Spinnengifte

Gliederung

1. Einleitung

2. Funktionsmorphologie der Cheliceren

3. Die Gifte
3.1. Der Giftbiß
3.1.1. Einfluß der Temperatur
3.1.2. Hungerperioden
3.1.3. Einfluß der Größe und Aktivität des Opfers auf die injizierte Giftmenge
3.1.4. Empfindlichkeit verschiedener Beutetiere gegnüber dem Gift von C. salei
3.2. Klassifikation
3.3. Toxizität
3.4. Zusammensetzung
3.4.1. Proteine
3.4.2. Enzyme
3.4.3. Sonstige Bestandteile
3.5. Das Gift von Agelenopsis aperta
3.5.1. Biologischer Hintergrund
3.5.2. Struktur des _-Agatoxin-TK
3.5.3. Biosynthese des _-Agatoxin-TK
3.5.4. Vergleich mit _-Conotoxinen
3.6. Das Gift der Latrodectus -Arten
3.6.1. Zusammensetzung
3.6.2. Toxizität
3.6.3. Wirkungsweise
3.7. Übersicht bekannter Spinnengifte

4. Die Giftspinnen
4.1. Verbreitung
4.2. Latrodectus spp.
4.3. Loxosceles spp.
4.4. Tegenaria agrestis
4.5. Phoneutria spp.
4.6. Sonstige

5. Resumee

6. Anhang

1. Einleitung

Die meisten Menschen verbinden mit dem Ausdruck ,,Spinnengifte" Vogelspinnen (Atypidae), ,,Taranteln", die Schwarze Witwe (Latrodectus mactans mactans), etc., also Spinnen, die mehr oder weniger giftig für den Menschen sind oder durch ihre Größe gefährlich wirken (Vogelspinnen, Wolfsspinnen). Tatsächlich sind für den Menschen nur etwa zwei Dutzend der etwa 35.000 bekannten Spinnenarten gefährlich. Abgesehen von der Familie der Uloboridae sind sämtliche Spinnen giftig, d.h. im Besitz von Giftdrüsen. Während bei den Arthropoden Gift häufig als Schutzwaffe gegen Freßfeinde, also zur Verteidigung (viele Hymenoptera, Lepidoptera, auch einige Coleoptera usw.) eingesetzt wird, sind Spinnen aktiv giftig, d.h. ihr Gift wird fast ausschließlich zum Beutefang und nicht oder nur sehr selten zur Verteidigung benutzt. Für Spinnen ist die Eigenschaft ein Gift zu erzeugen von höchster Bedeutung, da sie keine Mundwerkzeuge oder effektive Fangorgane/-mechanismen besitzen und somit ihre Beute anderswie bewegungsunfähig machen müssen - ähnlich wie man es auch von den Schlangen kennt. Das Gift dient einerseits der Lähmung der Beute, aber andererseits durch den Gehalt an Enzymen im Gegensatz zu Schlangengiften teilweise auch bereits der extrasomalen Vorverdauung. So kann die Beute auch ohne Mundwerkzeuge in mehr oder weniger flüssiger Form aufgesaugt werden, während Schlangen ja bekanntlich ihre Beute in den Magen würgen und erst dort die enzymatische Zersetzung beginnt.

Die für den Menschen giftigen Spinnenarten verursachen selten größere Probleme als ein Wespenstich. Dies mag daran liegen, daß Wirbeltiere normalerweise nicht zu den Beutetieren der Spinnen gehören, das Gift also eher auf das Nervensystem verschiedener Evertebraten, besonders von Arthropoden, wirkt, während es beim Menschen oft nur zu lokalen Hautreaktionen kommt. Tödliche Vergiftungen sind beim Menschen aber auch schon beschrieben worden und dann doch wieder nicht so extrem selten. In bestimmten Gegenden (Brasilien, der östliche Mittelmeerraum) sind die Spinnen ein fast ebenso großes Problem wie die Giftschlangen. Dennoch scheint die allgemein verbreitete Angst vor Spinnen, die ja bekanntlich bis zur Phobie reichen kann, unbegründet. Sie wird auch durch Berichterstattung der Medien ungünstig beeinflußt, denn häufig werden durch Diabetes, Herpes simplex, Lyme-Krankheit, Efeu, u.v.a. verursachte Nekrosen¹ fälschlicherweise als ,,möglicher Spinnenbiß" diagnostiziert. Eine Spinne flieht eher als daß sie beißt, verhält sich gegenüber Menschen selten aggressiv. Eine Ausnahme bilden hier jedoch besonders die Kammspinnen (Ctenidae) Südamerikas, zu denen auch die Bananenspinne Phoneutria spec. gehört, von der in dieser Arbeit noch öfter die Rede sein wird. Auch andere Faktoren können unter Umständen die Aggressivität der Spinne erhöhen. So ist bekannt, daß insbesondere die Weibchen von der Paarungszeit bis zum Schlüpfen der Jungen wesentlich gefährlicher sind. Meistens werden Bisse von Spinnen jedoch durch unglückliche Umstände verursacht, beispielsweise beim Anlegen von Kleidung (Hosen, Socken, etc.), die der Spinne als Versteck dient.

Nach einem kurzen Abschnitt über die Morphologie der Cheliceren möchte ich einen ausführlichen, wenngleich auch nicht kompletten Überblick über die Zusammensetzung und Wirkungsweise verschiedener Gifttypen der Araneida auf chemischer und zellulärer Ebene geben. Dabei wird auch über die Stärke der Gifte und den Einfluß diverser Faktoren wie Hunger, Größe der Beute usw. berichtet werden. Für den Menschen giftige Spinnen werden in dieser Hausarbeit als eigener Abschnitt behandelt, da diese Spinnen, und speziell ihre Gifte, mit Abstand am besten untersucht wurden. Einen allgemeinen Abriß über die Gifte der Spinnen - insbesondere derer, die für den Menschen nicht gefährlich sind - zu schreiben, ist aus mehreren Gründen nicht sinnvoll: Erstens unterscheiden sich die Gifte, d.h. sowohl ihre Zusammensetzung als auch ihre Wirkung, zum Teil erheblich voneinander (s. Abschnitt 3); außerdem sind viele Bereiche der Giftwirkung auf Beutetiere noch nicht gut genug untersucht. Hier wird lediglich auszugsweise darüber berichtet. Somit wird das Hauptaugenmerk dieser Ausarbeitung (leider) auf die für den Menschen giftigen Spinnen wie Phoneutria und Latrodectus gelegt, während Gattungen wie Pholcus und Araneus weitgehend unberücksichtigt bleiben müssen.

2. Funktionsmorphologie der Cheliceren

Während die verhältnismäßig großen Vogelspinnen (Atypidae) aufgrund der Lage der Cheliceren (in Längsrichtung des Körpers nach vorn gerichtet, also orthognath) relativ kleine Giftdrüsen innerhalb der Cheliceren besitzen, zeichnen sich die meisten labidognathen Spinnen durch relativ große Giftdrüsen aus. Diese reichen oft bis in den Cephalothorax (s. Abb. 1) und können in einigen Extremfällen noch wesentlich größer und lappig unterteilt sein (z.B. bei Filistata).

Ein großer Teil der zur Verfügung stehenden Energie einer Spinne wird zur Produktion von Gift in den Giftdrüsen benötigt. Daher erklärt sich auch die Steuerung der in das Beutetier injizierten Giftmenge (s. Abschnitt 3.1.3). Normalerweise entspricht der Bau einer Giftdrüse grob dem in Abbildung 2 gezeigten Bild. Über einen Kanal steht die Giftdrüse in Verbindung mit der Klaue, die bei Kontakt mit der Beute in diese hineingestoßen wird. Dabei wird dann auch das Gift in die Beute injiziert.

Einen Sonderfall beobachtet man bei den Speispinnen (Scytodidae), von denen in Deutschland nur Scytodes thoracica beheimatet ist. Hier findet man eine Teilung der Giftdrüse in zwei Abschnitte. Der vordere dient zur Giftproduktion, während der hintere einen klebrigen Leim produziert. Aus wenigen Zentimetern Entfernung wird die Beute innerhalb kürzester Zeit (etwa 140 ms) mit giftiger Leimsubstanz überspritzt, so daß sie gelähmt am Untergrund kleben bleibt. Die Freisetzung des Giftes geschieht durch Kontraktionen der gestreiften Muskelfibrillen, welche die Drüsen umschließen. Sie sind auf einer basalen Membran gelegen. Zwischen dieser und der Muskulatur befinden sich die Enden der motorischen Nerven. In diesem Bereich befinden sich ein stark verzweigtes sarkoplasmatisches Retikulum sowie ein querverlaufendes Röhrensystem, welches wohl nicht nur typisch für Spinnen ist, sondern auch bereits bei Pfeilschwänzen, anderen Spinnen sowie Skorpionen beschrieben wurde. Außerdem finden sich hier recht viele synaptische Kontaktstellen. Aufgrund des relativen hohen Anteils freier _- Amino-Buttersäure im Gift vieler Spinnen besteht die Vermutung, daß diese Substanz hier der Neurotransmitter ist.

3. Die Gifte

3.1 Der Giftbiß

Die Begiftung des Beutetieres geschieht stets durch einen ,,Biß", d.h. einer Giftinjektion durch die Cheliceren. In diesem kurzen Abschnitt sollen einige Faktoren und deren Einfluß auf die Giftproduktion sowie der Menge des injizierten Giftes besprochen werden. Dabei soll die aktiv jagende Spinne Cupiennus salei (Ctenidae) als Paradeobjekt herangezogen werden, da sie in den letzten Jahren hinsichtlich dieser Faktoren untersucht worden ist. Aufgrund fehlender, umfassenderer, andere Arten einbeziehender Untersuchungen können die Ergebnisse jedoch nicht mit Sicherheit als allgemein gültig angesehen werden.

3.1.1 Einfluß der Temperatur

Die Giftproduktion von C. salei wurde unter verschiedenen Temperaturen (17°C, 21°C und 25°C) getestet. Innerhalb dieser Temperaturspanne blieb die Giftproduktion gleich. Erst bei Temperaturen von 15°C stoppten die Spinnen die Nahrungsaufnahme und die Giftproduktion (Vapenik und Nentwig, 2000, unter 8 ).

3.1.2 Hungerperioden

Lange Hungerperioden stellen eine natürliche Situation für Spinnen dar. Zur Untersuchung der Giftproduktion nach längerer Hungerzeit wurden zwei Gruppen der Spinne C. salei einer vier- bzw. achtwöchigen Hungerperiode ausgesetzt. Zwar verringerte sich das Körpergewicht, doch konnte kein Unterschied in der Giftproduktion gegenüber Spinnen, die dieser Hungerperiode nicht ausgesetzt waren, festgestellt werden. Somit stellt das Körpergewicht einen Parameter der Kurzzeitfitness dar, der bei jedem Individuum mit den vorherrschenden Lebensbedingungen (Temperatur, Intervallen der Nahrungsaufnahme) korreliert ist. Langzeitfitness dagegen kann am besten über die Länge des Prosomas beschrieben werden, die während des juvenilen Wachstums festgelegt wird und sich später praktisch nicht mehr ändert. Somit kann auch die Menge des abgegebenen Giftes besser über die Länge des Prosomas als über das Gewicht des Tieres bestimmt werden (Vapenik und Nentwig, 2000, unter 8)

3.1.3 Einfluß der Größe und Aktivität des Opfers auf die injizierte Giftmenge

Frühere Untersuchungen zeigten, daß C. salei desto mehr Gift injiziert je größer die Beute (hier: Grillen) ist. Daher wurde postuliert, daß dies eine Konsequenz der Räuber-Beute-Beziehung während der Begiftung sei. Um diese Hypothese zu testen führten Malli et al. (1999) (unter 9 ) weitere Untersuchungen durch. Sie betäubten die Grillen und bewegten sie mittels eines Apparates an dem die Grillen mit dünnen, transparenten Fäden befestigt waren. Fünf Minuten nach dem Giftbiß wurden die Grillen von der Spinne entfernt und die injizierte Giftmenge bestimmt. Das Ergebnis zeigte, daß sich nicht oder nur langsam bewegende Grillen wesentlich weniger Gift injiziert bekommen hatten als solche, die wild herumsprangen (bzw. herumspringen gelassen worden waren). Auch Grillen verschiedener Größe wurden eher entsprechend ihrer Bewegung als ihres Gewichtes oder Volumens begiftet. Da die Empfindlichkeit der Beute gegenüber dem Gift einer bestimmten Spinne von einer Art zur anderen recht unterschiedlich sein kann, ist die Größe der Beute kein guter Parameter für eine entsprechende Giftdosierung seitens der Spinne. Die Erkennung des Lähmungszustandes oder der Bewegungsaktivität des Opfers ist energetisch gesehen wesentlich sinnvoller, da nicht unnötig Gift in bereits ruhige Beutetiere injiziert wird.

3.1.4 Empfindlichkeit verschiedener Beutetiere gegenüber dem Gift von C. salei

Das Gift der Kammspinne C. salei zeigt eine unterschiedliche Wirkung auf verschiedene Beutetiere. Gleiches gilt beispielsweise auch für das Gift der Schwarzen Witwe, Latrodectus mactans mactans (s. Abschnitt 3.6). Lange suchte man nach einer passenden Erklärung. Im Falle von C. salei, deren Gift aus mehreren Dutzend Peptiden und niedermolekularen Verbindungen wie Aminosäuren und Aminen besteht, konnten Kuhn-Nentwig et al. 1998 (unter 7 ) zeigen, daß ein synergistischer Effekt zwischen dem Toxin CSTX-1 und Taurin und Histamin besteht. Da diese Substanzen in der Hämolymphe verschiedener Arthropodenarten in unterschiedlich hohen Konzentrationen auftreten, beeinflussen sie auch stark die toxischen Eigenschaften des Spinnengiftes. Dies ist zumindest ein Anfang einer Erklärung für die unterschiedliche Empfindlichkeit verschiedener Arten auf ein bestimmtes Spinnengift.

3.2 Klassifikation

Ein Problem bei der Untersuchung von Spinnengiften besteht darin, daß es sehr schwer ist, ausreichende Mengen des zu untersuchenden Giftes zu erhalten. So bekommt man aus einer Schwarzen Witwe (Lactrodectus mactans mactans) nur etwa 190 _g Gift.

Die Nomenklatur der Spinnengifte basiert im Gegenteil zu der der Skorpione auf derselben Konvention wie die der Schnecken und der Schlangen. Man unterscheidet die Gifte nicht anhand ihrer Bestandteile, sondern aufgrund ihrer Wirkung. Lycosa - Toxine sind cytotoxisch, Loxosceles -Toxine cytotoxisch und hämolytisch (s. Abschnitt 4.2). Viele Spinnengifte gehören jedoch zu den Neurotoxinen. Cardioaktive Toxine wie die der Skorpione und Kobras sind nicht bekannt.

Grundsätzlich unterscheidet man innerhalb der Neurotoxine der Spinnen die drei Untergruppen _-,_- und _-Neurotoxin. Während die _-Toxine den Acetylcholinrezeptor blockieren, führen die _-Toxine zur Verhinderung eines Muskelaktionspotentials durch Blockierung der Natriumkanäle. Die _-Toxine verhindern die Freisetzung von Acetylcholin durch Blockierung der spannungsgesteuerten Calciumkanäle in den Nervenenden (s. Tabelle 1). Auffällig dabei ist, daß die Gifte der Skorpione, also der Schwesterordnung der Araneida, einerseits präsynaptisch wirken als auch für Wirbeltiere bestimmt sind. Dies zeigt deutlich auf, daß Skorpione ihr Gift eher zur Verteidigung (gegen Freßfeinde) benutzen, was ja bei den Spinnen, wie oben bereits erwähnt, in aller Regel nicht der Fall ist. Interessanterweise tauchen viele Gruppen von Giften, die im Spinnenreich verbreitet sind, auch bei den Schnecken auf.

Natürlich ist diese Verallgemeinerung nicht allgemein gültig. So wirkt das _- Agatoxin, ein niedermolekulares Spinnengift, zwar postsynaptisch, indem es das erregende postsynaptische Aktionspotential zunächst erhöht und anschließend unterdrückt, das chemisch nah verwandte _-Agatoxin allerdings präsynaptisch durch wiederholtes Aufbauen eines Aktionspotentials in den präsynaptischen Axonen der Nervenenden. Außerdem wirkt das Gift sämtlicher nordamerikanischer Latrodectus Arten erweiternd auf das Blutgefäßsystem von Säugetieren.

Wenngleich alle Spinnengifte diverse Gemeinsamkeiten aufweisen, so unterscheiden sie sich doch mehr oder weniger in ihrer molekularen Zusammensetzung und ihrer Wirksamkeit auf zellulärer Ebene. Aus diesen Gründen und besonders aufgrund des unterschiedlichen Erforschungsgrades und Wissensstandes werden im weiteren Verlauf dieses Abschnittes die Gifte zweier Gattungen (Agelenopsis und Latrodectus) als Fallbeispiele besonders genau betrachtet.

3.3 Toxizität

Allein durch die unterschiedliche Wirkung der Gifte ist klar, daß sich die tödliche Dosis einer Spinnenart von der einer anderen unterscheidet - sei es für ein Insekt, den Menschen oder ein anderes Wirbeltier. Dazu kommen noch weitere Faktoren wie Ort der Giftinjektion, körperliche Verfassung des Opfers oder auch abgegebene Giftmenge. Diese kann zum Teil beträchtlich variieren. Generell besitzen männliche Tiere, ähnlich wie juvenile Tiere, nur sehr kleine Giftdrüsen. Demnach ist ihr Biß ungefährlicher, da sie weitaus weniger Gift injizieren.

Ein Überblick verschiedener tödlicher Giftdosen findet sich in Tabelle 2. Obwohl es sich hier ausschließlich um für Mäuse tödliche Gifte handelt, sind die meisten dieser Spinnen, besonders die aufgeführten Arten der Labidognatha, auch für den Menschen gefährlich. Ihr Biß endet nicht selten tödlich.

Bei der folgenden Auflistung tödlicher Dosen (LD100) darf allerdings ein sehr wichtiger Punkt nicht vergessen werden: Der mit Abstand größte Teil der Spinnenbisse führt nicht zur Tötung des Opfers, sondern dient lediglich der Lähmung. Oft führt der Biß auch nur zu einer Verlangsamung des Stoffwechsels des Opfers, so daß es über Tage hinweg mehr oder weniger konserviert bleibt, aber nicht flüchten kann. Häufig wird das Beutetier daher im Endeffekt erst durch die Verdauungssäfte der Spinne getötet.

3.4 Zusammensetzung

Ebenso wie andere Gifte zeichnen sich Spinnengifte weniger durch ihre einzelnen Bausteine, sondern vielmehr durch deren Zusammenwirken aus. Ihre Zusammensetzung ist recht komplex, und es sind sowohl Proteine als auch Nichtproteine enthalten.

3.4.1 Proteine

Wie bereits erwähnt finden sich in Spinnengiften oft Proteine als Bestandteile des Giftes. Ihre Größe ist meist relativ gering, so daß ihr Gewicht im Bereich von wenigen Tausend bis zu wenigen Zehntausend Dalton liegt. Beispielsweise besteht Necrotoxin, Bestandteil des Giftes von der Tarantel Dugesiella hentzi, aus nur 59 Aminosäuren. Auffallend dabei ist, daß die Zusammensetzung dieses Proteins sich deutlich von der bekannter Schlangengifte unterscheidet. Reines Necrotoxin ist für bestimmte Insekten und Mäuse giftig. Besonders bei Mäusen entwickelt es eine hohe Aktivität im Muskelgewebe. Außerdem erhöht es die Aktivität der Serum-Kreatinphosphokinase. Bereits die Modifizierung einer Aminosäure (Tryptophan) führt zum Verlust der Giftigkeit des Necrotoxins.

Verschiedene andere proteinöse Bestandteile von Spinnengiften sind bereits identifiziert worden, darunter ein Neurotoxin der Schwarzen Witwe (Latrodectus mactans tredecimguttatus) mit einem Molekulargewicht von 130,000 Dalton.

Allerdings ist im Gegensatz zu ihrer Struktur, die relativ leicht zu bestimmen ist, ihre Funktion, Wirkungsweise usw. zum großen Teil noch völlig unbekannt.

3.4.2 Enzyme

In Spinnengiften sind viele Enzyme zu finden; die Anwesenheit eines bestimmten Enzyms hängt aber natürlich von der Art der Spinne ab. Bisher wurden verschiedene Spinnengifte auf ihren Enzymgehalt untersucht. Dabei sind einige Enzyme schon recht genau entschlüsselt, d.h. daß zum Beispiel Aminosäuresequenzen bekannt sind, während bei anderen nur grobe Vermutungen über die Zusammensetzung des aktiven Zentrums postuliert werden. Es macht daher hier meiner Meinung nach keinen Sinn, einzelne Enzyme bestimmter Arten aufzulisten. Einen interessanten Punkt gibt es aber dennoch: Selbstverständlich ist auch die große Gruppe der Proteasen unter den in Spinnengiften vorzufindenden Enzymen vertreten, da die Gifte ja, wie bereits erwähnt, auch eine Verdauungsfunktion übernehmen. Zumindest die untersuchten Gifte sind nicht in der Lage wie Trypsin oder Chymotrypsin, also den typischen Proteasen der Mammalia, Argininester zu spalten. Auch typische Trypsin- bzw. Chymotrypsinhemmer bleiben hier wirkungslos.

Außerdem sind Proteasen nicht typische Bestandteile der Spinnengifte; so findet man sie zwar bei Pamphobetus roses, Phoneutria fera und Lycosa erythrogantha, sie fehlen jedoch bei Loxosceles reclusa und Latrodectus mactans mactans.

3.4.3 Sonstige Bestandteile

Spinnengifte enthalten viele nicht-proteinöse Bestandteile. Zu den am häufigsten auftretenden zählt besonders die _-Aminobuttersäure. Da sie besonders bei den Arthropoden als Neurotransmitter fungieren kann, erfüllt sie hier eventuell eine Doppelfunktion: zum einen wird vermutet, daß sie der Neurotransmitter ist, der zur Entleerung der Giftdrüse führt; außerdem spielt sie wohl eine entscheidende Rolle bei der Lähmung des Opfers. Ferner finden sich noch andere Substanzen, die häufig in irgendeiner Verbindung mit Nervenzellen stehen: Glutarsäure, Asparaginsäure, Histamin, AMP, ADP und ATP. Von letzterem kennt man einen synergistischen toxischen Effekt mit dem bereits zuvor erwähnten Necrotoxin von Dugesiella hentzi. Im Gift von Loxosceles reclusa wurden auch ähnliche Substanzen nachgewiesen, namentlich Inosin und eine unbekannte, guaninähnliche Verbindung.

3.5 Das Gift von Agelenopsis aperta

3.5.1 Biologischer Hintergrund

Verschiedene Typen spannungs-gesteuerter Calciumkanäle in Säugerneuronen übernehmen eine wichtige Aufgabe in der Kontrolle verschiedener nervöser Funktionen wie synaptischer Übertragung, Genexpression, neuronaler Entwicklung und Differenzierung. Unter den Calciumkanälen werden vier Subtypen aufgrund elektrophysiologischer und pharmakologischer Eigenschaften unter-schieden, namentlich der T-Typ, L-Typ, N- Typ und P-Typ. Über letzteren ist seit 1993 bekannt, daß seine vorwiegende Aufgabe in der neuronalen Übertragung durch Regulation der Freisetzung excitatorischer Aminosäuren und Katecholaminen (Dopamin, Adrenalin, Noradrenalin) des Gehirns liegt.

Man kennt verschiedene Antagonisten bestimmter Calciumkanal-Subtypen aus der Natur, besonders die Gruppe der _-Conotoxine aus der Meeresschnecke Conus, die spezifisch den N-Typ der Calciumkanäle blockieren. Ebenso wirkt das Gift der Spinne Plectreurys tristis. Auch ein Bestandteil des Giftes der im westlichen Nordamerika verbreiteten Spinne Agelenopsis aperta (Abb.4) blockiert spezifisch einen Calciumkanal, allerdings den P-Typ. Dies gilt sowohl für Insekten- als auch für Säugerneuronen. Das Gift von Agelenopsis aperta enthält _-Agatoxine, Polyamine, die postsynaptische Glutamatrezeptoren blockieren, _-Agatoxine, welche als Peptidaktivatoren auf neuronale Natriumkanäle wirken, sowie die hier im folgenden behandelten _-Agatoxine, selektive Antagonisten der P-Typ Calciumkanäle in Säugerneuronen.

3.5.2 Struktur des _-Agatoxin-TK

Das mengenmäßig am häufigsten vorzufindende _-Agatoxin im Gift von Agelenopsis aperta ist das _-Agatoxin-TK, ein Peptid bestehend aus 48 Aminosäuren mit einer Gesamtmasse von 5,272 Dalton (s. Abb. 5). Die Struktur zeichnet sich durch einen stark negativen N-Terminus, bedingt durch die Aminosäuren Glutaminsäure und Asparaginsäure, einem besonders dichten Disulfidbereich mit 4 Disulfidbrücken in der Mitte und der Präsenz einer außergewöhnlichen Aminosäure, der D-Form des Serins, im hydrophoben C-Terminus an Position 46 aus. Genau diese eine Aminosäure scheint den Hauptgrund für die Spezifität des _-Agatoxin-TK auszumachen. In dem Gift der Spinne findet sich nämlich auch das entsprechende Stereoisomer des Peptids, L-Ser46- _-Agatoxin-TK, welches allerdings sechsmal weniger als das D-Isomer vorkommt und ein etwa 80 bis 90mal schwächerer P-Typ-Inhibitor ist.

Die Aminosäurenanordnung führt zu einer Ausbildung einer dreisträngigen _-Faltblatt-Struktur mit 4 Haarnadelschleifen im Bereich der Aminosäuren 4-38. Über die genaue Struktur des C-Terminus ist noch wenig bekannt. Aufgrund der Wirkung der D- und L-Isomere weiß man jedoch, daß das D-Ser46 eine wichtige Rolle in der Anlagerung an den P-Typ Calciumkanal spielen muß. Wichtig für die Wirkung ist jedoch die Kombination der antiparallelen _-Faltblattstruktur und des C-Terminus mit dem D-Ser46.

3.5.3 Biosynthese des _-Agatoxin-TK

Wie bereits erwähnt ist die Chiralität des Ser46 von entscheidender Bedeutung.

Gewöhnlich findet man in Proteinen nur die L-Form der jeweiligen Aminosäure, da der Translationsprozeß für diese Chiralitätsform ausgelegt ist. In einigen wenigen Fällen findet man jedoch auch bei mehrzelligen Organismen eine D-Form einer Aminosäure. Bei Agelenopsis aperta konnte erst 1995 durch Kuwada et al. (unter 16 ) ein Enzym, die Peptid-Isomerase, nachgewiesen werden, welche nach der Translation das Ser46 in die D-Form überführt. Dieses Enzym ist das erste bekannte eines eukaryoten Organismus, welches die absolute Konfiguration einer Aminosäure konvertieren kann. Näheres zum Aufbau und zum angenommenen Mechanismus dieser stereospezifischen Inversion findet sich unter 16.

3.5.4 Vergleich mit _-Conotoxinen

Da die _-Conotoxine der Schnecken der Gattung Conus ebenfalls sehr spezifisch bestimmte Calciumkanäle (N-Typ) blockieren und ihre Sekundärstruktur ähnlich der der _-Agatoxine eine dreisträngige antiparallele _-Faltblattstruktur aufweisen, bietet es sich an, diese beiden Substanzen näher zu betrachten und zu vergleichen. Die _-Conotoxine sind kürzer als die _-Agatoxine (25-27 gegenüber 48 Aminosäuren) und besitzen nicht den langen hydrophoben Carboxylterminus, der für die _-Agatoxine so typisch ist. Allerdings bilden sie drei Disulfidbrücken aus, also eine weniger als bei den _-Agatoxinen. Die Anzahl der Haarnadelschleifen (jeweils 4) stimmt überein. Wenn auch die Sekundärstruktur ähnlich ist, so unterscheiden sich die beiden Gruppen von Substanzen doch deutlich durch ihre unterschiedliche Länge und der unterschiedlichen Aminosäuresequenz.

Demnach scheint die besagte _-Faltblattstruktur, erzeugt durch die Disulfidbrücken, für die Anlagerung an einen Calciumkanal verantwortlich zu sein. Die Spezifität für die Bindung an den entsprechenden Typus liegt wahrscheinlich zum einen in der unterschiedlichen Zusammensetzung des C-Terminus als auch in der Ausprägung der Haarnadelschleifen, die bei den _-Agatoxinen länger und zum Teil auch hydrophober als die der _-Conotoxine sind.

3.6 Das Gift der Latrodectus -Arten

Ein großer Teil der Forschung über Spinnengifte, besonders in den 60er und 70er Jahren, beschäftigte sich mit dem Gift der Schwarzen Witwe (Latrodectus mactans mactans, Abb. 6) oder nah verwandten Arten der Gattung Latrodectus. Dies mag seine Begründung in der weltweiten Verbreitung dieser Gattung haben (s. Abschnitte 4.1 und 4.2), besonders auch mit dem häufigen Auftreten der Schwarzen Witwe in den USA und den dort immer wieder auftretenden Fällen von Vergiftungen. So wurden in einem Zeitraum von 14 Jahren 1726 Fälle registriert, die in 48 Bundesstaaten auftraten. Davon endeten 55 Fälle tödlich für das Opfer. Auch das Gift der in Australien lebenden Art Latrodectus mactans hasselti ² (Abb. 7) ist relativ gut erforscht und ähnelt in der Zusammensetzung und Wirkung dem von L. mactans mactans. Generell sind die Gifte der Latrodectus- Arten nicht sehr unterschiedlich in der Zusammensetzung, weshalb sie in diesem Abschnitt auch zusammengefaßt betrachtet werden können.

Viele Untersuchungen beziehen sich auf ein sehr spezielles Thema zur Wirkung des Giftes, z.B. Auswirkungen auf das Aktionspotential, der glutamatergen Übertragung in Insektenmuskulatur usw., weswegen eine zusammenfassende oder verallgemeinernde Auswertung der Ergebnisse leider nicht möglich ist. Daher soll in Abschnitt 3.6.3 lediglich ein Überblick über diverse Studien gegeben werden.

3.6.1 Zusammensetzung

Das Latrodectus-Gift besteht aus 6-7 verschiedenen Proteinen mit Molekularmassen von 5,000 bis 130,000 Dalton, von denen das _-Latrotoxin, ein höchstwirksames Neurotoxin, sicherlich die wichtigste Komponente darstellt. Zwar enthält das Gift keine Proteasen (s. Abschnitt 3.1.2), jedoch Phosphodiesterase und die bereits erwähnte, in vielen Spinnengiften vorzufindende, _-Aminobuttersäure.

Die Gifte der Latrodectus -Arten L. mactans mactans, L. variolus, L. bishopi und L. geometricus sind sich einander sehr ähnlich, und sie verursachen daher auch die etwa gleichen pathophysiologischen Effekte. Sie besitzen mehrere gemeinsame Antigene. Daher kann ein Antivenin gegen eine dieser Arten auch die tödlichen Effekte der anderen bekämpfen. Gegenmittel für die Gifte der in Südafrika vorkommenden L. mactans indistinctus und L. geometricus besitzen einen reziproken Neutralisationseffekt und können ebenfalls das Gift der in Australien heimischen L. mactans hasselti neutralisieren.

3.6.2 Toxizität

Bereits 1973 wurde die Wirkung des Giftes von L. mactans tredecimguttatus, der europäischen Schwarzen Witwe, auf Amphibien, Vögel, Insekten und Säuger (Abbildung 8) untersucht. Der Frosch war mit Abstand am resistentesten. Warum dies so ist, weiß man noch nicht. In der Tabelle wird allerdings bereits deutlich, daß das Gift nicht auf eine bestimmte Struktur des Beutetieres spezialisiert ist. Es wirkt stammübergreifend. So liegt die LD50 einer Taube weit unter der einer Stubenfliege oder einer Schabe, also den zumindest näheren Verwandten potentieller Beutetiere von L. mactans tredecimguttatus. Wie genau das Gift wirkt wird ausführlich im nächsten Abschnitt beschrieben.

3.6.3 Wirkungsweise

Spinnengifte zeichnen sich neben der in Abschnitt 4 beschriebenen nekrotischen Aktivität durch ihre neurotoxischen Effekte aus. Das Gift der Latrodectus -Arten ist in dieser Hinsicht besonders gut untersucht, und die Vorgänge auf zellulärer Ebene sind weitgehend verstanden. Es ist bekannt, daß das Gift von L. mactans mactans die Zerstörung sowohl cholinerger als auch adrenerger präsynaptischer Nervenendungen verursacht. Dies geschieht mit großer Wahrscheinlichkeit durch Freisetzung der gespeicherten Neurotransmitter, so daß es zu einer Dauerregung an dem betreffenden Muskel kommt. Dadurch ist auch das breite Wirkungsspektrum in bezug auf unterschiedliche Lebewesen zu erklären, da die Entwicklung des Acetylcholin/Cholinesterase Systems in der evolutiven Entwicklung bereits am Anfang der Metazoa stattfand.

3.6.3.1 Cholinerge Übertragung

Das Gift von L. mactans mactans beschleunigt die spontane Freisetzung von Acetylcholin in den Torpedo Electroplax und erhöht dadurch die Entladungsrate bei kleineren synaptischen Potentialen. Gleiches gilt für das Gift von L. mactans tredecimguttatus. Außerdem blockiert es die Aktivität des Streckrezeptorneurons des Flußkrebses, modifiziert und inhibiert die Impulsfrequenz. Dieser Effekt beruht nicht auf der möglichen Anwesenheit von _-Aminobuttersäure. Daher nimmt man an, daß das Gift am präsynaptischen Nervenende wirkt .

Schon in den späten 60er Jahren wurde beobachtet, daß das Gift von L. mactans tredecimguttatus die Übertragung im sechsten Abdominalganglion der Küchenschabe blockieren kann, während die axonale Übertragung nicht betroffen ist. Daraus wurde geschlossen, daß das Gift die Antwort auf präsynaptische Stimulation verhindert, wohingegen die direkt herbeigeführte Antwort unberührt bleibt. Ein präsynaptischer Effekt des Giftes von L. geometricus wurde später ebenfalls beobachtet. Weitere Untersuchungen der Spinnengiften zeigte folgende Wirkungen auf:

- einen ständigen Abfall des Ruhepotentials der Riesenneuronen der Küchenschabe
- Fehlfunktion der synaptischen Übertragung durch eine stetige Reduktion des excitatorischen postsynaptischen Potentials (EPSP)
- spontanes, wiederholtes ,,Feuern" der Riesenneuronen
- Veränderungen in der Gestalt und Verkleinerung der Aktionspotentiale

Somit scheint es, daß das Gift eine massive Transmitterfreisetzung bewirkt, welche ihrerseits die postsynaptische Membran depolarisiert. Das gleiche Resultat wurde in einer weiteren Untersuchung 1973 erhalten. Sie schlossen daraus, daß sowohl die excitatorischen als auch die inhibitorischen neuromuskulären Verbindungen der Schabe präsynaptisch sind. Wie durch die kleinen excitatorischen und inhibitorischen Endplattenpotentiale zu erkennen, ist die spontane Transmitterfreisetzung nach Giftapplikation wesentlich erhöht und fällt dann auf null. Zu diesem Zeitpunkt sind die Verbindungen dann blockiert.

Das Gift verursacht Erschöpfung kleinerer Endplattenaktivitäten und den Verlust der Vesikel in den Nervenenden. Es kann auch mit der Membran des Nervenendes reagieren und verursacht dadurch die Freisetzung des Botenstoffs. Dies geschieht unabhängig von der Anwesenheit von Calcium sowie der Depolarisation des Endes. Elektronenmikroskopische Aufnahmen der vergifteten Nerv-Muskel-Verbindung zeigen eine Reihe Zerstörungen in diesem Bereich bis hin zum Auseinanderreißen der präsynaptischen Membran und dem damit verbundenen Verlust sämtlicher Zellorganellen, einschließlich der synaptischen Vesikel. Die postsynaptische Membran dagegen blieb völlig intakt. Somit war der Schaden des Nervenendes klar aufgezeigt, was auch sehr gut zu den bereits zuvor beobachteten morphologischen Veränderungen paßt, die ein komplettes Fehlen der synaptischen Vesikel an den Endplatten angezeigt hatten.

Viele weitere Untersuchungen, besonders in den frühen 70er Jahren, bestätigten und erweiterten die Ergebnisse der vorangegangenen. Ob Cortexzellen der Ratte, Hummer oder Frosch - das Resultat war stets gleich: das Gift wirkt am Nervenende, indem es zu einer Freisetzung des Acetylcholins führt. Außerdem blockiert es die Kreatinphosphokinase eines Ganglienhomogenats der Ratte zeitlich etwa parallel zum Abfallen der synaptischen Übertragung. Auch längeres Auswaschen mit physiologischer Kochsalzlösung konnte die Enzymaktivität oder die Generierung von Aktionspotentialen nicht wiederherstellen.

Während eine durch einen Nervenimpuls verursachte Acetylcholin-Freisetzung durch Abwesenheit von Calcium verhindert wird, findet sie bei Applikation von Gift von L. mactans mactans statt, wird sogar beschleunigt. Interessanterweise wirkt das Gift, hier der Hauptwirkstoff _-Latrotoxin, damit als Aktivator zur Aufnahme von Calcium, während das bereits besprochene _-Conotoxin Calciumkanäle des N-Typs blockiert und damit die Aufnahme verhindert.

Einen weiteren Gegenspieler zum _-Latrotoxin findet man in Form des Botulinumtoxins, einer Substanz, die vom Bakterium Clostridium botulinum produziert wird und durch Lähmung schwere Vergiftungen verursacht, die bei Blockierung des Herzens oder der Lunge bis zum Tod führen können. Dieses Toxin blockiert ebenfalls die neuromuskuläre Verbindung, allerdings dadurch, daß keine Freisetzung von Acetylcholin mehr erfolgen kann. Hier kann und wird das Spinnengift als Behandlung gegen Vergiftung mit dem Botulinumtoxin eingesetzt!

3.6.3.2 Adrenerge Übertragung

Ebenfalls in den 70er Jahren wurde gezeigt, daß das Gift auch einen Effekt auf die Nervenfasern der Iris der Ratte besitzt, indem es zur Freisetzung von Katecholamin führt. Daraus wurde auf einen Effekt des Giftes auch auf den adrenergen Übertragungsmechanismus geschlossen. Weitere Untersuchungen zur Wirkung des Giftes auf diverse Säugerorgane ergaben ähnliche Ergebnisse, z.B. auch auf die Milz des Meerschweinchens. Dabei wirkt das Gift sowohl auf die _- als auch auf die _- Rezeptoren agonistisch. Dem Effekt kann mit entsprechenden Rezeptoblockern entgegengewirkt werden.

Außerdem treten die Effekte nicht nur durch Stimulation der Ganglien auf, sondern auch an den peripheren noradrenergen Nervenenden auf.

3.6.3.3 Sonstige Effekte

Die Wirkung des Giftes auf eine nicht-cholinerge Synapse, der Nerv-Muskel-Synapse einer Heuschrecke, die bekanntlich Glutamat als Neurotransmitter nutzt, wurde 1973 untersucht. Auch hier konnten mittels elektronenmikroskopischer Untersuchungen morphologische Veränderungen sowie eine höhere Frequenz besonders kleiner Aktionspotentiale festgestellt werden.

Ähnliches gilt für die purinerge Übertragung im Ileum des Meerschweinchens.

Allerdings hat das Gift hier einen inhibitorischen Effekt. Außerdem führt es zu einer krampfaderartigen Dilatation des Nervenbündels, welches nur noch wenige Vesikel enthält.

Abgesehen von all diesen neurotoxischen Effekten entfaltet das Gift aber wohl auch einen gewissen Effekt auf das cardiovasculäre System, wenngleich hierzu noch genauere Untersuchungen durchgeführt werden müssen. Elektrokardiographische Untersuchungen von vier Patienten, welche unter einer Vegiftung durch Latrodectus mactans tredecimguttatus litten, zeigten eine Sinus-Brachykardie, hohe P2- und P3- Wellen, Verlängerung des QT-Intervalls, Verkleinerung des ST-Bereiches, sowie niedrige bis negative T-Wellen. Bei Meerschweinchen wurden neben Extrasystolen auch Veränderung in den atrioventrikularen Übertragungen und Veränderung im ST- Segment, T-Intervall sowie eine Verlängerung des PQ-Intervalls beobachtet. Tachykardie und Brachykardie wurden ebenfalls festgestellt. Ferner ist das Gift von L. mactans mactans in der Lage, den Herzschlag einer Schabe zu blockieren. Der Grund hierfür liegt wahrscheinlich in einem Schaden der kardialen Ganglienfunktion, der myokarden neuromuskulären Verbindung oder beidem zugleich. Alle Gifte der nordamerikanischen Latrodectus -Arten - L. mactans mactans, L. dectus, L. variolus, L. Bishopi und L. geometricus - üben einen hypertensiven Effekt auf das systemische Arteriensystem von Säugern aus. Schließlich sind auch noch cytotoxische Effekte des Giftes von L. mactans tredecimguttatus auf Amnionzellen bekannt. Diesert Bestandteil des Giftes ist auch toxisch für Stubenfliegen und Mäuse. Da das Gift keine Proteasen enthält, kann dieser Effekt nicht auf proteolytischen Aktivitäten beruhen.

3.7 Übersicht bekannter Spinnengifte

Tabelle 3 zeigt eine Übersicht verschiedener Spinnentoxine. Alle dort aufgeführten Gifte sind Peptide oder Proteine mit Ausnahme von Argiopin und den Argiotoxinen. Diese besitzen 2,4-Dihydrophenylacetyl-L-asparignyl-cadaverin, ein Polyamin, als gemeinsame Struktur und unterscheiden sich nur durch eine spezifische Seitenkette voneinander. Spinnengifte können damit vielleicht ähnlich wie sekundäre Pflanzeninhaltsstoffe in der Botanik wichtige Hinweise zur Systematik liefern. Hinsichtlich der Wirkungsweise können zwei Typen unterschieden werden: Das Gift der Latrodectus -Arten wirkt sowohl als Natrium- wie auch als Calcium-Ionophore, führt also zu einem erhöhten Ioneneinstrom in die Zelle. Durch die erhöhte intrazellulare Natriumkonzentration werden die spannungsabhängigen Calciumkanäle geöffnet, so daß die intrazelluläre Calciumkonzentration ebenfalls steigt. Die Wirkung des Giftes als Calcium-Ionophore unterstützt diesen Effekt. Dies führt zur Freisetzung des Acetycholins und damit zu einem excitatorischen postsynaptischen Potential (EPSP). Treten mehrere EPSPs auf, so entsteht ein Aktionspotential. Der Unterschied zur ,,normalen" Erregung der Postsynapse besteht jedoch darin, daß der Vorrat an Acetylcholinvesikeln der Präsynapse erschöpft wird und somit eine ,,normale" Erregung nicht mehr möglich ist.

Im Gegensatz dazu wirken die Gifte von Agelenopsis aperata, Agelena opulenta,

Holonena curta, Electreurys tristis als Calcium-Blocker. Da die Gifte dieser Arten auf den P- bzw. N-Typ des Calcium-Kanals wirken, welche für die Freisetzung von Glutamat verantwortlich sind, führen sie nicht zu den Folgen wie ein Biß von Latrodectus, denn bekanntlich funktionieren beim Menschen alle neuromuskulären Verbindungen über Acetylcholin. Dagegen wirken diese Gifte auf die Muskulatur der Insekten, die L-Glutamat als Neurotransmitter besitzt, wodurch das Insekt durch sukzessive Verringerung und schließlicher Unterdrückung der EPSPs gelähmt wird. Gleiches gilt für die Gifte, die als Blocker der Glutamatrezeptoren wirken. Die Blockierung ist bei höheren Giftdosen irreversibel (s. Abb. 9) .³

4. Die Giftspinnen

Wie in der Einleitung bereits erwähnt sind nur wenige Spinnen für den Menschen potentiell gefährlich. In diesem Abschnitt soll über diese Spinnen, deren Verbreitung und den Folgen ihrer oft schmerzhaften Bisse sowie deren Behandlung berichtet werden.

4.1 Verbreitung

Der Großteil der Giftspinnen ist in den wärmeren tropischen und subtropischen Gebieten beheimatet, und hier wiederum überwiegend auf den amerikanischen Kontinenten (s. Abb. 10). Die größte Vielfalt weist hierbei Südamerika auf, während in Afrika, Nordamerika und Australien nur wenige verschiedene Arten vorzufinden sind. Der gesamte asiatische Raum ist praktisch frei von Giftspinnen, zumindest was die Diversität betrifft. Auch in Europa findet man nur wenige Arten. Praktisch weltweit verbreitet sind die verschiedenen Latrodectus -Arten, weswegen sie auch zuerst und am ausführlichsten behandelt werden sollen.

Tödliche Vergiftungen beim Menschen sind von Trechona (Südamerika), Atrax (Australien, Neuseeland), Harpactirella (Südafrika), Loxosceles (amerikanische Kontinente), Latrodectus (alle Kontinente), Phoneutria (Brasilien), seltener von Mastophora (Südamerika), Chiracanthium (Hawaii, Peru, Mittelmeerraum, Deutschland) und Lithyphantes (Südamerika) beschrieben worden. Außerdem gibt es Spinnen, deren Biß große und tiefe Wunden entstehen läßt. Bei dieser Zusammenstellung ist allerdings zu beachten, daß nicht jeder Biß die gleiche Wirkung zeigt, sondern abhängig von Giftmenge und Konstitution des Opfers ist, d.h. wie z.B. auch bei Schlangenbissen sind Kinder und alte Menschen am meisten gefährdet.

4.2 Latrodectus spp.

Spinnen der Gattung Latrodectus (Familie Theridiidae) sind weltweit zu finden. Die Weibchen erreichen eine Körperlänge von 8-15 mm und besitzen meist ein überwiegend schwarz gefärbtes Abdomen mit roten Markierungen. Wie in den Abbildungen 6 und 7 zu erkennen ist kann diese Färbung aber auch variieren und das Rot mehr oder weniger in den Vordergrund treten. Aufgrund der Färbung und der Tatsache, daß das Weibchen manchmal das Männchen nach der Paarung verspeist, besitzen die Latrodectus mactans -Unterarten den Trivialnamen ,,Schwarze Witwe". Dieser wird teilweise aber auch für andere Latrodectus -Arten verwendet.

Die Spinnen sind nachtaktiv und bauen ein scheinbar planloses Netz (Haubennetz), welches typisch für die Familie ist (Kugelspinnen, Haubennetzspinnen). Dieses besitzt eine waagerechte Decke, von der Klebfäden nach allen Seiten ausgehen. Man findet Latrodectus -Arten zwischen Steinen, Felsspalten und unter Baumstämmen, aber sie haben sich auch gut an die durch den Menschen veränderte Umwelt angepaßt und sind daher auch in Schuppen, Ställen oder primitiven Toiletten anwesend. Früher waren deswegen Bisse in die Genitalien oder das Gesäß keine Seltenheit, da die Spinne sich gerne unter der Klobrille versteckt hält. Heutzutage sind öfter die Gliedmaßen betroffen, weil die Spinne eher dadurch gestört wird, daß man versucht unter einen von der Spinne bewohnten Gegenstand zu fassen oder sie sich in der Kleidung versteckt.

Eigentlich sind Latrodectus -Arten nicht angriffslustig. Wenn es zu Bissen kommt, dann stets, weil die Spinne sich bedroht fühlt. Es ist bisher erst ein Fall bekannt worden, in dem der Biß von einem männlichen Exemplar stammte, da diese kürzere Cheliceren besitzen und somit normalerweise nicht in der Lage sind, die Haut zu durchdringen. Außerdem besitzen sie kleinere Giftdrüsen, so daß ein Biß nicht die gleiche Wirkung wie der eines Weibchens hat.

Da die Gifte der Latrodectus -Arten in einem eigenen Abschnitt (3.6) behandelt werden, soll hier über die wesentlichen Symptome nach einem Biß von einer Spinne dieser Gattung, speziell L. mactans mactans, berichtet werden: Die lokale Reaktion ist begrenzt: neben den rotgefärbten Bißstellen könne sich Ödeme entwickeln. Oft ist die Bißstelle auch taub. Die systemischen Effekte dagegen sind wesentlich ernsthafter, da das Gift sich über das lymphatische System im gesamten Körper verbreitet. Etwa ein bis drei Stunden nach dem Biß treten verschiedene Symptome auf. Das häufigste ist ein starker Schmerz, der sich von der Bißstelle in die Gliedmaßen und andere Skelettmuskeln (Rumpf) ausbreitet. Besonders betroffen sind oft die Brust- und Bauchmuskulatur, die sich extrem verhärten. Daher wird eine Latrodectus -Vergiftung teilweise auch als akuter Appendix misdiagnostiziert. Durch die Muskelverhärtung der Oberschenkel entstehen oft starke Kontraktionen oder ein Muskelzittern. Da auch die Gesichtsmuskulatur betroffen ist (,,facies latrodectisimica") kann es zu Verspannungen dieser Muskulatur kommen, so daß der Betroffene eine Grimasse zu ziehen scheint. Außerdem treten Symptome wie Todesangst, Übelkeit, Erbrechen, Durst, Speichel- und Tränenfluß, Verringerung der Harnproduktion/-ausscheidung, Fieber, Schwitzen, Schlaflosigkeit u.ä. auf. Besonders gefährlich sind jedoch die kardiopulmonaren Auswirkungen wie Bronchorrhoe, Tachy- und Bradykardie. Im Extremfall kann der Patient aufgrund der Lähmung der Atemmuskulatur oder auftretenden Lungenödemen sterben. Vor der Entwicklung eines Antiserums war dies in etwa 5% der Vergiftungen der Fall. Zwar mildert das Antiserum die Symptome oft schon nach wenigen Minuten, doch kommt es immer wieder zu allergischen Reaktionen bis hin zum anaphylaktischen Schock, da es aus Pferdeserum hergestellt wird.

L. geometricus (Braune Witwe) erzeugt ähnliche klinische Effekte wie der Biß der Schwarzen Witwe, aber mit einer weniger ausgeprägten Stärke der typischen Symptome. Außerdem beschränkt sich die Wirkung des Giftes häufig nur auf die Bißstelle und umgebende Gewebe. Dennoch sind auch hier Todesfälle bekannt.

L. hasselti ist eine ebenfalls sehr giftige Art, deren Biß praktisch die gleichen

Symptome und Zeichen hervorruft wie der Biß von L. mactans mactans. Zwar kennt man die genaue Zusammensetzung ihres Toxins noch nicht, doch wird aufgrund der Ähnlichkeit der Symptome zu L. mactans mactans eine ähnliche Zusammensetzung des Giftes mit nahverwandten Strukturanaloga angenommen.

L. inactopus ruft typischerweise Unruhe, starkes Schwitzen, starke Schmerzen im Bauchraum und Steifheit der Bauchmuskulatur sowie Muskelzucken hervor. Wenngleich diese Symptome alle denen des typischen Latrodectismus entsprechen, sind weitere Symptome bekannt, die allein beim Biß dieser Spezies auftreten. In zwei bekannten Fällen wurden gastrointestinale Symptome wie Darm- und Magendilatation bekannt.

4.3 Loxosceles spp.

Spinnen der Gattung Loxosceles (Familie Sicariidae) sind weltweit verbreitet, allerdings am häufigsten in den Tropen; einige Arten leben auch in gemäßigten Zonen. Vermutlich durch Schiffverkehr findet man zwei Arten mittlerweile auch in Südeuropa und Finnland, von wo aus eine weitere Ausbreitung vermutet wird. Da viele Verletzungen besonders in den U.S.A. fälschlicherweise als Loxosceles -Biß diagnostiziert werden, viele Spinnen als Loxosceles misidentifiziert werden und die tatsächliche Vergiftung durch einen Biß der Art L. reclusa schwerwiegende Folgen haben kann, soll auch diese Spinne ausführlich besprochen werden.

Loxosceles -Spinnen sind mittelgroß (6-10 mm Körperlänge) und einheitlich hell- bis dunkelbraun gefärbt (s. Abb. 12). Die Beine und der Körper sind fein behaart, aber im Gegensatz zu vielen anderen braunen Spinnen haben sie keine Stacheln an den Beinen. Bei vielen Arten der Gattung findet sich auf dem Prosoma dorsal ein violinenähnliches Muster (daher der englische Trivialname ,,Violin Spider"). Jedoch ist auch diese Färbung variabel. Eine sicherere Identifizierung der Gattung Loxosceles ist das Augenmuster. Während die meisten Spinnen acht Augen besitzen, sind es nur sechs bei dieser Gattung (Abb. 13). Diese sind paarweise anterior und lateral angeordnet. Einige nicht-giftige Spinnen besitzen eine ähnliche Augenformation, allerdings fehlt diesen dann besagte Färbung des Prosomas. Anstelle dessen treten dort abgesetzte Streifen auf.

Loxosceles -Spinnen bauen ein Netz, in dem sich gelegentlich auch Beute verfängt, aber viel häufiger streifen sie umher, um Beute zu finden und zu jagen. Man findet sie oft in menschlicher Umgebung; in Südamerika kennt man sie als ,,die Spinne die hinter dem Bild lebt". Ihre nächtlichen Streifzüge bringen sie oft in Kontakt mit Menschen. Ähnlich wie die Witwenspinnen beißen auch Loxosceles -Spinnen nur wenn sie direkt an der menschlichen Haut gefangen sind. Bisse treten auf, wenn schlafende Menschen sich auf die Spinne rollen oder Kleidung anziehen, in die die Spinne hineingekrochen ist.

Der Biß der Spinne ist gut untersucht. Er kann unbedeutend sein (keine Behandlung notwendig), lokalisiert (benötigt Behandlung, aber heilt normalerweise ohne Komplikationen), dermonekrotisch (eine langsameheilende, nekrotische, geschwulstartige Gewebeveränderung, die längere Behandlung nach sich zieht) oder systemisch (Gefäß- und Nierenschäden, unter Umständen lebensbedrohend⁴ ). Oft kommt es nur zu einer nekrotischen Wunde oder systemischen Effekten.

Etwa zehn Minuten nach der Giftinjektion findet ein Zusammenziehen der Kapillaren um die Bißstelle herum statt. Eine Hauptkomponente des Giftes ist die Sphingomyelinase D, die Hämolyse verursacht. Im Experiment konnte gezeigt werden, daß sie Hautnekrosen verursachen konnte. An diesem Prozeß wirkt außerdem eine giftige Phospholipase D mit. Der Biß kann zu einer Hautrötung mit Ödembildung führen und heilt dann normalerweise von selbst wieder ab. Teilweise führt er aber auch zu einem Ring mit einer zentralen Rötung und einer peripheren cyanotischen Region. Wenn die Bißstelle sich innerhalb der ersten Stunden nach dem Biß blauviolett bis schwarz verfärbt zeigt dies gewöhnlicherweise, daß eine Nekrose entstehen kann, die sich durch eine Autoimmunreaktion auch weiter ausbreiten kann. Interessanterweise sind die nekrotischen Effekte völlig abhängig von den Neutrophilen des Opfers, wobei jedoch keine Aktivierung der Neutrophilen beobachtet werden kann.

Systemische Effekte benötigen etwa zwei bis drei Tage bis Symptome auftreten. Während bei nekrotischen Wunden das Gift mehr oder weniger in der Bißstelle lokalisiert bleibt, wird bei systemischen Reaktionen das Gift schnell im ganzen Körper verteilt, weswegen sich meistens auch keine nekrotischen lokalen Wunden ergeben. Das Gift von L. reclusa hat einen stark auflösenden Effekt auf das Endothelgewebe. Polymorphonucleozyten werden aktiviert und wandern zur Bißstelle; bei Versuchstieren wo dies unterdrückt wurde bildete sich eine weniger starke Nekrose aus. Offenbar ist die Aktivierung der Polymorphonucleozyten disreguliert, was zu einem Zustand führt, in dem Adhäsion und Degranulation völlig getrennt von der Änderung der Form und der Transmigration ablaufen. Ursache hierfür sind Giftkomponenten, die als Endothelzell-Agonisten wirken. Außerdem wird die menschliche Blutgerinnung durch gesäuberte Formen der Sphingomyelinase D induziert, was wohl einen Hauptfaktor für die entstehenden Nekrosen darstellt. Weitere Auswirkungen im Blut, z.B. Hämolyse, sind wohl auf das Anbinden des Giftes von L. reclusa an menschliche Erythrocyten-Zellmembranen und den dadurch hervorgerufenen Strukturveränderungen dieser Membranen zurückzuführen. Ähnliche Folgen wie der Biß von L. reclusa hat auch der Biß von L. laeta, die in Südamerika beheimatet ist. Neben lokal auftretenden Nekrosen kommt es auch hier in etwa 15% aller Fälle zum Tod durch Nierenversagen. Wahrscheinlich enthält auch das Gift dieser Art die Sphingomyelinase D, die einen Membranschaden der Erythrocyten verursacht, der zu deren Lysis führt.

4.4 Tegenaria agrestis

Tegenaria agrestis (Familie Agelenidae) findet sich häufig in menschlicher Umgebung. Sie erreicht eine Körperlänge von 7-14mm und ist von bräunlicher Farbe mit einem dorsalen, fischgrätenähnlichem Muster (s. Abb. 15). Dennoch kann sie von einem Laien nicht eindeutig identifiziert werden, da es sehr viele ähnliche (ungefährliche) Arten gibt. Sie bildet ein horizontales, trampolinähnliches Netz, das in ein Loch oder eine Spalte zwischen Mauergestein oder Holzstapeln führt, wo die Spinne darauf wartet, daß Beutetiere auf das Netz fallen. Man findet sie in den nordwestlichen Staaten der U.S.A., obgleich sie ursprünglich in Europa heimisch ist. Dort erachtet man die Spinne allerdings unerklärlicherweise nicht als Giftspinne, vielleicht weil sie dort nicht so häufig in der Nähe menschlicher Behausungen anzutreffen ist. Der Biß der Spinne führt zu Symptomen ähnlich denen eines Loxosceles -Bisses, allerdings in weniger ausgeprägter Form: starke Kopfschmerzen, die bis zu einer Woche anhalten können, Übelkeit, Unwohlsein, Schwäche und Lethargie, Benommenheit, Sehstörungen, Halluzinationen, Gelenkschmerzen usw. In einigen wenigen Fällen kann es zu einer aplastischen Anämie (Verlust der Knochenmarksfunktion) kommen, die sich erst einige Wochen nach dem Biß ausbildet. Diese kann unter Umstäden zum Tod führen. Außerdem kommt es gelegentlich zu starkem Erbrechen und sekretorischer Diarrhoe. Die hierfür verantwortlichen Inhaltsstoffe des Giftes sind noch nicht beschrieben worden.

Neben den systemischen Effekten kann der Biß dieser Spinne auch Nekrosen verursachen, ebenfalls denen eines Loxosceles -Bisses ähnlich. Der Grund hierfür liegt in der durch das Gift beschleunigten Blutgerinnung, die zu einer Sauerstoffmangelversorgung im betroffenen Gewebe führt, so daß es abstirbt. Diese Nekrosen heilen jedoch meist innerhalb einiger Wochen von allein ab und hinterlassen nur eine Narbe. Wenn der Biß allerdings in fettreichem Gewebe wie dem Gesäß o.ä. erfolgt, so kann die Wunde unbehandelt mehrere Jahre zur Heilung benötigen (s. Abb. 16).

Von den meisten anderen Giftspinnen unterscheidet sich T. agrestis in drei wesentlichen Punkten. Zum einen ist der Biß des Männchens gefährlicher als der des Weibchens. Gleiches gilt für subadulte Tiere. Außerdem tritt in etwa 50% aller Fälle ein ,,trockener" Biß auf, also ein Biß ohne Giftinjektion. Schließlich ist T. agrestis eine der wenigen aggressiven Spinnen, die bei Bedrohung häufig beißt anstatt zu flüchten.

4.5 Phoneutria spp.

Spinnen der Gattung Phoneutria (Familie Ctenidae) gehören zu den gefürchtetsten Giftspinnen überhaupt. Sie werden recht groß (30mm Körperlänge), sind ziemlich aggressiv und besitzen unter den Spinnen das bisher stärkste bekannte Neurotoxin. Wenn eine Person sich dieser Spinne nähert, nimmt diese direkt eine Drohstellung ein und zögert nicht zu beißen. Außerdem beißt sie oft mehrfach zu, so daß aufgrund der hohen Giftmenge pro Biß (s. Tab. 2) zusätzlich zur Wirkung des Giftes auch die Menge des injizierten Giftes sehr hoch sein kann.

Phoneutria lebt in Mittel- und Südamerika. Sie besitzt hellrote Haare an ihren Cheliceren. Häufig findet man sie im Müll in der Nähe menschlicher Siedlungen oder auch unter Laub wie z.B. Bananenblättern. Daher kommt es manchmal zu Unfällen, wenn Arbeiter Bananen ernten, wodurch die Spinne auch ihren Trivialnamen ,,Bananenspinne" erhielt. Teilweise wird die Spinne auch nach Europa verfrachtet und es kommt zu Unfällen, wenn die Schiffe entladen werden.

Die Folgen des Bisses sind ausschließlich systemisch und reichen von sehr starkem Schmerz an der Bißstelle, kaltem Schweiß, Speichelfluß und Erbrechen zu Hemmung der Blutgerinnung, Herzarrhythmien und Lungenödemen, wobei die beiden Letztgenannten auch zum Tod führen können. Der Tod kann auch durch Atemlähmung erfolgen und tritt im Verlauf von zwei bis fünf Stunden ein; nach Ablauf dieser Zeit ist die Überlebenschance groß. Nach ein bis zwei Tagen sind die Symptome verschwunden.

Das Gift enthält mehrere Neurotoxine, von denen das Toxin PhTx1, ein aus 77 Aminosäuren bestehendes Polypeptid, zwar keine Homologie zu anderen Spinnengiften aufweist, aber strukturell dem _-Agatoxin TK von Agelenopsis aperta ähnelt (s. Abschnitt 3.5.2). Die Wirkung des Giftes kommt durch Hemmung der Schließung spannungsgesteuerter Natriumkanäle und einem damit verbundenen raschen Anstieg der intrasynaptosomalen freien Calciumkonzentration und einer dosisabhängigen Glutamatfreisetzung, Hemmung der Calcium-abhängigen Glutamatfreisetzung, Erhöhung der freien cytosolischen Calciumkonzentration aufgrund Membrandepolarisierung und Freisetzung von Acetylcholin im Hirn und autonomen Nervensystem zustande.

4.6 Sonstige Giftspinnen

Als weiterhin erwähnenswerte Giftspinnen sind vor allem die australischen Trichternetzspinnen hervorzuheben, die im Gegensatz zu den amerikanischen Trichternetzspinnen (Agelenidae), zu denen auch die bereits erwähnte Spezies Agelenopsis aperta gehört, für den Menschen sehr gefährlich sind. Diese Spinnen (Familie Hexathelidae) sind groß (24-32 mm Körperlänge) und ebenfalls sehr aggressiv. Ihr Verbeitungsgebiet beschränkt sich auf die gesamte Ostküste Australiens und Teilen Neuseelands. Man kennt bisher 35 Arten, von denen drei der Gattung Atrax und der Rest der Gattung Hadronyche, die widerum in sechs Artengruppen aufgeteilt ist, zugeordnet werden. Der Biß einer dieser Spinnen beim Menschen kann bei Säuglingen innerhalb weniger Minuten, bei Kleinkindern in zwei Stunden und bei Erwachsenen innerhalb eines Tages zum Tod führen. Zu den typischen Symptomen gehören Bildung von Schaum vor dem Mund, Übelkeit, Erbrechen, Dyspnoe, Schwitzen, Abfall des Blutdruckes, Muskelschmerzen sowie Tachykardie. Der Tod tritt aufgrund respiratorischer Komplikationen, Lungenödemen oder Herzstillstand ein. Das Gift von Atrax enthält Robustoxin, besonders in den Männchen; das Gift von Hadronyche enthält Versustoxin. Es wirkt auf bisher noch unbekannte Weise auf die Natriumkanäle von Primaten. Seit 1984 ein Gegengift entwickelt wurde ist die Sterblichkeitsrate gesunken.

Sackspinnen (Familie Clubionidae) der Gattung Cheiracanthium sind weltweit mit über 100 Arten verbreitet (auch in Deutschland: Odenwald, Rheinhessen). Sie sind mittelgroß (6-10mm Körperlänge), hellgelb mit schwarzen Cheliceren. Die Körperfarbe ist abhängig von der zuletzt aufgenommen Nahrung und kann gelb, grünlich, pink oder braun sein. In ihrer natürlichen Umgebung bauen sie Netze in faltigen Blättern und Spalten. Sie sind aktiv jagend. Man findet sie aber auch in Häusern und teilweise werden Menschen im Schlaf gebissen.

Die Bisse sind von einem stechenden und heftig brennenden Schmerz begleitet. Die Bißstelle verfärbt sich blau-rot und ähnelt einem Kreuzotter-Biß; sie bleibt auch an den folgenden Tagen gerötet und ist von einer Anschwellung umgeben. Der anfängliche Schmerz geht später in Jucken über. Schüttelfrost und Beklemmung treten auf, auch ein Kreislaufkollaps ist bekannt geworden. Als weitere Symptome findet man Übelkeit, Erbrechen, Kopfschmerzen und leichte Temperaturerhöhung. Nach etwa drei Tagen sind diese Symptome wieder verschwunden, während die Bißstelle noch längere Zeit gerötet und geschwollen ist und bisweilen auch zu eitern beginnt. Die Wunden heilen aber relativ schnell und es bleibt keine große Narbe zurück. Als extrem giftig gelten auch die in Afrika und Südamerika beheimateten Spinnen der Gattung Sicarius (Familie Sicariidae). Sie sind stark abgeflachte, sechsäugige Spinnen mit einer Körperlänge von etwa 17mm und leben in abgelegenen Gebieten, wo sie sich im Sand eingraben. Daher sind Begegnungen mit dem Menschen sehr selten. Ihr Gift ist noch relativ wenig erforscht. Es ist nur bekannt, daß es proteolytisch wirkt und trotz der Verwandtschaft zu Loxosceles keine ähnlichen Symptome hervorruft, allerdings aufgrund der cytotoxischen und hämotoxischen Wirkung lokalisierte Nekrosen hervorrufen kann.

Ebenfalls in Afrika zu finden ist Harpactirella lightfootii, die in Südafrika als ,,Tarantel" bezeichnet wird. Auch über sie und ihr Gift ist praktisch nichts bekannt.

Andere ,,Taranteln", die großen Spinnen aus der Familie der Theraphosidae, sind trotz ihrer Größe für den Menschen nicht gefährlich. Auch wenn Menschen von ihr tatsächlich gebissen werden, so bleibt dies stets ohne großartige Folgen. Gleiches gilt auch für die aufgrund ihrer Größe vielgefürchteten Wolfsspinnen (Familie Lycosidae), von denen lediglich Lycosa erythrea in der Lage ist nekrotische Wunden hervorzurufen. Diese sind allerdings nicht besonders schwerwiegend und heilen gewöhnlich von selbst wieder ab.

Schließlich seien noch die ,,Falschen Schwarzen Witwen" der Gattung Steatoda erwähnt. Sie ähneln von der Lebens- und Erscheinungsweise den Latrodectus -Arten und ihr Gift ist imstande gleiche Symptome wie das der Latrodectus -Arten hervorzurufen, aber in viel weniger ausgeprägter Form. Im schlimmsten Falle kann es zu Blasenbildung und mehrere Tage andauernden Ermüdungserscheinungen führen.

5. Resumee

Wenngleich Menschen nicht zu den Beutetieren der Spinnen gehören, so wirkt ihr Gift doch teilweise auch auf uns aufgrund der Tatsache, daß die meisten Spinnengifte in irgendeiner Form auf das Acetylcholin/Cholinesterase-System oder auch die Glutamatfreisetzung wirken. Diese beiden Systeme haben wir zumindest in grundlegenden Zügen mit den Beutetieren der Spinnen gemein.

Eine tatsächliche ,,Bedrohung" durch Giftspinnen ist für den Menschen zumindest in Deutschland nicht gegeben. In Südamerika ist die Gefahr, Schaden durch einen Spinnenbiß zu nehmen, wesentlich größer. Dies ist zum einen auf die größere Diversität und auch Artenzahl giftiger Spinnen zurückzuführen, als auch auf die einfacheren Lebensbedingungen.

Die neurotoxische Wirkung der Spinnengifte ist zum großen Teil noch unerforscht. Allerdings ist man offensichtlich gewillt, dieses Defizit zu beheben - wenn nicht aufgrund der für den Menschen bestehenden Gefahr durch Giftspinnen, die vielfach überschätzt wird (allerdings auch nicht unterschätzt werden sollte, da sie tatsächlich existiert), dann wohl aufgrund der vielversprechenden Einsatzvielfalt dieser Neurotoxine zur Erforschung nervöser Mechanismen auf zellulärer und chemischer Ebene. Daher ist die Zahl der Forschungsprojekte in den letzten Jahren stark gestiegen.

6. Anhang

Literaturverzeichnis

1 Brusca, G.J., Brusca, R. C.: Invertebrates, 1. Aufl., 1990

2 Habermehl, G.: Gift-Tiere und ihre Waffen, 2. Aufl., 1982

3 Moon, M.-J. Fine Structural Analysis of the Neuromuscular Junction in the Venomus Organ of the Spider, Agelena limbata (Araneae: Agelenidae). Korean J. Zool. 39: 223-230, 1996

4 Tu, A.: Venoms: Chemistry And Molecular Biology, 1977 Benutzte Internetlinks

5 Spinnengifte und klinische Symtpome http://www.botunet.com.br/cevap/english/Medical/spiders.htm

6 Regulation der Freisetzung von Neurotransmittern http://www.med.nyu.edu/Research/A.Petrenko-res.html

7 Einfluß von Taurin und Histamin auf die Wirkung des Giftes einer Spinne http://www.cx.unibe-ch/zos/publ/abstracts/98-18.htm

8 Einfluß des Hungers und der Temperatur auf die Giftproduktion von Cupiennus salei http://www.cx.unibe.ch/zos/publ/abstracts/00-1.htm

9 Einfluß der Große des Opfers auf die injizierte Giftmenge von Cupiennus salei http://www.biologists.com/JEB/202/15/jeb2059.html http://imagine.nature.com/nsu/990715/990715-3.html

10 Die Funktion der Giftdrüsen im Überblick http://cnas.uoi.edu/spiders/glands.html

11 Toxikologisches Zentrum der Republik Kasachstan - Taranteln http://snspkz.lorton.com/vid/tarantula_e.html

12 Toxikologisches Zentrum der Republik Kasachstan - Schwarze Witwe http://snspkz.lorton.com/vid/spider_eng.html

13 Diversität der Toxine von Nephila clavata http://neo.pharm.hiroshima-u.ac.jp/ccab/2nd/mini_review/mr121/yoshioka.html

14 Bisse und Stiche medizinisch wichtiger giftiger Arthropoden http://cnas.ucr.edu/~ento/spiders/dermatol.html

15 Internationale Gift- und Toxindatenbank http://www.kingsnake.com/toxinology

16 Struktur, Wirkung und Biosynthese von _-Agatoxin-TK http://neo.pharm.hiroshima-u.ac.jp/ccab/1st/mini_review/mr004/kuwada.html

17 Vergiftungen durch Tegenaria agrestis http://hobospider.org/poison

18 Einführung in Spinnengifte http://spiderpharm.com/venomintro.htm

19 Latrodectus -Arten http://www.powerup.com.au/~glen/widow.htm

Abbildungsverzeichnis

Abb. 1 und 3 aus10 ; Abb. 2 aus1, verändert; Abb.4 aus16 ; Abb.5 aus18 ; Abb. 6 aus19 ;Titelbild, Abb. 7, 11, 12, 14, 15 und 17 aus15 ; Abb. 9 nach13 ; Abb. 10 und Tab. 2 (ergänzt) aus2 ; Abb. 13 aus14 ; Abb. 16 aus17 ; Tab.1 nach15 ; Tab. 3 nach13 Abb. 11 und 17: © 1999 Glades Herp., Inc.

Abb. 15: © 1996 Darwin K. Vest

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¹ Als ,,Nekrose" bzw. ,,nekrotisch" versteht man eine pathologische Gewebeveränderung durch Zelltod (daher oft Blau- oder Schwarzfärbung), die u.a. auch durch chemische Einwirkung zustande kommen kann.

² Teilweise auch als eigene Art Latrodectus hasselti beschrieben. Ebenso wird L. mactans mactans auch als eigene Art L. mactans beschrieben.

³ hier wie im folgenden wird der Begriff ,,Giftspinne" im Sinne von ,,für den Menschen giftige Spinnen" gebraucht

⁴ Neuerdings wird vermutet, daß bisher berichtete Todesfälle durch Loxosceles -Bisse in Südamerika tatsächlich durch Phoneutria -Bisse verursacht wurden.