Enthält Schneckenschleim ein gutes Rezept? Schnecke: Kann es sein, dass ich auch ein „Barfußarzt“ bin …

Produziert von: Science Popularization China

Autor: Lin Lisha, Deng Tuo (Kunming Institut für Botanik, Chinesische Akademie der Wissenschaften)

Hersteller: China Science Expo

Möglicherweise haben Sie im Laufe des Lebens Wunden unterschiedlicher Größe und Schwere erlitten. Vielleicht haben Sie auch schon einmal Schnecken gesehen, die auf Steinen oder Ästen herumkrabbeln, und die Krabbelspuren, die sie hinterlassen. Aber woran Sie vielleicht nicht gedacht haben, ist, dass diese beiden scheinbar unabhängigen Dinge in den Augen der Wissenschaftler eng miteinander verbunden sind. Die Spuren, die die Schnecke hinterlässt, sind der Schleim, den sie absondert, und dieser Schleim enthält tatsächlich ein gutes Heilmittel für die Wundheilung.

Diabetische Fußgeschwüre, Wunden, die schwer heilen

Der Eindruck einer Verletzung ist für die meisten Menschen wahrscheinlich ähnlich einem Kratzer mit einem Obstmesser, der nach ein paar Tagen wieder wie neu verheilt. Tatsächlich erleiden jedes Jahr Hunderte Millionen Menschen Unfallverletzungen, Verletzungen durch Operationen usw., und der Wundheilungszyklus ist lang, was für die Patienten viele Unannehmlichkeiten mit sich bringt.

Die Haut ist das größte Organ des menschlichen Körpers und die erste Verteidigungslinie gegen eindringende Krankheitserreger. Daher ist die Erhaltung ihrer Integrität lebenswichtig. Normalerweise ist die Wundheilung bei gesunden Menschen ein hochorganisierter biologischer Prozess, der vier Phasen umfasst: Hämostase, Entzündung, Regeneration und Umbau. Wenn dieser Heilungsprozess jedoch blockiert ist, kann sich die Wunde zu einer chronischen Wunde entwickeln, die nur schwer heilt.

Abbildung 1. Schematische Darstellung des normalen Reparaturprozesses bei Hautschäden

(Bildquelle: adaptiert aus Referenz 1)

Diabetes ist eine in der modernen Gesellschaft weit verbreitete chronische Stoffwechselerkrankung mit weltweit etwa 500 Millionen Patienten. Das diabetische Fußgeschwür ist mit einer Inzidenzrate von etwa 25 % eine der häufigsten und schwerwiegendsten Komplikationen.

Da diese Patienten an peripheren Gefäßerkrankungen, peripherer Neuropathie, Immunschwäche und chronischen Entzündungsreaktionen leiden, ist die Heilung von Hauttraumata bei ihnen schwierig und eine anhaltende Nichtheilung der Wunden kann zu einer Amputation führen, was die Lebensqualität der Patienten ernsthaft beeinträchtigt. Leider ist die Pathogenese des diabetischen Fußes komplex und es mangelt derzeit an wirksamen Behandlungsmöglichkeiten.

Zunähen? Nein, steck es hoch.

Bei schwereren Traumata und chronischen Wunden ist eine klinische Intervention erforderlich. Ärzte verwenden häufig chirurgische Nähte und Klammern, um das Gewebe auf beiden Seiten der Wunde wieder zu verbinden (Wundverschluss). Nähte können jedoch Schmerzen und Infektionen an der Operationsstelle verursachen und Narben auf der Haut hinterlassen. Außerdem kann das Entfernen der Nähte zu Folgeverletzungen führen.

Die Verwendung von Gewebeklebern ist eine weitere Behandlungsmöglichkeit, mit der Wunden schnell verschlossen werden können, ohne dass Nähte entfernt werden müssen. Allerdings ist es eine Herausforderung, in feuchtem Gewebe eine Haftung zu erreichen.

Zu den derzeit in der Klinik üblichen Gewebeklebern zählen chemisch synthetisierte Cyanacrylate (medizinischer 508-Kleber) und Fibrinkleber natürlichen Ursprungs. Ersteres weist eine schlechte Biokompatibilität, einen langsamen Abbau und toxische Nebenwirkungen auf; Letzteres haftet schlecht an feuchten Geweben.

Der im Alltag häufig anzutreffende Klebstoff 502 (chemische Zusammensetzung hauptsächlich Ethylcyanacrylat) wird aufgrund seiner starken Haftung häufig in der Industrie eingesetzt. Im Vergleich dazu müssen bei medizinischen Klebstoffen mehr Faktoren berücksichtigt werden, wie etwa die Exsudatabsorptionskapazität, die Nasshaftung, die geweberegenerationsfördernde Wirkung, die biologische Abbaubarkeit usw.

Wie findet man einen Bioklebstoff, der all diese Eigenschaften besitzt?

Das Adhäsionsphänomen in der Natur kann uns als Inspiration dienen. Beispielsweise ermöglicht die Kletterfähigkeit des Efeus ihm, sich in fast jedem Gelände frei zu bewegen. winzige Muscheln haften an Felsen, um sich vor der Wucht großer Wellen zu schützen; Schneckensekrete können ihr eigenes Gewicht tragen, sodass sie kopfüber auf Ästen kriechen können ... Diese unscheinbaren kleinen Lebewesen verfügen über erstaunliche Fähigkeiten. Wenn wir die chemische Zusammensetzung dieser Klebemittel verstehen, können wir herausfinden, wie man ähnliche Klebstoffe herstellt.

Abbildung 2. Kletterpflanze Efeu

(Bildquelle: Referenz 5)

Tatsächlich haben Studien ergeben, dass Efeu kugelförmige Nanopartikel mit negativ geladenen Glykoproteinen absondern kann, die einen durchlässigen Film bilden, der an der Kontaktfläche haftet und eine dauerhafte Haftung an der Wand bilden kann; Der Byssus von Muscheln enthält Kanäle im Mikrometerbereich, und die in die Kanäle abgesonderten L-Dopa- und Lysin-reichen Proteine ​​vermischen sich mit Metallionen und bilden Koordinationsbindungen. Nach der Ausscheidung aus dem Körper verfestigt sich das flüssige Protein zu einem Klebstoff, der eine starke Haftung auf der Oberfläche von Steinen und anderen Anhaftungen bildet.

Inspiriert durch diese Studien haben Wissenschaftler eine Vielzahl bioadhäsiver bionischer Materialien entwickelt, die sehr gute Anwendungsaussichten für medizinische Zwecke wie die Hirnhautreparatur und Wundhämostase haben.

Abbildung 3. Muschel- und Byssusstruktur

(Bildquelle: Abbildung A stammt aus Referenz 6, Abbildungen B und C sind aus Referenz 7 adaptiert)

Schnecke: Ich hätte nicht gedacht, dass ich auch ein „Barfußarzt“ bin

Kürzlich wurde berichtet, dass Wissenschaftler einen natürlichen Klebstoff aus Schneckenschleim entdeckt haben, der zur Heilung chronischer Wunden diabetischer Füße verwendet werden kann.

Hippokrates, der „Vater der Medizin“ im antiken Griechenland, stellte fest, dass Schnecken die Funktion haben, Feuchtigkeit zu spenden, Rötungen und Schwellungen zu reduzieren sowie Entzündungen und Schmerzen zu lindern. Hiervon inspiriert und unter Berücksichtigung des Schneckenadhäsionsphänomens und des Verständnisses der modernen Medizin zur Wundheilung führten Wissenschaftler eine Reihe analytischer Studien zum Schleim der Weißen Jadeschnecke durch.

Die Forscher sammelten Schneckenschleim, sterilisierten ihn und gefriertrockneten ihn, um einen porösen und stark haftenden natürlichen Klebstoff zu erhalten. Das einzigartige Doppelnetzwerk-Gelsystem, das aus seinen beiden Hauptkomponenten Polysaccharid und Protein besteht, verleiht ihm hervorragende Hydrogeleigenschaften und eine starke Haftung auf feuchten Gewebeoberflächen. Dieses Biomaterial verfügt außerdem über hämostatische Eigenschaften, eine gute Biokompatibilität und biologische Abbaubarkeit und kann die Heilung akuter und chronischer Wunden beschleunigen.

Abbildung 4. Schematische Darstellung des aus Schneckenschleim gewonnenen Klebstoffs und seines Wirkungsmechanismus

(Bildquelle: adaptiert aus Referenz 8)

Es ist erwähnenswert, dass Schneckenschleim reich an heparinähnlichen Glykosaminoglykanen ist, die eine ähnliche Entzündungsfaktor-Bindungsaktivität wie Heparin aufweisen, jedoch keine gerinnungshemmende Aktivität wie Heparin haben (was zu Blutungen oder Hämatomen führen kann und die Wundheilung nicht fördert). Darüber hinaus fördert dieser natürliche Klebstoff effektiv die Polarisierung von Makrophagen in Richtung eines entzündungshemmenden Phänotyps.

Wie bereits erwähnt, stellt die Heilung des diabetischen Fußes aufgrund seines komplexen pathologischen Mechanismus eine große medizinische Herausforderung dar. Studien der letzten Jahre haben gezeigt, dass es bei chronischen Wunden zu einer übermäßigen und anhaltenden Entzündungsreaktion kommt, die den wichtigsten Schritt der Wundheilung, den Übergang vom Entzündungsstadium zum proliferativen Stadium, behindert. Daher bietet dieser Bioklebstoff, der auch entzündungsmodulierend wirkt, größere therapeutische Vorteile.

Experimente haben gezeigt, dass der Klebstoff in einem Wundmodell an der Haut diabetischer Ratten die Entzündung im Gewebe deutlich reduzieren, die Produktion von Granulationsgewebe, die Angiogenese, die Kollagenablagerung und die epidermale Regeneration beschleunigen und dadurch die Wundregeneration und -heilung fördern kann. Diese neueste Entdeckung dient als Referenz und Inspiration für die Forschung und Entwicklung einer neuen Generation medizinischer Klebstoffe.

Abschluss

Wenn wir auf die lange Geschichte der Menschheit zurückblicken, fällt es uns nicht schwer, festzustellen, dass wir schon immer Reisende waren, die auf der Suche nach dem Unbekannten waren. Eine winzige Schnecke, ein unscheinbares Blatt ... alles in der Natur gibt uns Inspiration und Erleuchtung und treibt uns an, weiter voranzuschreiten.

Herausgeber: Sun Chenyu

Hinweis: Dieser Artikel ist das Forschungsergebnis des Teams von Wu Mingyi, einem Forscher am Kunming Institute of Botany der Chinesischen Akademie der Wissenschaften, und wurde online in Nature Communications unter dem Titel „Ein natürlicher biologischer Klebstoff aus Schneckenschleim zur Wundheilung“ veröffentlicht. Darüber hinaus wurde für diesen natürlichen medizinischen Klebstoff zur Heilung von Hautwunden ein Patent zum Erfindungsschutz angemeldet.

Quellen:

【1】Liang, YP et al. Funktionelle Hydrogele als Wundauflage zur Förderung der Wundheilung. ACS Nano 15, 12687–12722 (2021).

【2】Eming S. et al. Wundheilung und Regeneration: Mechanismen, Signalgebung und Translation. Wissenschaft Übers. Med. 6, 265sr6 (2014).

【3】Baltzis D. et al. Pathogenese und Therapie von Wundheilungsstörungen bei Diabetes mellitus: Neue Erkenntnisse. Erw. Dort. 31, 817–836 (2014).

【4】Bonnemain B. Helix und Medikamente: Schnecken für die westliche Gesundheitsfürsorge von der Antike bis zur Gegenwart. Evidenzbasierte Ergänzungsalternative. Med. 2, 25–28 (2005).

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【6】Xu Q. et al. Durch Metallkoordination vermittelte funktionelle Abstufung und Selbstheilung in der Muschelbyssuskutikel. Erw. Wissenschaft 6, 1902043 (2019).

【7】Priemel T. et al. Mikrofluidische Herstellung eines Vanadium-gehärteten Bioklebstoffs durch Muscheln. Science 374, 206–211 (2021).