Diversiteit aan gifstoffen

Gifkikkers kunnen worden gerekend tot de meest giftige dieren op aarde. Het huidgif van één enkele kikker bestaat uit een cocktail van tientallen verschillende neurotoxinen. Er zijn al meer dan vijfhonderd verschillende soorten gif in de huid van gifkikkers aangetroffen en er zijn vermoedelijk nog honderden onbekende verbindingen die op ontdekking wachten. Enkele gifstoffen worden in de huid van een groot aantal gifkikkersoorten aangetroffen, maar veel van de chemische verbindingen zijn uniek voor het geslacht, de soort of zelfs de populatie waartoe de gifkikkers behoren. De meest algemene chemische componenten van het huidgif van de verschillende gifkikkersoorten bestaat uit stoffen uit de klassen: batrachotoxine, decahydroquinoline, histrionicotoxine, indolizidine, pumiliotoxine, pyrrolizodine, quinolizidine en tetrodotoxine (Saporito et al., 2009). De namen van sommige van deze klassen verwijzen naar gifkikkers waarin deze chemische verbindingen voor het eerst ontdekt zijn. De alkaloïde gifstoffen bestaan uit één of een serie van C5 of C6 koolstofringen waarin een basisch stikstofatoom is opgenomen. Aan de koolstofringen kunnen diverse verbindingen van koolstof, zuurstof, stikstof of waterstof hechten, waardoor een enorme diversiteit aan gifstoffen ontstaat. De meest complexe chemische verbindingen worden aangetroffen in de klasse van batrachotoxinen. Deze gifstoffen zijn het krachtigst en komen voor in de huid van de gifkikkers uit het geslacht Phyllobates. De meest giftige soorten zijn Phyllobates aurotaenia, P. bicolor, P. niche en P. terribilis. Een enkele kikker van deze soorten bevat voldoende gif om tot tien volwassen mensen een letale dosis te geven.

Het huidgif van P. aurotaenia, P. bicolor en P. terribilis wordt door de Colombiaanse stammen Emberá en Eperara gebruikt voor het vergiftigen van hun pijltjes die met een blaaspijp worden afgeschoten. Wanneer het gif op de pijltjes uit de blaaspijp in de bloedbaan van het geschoten dier komt, of bij een roofdier via zijn mond het lichaam binnendringt, zal het gif zich in snel tempo door het lichaam verspreiden. De alkaloïde neurotoxinen in het kikkergif grijpen aan op de informatieoverdracht tussen het zenuwstelsel en spierweefsel. Een spiercel heeft een elektrische impuls van de zenuwcel of een andere spiercel nodig om samen te kunnen trekken. In de communicatie tussen zenuwcel en spiercel spelen neurotransmitters een belangrijke rol. De neurotransmitters binden aan ionkanalen in de celwand waardoor deze openen voor ionen zoals natrium, kalium, calcium en chloride en er een potentiaalverschil ontstaat in de cel. Het potentiaalverschil zorgt voor gecontroleerd samentrekken van het spierweefsel. De verschillende gifstoffen van gifkikkers spelen in op het openen of sluiten van de ionkanalen door neurotransmitters te blokkeren, waardoor de communicatie tussen het zenuwstelsel en spierweefsel wordt lamgelegd (Saporito et al., 2012). Molecuulstructuren van toxinen verstoren specifiek de werking van calciumkanalen in skeletspieren. Histrionicotoxine voorkomt dat ionen terug kunnen stromen door de kanaaltjes en de spier niet meer terug kan treden in de rusttoestand. Batrachotoxine heeft een vergelijkbare werking, maar grijpt vooral aan op de hartspier en zorgt voor hartverlamming. Om zelfvergiftiging te voorkomen, hebben gifkikkers aanpassingen aan de bindingsplaatsen voor neurotransmitters in de ionkanalen zodat de gifstoffen de eigen spierfuncties niet beïnvloeden (Tarvin et al., 2016).

Gifkikkers geven extra gif af wanneer ze in stresssituaties, zoals in de bek van een roofdier, terecht komen. Bij sommige soorten is een duidelijke melkachtige afscheiding te zien wanneer de productie van gif maximaal is. Bij aanraking met kikkergif ontstaan er in korte tijd rode vlekken en kan een tintelend gevoel optreden. Wanneer het gif zich in de bloedbaan heeft doorgedrongen, kan een gevoel van misselijkheid en vermoeidheid ontstaan. Zware vergiftiging kan leiden tot tijdelijke verlamming van spieren, ongecontroleerde spierbewegingen of zelfs hartritmestoornissen. De diversiteit aan gifstoffen geeft ook een natuurlijke bron van mogelijke geneesmiddelen. De gifstof epibatidine is bijvoorbeeld een zeer krachtige pijnstiller, die niet verslavend werkt en daarmee een zeer goede vervanger van morfine zou kunnen worden (Garraffo et al., 2009). Ook voor ziekten aan het zenuwstelsel, hersenen of spieren biedt het gifkikkergif een mogelijke medicijnkast.

Gifkikkers Geleedpotigen als bron voor gif