Zbigņevs Marcinkevičs

Apis mellifera


Ievads
Atsevišķu komponentu izolēšana
Indes sastāvs
Alerģiskās reakcijas
Izmantotās literatūras saraksts
Ar tēmu saistītās WWW saites

 

Tekst PDF formātā Acrobat Reader programmma


Ievads

Katrai dzīvajai radībai, kas eksistē uz šīs zemes, vajadzēja iziet grūtu konkurences ceļu, kā rezultātā organismi izveidoja dažādus mehānismus, kas palīdzēja viņiem izkonkurēt citus organismus, iekarojot jaunas nišas un iegūstot resursus savai eksistencei. Atkarībā no organisma komplicētības bija iespējami dažādi pielāgojumi. Sākotnēji tie bija dažādu veidu toksīni, kurus organismi sekretēja apkārtējā vidē, lai ar tiem nomāktu citus organismus. Izveidojoties nervu sistēmai,pavērās principiāli jaunas iespējas komplicētai uzvedībai. Kā pašsaglabāšanās un aizsardzības mehānisms radās aizsarguzvedība. Šajā ziņā interesantas ir bites, to sociālā organizācija ir relatīvi augsta. Uzmanības vērta ir arī bišu aizsarguzvedība. Bieža cilvēku saskare ar šiem kukaiņiem ir rosinājusi par to aizdomāties. Jau senās civilizācijas zināja par to, ka bites dzēlieniem ir ārstniecisks efekts. Tās izmantoja bites savā medicīnā (reimatisku sāpju ārstēšanā). Bieži vien šie labvēlīgie kukaiņi var nodarīt arī  ievērojamu ļaunumu veselībai.
Bišu indes aparāts ir evolūcijas procesā izveidots speciāli, lai nodrošinātu  bišu kolonijas aizsardzību pret citiem kukaiņiem un zīdītājiem. Bišu indei šajā gadījumā ir izdzīvošanas loma, jo medus (bišu produkti) ir ļoti laba pārtika citiem kukaiņiem un arī mugurkaulniekiem.  Bitēm agresīva uzvedība parasti nav raksturīga, tā parādās tikai bišu stropu tuvumā. Kā izpētīja (Gary, 1974) smarža ir faktors, kas arī izraisa šādu agresīvu uzvedību. Pirmie zinātniskie pētījumi par bišu indi datējami ar 19. gs. (Langer, 1897).  Šie primitīvie neveiklie pētījumi jau tanī laikā parādīja ka bišu inde nav noteikta viela, bet ka tā sastāv no vairāku vielu maisījuma. Daudz pilnīgāki rezultāti tika iegūti tikai mūsu gadsimta 30-tajos gados, kad Neumanns ar līdzstrādniekiem atklāja, ka bišu inde ir bioloģiski aktīvu vielu maisījums. Jaunu bišu indes ievākšanas metožu izstrāde pavēra iespēju ievākt indes daudzumu, kas ir pietiekams analītiskām metodēm. Tas savukārt veicināja indes izpēti. Izpētes sākumā zinātnieki saskārās ar dažādām problēmām; viena no tādām bija tas, ka indes sastāvs dažādos pētījumos bija atšķirīgs. Tas bija saistīts ar to, ka bišu indes koncentrācija variē atkarībā no sezonas un kukaiņa vecuma, kā arī bites statusa (darba bite, vai bišu māte). Tā, piemēram, lielākais indes daudzums ir bišu mātēm, tas dod iespēju tām iegūt augstāko varu hierarhijā. Darba bites producē indi relatīvi mazākos daudzumos; bitei novecojot, sintēzes intensitāte strauji samazinās.
Galvenās grūtības bišu indes pētījumos bija efektīvu un tīru metožu trūkums bišu indes ievākšanā. Vienas no pirmajām indes ievākšanas metodēm bija ļoti netīras un ar letālu iznākumu kukainim. Ļoti mazus indes daudzumus varēja iegūt, veicot bišu indes aparāta sekciju (šķērsgriezumu), pēc kuras indi ekstrahēja no indes aparāta izvilkuma. Vēlāk radās otra jau labāka metode, tomēr ar nepietiekamu indes ieguves daudzumu. Saskaņā ar šo metodi mehāniski stimulēja bites vēderiņu (to spaidīja), tā rezultātā kukainis izbīdīja dzeloni, cenšoties iedzelt. No šī dzeloņa arī savāca indes pilītes. Mūsdienās bišu indes iegūšanai izmanto efektīvāku un humānāku metodi. Pēc šīs metodes bišu indi var iegūt gan laboratorijas, gan lauka apstākļos. Metodes būtība ir bites viegla stimulēšana ar augstfrekvences elektrisko strāvu. Ja inde tiek iegūta laboratorijas apstākļos, tad bites ievieto speciālā plastmasas kamerā, caur kuru impulsveidīgi laiž cauri augstfrekvences strāvu. Pēc pāris tādām procedūrām kamera tiek atvērta un bites izlido, atstājot uz kameras sieniņām mazus indes pilieniņus, kurus vēlāk vakuumā žāvē un iegūto indes plēvīti noņem no sieniņām. Atkārtojot šādu procedūru neskaitāmas reizes, var iegūt lielu diezgan tīras bišu indes daudzumu. Metode, kuru izmanto lauka apstākļos, nav tik tīra, tomēr ir pietiekami efektīva un vienkārša. Bišu indi ievāc no speciāli sagatavotas stropa skrejas, kas tiek stimulēta ar strāvu. Ikreiz, kad bite ielido vai izlido no stropa, tā ir pakļauta strāvas stimulam, kas momentāni izraisa indes pilītes izdalīšanos. Vēlāk inde no skrejas tiek noņemta un ķīmiski attīrīta no piemaisījumiem.
Svaigi iegūta bišu inde ir caurspīdīga, bezkrāsaina viela ar asu, nedaudz rūgtenu smaržu un skābu reakciju (pH <7).
Viegli šķīst ūdenī, vai vājās skābēs. Sausa bišu inde ir pulverveida viela  baltā vai gaiši dzeltenā krāsā. Pārdošanā esošiem produktiem krāsa var mainīties no tumši pelēkas līdz brūnai. Krāsas atšķirības rodas uzglabāšanas rezultātā, fotooksidējoties bioloģiski aktīvām vielām (histidīnam, triptofānam, fosfolipāzei A2 un melittīnam).
^

Atsevišķu komponentu izolēšana

Indes sadalīšana pa sastāvdaļām ir grūts un darbietilpīgs process. Lai to veiktu, izmanto daudz un dažādas metodes, tās kombinējot (daudzpakāpju metode). Daudzpakāpju metode ietver sevī dialīzi zem spiediena, filtrāciju caur gēlu, jonu apmaiņas hromatogrāfiju. Tālāko atdalīšanu veica balsoties uz analizējamā komponenta īpašībām. Mūsdienās vismaz 40 komponenti bišu indē ir izdalīti un noteikti.
^

Indes sastāvs

Enzīmi.

a-Glikozidāze (invertāze) E.C.3.2.1.20
Šis enzīms tika atrasts gēla filtrācijas izejošajā frakcijā, kopā ar skābo fosfomonoesterāzi. Abi enzīmi ir skābie glikoproteīni  ar pH 0,5 ± 0,1.
a-glikozidāzes daudzums sausā indē ir aptuveni 0,6 % no masas. Molekulmasa tīrā indē ir 170000. Maksimālā enzīma aktivitāte ar substrātu p-nitofenil-a-glikopiranozīdu tika novērota pie pH 4.8 un 46°C. a-glikozidāze ir netoksiska viela, spēcīgs antigēns, kas izraisa daudz antivielas trušiem. Tās termolabilitāti var izmantot kā rādītāju pareizai indes uzglabāšanai. Šis enzīms ir kopā ar enzīmiem, kas transformē savākto nektāru par medu. Šī enzīma klātbūtne ir kā rādītājs, ka dotā inde tika iegūta ar elektriskās stimulācijas metodi.

Skābā fosfomonoesterāze (E.C.3.1.3.2)
Enzīms sausā indē sastāda  1%  no visas masas.  Minimālā molekulmasa 55000. Lielākā aktivitāte ar substrātu p-nitrofenilfosfātu novērojama pie pH 4,7 un temperatūras 35°C. Enzīms termolabils, netoksisks ar spēcīgu antigenitāti (spēcīgs antigēns). Ir pamats domāt, ka šī viela ir identiska Hoffmana izolētajai vielai ko nosauca par alergēnu B. Nav arī zināmu gadījumu, kad kāds ir saindējies ar šo enzīmu. Turklāt pēc (O’Connor and Peck, 1980) šis enzīms, tāpat kā arī a-glikozidāze, nav atrodams ultratīrā bišu indē. Iespējams, ka pēc stimulācija metodes, ko izmanto komerciālie ražotāji, enzīms varētu rasties atmirušo sekretoro šūnu līzes rezultātā.

Hialuronidāze (E.C.4.2.2.1)
Tā izsauc starpšūnu telpā esošo  viskozo mukopolisaharīdu, hidrolītisku depolimerizāciju. Tādā veidā tā veicina injicētās indes izplatīšanos apkārtējos audos. Vielas klātbūtni bišu indē atklāja 1954 gadā Neumanns un Habermanns. Sevišķu interesi zinātnieki veltīja šai vielai, jo saistīja tās iespējamo sakaru ar anafilaktisko reakciju uz bites dzēlienu. Tā ir viela ar molmasu 40000. Stabila pret dažādām fizikālām iedarbībām, (saldēšana, žāvēšana un uzglabāšana). Tika konstatēts, ka tiem pacientiem, kam ir alerģija pret bišu indi, ir paaugstināts IgE uz hialuronidāzi. Tas varētu būt alergēns šiem pacientiem. Tās daudzums indes pūslītī pieaug dažu dienu laikā, bitei sasniedzot noteiktu vecumu, un tāds arī saglabājas visā atlikušajā  dzīves laikā. Nav arī novērojamas nekādas sezonālas fluktuācijas. Atšķirības ir bites tipā, piemēram, parastajai darba bitei šīs vielas daudzums indē ir 5 reizes lielāks nekā bišu mātei. Tas, domājams, ir izskaidrojams ar konkurenci, kas ir starp šīm bitēm. Bišu māte dzeļ tikai otru bišu māti, lai iegūtu augstāku varu. Savukārt darba bitēm nepieciešams aizsargāties pat no zīdītājiem.
 

Lizofosfolipāze (E.C.3.1.1.5)
Doerijs un Pearsons 1964. gadā atklāja nelielu fosfolipāzes B aktivitāti bišu indē. Vēlāk (1982. gadā) ar to strādāja Ivanova un Šekenderjovs. Viņi no bišu indes izdalīja vielu ar molmasu aptuveni 22000 ± 2000. Optimālākie apstākļi enzīma darbībai ir pie pH 9. Šī viela veicina intoksikācijas procesu, jo enzīms regulē lizolecitīna līmeni (neļauj tam pieaugt). Lizolecitīns inhibē fosfolipāzes A2 aktivitāti. Tā rezultātā fosfolipāzes inhibitors tiek nomākts un ferments var strādāt. Arī papildu taukskābju producēšana pastiprina lītisko procesu. Šajā piemērā var labi redzēt dzīvnieku indes komponentu pareizo balansu.

Fosfolipāze A2 (E.C.3.1.1.4)
Tā pieder pie enzīmu grupas, kas hidrolizē dabiskos lipīdus. A2 veids katalizē dažu lipīdus deacilāciju pozīcijā 2 , tādā veidā veidojot lizofosfoglicerīdus un garās taukskābju ķēdes. Abi produkti ir stipri "membrānaktīvie aģenti". Ja fosfolipīdi ir hidrolizēti, membrānas funkcionālā integritāte var būt izjaukta, un šūnas aiziet bojā. Šo mehānismu ir izmantojuši savās indēs arī citi dzīvnnieki. Skatoties no otras puses, šis enzīms ir organismā visur, šim enzīmam ir intracelulārā regulatora nozīme. Fosfolipāze A2 ir iesaistīta prostaglandīnu un leikotriēnu metabolismā, glicerolipīdu metabolismā un fosfolipīdu degradācijā. Fosfolipāzes A2 klātbūtni bišu indē pirmo reizi konstatēja Neumanns un Habermans 1954. gadā. Enzīma izolēšanu mēģināja vairākas zinātnieku grupas (Habermann and Neumann; Munjal and Elliot, Shipolini).


1.att. Fosfolipāze A2

Pilnīga izolācija līdz homogēnai kristāliskai formai tika panākta ar 5-pakāpju metodi (Shipolini) Kopējais šīs vielas (1.att.) daudzums sausā kristāliskā bišu indē sastāda aptuveni 12% no indes masas. Molekula kopumā ir lādēta pozitīvi. Sausi sasaldēts enzīms ir stabils un to var uzglabāt istabas temperatūrā tumsā vairākus gadus bez aktivitātes zuduma. Hidrolītiskā aktivitāte piemīt pH 5- 9 pie temperatūras 15- 65C°. Optimālie apstākļi enzīma aktivitātei ir pH 8,0 un 50°C. Fosfolipāzi testējot uz eritrocītiem, tā uzrādīja minimālu lītisku aktivitāti. Interesanta ir fosfolipāzes mijiedarbība ar melittīnu.
Eksperimentos ar eritrocītiem tika noskaidrots, ka abu šo vielu maisījums (melittīns un fosfolipāze) spēj lizēt eritrocītus apstākļos, kuros neviena no šīm vielām atsevišķi to nespēj. Ieinteresēti ar konstatēto, zinātnieku grupa Kreila vadībā  sāka detalizētāk pētīt abu vielu sinerģismu. Viņi konstatēja, ka melitīns, pretēji taukskābēm, nemijiedarbojas ar enzīmu, bet gan pievienojas šūnas membrānas dubultslānim un izjauc dubultslānī esošo fosfolipīdu molekulu konfigurāciju, tādejādi dodot iespēju enzīmam sašķelt tās. Šī iedarbība ir kvantitatīvi atkarīga, veiktajos eksperimentos ar liposomu tika atrasta optimālākā attiecība melittīns: fosfolipāze A2, kā 1:16. Bišu indē šī attiecība ir ļoti tuva (1:25). Šim mehānismam ir liela fizioloģiska nozīme pašās bitēs, jo ar promelittīna -melittīna pārejas mehānismu var kontrolēt fosfolipāzes A2 aktivitāti. Šo abu vielu klātbūtne bišu indē arī ir pamatā tās toksicitātei. Noārdot šūnas, var rasties bioloģiski aktīvu vielu atbrīvošanās. Sekas varētu būt arī membrānas enzīmu aktivēšana, kas vēlāk izraisītu šo membrānas enzīmu un subcelulāro struktūru dezintegrāciju un bojāeju. Tā varētu arī palielināt kapilāru caurlaidību un tādejādi pazeminātu asinsspiedienu. Augstākminētie procesi var izraisīt audu bojājumus lokālas bišu indes iedarbības vietā. Par labu iepriekšteiktajam varētu būt fakts, ka bišu indes fosfolipāze A2 pati par sevi nav pārāk toksiska (pelēm LD50 7,5 mg/kg). Eksperimentos nāves cēlonis, saindējoties ar šo enzīmu, bija hemolīze un hemolīzes izraisītas  mikroemboliskas asins pārmaiņas eksperimentu dzīvniekiem. Medicīnā interese par šo enzīmu ir saistīta  ar tā alerģisko reakciju.

Peptīdi.

Oa -Adolapīns
Bulgāru zinātnieki Šekenderjovs un Koburova 1982. gadā atklāja jaunu proteīnu bišu indē. Tas bija izolēts no Oa frakcijas (Habermanna nosaukta) divpakāpju izdalīšanā. Viela ir vienkāršs polipeptīds, kas sastāv no 103 aminoskābju atlikumiem, iztrūkstot cisteīnam, metionīnam un triptofānam, ar minimālo aprēķināto molmasu 11500. Glicīns tika identificēts vienīgi kā N gala atlikums. Attīrīts materiāls parādīja stipru inhibējošu iedarbību uz kaķa liesas mikrosomālo ciklooksigenāzi un lipooksigenāzi. Abi augstākminētie enzīmi ir iesaistīti arahidonskābes transformācijas pirmajos soļos prostaglandīna biosintēzē. Lielākā daļa nesteroīdo pretiekaisuma līdzekļu, kā zināms, inhibē endoperoksīdu metabolītu producēšanu. Pelēm šī viela izraisīja stipru analgētisku iedarbību (kontrolei tika pielietoti Randall-Selitto’s testi). Citos eksperimentos tas uzrādīja arī antipirētiskas īpašības. Savu nosaukumu viela ieguva, pateicoties izcelsmei un atklāšanas vēsturei.
 
 

Proteāzes inhibitors.
Šekenderjova grupa pirmo reizi ziņoja, ka bišu indei piemīt izteikta inhibētspēja uz tripsīna proteolītisko aktivitāti. No dažādiem avotiem ievāktā bišu inde tika pārbaudīta, un tika konstatēta tāda pati aktivitāte. Pēc sarežģītas atdalīšanas metodes tika izolēti divi proteīni, kas bija līdzīgi pēc savām īpašībām. To kopējais daudzums no bišu indes masas bija aptuveni 0,8 %. Abi komponenti ir polipeptīdi, kas sastāv no 63- 65 aminoskābju atlikumiem. Proteīna sastāvā nav treonīna, metionīna un histidīna. Astoņi cisteīni ir savienoti ar 4 disulfīdsaitēm. Neitrālā un skābā pH inhibitori ir termiski stabili. Vēlāk, turpinot pētījumus, grupa pētnieku no Londonas Universitātes Koledžas izolēja divas ļoti līdzīgas olbaltumvielas H3 un H1. Vienīgā atšķirība, kas bija starp šīm vielām, bija tas, ka peptīdam H1 iztrūka pirmie 4 atlikumi N galā. Pētījumi parādīja, ka dabā nav atrasta homoloģija ar citiem proteolītiskajiem inhibitoriem. Ir viedoklis par to, ka šīs vielas funkcija kā inhibitoram nav primāra. Tā kā šī viela nav toksiska cilvēkam, varētu būt, ka tā ietekmē kukaiņus.
 

Melittīns.
Galvenais bišu indes komponents ir polipeptīds, kas sastāv no 26 aminoskābēm un tā molmasa ir 2840. Habermanns nosauca šo polipeptīdu par melittīnu. Tā klātbūtni noteica Neumanns un līdzstrādnieki (1952.), kā tiešo hemolizīnu FI. Mūsdienās tas ir vislabāk izpētītais komponents ne tikai bišu indē, bet arī no peptīdiem ar hemolītiskām īpašībām. (Habermann and Jentisch, 1967.) noteica proteīna sekvenci. Vēlāk sekvenci pārbaudīja, sintezējot šo proteīnu Lubke ar līdzstrādniekiem (1982). Terwilligers un Eisenbergs noskaidroja melittīna 3D struktūru, izmantojot rentgeno-kristalogrāfiju. Tika konstatēts, ka dabā šī viela pastāv divos veidos. Kā pirmo var minēt stāvokli ūdens vidē- bites dzelonī. Faucons ar kolēģiem atklāja , ka ūdens šķīdumā viela pastāv līdzsvarā: monomērs « oligomērs -tetramērs (2.att). Šis līdzsvars ir atkarīgs no fizikālajiem parametriem (temperatūras un jonu spēkiem). Otra vide, kurā bieži atrodas melittīns, ir fizioloģiskie šķīdumi, tajos tas veido monomēru. Koncentrācijā līdz 4 × 10 -3 M (pēc Davsona).

2. att. Melittīna tetramērs
2.att. Melittīna tetramērs

Proteīns monomēra formā spēj sevišķi labi saistīties ar fosfolipīdiem. Mijiedarbību un saistīšanos ar fosholipīdu slāni pastiprina paaugstināta temperatūra, arī membrānas fluiditāte var pastiprināt mijiedarbību. Pazeminot temperatūru zem kritiskās, saistītais melittīns tiek atbrīvots. Līdzīga īpašība piemīt daudziem membrānas proteīniem, citohromam b5, un citohrom-b5-reduktāzei. Melittīna citotoksiskais efekts izpaužas kā šūnas membrānas dezintegrācija, tādā veidā padarot iespējamu tās hidrolīzi ar citiem peptīdiem , kā arī izjaucot membrānas citas struktūras. Ir zināms ka melittīns spēj inhibēt arī proteīnkināzes. Aptuvenā melittīna koncentrācija bišu indē ir 17-21 mM (kā monomērs). Vielas aptuvenais daudzums vienā dzēlienā ir 10-12 mM, Atšķaidītam ar iekššūnas šķīdumiem tā koncentrācija varētu būt aptuveni 10 -4 M, pie kuras ir novērojama arī hemolīze. Šāds daudzums izsauc apkārtējo šūnu līzi un veido lokalizētu iekaisumu. Jebkurš no šiem efektiem var tikt pastiprināts ar fosfolipāzi A2. Vēlāk zinātnieku grupa no Čikāgas Universitātes (Degrado et. Al. 1981) sasaistīja polipeptīda uzbūvi ar tā bioloģisko aktivitāti. Molekula sastāv no diviem domēniem. Viens domēns ir N-termināls no 20 atlikumiem ar hidrofobo indeksu virs 2 ar tendenci uz a ķēdes konfigurāciju ar ampifīlām īpašībām. Otrs ir C termināla domēns ar aptuveni 6 atlikumiem, tas ir izteikti hidrofīls. Labākai darbības mehānisma izpratnei, nolēma uzsintezēt līdzīgu vielu, kurai N termināla a ķēde būtu ar mazāko homoloģiju dabiskajam peptīdam. Sintezētā viela izrādījās 2,5 reizes hemolītiski aktīvāka par dabisko. Tādejādi zinātnieki nonāca pie secinājuma, ka homolītiskās īpašības atspoguļojas N termināla a  ķēdes hidrofobicitātē. Peptīda augstā membranolītiskā aktivitāte uzvedināja uz domas, ka tas nevarētu būt sintezēts indes aparāta celulārajā daļā, aktīvā formā. Tika noskaidrota gēna struktūra, kas satur informāciju par melittīna sintēzi. Tas tika izdalīts no indes dziedzera. Melittīna mRNS tika translēta un iegūts melittīna prekursors- propromelittīns. (Suchanek and Kreil, 1977). Lai pārvērstu to galaproduktā, ir nepieciešamas vairākas enzimātiskās reakcijas. Prefragments tiek izšķelts ar "signāla" tipa endopeptāzi, kas atrodas indes dziedzerī, pāršķeļ vienkāršās saites A21-A22, (Kaschnit and Kreil, 1978). Nākošais solis iekļauj C-termināla glutaminil glicīna pērvēršanu par glutaminilamīdu. Šīs amidācijas mehānisms, iespējams, ir kopīgs visiem bišu indes peptīdiem ar amidētiem C-termināliem. Prosekvences izšķelšana tiek nodrošināta pakāpeniskā reakcijā ar dipeptidilpeptidāzi IV, kas ir indes dziedzerī.  Enzīms nodala dipeptīdus kuri vēlāk  ar dipeptidāzi tiek degradēti līdz brīvām aminoskābēm (dipeptidāze arī ir indes dziedzerī). Šāds mehānisms nodrošina to, ka pa tādu laiku pēdējais aktivācijas solis tiek pabeigts tādā indes aparāta daļā, kur tam nav kontakta ar šūnu struktūrām, kas satur fosfolipīdus (piemēram bites indes dzelonis, kas sastāv no hitīna).

Sekapīns
Tas ir bišu indes komponents, kas indē ir mazos daudzumos (mazāk nekā 0,5% no sausā produkta). Sekapīna struktūras noteikšanu un izolēšanu veica 1976.gadā (Gauldie et al). Tā struktūra nelīdzinās ne viena bišu indē esošā peptīda struktūrai. Peptīds praktiski ir netoksisks zīdītājiem (pelēm LD50 40mg/kg). Kreils atklāja šī proteīna gēnu, kas kodē preprosekapīnu. Peptīda koncentrācija bišu mātes indes pūslītī ir lielāka nekā parastu darba bišu pūslīšos. Iespējams, ka sekapīnam ir kāda iedarbība uz kukaiņiem, vai arī tas aktivē citus bišu indes komponentus.
 

MCD (401 peptīds)
Pirmo reizi to konstatēja Fredholms 1966. gadā. Atšķirībā no citām indē esošajām vielām, (melittīna un fosfolipāzes), tas spēj izsaukt histamīna izdalīšanos no žurkas vēderplēves tuklajām šūnām. Tā primārā struktūra (3.att.) tika noskaidrota neatkarīgi un gandrīz tajā pašā laikā abām zinātnieku grupām (Haux, 1969; Vernon et al., 1969). Peptīda molekulmasa ir aptuveni 5000-6000.  Tas ir termostabils peptīds, to stabilizē galvenokārt divas disulfīdsaites.

3.att. MCD peptīds

3.att. MCD peptīda struktūrformula

MCD toksicitāte intraventrikulāri pelēm LD50 20mg/1 kg. Pēc vielas ievadīšanas dzīvniekiem tika novērota nekoordinēta hiperaktivitāte, kam sekoja elpošanas paralīze (Habermann 1977). Eksperimentos uz žurkām, tās tika injicētas ar 5 mg/kg lielu MCD devu. Tā rezultātā dzīvnieki aizgāja bojā no histamīna intoksikācijas. 401 peptīdam nosaukumu deva Habermanns, balstoties uz tā fizioloģisko efektu (Mast Cell Degranullating peptide). Peptīds izraisa iekaisumu. Vietā, kur tas ir injicēts, lokāli izdalās histamīns un serotonīns. Ir zināms, ka MCD var degranulēt žurkas vēderplēves tuklās šūnas bez līzes koncentrācijā 10- 9 M. Iepriekšējie pētījumi rādīja, ka MCD peptīds spēj konkurēt pēc dendrotoksīna saistīšanās vietām, kas ir saistīts ar ar potenciāla sensatīviem K+ kanāliem. Tādejādi MCD var strādāt kā katjonu kanālu antagonists.
 

Tetrapīns
Tetrapīns  bišu indē ir ļoti mazos daudzumos (mazāk kā 0,1% no sausās indes masas). Dzēliens satur aptuveni 70 mg. Tā izolēšanu no bišu indes pirmo reizi 1976. gadā veica Gauldie, un primāro struktūru noskaidroja Ovčinņikovs 1980.gadā. Tetrapīna struktūra ir līdzīga apamīna un MCD peptīda struktūrai. Tetrapīna toksiskums nav pārāk augsta, pelēm LD50 ir 40mg/kg. Tas degranulē tuklās šūnas , bet tā spēja ir tikai 20 % no MCD peptīda.
 

Apamīns
Šī peptīda izolāciju pirmo reizi veica Habermans un Reizs 1966.gadā. Tā struktūru atklāja reizē divas zinātnieku grupas (Haux et al., 1967; Shipolini et al., 1967). Disulfīdsaišu pozīcijas noskaidroja (Callewaert et. al.,1967). Apamīna īpašības tika pētītas, izmantojot izotoksīnu sintēzi, kā arī modificējot dabīgo peptīdu. Apamīns ir bišu indes galvenais toksīns (neirotoksīns). Pelēm ievadot perifēri, saindēšanās simptomi sāk parādīties jau pēc pāris minūtēm ar ļoti raksturīgu ainu, nekoordinēta hipermobilitāte līdz pat 12 stundām. Hiperuzbudināmība saglabājas līdz 2-3 dienām. Letālas devas izsauc kloniskas konvulsijas un elpošanas paralīzi, kam seko nāve (Habermanns, 1972).

4.att. Apamīna telpiskā struktūra
4.att. Apamīna telpiskā struktūra

Pelēm LD 50 i. v. ir 3,8 mg/kg. Inde darbojas šķērsojot hematoencifalisko barjeru un iedarbojoties uz CNS. Apamīnam piemīt liela alergēnā aktivitāte. Tā maksimālā aktivitāte ir pie pH 9. Banks ar līdzstrādniekiem pirmo reizi izpētīja, ka apamīns selektīvi bloķē Ca2+ atkarīgos K+ kanālus. Vielas molekulmasa ir 2027 .Tas labi šķīst ūdenī un fizioloģiskā šķīdumā.
 

Prokamīni
Tā ir grupa no diviem, varbūt trim homologiem peptīdiem (Nelsona peptīds, prokamīns A un prokamīns B), ar kopēju unikālu īpatnību, viņiem visiem pie C termināla ir pievienots histamīns. To no bišu indes izolēja Nelsons un O’Connors 1968. Tā struktūru noteica Pecks un O’Connors, 1978. gadā. Peptīdu bioloģiskā aktivitāte ir saistīta ar antiradioaktīvu efektu. Mākslīgi sintezētajam glicilhistamīnam ir līdzīgas antioksidatīvas īpašības (Peck et al., 1978). Domājams, šādas īpašības nodrošina histamīna mijiedarbība ar brīvajiem radikāļiem, kas rodas no jonozējošā starojuma organismā.

Biogēnie amīni

Atsevišķi grupas pārstāvji ar spēcīgām farmakoloģiskām īpašībām ir atrasti bišu indē, kā arī parasti ir čūsku indēs.
 

Histamīns.
Šis ir visbiežāk sastopamais Hymenoptera biogēnais amīns. Histamīna līmenis indē variē atkarībā no vecuma. 35- 45 dienas vecām bitēm tas ir maksimālā līmenī (1900 ± 860 ng uz indes pūslīti). Tas ir aptuveni 17 ± 8 nM (Oven et al.,1977). Tā toksiskums zīdītājiem variē, bet pamatā ir zema- pelēm LD50 1300 mg/kg. Domājams ka tādā daudzumā, kādā tas ir vienā dzēlienā, (aptuveni 6,3 nM), tas nevarētu izsaukt nekādu intoksikāciju. Tā efekts varētu būt asinsvadu caurlaidības palielināšanās un to dilatācija, kas varētu izsaukt sāpes dzēliena vietā. Iespējamā histamīna nozīme bišu indē ir kateholamīnu izdalīšana.

Kateholamīni

Divi šīs grupas pārstāvji ir atrasti bišu indē (dofamīns un noradrenalīns) (Owen, 1971; Bank et al.,1976)
 

Dofamīns
Tā daudzums bišu indē ir atkarīgs no bites vecuma. Jaunām bitēm  daudzums indes pūslītī ir zems (20 ± 40 ng uz pūslīti).Tas pieaug 20-25 dienas vecām bitēm (1500 ± 200 ng uz pūslīti). Dofamīna daudzums variē arī atkarībā no sezonālām svārstībām, maksimums ir(4307 ± 1138 ng uz indes aparātu) augusta vidū (Owen un Bridges, 1982). Dzēlienā esošā dofamīna daudzums svārstās no 2,7-5,4 nM. Kukaiņu fizioloģijā šim amīnam ir nedaudz atšķirīga nozīme nekā zīdītāju fizioloģijā. Tas ir iesaistīts kutikulas veidošanas un cietināšanas procesā. Tas ir arī tuvākais noradrenalīna priekštecis. Dofamīns var būt arī kā neiromediātors dažiem kukaiņiem. Ir uzskats, ka dofamīns indē darbojas, mijiedarbojoties sinerģiski ar kādām membranoaktīvām vielām. Gadījumos, kad bišu inde tiek pielietota pret kukaiņiem, dofamīns lielos daudzumos var izraisīt kukaiņa NS paralīzi.
 

Noradrenalīns
Šis amīns tiek uzskatīts par neiromediātoru visiem kukaiņiem. Tāpat kā dofamīnam, tā koncentrācija indē variē atkarībā no kukaiņa vecuma un sezonas, maksimums ir 40 dienas vecai bitei (1880 ± 170 ng uz indes pūslīti). Noradrenalīna daudzums bites dzēlienā ir aptuveni 5 nM. Tāds daudzums ir par maz, lai varētu izraisīt kādu farmakoloģisku efektu uz zīdītājiem, tomēr kukaiņiem tas var izraisīt CNS traucējumus.
 

Aminoskābes
19 brīvās aminoskābes tika atrastas bišu indē (Nelson & O’Connor, 1968). Kopumā tās ir tikai mazāk nekā 1% no sausās indes svara. Ir noskaidrots, ka tikai dažas ir kā pastāvīgs indes komponents, kamēr citas tikai piedalās indes biosintēzē. Tikai g-aminosviestskābe (0,04%) un b-aminosviestskābe (0,02%) ir indes sastāvā.
 

Ogļhidrāti
Bišu indē tika atrasti  tikai divi cukuri- glikoze (0,7%) un fruktoze (0,9%) no sausās indes masas. Abi ir arī hemolimfā, un kalpo kā galvenais enerģijas avots bitēm.
 

Lipīdi
Bišu indē lipīdi ir kopumā līdz 5 % no sausās indes svara.
 
 

5.att. Bišu indes komponenti
^

Alerģiskās reakcijas

Bites indes iedarbība uz cilvēka organismu variē individuāli. Indē (5.att) ir vairāki alergēni. Stiprākie no tiem ir skābā fosfatāze, melittīns, hialuronidāze un fosfolipāze A2. Viens bites dzēliens jūtīgiem cilvēkiem var izsaukt alerģisku reakciju, kuras novēršanai vajag sniegt pirmo medicīnisko palīdzību. Retāki gadījumi ir tad, kad cilvēku sadzeļ daudz bites (vairāk kā 50), tādi gadījumi beidzas letāli. Galvenā problēma šajā gadījumā ir organisma ātra reakcija uz indi (galvenokārt apamīna neirotoksiskuma dēļ). Praksē ir bijuši gadījumi, kad pie masveida bišu kodieniem (vairāk nekā 50) cilvēks aizgāja bojā no sistēmiskās intoksikācijas. Šinī gadījumā nāve var iestāties pēc 23-24 stundām. Zinātnieki vairākus gadus strādāja pie šī jautājuma, jo masveida bišu dzēlienu rezultātā ir novērojama augsta letalitāte. Pēdējo gadu pētījumi bija ar panākumiem, un tika izveidotas un pārbaudītas dažādas vakcīnas. Vienu no tādām 1999. gadā izstrādāja Britu zinātnieku grupa (Jones RG, Corteling RL, Bhogal G, Landon J) no Ķīmiskās Pataloģijas departamenta, St. Bartalomeja hospitālī. Viņu vakcīna spēj neitralizēt bišu indes iedarbību dažu stundu laikā, sistēmiskās intoksikācijas gadījumā. Vakcīnas daudzums, kas ir nepieciešams indes neitralizācijai, ir aptuveni 20 reizes vairāk nekā saņemtās indes daudzums. Vakcīna varētu būt efektīva tikai pie masveida bišu dzēlieniem, nepieciešamās vakcīnas daudzumu izrēķina, balstoties uz dzeloņu skaitu uz vienu organismu. Vakcīna tiek testēta un, iespējams, jau drīz būs pieejama mediķiem. Pētījumi šajā jomā turpinās un, iespējams, jau drīz būs jaunāki un daudz efektīvāki līdzekļi pret bišu kā arī citu indīgo kukaiņu dzēlieniem.
^

Izmantotā literatūra

Anthony T. Tu.,. INSECT POISONS, ALLERGENS, AND OTHER INVERTEBRATE VENOMS. 1984. Marcel Dekker Inc.

Assem, E. S. K., and Atkinson, G. (1973). Histamine release by MCDP (401), a peptide from the venom of honey bee. Br. J. Pharmacol. 48:337-338.

Bachmayer, H., Kreil, G., and Suchanek, G. (1972) . Synthesis of prome- littin and melittin in the venom gland of queen and worker bees: Patterns observed during maturations. J. Insect Physiol. 18:1515-1522.

Banks, B. E. C., Brown, C., Burgess, G. M., Burnstock, G., Claret, M., Cocks, T. M., and Jenkinson, D. H. (1979b) . Apamin blocks certain neurotransmitter-induced increases in potassium permeability. Nature 282:415-417.

Banks, B. E. C., Dempsey, C., Pearce, F. L., Vernon, C. A., and Whol- ley, T. E. (1981). New method of isolating bee venom peptides. Anal. Biochem. 116: 48-52.

Banks, B. E. C., Dempsey, C., and Yamey, J. (1982). Anti-inflammatory activity in the venom of Apis mellifera. Toxicon 20:4.

Banks, B. E. C., Dempsey, G., Vernon, C. A., and Yamey, J. (1980). The The mast cell degranulating peptide from bee venom. J. Physiol. (Lond. ) 308: 95-96P.

Banks, B. E. C., Garman, A. J., and Habermann, E. (1978). Structure- activity studies on apamin and mast cell degranulating peptide (MCDP)- 401. J. Physiol. (Lond. ) 284: 160-161P.

Banks, B. E. C., Hanson, J. M., and Sinclair, N. M. (1976). The isola- tion and identification of noradrenaline and dopamine from the venom of the honey bee, Apis mellifica. Toxicon 14:117-125.

Banks, B. E. C., Sinclair, N. M., and Vernon, C. A. (1979a). The poly- peptide components of bee venom, Habermehl and Mebs (Eds. ) . Proc. 3d Symposium of Plant, Animal and Microbial Toxins, London, pp. 65-78.

Billingham, M. E. J., Morley, J., Hanson, J. M., Shipolini, R. A., and Vernon, C. A. (1973). An anti-inflammatory peptide from bee venom. Nature 245: 163-164.

Bradbury, A. F., Finnie, M. D. A., and Smyth, D. G. (1982). Meehanism of C-terminal amide formation by pituitary enzymes. Nature 298:686-688.

Dotimas EM, Hamid KR, Hider RC, Ragnarsson U, Isolation and structure analysis of bee venom mast cell degranulating peptide, in Biochim Biophys Acta 1987 Feb 25;911(3):285-93

Gauldie J, Hanson JM, Shipolini RA, Vernon CA., The structures of some peptides from bee venom, in Eur J Biochem 1978 Feb;83(2):405-10

Hider RC, Ragnarsson U., A comparative structural study of apamin and related bee venom peptides, in Biochim Biophys Acta 1981 Jan 30;667(1):197-208

Jones RG, Corteling RL, Bhogal G, Landon J., A novel Fab-based antivenom for the treatment of mass bee attacks, in Am J Trop Med Hyg 1999 Sep;61(3):361-6

Koburova KL, Michailova SG, Shkenderov SV., Further investigation on the antiinflammatory properties of adolapin--bee venom polypeptide, in Acta Physiol Pharmacol Bulg 1985;11(2):50-5

Sandberg, B. E. B., and Ragnarsson, U. (1978). Solid phase synthesis of apamine, the principal neurotoxin in bee venom. 1nt. J. Pept. Protein Res. 11:23S-245.

Schoch, P., and Sarpent, D. F. (1980). Quantitative analysis of the bind- ing of melittin to planar lipid bilayers allowing for the discretecharge effect. Biochim. Biophys. Acta 60Z: 234-247.

Schröder, F,, Lubke, K., Lehmann, M., and Beetz, I. (1971) . Haemolytic activity and action on the surface tension of aqueous solutions of synthetic melittin and their derivatives. Experientia 27: 764-766.

Sessa, G., Freer, J. H., Colacicco, G., and Weissman, G. (1969). Interaction of a 1ytic polypeptide, melittin, with lipid membrane systems. J. Biol. Chem. 244: 3575-3582.

Shier, W. T. (1977a). Inhibition of acyl coenzyme A; Lysolecithin acyl- transferases by local anesthetics, detergents, and inhibitors of cyclic nucleotides phosphodiesterases. Biochem. Biophys. Res. Commun. 75 : 186- 193.

Shier, W. T. (1977b). Inhibition of prostaplandin biosynthesis by lysoleci- thin. Biochem. Biophys. Res. Commun. 78:1168-1174.

Shier, W. T. (1979). Activation of hiph levels of. endogenous phospholipase A2 in cultured cells. Proc. Natl. Aead. Sci. USA 76:195-199.

Shier, W. T. (1980). Activation of self-destruction as mechanism of action for cytolytic toxins, in Natural Taxins, Proc. 6th International Sympo- sium of Animla and Mierobial Taxins, Uppsala, August 1979, D. Eaker and I. Nadstrom (Eds.), Pergamon Press pp. 193-200.

Shkenderov S, Koburova K., Adolapin--a newly isolated analgetic and anti-inflammatory polypeptide from bee venom, in Toxicon 1982;20(1):317-21

Terwillinger, T. C. and Eisenberg, D., The structure of melittin, I. Structure determination and partial refinenment, in "J. Biol. Chem.", Vol.257,pp. 6010-6015, 1982

Terwillinger, T. C. and Eisenberg, D., The structure of melittin, II. Interpretation of the structure in "J. Biol. Chem.", Vol.257, pp.6016-6021, 1982

Vetter RS, Visscher PK, Camazine S., Mass envenomations by honey bees and wasps, in West J Med 1999 Apr;170(4):223-7

Vlasak R, Kreil G., Nucleotide sequence of cloned cDNAs coding for preprosecapin, a major product of queen-bee venom glands, in Eur J Biochem 1984 Dec 3;145(2):279-82
^

WWW saites



^

 

[an error occurred while processing this directive]  [an error occurred while processing this directive] 
Meklētājs «Google» Latvijas Universitāte BioloÄ£ijas fakultāte Latvijas Dabas fonds Latvijas ezeri Latvijas Dabas Sugu enciklopēdija BioloÄ£iskā daudzveidÄ«ba Latvijā, Informācijas un sadarbÄ«bas tÄ«kls (CHM) Latvijas daba Piekrastes biotopu aizsardzÄ«ba un apsaimniekoÅ”ana Latvijā Latvijas Malokologu biedrÄ«ba Latvijas BotāniÄ·u biedrÄ«ba Meklēt tekstu Atsauksmēm un Jautājumiem
Google LU LU BF LDF Ezeri Sugu
enciklopēdija
Bioloģiskā
daudzveidība
Latvijas daba Piekrastes
biotopi
Malokologu
biedrība
Botānikas
biedrība
Meklē Raksti mums

[an error occurred while processing this directive] Lappusi «pamatlapa.shtml» veidoja [an error occurred while processing this directive] Zbigņevs Marcinkevičs
sadarbībā ar eko@lanet.lv [an error occurred while processing this directive] 2000.03.04.