Das stärkste Nervengift der Welt schützt sich selbst mit einem Bodyguard. Deutsche und US-amerikanische Forscher haben aufgeklärt, warum das hochgiftige Botulinumtoxin Magen und Dünndarm unversehrt passieren und ins Blut gelangen kann. Wie sie im Fachmagzin „Science“ berichten, umgibt sich das toxische Eiweiß dafür mit einem anderen, großen Eiweißmolekül, das es gegen Magensäure und Verdauungsenzyme abschirmt.
„Diese zwei Eiweiße umarmen sich und greifen ineinander – es sieht aus wie bei einem Handschlag“, erläutert Studienleiter Rongsheng Jin vom Sanford-Burnham Medical Research Institute im kalifornischen La Jolla. Erst im unteren Darmabschnitt trenne sich das Gift von seinem Leibwächter. Nur so schaffe es Botulinumtoxin, als Ganzes ins Blut zu gelangen.
Einmalig in der Natur
„Das ist höchst verwunderlich und einmalig in der Natur“, sagt Co-Autor Andreas Rummel von der Medizinischen Hochschule Hannover. „Eiweiße kommen normalerweise nicht in ihrer ursprünglichen Form im Blut an, sondern werden zuvor von Magensaft und Bauchspeicheldrüsen-Enzymen zerlegt.“ Das Bakterium Clostridium botulinum stellt sowohl das Gift als auch seinen Bodyguard her und scheidet beide als Komplex aus.
Nach Untersuchungen der Forscher entscheidet der pH-Wert der Umgebung darüber, ob sich Botulinumtoxin und sein Schutzeiweiß namens NTNHA miteinander vereinen oder nicht. In sauren Umgebungen wie im Magen sei die Verbindung sehr fest, da sich die beiden Eiweiße anziehen, schreiben die Forscher. Bei höheren, unschädlichen pH-Werten, wie sie im unteren Darmbereich typisch sind, könnten sie nicht mehr aneinander festhalten und trennten sich. Die Forscher hatten eine ungiftige Version von Botulinumtoxin und seinem Schutzeiweiß gentechnisch nachgebaut und die dreidimensionale Struktur des Komplexes genau untersucht.
Neue Behandlungsmöglichkeiten gegen Vergiftungen und Diabetes
Die Forscher hoffen, dass ihre Erkenntnisse dabei helfen, Botulinumtoxin-Vergiftungen in Zukunft besser behandeln zu können. „Wir können jetzt hoffentlich das Gift und seinen Bodyguard austricksen“, sagt Jin. Ein Arzneistoff könne dem Eiweißkomplex beispielsweise vorgaukeln, dass bereits ein pH-Wechsel stattgefunden habe. „Dadurch würde die schützende Umarmung frühzeitig aufbrechen, und Verdauungsenzyme und Magensäure könnten ihren Dienst tun“, sagt Jin. Freies Botulinumtoxin wird bei niedrigen pH-Werten sofort zerstört.
Außerdem ließe sich die Idee des Leibwächters auf andere empfindliche Moleküle übertragen, etwa auf Arzneistoffe, die bisher nur gespritzt werden können, glauben die Wissenschaftler. „Eiweißmedikamente ließen sich an ein Fragment von Botulinumtoxin anhängen und dann mit NTNHA schützen“, erläutert Jin. In dem Fall würde nicht das wirksame Gift selbst verabreicht, sondern nur der Teil davon, der an das Schutzeiweiß gebunden ist.
Schlucken statt spritzen
Solcherart ergänzte Medikamente könnte man dann schlucken statt spritzen. „So ein Transportvehikel könnte die Behandlung vieler Krankheiten erleichtern, beispielsweise von Diabetes mellitus“, sagt auch Rummel. Erste Kontakte mit einer interessierten Firma seien bereits aufgenommen.
Botulinumtoxin, besser bekannt als Botox, verursacht lebensbedrohliche Vergiftungen beim Menschen, meist hervorgerufen durch verdorbenes Fleisch oder Gemüse aus alten Konservendosen. Wenn das Gift ins Blut gelangt, verursacht es Lähmungserscheinungen, die schließlich auch auf Atem- und Herzmuskeln übergreifen. In ganz geringen Konzentrationen eignet es sich zur Faltenglättung und zur Behandlung von Bewegungsstörungen. (Science, 2012; doi: 10.1126/science.1214270)
(Science / dapd, 27.02.2012 – BOS)
