10 minutter. Der findes ingen effektiv modgift mod batrachotoxinforgiftning.

Batrachotoxins dødbringende virkning opnås ved permanent at blokere overførslen af nervesignaler til musklerne. Det har en særlig alvorlig virkning på hjertet, hvor det permanent forstyrrer ledningen og forårsager arytmier, hjerteflimmer og til sidst hjertesvigt. Disse dramatiske virkninger på nerver og muskler skyldes en enorm intracellulær strøm af positivt ladede natrium-ioner, men også større ammonium-, kalium- og cæsium-ioner, hvilket resulterer i en enorm depolarisering af nervemembranen. Effekten af dette er, at neuroner ikke længere er i stand til at fungere, hvilket resulterer i lammelse.

Det særligt interessante er, at når disse frøer opdrættes i fangenskab, er de fuldstændig uskadelige, og når de fanges i naturen og fjernes fra deres oprindelige levesteder, mindskes mængden af toksin, som de producerer, betydeligt over tid. Denne observation har ført til den i dag accepterede teori om, at batrachotoxin og beslægtede giftige alkaloider enten udelukkende eller delvist stammer fra frøens føde i dens oprindelige levested. Selv om den nøjagtige oprindelse af batrachotoxin i kosten i øjeblikket er ukendt, er det blevet foreslået, at det kan stamme fra små leddyr som f.eks. melyridbillen, der også er hjemmehørende i Colombia. Tilfældigvis er batrachotoxin blevet påvist i en sangfugl fra Papua Ny Guinea, som også lever af melyridbiller. Biologer er dog enige om, at det er yderst usandsynligt, at denne bille er i stand til at biosyntetisere et komplekst steroidbaseret toksin som batrachotoxin, og derfor antages det, at melyridbillen også ophober batrachotoxin eller dets forstadier gennem sin føde af mindre leddyr eller endog planter.

Vi er kun lige begyndt at blive klar over mangfoldigheden og den potentielle nytteværdi af forsvarsmolekyler fra padder, krybdyr, botanikere og pattedyr i moderne medicin. Derfor fortsætter syntetiske kemikere over hele verden med at udtænke nye kemiske reaktioner og synteser, der har til formål at reproducere disse molekyler i laboratoriemiljøet. Ved at nå sådanne mål kunne det måske blive muligt at skabe modgifte til disse naturlige giftstoffer eller at udvikle metoder til at ændre deres kemiske struktur og omdanne dem fra naturlige dræbere til moderne terapeutiske midler.

Meera Senthilingam

Stephen Wallace fra Medical Research Council der med den fatale kemi af batrachotoxin. I næste uge går vi fra frøer til bløddyr, og tingene bliver meget mere farverige.

Hayley Birch

Lilla farvestoffer blev fremstillet ved at indsamle hundredvis – eller potentielt tusindvis – af bløddyr og udtrække et særligt slim fra dem. Dette slim var kilden til en grøn, bromholdig forbindelse kaldet tyriverdin, som nedbrydes i lys for at producere dibromoindigo eller tyrianlilla.

Meera Senthilingam

Opdag hvordan syntetisk kemi ændrede denne praksis, så vi alle kunne blive klædt i lilla, ved at følge Hayley Birch i næste uges kemi i sit element. Indtil da, tak fordi du lytter, jeg er Meera Senthilingam.