Pythons als medizinische Inspiration

Die faszinierende Biologie von Pythons, die sich durch extreme Anpassungsfähigkeit auszeichnet, rückt zunehmend in den Fokus wissenschaftlicher Forschung. Diese Schlangen, bekannt für ihre Fähigkeit, lange Fastenzeiten zu überstehen und nach einer Mahlzeit ihren Stoffwechsel drastisch zu steigern, könnten entscheidende Hinweise für die Entwicklung neuer Therapien gegen menschliche Krankheiten liefern. Molekularbiologen wie Skip Maas von der University of Colorado Boulder sehen in den Pythons ein ungenutztes Potenzial für die Medizin.

Maas berichtet von seiner eigenen Python, Agrapina, die nach 14 Monaten ohne Nahrung immer noch über eine beeindruckende Muskelkraft verfügte. Nach dem Verzehr einer Ratte beschleunigte ihr Körper ihren Stoffwechsel dramatisch, um die Nährstoffe effizient zu verwerten. Diese Fähigkeit, den Stoffwechsel innerhalb kurzer Zeit um das Zehn- bis Vierzigfache zu steigern – vergleichbar mit einem Rennpferd im Ruhezustand und im vollen Sprint – ist für Tommy Martin, Assistenzprofessor am University of Nebraska Medical Center, ein bemerkenswertes Phänomen.

Leslie Leinwand, eine Genetikerin am BioFrontiers Institute der CU Boulder, war vor zwei Jahrzehnten eine der Ersten, die die Idee verfolgte, die einzigartige Biologie von Pythons für medizinische Zwecke zu nutzen. Ihr Labor erforscht kontinuierlich die physiologischen Geheimnisse dieser Reptilien in der Hoffnung auf medizinische Durchbrüche. Maas, der seine Doktorarbeit in Leinwands Labor abschloss, betont, dass Pythons, aufgrund ihrer Anpassung an extreme Umgebungen, Geheimnisse bergen könnten, die für den Menschen von großem Nutzen sind.

Organwachstum und -rückbildung: Ein Rätsel für die Herzgesundheit

Eine der außergewöhnlichsten Eigenschaften von Pythons ist ihre Fähigkeit, Organe wie das Herz nach einer Mahlzeit temporär zu vergrößern und nach der Verdauung wieder auf ihre ursprüngliche Größe zu reduzieren. Dieses Phänomen ist für die Forschung von besonderem Interesse, da menschliche Herzen nach einem Herzinfarkt oder bei hohem Blutdruck oft vergrößert und versteift bleiben, was schwerwiegende gesundheitliche Folgen haben kann.

Jack Gugel, ein Molekularbiologe an der CU Boulder, erklärt, dass das Herz eines Pythons wächst, um mehr Blut und Sauerstoff für die Verdauung zu pumpen. Das Bemerkenswerte ist jedoch, dass sich das Herz nach etwa einem Monat wieder vollständig zurückbildet. Die Frage, welche Signale dieses Wachstum und die anschließende Rückbildung steuern, könnte entscheidende Einblicke in die Prävention und Behandlung von Herzerkrankungen beim Menschen liefern.

Yuxiao Tan, ebenfalls Molekularbiologe an der CU Boulder, hat in einer bald erscheinenden Studie eine weitere wichtige Erkenntnis gewonnen: Nicht nur die Größe des Pythonherzens nimmt zu, sondern auch die Anzahl der Herzmuskelzellen vermehrt sich nach einer Mahlzeit. Im Gegensatz dazu bilden menschliche Herzmuskelzellen nach einem Herzinfarkt Narbengewebe, da sie nicht in der Lage sind, sich ausreichend zu regenerieren und die Schäden zu reparieren. Die Forschung in Leinwands Labor könnte daher Wege aufzeigen, wie menschliche Herzen remodelliert werden könnten, um die Herzgesundheit zu verbessern.

Muskelerhalt und Appetitkontrolle: Neue therapeutische Ansätze

Neben den Herzfunktionen untersuchen die Forscher auch die bemerkenswerte Fähigkeit von Pythons, Muskelmasse auch nach langen Fastenzeiten zu erhalten. Agrapina, die Python von Skip Maas, zeigte nach Monaten ohne Nahrung keinerlei Anzeichen von Muskelschwund. „Ich kenne kein anderes Lebewesen, das so lange fasten kann, ohne die Muskelfunktion zu verlieren“, sagt Leinwand. Diese Eigenschaft könnte zur Entwicklung von Therapien gegen altersbedingte Muskelatrophie beim Menschen führen.

Ein weiterer vielversprechender Forschungsbereich sind die kleinen Moleküle, die während des Verdauungsprozesses der Pythons entstehen. Leinwand bezeichnet dies als „Goldgrube“. Eine von ihr mitverfasste Studie, die im Frühjahr in der Zeitschrift Nature Metabolism veröffentlicht wurde, identifizierte ein Molekül namens pTOS, das im Blut von Burma- und Königspythons nach der Fütterung tausendfach anstieg. Gugel fand heraus, dass dieses Molekül als Appetitzügler wirkt, indem es den Hypothalamus im Gehirn beeinflusst. In Versuchen führte die Verabreichung von pTOS an übergewichtige Mäuse zu einer reduzierten Nahrungsaufnahme und Gewichtsabnahme.

Jasmin Camacho, eine Evolutionsbiologin am Stowers Institute for Medical Research, lobt diesen Ansatz, in der Tierwelt nach unerwarteten medizinischen Lösungen zu suchen. Sie selbst erforscht Fledermäuse, die trotz ihres hohen Nektarkonsums keine Anzeichen von Diabetes zeigen. Evolution habe über Jahrmillionen natürliche Experimente durchgeführt, deren Ergebnisse wir nun nutzen könnten.

Von Schlangen zu Medikamenten: Die Zukunft der Arzneimittelentwicklung

Der Erfolg von GLP-1-Gewichtsverlustmedikamenten wie Ozempic, die auf Forschungen an der Gila-Krustenechse basieren, zeigt das Potenzial der biomimetischen Arzneimittelentwicklung. Gugel hofft auf einen ähnlichen Erfolg für das aus Pythons gewonnene Molekül. Er sieht ein großes Marktpotenzial für ein Medikament, das gezielt den Appetit im Gehirn hemmt und Menschen beim Abnehmen helfen kann.

Um diese und weitere Entdeckungen in neue Medikamente und Therapien umzusetzen, haben Gugel, Leinwand, Martin und Jonathan Long von der Stanford University das Unternehmen Arkana Therapeutics gegründet. Ihr Ziel ist es, über Pythons hinaus auch andere bisher übersehene Spezies zu erforschen. Ashley Zehnder, CEO von Fauna Bio, einem Unternehmen, das nach Krankheitsresistenzen bei Säugetieren mit einzigartigen Anpassungen sucht, bestätigt diesen Ansatz. Sie ist überzeugt, dass evolutionär perfektionierte bioaktive Moleküle aus extremen Spezies als Grundlage für neue Medikamente dienen können.

Obwohl die Erforschung und Pflege dieser Tiere im Labor sowie das Verständnis ihrer komplexen inneren Mechanismen Herausforderungen darstellen, ist der potenzielle Nutzen enorm. Zehnder betont, dass wir durch die Erforschung der vielfältigen Tierwelt und die Anerkennung unserer eigenen Stellung im evolutionären Baum wertvolle Lektionen für die menschliche Gesundheit lernen können. Die Diversität des Lebens birgt unzählige Geheimnisse, die darauf warten, entschlüsselt zu werden, um menschliches Leid zu lindern.

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