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Donnerstag, 19.10.2017
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Warum Skorpions-Stiche so wehtun

Die Mischung von Gift und Säure potenziert die Schmerzreaktion

Schmerzhafter Doppelschlag: Skorpions-Stiche sind extrem schmerzhaft, aber das Gift allein kann dies nicht erklären. Den wahren Grund haben Forscher nun enthüllt: Der Giftcocktail der Skorpione enthält eine Substanz, die in Gegenwart von Säure die Schmerzrezeptoren 100-Mal stärker reizt als normal. Weil der Skorpion sein Gift in leicht saurer Flüssigkeit injiziert, kann er mit diesem Doppelschlag sein Opfer vor Schmerz förmlich lähmen.
Der Skorpion Mesobuthus martensii nutzt eine raffinierte Doppelstrategie, um seinen Stich besonders schmerzhaft zu machen.

Der Skorpion Mesobuthus martensii nutzt eine raffinierte Doppelstrategie, um seinen Stich besonders schmerzhaft zu machen.

Skorpione sind für ihre Giftstachel berüchtigt: Werden sie in die Enge getrieben oder gereizt, stechen sie damit zu und injizieren einen potenten Giftcocktail in ihr Opfer. Die Mischung aus nervenschädigenden und gewebezersetzenden Substanzen kann bei einigen Skorpionarten sogar einen Menschen töten. Allen gemeinsam aber ist der extreme Schmerz: Die unerträgliche Pein reicht aus, um selbst große Tiere und uns Menschen nach einem Stich förmlich zu lähmen.

Zu wenig Gift für diesen Schmerz


Doch warum tut ein Skorpionstich so weh? Bekannt ist, dass der Giftcocktail vieler Arten ein Toxin enthält, BmP01, das an einen wichtigen Schmerzrezeptor der Wirbeltiere andockt. Der Rezeptor TRPV1 sitzt in der Membran der Nervenzellen und reagiert auf potenziell schädliche Reize wie Hitze und Säure, aber auch auf chemische Reizstoffe wie das Capsaicin.

Das Seltsame nur: Beim Skorpionstich wird viel zu wenig BmP01-Toxin in den Körper injiziert, um die starke Reaktion dieses Schmerzrezeptors zu erklären. Dessen Reaktionsschwelle liegt so hoch, dass selbst mehrere Stiche diesen Schmerzschalter kaum umlegen können, wie Shilong Yang von der Chinesischen Akademie der Wissenschaften und seine Kollegen herausfanden.


Säure macht es 100-fach schlimmer


Auf der Suche nach einer Erklärung, haben die Forscher die biochemischen Vorgänge zwischen Skorpiongift und Schmerzrezeptor näher untersucht. Dabei zeigte sich: Das Toxin lagert sich am Rezeptor anders an als gedacht. Es bindet an eine der beiden für Protonen gedachten Andockstellen – und damit quasi an den Säuresensor des Schmerzrezeptors , wie die Analysen enthüllten.

Skorpion gegen Maus: Der Stich des Skorpions ist nicht unbedingt tödlich, lähmt aber das Opfer schon durch den extremen Schmerz, den er auslöst.

Skorpion gegen Maus: Der Stich des Skorpions ist nicht unbedingt tödlich, lähmt aber das Opfer schon durch den extremen Schmerz, den er auslöst.

Der Clou daran: Lagert sich nun an die andere Andockstelle ein Proton aus einer Säure, wird der Ionenkanal des Rezeptors weit geöffnet - und ein entsprechend starkes Schmerzsignal erzeugt. Laborversuche ergaben, dass schon ein Absenken des pH-Werts um nur eine Einheit die Schmerzwirkung des Toxins um das 100-Fache verstärkte. Wenn Mäuse das Toxin zusammen mit einer Säure bekamen, empfanden sie daher erhebliche Schmerzen. Ohne die Säure blieb die Reaktion dagegen aus.

Genialer Doppel-Schlag


"Diese Doppel-Aktivierung des Schmerzrezeptors enthüllt die geniale Strategie, die die Skorpione zu ihrer Selbstverteidigung nutzen", konstatieren Yang und seine Kollegen. Sie nutzen die Tatsache, dass ihr Gift von Natur aus leicht sauer ist und produzieren dazu noch ein Peptidtoxin, das am Schmerzrezeptor diesen Doppelschlag ermöglicht."

Nach Ansicht der Wissenschaftler könnten auch andere Gifttiere dieses Prinzip des Doppelschlags von Säure und maßgeschneidertem Toxin ausnutzen. Dann wäre es möglicherweise kein Zufall, dass die meisten bekannten Toxine im Tierreich von Natur aus leicht sauer sind. "Der von Protonen gestützte Synergieeffekt könnte eine generelle Strategie repräsentieren, mit der Tiere die Potenz ihres Gifts maximieren", so die Forscher. (Science, Advances, 2017; doi: 10.1126/sciadv.1700810)
(AAAS, 08.08.2017 - NPO)
 
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