Conidae

Kegelschnecken sind fleischfressend; Sie werden je nach Beute in drei Gruppen eingeteilt: Weichtierfresser (jagen andere Gastropoden; 25% Gattung), Vermivor (Jäger von Polychaeten und anderen Würmern) oder Fischfresser (Fischjagd; 10% Gattung). Die größte Gruppe von Zapfen sind Vermivoren, die 65% der Gattung umfassen. Ihre Lebensräume erstrecken sich von flachen, Gezeitenzwischengebieten bis zu extremen Tiefwassergebieten. Diese Meeresorganismen bewohnen hauptsächlich tropische Meeresumgebungen im westlichen Atlantik, Indisch, und Pazifischer Ozean; einige Arten kommen jedoch in kühleren Umgebungen vor. Kegelschalen sind überwiegend nachtaktiv und graben sich tagsüber in Sand und Korallen.

Wie alle Gastropoden treiben sich Kegelschnecken mit ihrem muskulösen Fuß am Meeresboden oder an Riffen entlang. Der Fußmuskel, oder columellar, zieht sich auch zusammen, um den Fuß hineinzuziehen und die Öffnung der Schale zu schließen. Um eine viel schnellere Beute in einer hochdynamischen Meeresumwelt zu fangen, hat sich diese relativ langsame Schnecke zu einem der schnellsten bekannten Raubtiere im Tierreich entwickelt, wobei der durchschnittliche Angriff nur Millisekunden dauert. Bei einem Angriff injizieren die Kegelschalen einen Cocktail aus kleinen, schnell wirkenden, desorientierenden, paralytischen und tödlichen Oligopeptid-Toxinen, die jeweils 15-30 Cm lang sind, in die Beute.

Fast 70.000 verschiedene Conotoxinpeptide wurden bisher in verschiedenen Zapfengruppen identifiziert. Diese potenten Peptide, die sich zu kleinen, hochstrukturierten Gerüsten falten, zielen weitgehend auf Ionenkanäle, entweder spannungs- oder ligandengesteuerte Rezeptoren und Transporter in erregbaren Zellen. Conantokin G, exklusiv für Fischfresserkegel, unterdrückt Beute, indem es den NMDA-Rezeptor antagonisiert und einen schlafähnlichen Zustand verursacht. In der Gastridium-Klade von Fischjagdkegeln, einschließlich Conus geographus und Conus tulipa, werden insulinähnliche Polypeptide im distalen Kanalsegment stark exprimiert. Diese aktivieren Insulinrezeptoren in der Beute, imitieren die Wirkung von Insulin und verursachen einen “Insulinschock” der Beute mit Orientierungslosigkeit. Giftmischungen sind spezifisch für jede Kegelschalenart und enthalten 30 – 200 Conotoxinpeptide und proteinhaltige Materialien, einschließlich Proteasen und Phospholipide. Kegel sind in der Lage, verschiedene Giftmischungen für Beutefang und Verteidigung einzusetzen.

Eine Gruppe von Konopeptiden, die als Kabale beschrieben wird, wirkt koordiniert, um einen spezifischen physiologischen Endpunkt zu erzeugen. Eine “Blitzschlag-Kabale” löst einen “elektrischen Sturm” aus, indem sie Neuronen um die Injektionsstelle depolarisiert, indem sie das Schließen von spannungsgesteuerten Natriumkanälen verhindert und Kaliumausflusskanäle blockiert. Eine “motorische Kabale” verursacht Lähmungen, indem sie die neuromuskuläre Übertragung durch Hemmung präsynaptischer spannungsgesteuerter Calciumkanäle, postsynaptischer nikotinischer Acetylcholinrezeptoren, Acetylcholinfreisetzung oder skelettmuskelspannungsgesteuerter Natriumkanäle blockiert. Verschiedene toxische Kabalen im selben Gift können über verschiedene Mechanismen auf dieselbe Zielklasse einwirken. Zahlreiche Disulfidbindungen bestimmen eine spezifische Oligopeptid- oder Polypeptidkonformation für jedes Toxin, um besser zum Ziel zu passen. Diese Disulfidbindungen verleihen den Toxinen auch Stabilität, Ein Ergebnis davon ist ihre Unfähigkeit, durch Wärmebehandlung leicht abgebaut zu werden.

Der erste Bericht über die menschliche Umwelt durch eine Kegelschnecke stammt aus der Zeit um 1670. Insgesamt wurden weltweit 139 Fälle dokumentiert, die als zuverlässige Berichte über Kegelschneckenumwelt gelten. Menschliche envenomations am häufigsten fischfressende Arten, einschließlich C geographus (verantwortlich für etwa 50% aller menschlichen envenomations und fast alle tödlichen Fälle berichtet), Conus catus, Conus aulicus, Conus gloria-maris, Conus omaria, Conus magus, Conus striatus, C tulipa und Conus textile. Es wurde berichtet, dass die Envenomation durch weichtierfressende Arten zu schwerwiegenden Symptomen führt, während die Envenomation durch vermivorende Arten nur mit leichten Symptomen einhergeht.

Die Anatomie des Schneckenhauses kann in zwei Hauptabschnitte unterteilt werden: den Körperwirtel und den Turm. Der Körperwirtel, der untere Teil der Schale, enthält den weichen Schneckenkörper. Der Turm oder die spitze der Schale kann verschiedene Formen haben. Der Quirl enthält die Teile der Schnecke, die für den Beutefang und die Bewegung unerlässlich sind. Die Kegelschale erkennt ihre Beute über den Siphon, der mit Chemorezeptoren bedeckt ist, obwohl auch eine begrenzte visuelle Signalisierung beteiligt sein kann. Der falsche Mund kann verlängert werden, um seine Beute zu verschlingen, wobei ein Muskel zusammengezogen wird, um den Mund zurück in die Schale zu ziehen.

Gift, mit unterschiedlichen Conotoxinen, die aufgrund unterschiedlicher Conotoxin-Genexpressionsprofile schnell in verschiedenen Abschnitten des Giftkanals gebildet werden, wird als weniger toxische Vorläufer in einer milchigen Aufschlämmung in der Giftbirne gespeichert. Bei Bedarf wird der Precursor enzymatisch vom Signalpeptid gespalten und das Propeptid bildet entsprechende Disulfidbindungen. Die reife toxische Lösung wird dann über eine abnehmbare Radula abgegeben. Die Radula ist ein dartartiger, hohler, chitinhaltiger Widerhaken, der in der Radulascheide gebildet und nach Aufnahme von Gift in der Mundhöhle von einem langen, dehnbaren Rüssel abgegeben wird. Der Giftsack enthält etwa 20 Radulae. Der muskulöse Rüssel, der sich bei einigen Arten über die gesamte Länge bis zur Muschelspitze erstrecken kann, berührt einen Beutegegenstand und stößt dann eine Radula (oder mehr, bei einigen fischfressenden Zapfen) über kreisförmige Muskeln an seiner vorderen Spitze in die Beute. Etwa 1 bis 50 Mikroliter Gift werden von einer Radula abgegeben. Gift diffundiert schnell durch die vergiftete Beute. Die Radula bleibt durch eine Schnur am Kegel befestigt.

Sobald die Beute gelähmt ist, zieht die Gastropode die Schnur zurück und verschlingt die Beute durch die radikuläre Öffnung in ihren dehnbaren Magen. Einige Kegelarten, wie C geographus, können sich ausdehnen und Beute mit ihren “falschen Mündern” “vernetzen”, bevor Gift injiziert wird. Die Verdauung erfolgt über die folgenden Stunden.

Kegelschalentoxine hemmen effizient und hochselektiv eine Vielzahl von Ionenkanälen, Rezeptoren und Transportern, die an der Übertragung neuromuskulärer Signale bei Tieren beteiligt sind. Die hohe Zielspezifität bestimmter Conotoxine gegenüber Säugetierkanälen beruht auf der Tatsache, dass Säugetierrezeptor-Isoformen des spezifischen Ziels (z. B. des Nikotinrezeptors) in ihrer Sequenz ihrem physiologischen Homolog in Fischen ziemlich ähnlich sind.

In den letzten Jahrzehnten sind diese Toxine in den Fokus einiger spannender molekularbiologischer und pharmakologischer Forschungen gerückt. Conusgifte sind unter den Arten bemerkenswert vielfältig, und die großen Genfamilien, die für Conotoxine kodieren, zeigen hohe Evolutionsraten. Eine Studie aus dem Jahr 2008 legt nahe, dass dies entweder auf abstammungsspezifische Ernährungsumstellungen oder auf Unterschiede in den positiven Auswirkungen der Interaktionsauswahl zwischen Raubtier und Beute zurückzuführen sein kann. Bis heute wurden Conotoxine basierend auf ihren Disulfidbindungsgerüsten in sieben Superfamilien unterteilt, und sie wurden basierend auf ihren Wirkmechanismen weiter in Familien unterteilt. Mehrere Conotoxine und ihre synthetischen Derivate sind aufgrund ihrer hohen Selektivität und Affinität für verschiedene Ionenkanäle Gegenstand aktueller klinischer Studien zur chronischen Schmerzkontrolle, zur posttraumatischen Neuroprotektion, zur Kardioprotektion und zur Behandlung der Parkinson-Krankheit und anderer neuromuskulärer Erkrankungen.

Während eine ausführliche Diskussion aller entdeckten Arten von Conotoxinen und ihrer spezifischen Aktivitäten den Rahmen dieses Artikels sprengt und als Grundlage für mehrere umfangreiche Überprüfungen gedient hat (siehe Referenzen), ist eine Stichprobe von mehreren verschiedenen Arten von Conotoxinen und ihre Auswirkungen sind wie folgt:

• ω-Conotoxin – Behindert den spannungsabhängigen Eintritt von Calcium in das Nervenende und hemmt die Acetylcholinfreisetzung
• μ-Conotoxin – Modifiziert Muskelnatriumkanäle durch Verschließen und Blockieren der Ionenleitung durch die Pore spannungsgesteuerter Natriumkanäle (VGSC) an derselben Stelle wie Saxitoxin und Tetrodotoxin
• κ-conotoxin – Kalium-Kanal (VGPC)-Targeting Peptide
• α-Conotoxin – Blockiert den nikotinischen Acetylcholinrezeptor, ähnlich wie andere Alpha-Neurotoxine
• δ-Conotoxin – Verzögert oder hemmt die VGSC-Inaktivierung, was zu einer Verlängerung des Aktionspotentials führt; dies erzeugt einen “übererregten Zustand” in beteiligten Neuronen und kann zu einer elektrischen Übererregung des gesamten Organismus führen (z. B. Anfälle bei Meeresschnecken)
• S-Conotoxine – Hemmen 5-HT3-Kanäle Y-Conotoxine – Blockieren kompetitiv Muskelacetylcholinrezeptoren
• Conantokine – Ziel NMDA ( N -Methyl-D-Aspartat) Subtyp Glutamatrezeptoren
• Conopressin – Vasopressin-Agonist
• Sleeper Peptide – Hauptsächlich in C geographus gefunden, induziert einen tiefen Schlafzustand bei Versuchstieren

Ziconotid ist eine synthetische Form eines ω-Conotoxins, das von der US-amerikanischen Food and Drug Administration zur intrathekalen Verabreichung bei Patienten mit schweren, chronischen Schmerzen zugelassen wurde, die gegenüber anderen Behandlungen intolerant oder refraktär sind.

Kegelmuscheln werden von Muschelsammlern wegen ihrer angenehmen Form und ihrer schönen Muscheln geschätzt, die unterschiedliche, komplizierte, dunklere geometrische Muster auf einer helleren Basis aufweisen. Ein Stich tritt am häufigsten an der Hand und / oder den Fingern eines ahnungslosen Hundeführers sowie an den Füßen von Schwimmern in flachen, tropischen Gewässern auf. Auch an Kontaktstellen von Auffangbeuteln können Envenomationen auftreten. Selbst wenn er von der Spitze aufgenommen wird, kann sich der Kegelrüssel schnell über eine Schalenlänge erstrecken, um den ahnungslosen Schalenführer zu beneiden. Kegelradulae können einen 5-mm-Neoprenanzug durchdringen.

An der Stelle der Envenomation folgt dem lokalen Stechen innerhalb von Minuten Taubheit, Parästhesien und Ischämie. Die tatsächliche Stichwunde ist möglicherweise nicht ersichtlich. Schwere envenomations kann zu Übelkeit, cephalgia, verwaschene Sprache, Sabbern, Ptosis, Diplopie und verschwommenes Sehen, generalisierte Lähmung, Koma und Atemversagen innerhalb von Stunden. Der Tod ist typischerweise sekundär zu Zwerchfelllähmung oder Herzinsuffizienz. C geographus, das die stärksten bisher gefundenen Conotoxine produziert, kann ein schnelles Hirnödem, Koma, Atemstillstand und Herzversagen hervorrufen. C geographus erhielt den Spitznamen “Zigarettenschnecke” für die Behauptung, dass ein beneideter Mensch Zeit hat, eine einzige Zigarette zu rauchen, bevor er der Beneidung erliegt. Bei nicht tödlichen Envenomationen kann es mehrere Wochen dauern, bis die Symptome abgeklungen sind. Eine disseminierte intravaskuläre Koagulation (DIC) kann ebenfalls offensichtlich sein. Die Wunde kann mit Meeresorganismen kontaminiert sein und ulzerieren und abszessen.