Je leest:

Schorpioenengif

Schorpioenengif

Auteur: | 1 november 2003

Schorpioenen bestaan al minstens 400 miljoen jaar. Ze zijn in de loop der tijden nauwelijks veranderd. Hun bouwplan is goed; ze zijn bijzonder goed aangepast aan hun omgeving. Bovendien beschikken de meeste schorpioenen over een snelwerkend gif om zich te verweren tegen hun vijanden. Dat gif is ook te gebruiken voor andere doeleinden, onder andere bij de bestrijding van kanker. Sinds 1996 is in er een samenwerkingsverband tussen universiteiten van België en Zuid-Afrika, waarbij het gif van schorpioenen bestudeerd wordt.

Schorpioenen zijn in alle culturen en in alle tijden geassocieerd met het kwade: ongeluk, nacht, duisternis, hel en……..met de vrouw. Volgens Hieronymus is de vrouw de poort van de duivel, de weg van het kwaad en de prikkel van de schorpioen.

Schorpioenen komen voort uit de waterschorpioenen. Ze zijn tijdens de evolutie nauwelijks veranderd. De tegenwoordige schorpioenen verschillen weinig van hun fossiele soortgenoten en verschillen ook weinig van elkaar. Schorpioenen behoren tot de spinachtigen (zie intermezzo). Er zijn 1500 soorten schorpioenen, behorend tot negen families. Een steek van de meeste soorten is onschuldig en te vergelijken met de steek van een bij of een wesp. Dertig soorten zijn echt gevaarlijk. Een steek van deze schorpioenen heeft als hij niet behandeld wordt vaak een fatale afloop. De gevaarlijke soorten behoren tot de familie der Buthidae. De meest gevaarlijke schorpioenen komen voor in Zuidelijk en Midden-Amerika, Noordelijk en Zuidelijk Afrika en het Midden-Oosten. Deze soorten hebben een voorkeur voor droge en warme biotopen. Je herkent ze aan de dikke staart en de kleine scharen (pedipalpen). De staart van de schorpioenen eindigt in een stekel met daarin een gifklier. De schorpioenen met een dikker staart hebben een grote gifklier.

Schorpioenen reageren bijzonder snel bij beetgrijpen of aanvallen. Ze klappen hun staart naar voren en scheiden bliksemsnel een druppel gif uit hun gifklier af. Andere schorpioenen zien er met hun grote scharen wel afschrikwekkend uit, maar zijn minder gevaarlijk. Ze pakken hun prooi beet met hun scharen en dienen meestal geen verlammende steek toe. De Buthidae zijn duidelijk agressiever en steeklustiger dan de andere schorpioenen.

De grootste vertegenwoordigers bereiken afmetingen van tien centimeter, maar de meeste zijn veel kleiner. Schorpioenen bewonen allerlei spleten. Voor een deel gebruiken ze natuurlijke holtes als schuilplaats zoals rotsspleten bijvoorbeeld of bladschedes. Voor een deel graven ze hun holen zelf. Soms worden ze ook wel in huizen gevonden. Ze gebruiken de gifstekel alleen voor het vangen van hun prooidieren: sprinkhanen, kevers en kakkerlakken. Alleen wanneer zij ernstig in het nauw gebracht worden, steken ze wel eens mensen. Je moet in warme streken dan ook altijd eerst je schoenen omkeren voordat je ze aantrekt. De kans dat ’s nachts een schorpioen in je schoenen kruipt is niet denkbeeldig.

*Geleedpotigen*De familie van de geleedpotigen is in een aantal subgroepen onder te verdelen, namelijk:Duizenpootachtigen (duizendpoten en miljoenpoten)Kreeftachtigen (kreeften, krabben en garnalen)Spinachtigen (spinnen, mijten, teken, schorpioenen)Insecten (wespen, hommels, vliegen, muggen, kevers, mieren)

Goed design

Schorpioenen zijn aangepast aan extreme omstandigheden. Een temperatuur van 40oC- 50oC verdragen ze uitstekend, maar ook extreme koude. In woestijngebieden, waar ze voorkomen kan het kwik ’s nachts onder 0oC dalen. Ze kunnen heel lang zonder voeding, want hun stofwisselingssnelheid is laag; bovendien zetten ze hun eten zeer efficiënt om in schorpioenbiomassa.

Verder beschikken ze over uiterst gevoelige zintuigen; bijvoorbeeld haartjes op de poten, waarmee ze luchtstromingen registreren. Hun ogen zijn uitstekend. Ze zijn levendbarend, wat opvallend is bij de Geleedpotigen en hebben broedzorg. Schorpioenen dragen de jongen enige tijd, tot de eerste vervelling op de rug (zie fig. 1).

Woestijnschorpioenen kunnen uitermate goed tegen de droogte: hun huid is bedekt met een dikke ondoordringbare laag. Ze kunnen drie tot vier weken zonder water. Schorpioenen komen met uitzondering van Antarctica op het hele Zuidelijk halfrond voor. Op het Noordelijk halfrond tot 50o noorderbreedte, in landen zoals: Frankrijk, Spanje, Italië, Bulgarije en Oostenrijk. Van de achten soorten in Europa zijn er slechts twee gevaarlijk. De gevaarlijkste soorten komen voor in noordelijk Afrika.

Figuur 1.Schorpioen met jongen op haar rug.

Chemische wapens

Chemische wapens zijn geen duivelse uitvindingen van de mens. Het zijn middelen waarmee dieren prooien vangen en zich verdedigen.

In België en Nederland komen maar weinig giftige dieren voor in vergelijking met tropische en subtropische streken. Door reizen naar deze landen komen steeds meer mensen in contact met het gifarsenaal van de natuur: giftige slangen, spinnen, kikkers, slakken, insecten en schorpioenen. Tal van dieren hebben in de harde concurrentiestrijd om voedsel en om zelf niet als prooi te eindigen giftige stoffen ontwikkeld. De giftige stoffen werken in uiterst lage concentraties en verlammen de prooi binnen een mum van tijd. Of de aanvaller komt na een pijnlijke steek of beet op andere gedachten. Ook in de zee komen giftige dieren voor: vastzittende dieren zoals zeeanemonen of traag bewegende dieren zoals zeeslakken. Als de concurrentie om voedsel groot is en je bent niet zo beweeglijk, is het belangrijk dat je je prooi onmiddellijk kunt verlammen.

Een bekende giftige vis is de ‘koffervis’. Deze uiterst giftige vis kan trouwens wel snel zwemmen. In Japan wordt de koffervis wel gegeten, maar er zijn maar een paar restaurants die deze vis mogen bereiden. Het gif wordt uit de vis gehaald; de kunst is om nog net een klein beetje gif te laten zitten, zodat je bij het eten van de vis een licht tintelend gevoel krijgt! Niet helemaal ongevaarlijk. Het gif van de koffervis, tetrodoxine, wordt ook geproduceerd door bacteriën. Kikkers en salamanders nemen dat gif op en worden daardoor zelf giftig. In de loop van de evolutie zijn giftige dieren zo veranderd, dat ze zelf geen last hebben van hun gif. De dieren brengen het gif toe door een beet (spinnen en slangen), een steek (schorpioenen, wespen, bijen, hommels) of via de huid. (gifkikkers en padden)

Snel gif

Het gif bestaat uit neurotoxines, stoffen die inwerken op zenuwcellen. Het schakelt de informatieoverdracht tussen centraal zenuwstelsel en spieren uit of verstoort die. Het moet snel werken. De zenuwbanen, afferent of deferent, zijn het doelwit. De zenuwcellen in de hersenen zijn moeilijk bereikbaar door een zenuw-bloedbarrière. Het gif onderbreekt de kabel (de zenuw) of werkt in op de synaps.

Er zijn twee strategieën: de defensieve en de offensieve. Bij de defensieve strategie ontstaat er bij het slachtoffer pijn. Bij de offensieve strategie treedt er een verlamming op. De verlammingsverschijnselen kunnen ‘slap’ of ‘stijf’ zijn. Bij een slappe verlamming is de impulsoverdracht naar de spieren geblokkeerd. De spieren werken daardoor niet. Bij een stijve verlamming is het zenuwstelsel overprikkeld. Alle spieren trekken samen en het slachtoffer verstart. Als de gevoelszenuwen overprikkeld zijn, krijg je gestoorde gevoelssensaties. Er zijn allerlei symptomen mogelijk: onvrijwillige spiercontracties, hoge of lage hartslagfrequenties, hoge of lage bloeddruk, hartritmestoornissen, speekselvloed, krampen, diarree, pijn, kriebelingen, overgevoeligheid voor licht. Soms is het moeilijk om de symptomen gericht te bestrijden. Geef je iets tegen een hoge bloeddruk, dan is het middel soms erger dan de kwaal, omdat er juist een bloeddrukdaling door het gif werd veroorzaakt. Tegelijk met de zenuwactieve stoffen (neurotoxines) komen bij een beet of steek ook stoffen in het lichaam die zorgen voor een snelle verspreiding door de weefsels van het slachtoffer.

Het eigenlijke doelwit

Het eigenlijke doelwit van de meeste neurotoxines zijn de ionenkanalen in het celmembraan van prikkelbare cellen: zintuigcellen, zenuwcellen en spiercellen. Die ionenkanalen zijn eiwitten in het celmembraan, die invloed hebben op het doorlaten van ionen door het celmembraan. Door openen en sluiten van deze ionenkanalen verandert de membraanpotentiaal en ontstaat een impuls, de actiepotentiaal, in deze cellen. Impulsen werken als informatieoverdracht. Door beïnvloeding van de ionenkanalen wordt de informatieoverdracht verstoord. De actiepotentialen duren daardoor te lang of de prikkeldrempel wordt lager. Dat laatste leidt tot overactiviteit.

Er zijn overigens genetische afwijkingen met dezelfde symptomen als de toxines. Sommige neurotoxines maken gaatjes in het celmembraan. Dat beïnvloedt ook de membraanpotentiaal, waardoor er spontaan, zonder prikkeling, impulsen ontstaan. Deze toxines werken tegelijkertijd bacterie- en schimmeldodend. Mellitine in bijengif is een voorbeeld van zo’n toxine. De bijen injecteren dit gif ook in de honing. De honing wordt daardoor niet aangetast door bacteriën en schimmels. De porievormende toxines lijken op stoffen die mensen in hun slijmvliezen aanmaken. Deze stoffen, de defensines zijn belangrijk bij de niet-specifieke afweer. Slijmvliezen zijn goed bestand tegen bacteriën en schimmels.

Een cocktail van toxines

Schorpioenengif van één enkele schorpioen is een cocktail van tientallen, misschien wel honderden peptiden. Dat is nog lang niet bekend. De bekendste hebben invloed op de ionenkanalen. Ook zitten er in porievormende peptiden in, bijvoorbeeld parabutoporine. De peptiden hebben een zeer kenmerkende bouw. Door deze bouw zijn ze goed bestand tegen eiwitafbraak, hoge temperaturen en lage pH.

Het is nog niet bekend, waardoor een steek bij sommige soorten alleen maar plaatselijk verschijnselen oproept en bij andere soorten reacties van het zenuwstelsel. Het is ook niet bekend, waardoor een steek van sommige soorten levensgevaarlijk is en van andere soorten niet. Ook in het gif van ‘onschuldige’ schorpioenen zitten alle neurotoxines die bij de giftige soorten aanwezig zijn. Misschien speelt de verhouding tussen de verschillende toxines een rol bij de giftigheid.

Verzamelen en onderzoek

Aan de Katholieke Universiteit Leuven worden schorpioenen in een goed beveiligd laboratorium gekweekt. Ze zitten in gesloten kweekbakjes. Om het gif te bestuderen worden de schorpioenen ‘gemolken’. Dat is natuurlijk een heel gedoe en niet ongevaarlijk. Ze worden eerst even in de diepvries gezet. Daardoor worden ze traag. Hoe lang ze in de diepvries gaan is afhankelijk van de soort. Bij een te lang verblijf in de diepvries bevriezen ze. De schorpioen wordt zo neergelegd dat hij niet kan steken en met behulp van elektrode wordt zijn gifklier gestimuleerd. Een pietepeuterig werkje! Vervolgens wordt het gif gezuiverd, een massabepaling toegepast, de biologische activiteit bepaald en de anti-bacteriële werking, de basenvolgorde van het DNA vastgesteld en de genen opgespoord, die voor het gif coderen. Is de structuur van de genen eenmaal bekend dan wordt gezocht naar overeenkomsten met het gif van andere dieren.

Schorpioenengif als geneesmiddel

Schorpioenen hebben niet hetzelfde afweersysteem als wij, het is aangeboren. Bij ons reageert het afweersysteem bij een infectie. Een schorpioen en veel vergelijkbare dieren maken anti-bacteriële stoffen, de porievormende peptiden, als een bacterie in hun lichaam binnendringt. Deze stoffen zijn te vergelijken met de defensines in onze slijmvliezen. Sommige T-lymfocyten maakt de defensines en stuurt daarmee het afweersysteem aan. De defensines kunnen een tumorcel herkenbaar maken voor het afweersysteem. Witte bloedcellen vallen deze herkenbaar gemaakte tumorcellen aan. Dit gebeurt normaal niet, omdat tumorcellen eigen lichaamscellen zijn. Dit gegeven is belangrijk voor het kankeronderzoek. Daarom zijn porievormende toxines in het schorpioenengif en het DNA dat daarvoor verantwoordelijk is zo belangrijk voor het onderzoek. Misschien is schorpioengif in de toekomst bruikbaar als medicijn.

Maar dat is niets nieuws. In de middeleeuwen namen de mensen schorpioenenolie in tegen allerlei ziekten. In de traditionele Chinese geneeskunde worden al 3000 jaar schorpioenen gebruikt tegen infecties, tegen pijn en kanker.

Dit artikel is eerder verschenen in nummer 6 uit de jaargang 2003 van het blad Archimedes.

Dit artikel is een publicatie van Archimedes.
© Archimedes, alle rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 01 november 2003

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.