Гепарин уменьшает болевые ощущения от яда медузы

Пятищупальцевая хризаора (Chrysaora quinquecirrha) — медуза, которая ежегодно жалит миллионы человек на атлантическом побережье США. Яд высвобождается из нематоцист — органелл, расположенных внутри нематоцитов, выстилающих щупальца медуз. Это сложная смесь, которая токсична для тканей кожи, сердца, нервной системы, почек, печени и крови. В случае контакта с медузой рекомендуется нанести на кожу раствор пищевой соды и воды в соотношении 50:50, что предотвращает дальнейшее высвобождение яда из нематоцист. Однако специфических рекомендаций нет, так как неясно, как яд взаимодействует с организмом человека. Авторы статьи в Science Advances использовали CRISPR-скрининг, чтобы выявить механизм действия яда и предложить терапию.

Клетки HAP1 — почти гаплоидную бессмертную клеточную линию человеческого происхождения — обработали ядом и показали, что тот обладает цитотоксическим действием (IC50 8,119 мкг/мл). Термообработка нивелировала цитотоксичность, так что, вероятно, яд состоит из белков.

Добавление к яду ингибиторов апоптоза и некроптоза защищало клетки. Авторы провели CRISPR-скрининг, получив пул клеток, каждая из которых несла один нокаутированный ген. К клеткам добавляли яд (50 мкг/мл, LD80) в течение девяти дней, образцы отбирали каждые три дня, идентифицировали гидРНК. По снижению количества одних гидРНК и росту других можно было идентифицировать гены, снижающие и повышающие чувствительность клеток к яду. Было выявлено 67 генов чувствительности и 24 гена резистентности.

Анализ сигнальных путей выявил обогащение путей биосинтеза гепарансульфата/гепарина, PI3K/AKT, ILK и интегриновых сигнальных путей во всех трех временных точках. Гепарансульфат — гликозаминогликан, который находится на поверхности клеток многоклеточных, придает внеклеточному матриксу структуру и участвует во многих клеточных процессах. Гены пути биосинтеза гепарансульфата/гепарина, идентифицированные при скрининге, — XYLT2, B4GALT7, B3GAT3, EXTL3, EXT1, EXT2 и SLC35B2 — нокаутировали по одному. В результате выживаемость клеток после обработки ядом выросла.

Авторы проверили, что будет, если перенасытить систему растворимым гепарансульфатом или гепарином, которые могут выступать в роли рецепторов-ловушек. Действительно, это подавляло цитотоксичность яда, особенно в случае гепарина, который был эффективен даже в низких концентрациях. Если предварительно обработать клетки гепарином, это тоже защищает их от яда, даже если его добавить спустя час.

Мышам вводили яд в лапу, что не вызывало воспаления, но сопровождалось болезненными ощущениями — мышь начинала вылизывать лапу, сильнее реагировала на высокие температуры и прикосновения. Если яд предварительно смешать с гепарином, такого эффекта после укола не было.

Таким образом, было показано, что продукты биосинтеза гепарансульфата/гепарина необходимы для цитотоксической активности яда C. quinquecirrha. Гепарин, включенный в список основных лекарственных средств ВОЗ, может блокировать активность яда, то есть его можно использовать для лечения.

В регенерации щупальца у медузы участвуют две популяции стволовых клеток