Des scientifiques russes, en collaboration avec des collègues slovènes, ont analysé la sécrétion cutanée protectrice de la grenouille rousse Rana temporaria d'une population vivant dans le centre de la Slovénie et ont comparé les résultats des tests avec ceux des amphibiens de Moscou. Il s'est avéré que la composition de la sécrétion des animaux dans différentes régions est différente, ce qui signifie qu'il est possible de déterminer leur patrie à partir de celle-ci. De plus, les auteurs ont amélioré un moyen sûr pour les grenouilles d'obtenir plus de mucus et ont développé des méthodes efficaces pour travailler avec. Ils formeront la base de la recherche sur les activités biologiques de la sécrétion cutanée - ses propriétés antimicrobiennes et régénératrices aideront à développer de nouveaux médicaments.
Les résultats de l'étude, soutenus par une subvention du programme présidentiel de la Fondation scientifique russe (RSF), sont publiés dans la revue Analytical and Bioanalytical Chemistry. Les grenouilles ranides herbales sont l'un des genres de grenouilles les plus répandus en Europe. Le mucus de la surface de la peau est leur seule défense contre tous les dangers. Par conséquent, au cours de l'évolution, chaque population a développé une composition unique de la sécrétion cutanée, en fonction des menaces possibles qui existent dans un habitat particulier.
Dans certains groupes, les peptides de mucus actifs induisent un réflexe nauséeux chez les poissons, les obligeant à cracher leurs proies. Le mucus des grenouilles herbivores d'autres régions provoque une telle douleur chez les oiseaux de proie qu'ils ne peuvent pas fermer leur bec et avaler leur proie. Les peptides d'autres populations sont responsables de la protection contre les champignons, les virus et les bactéries nocives et sont capables d'accélérer la régénération des tissus mous. Par conséquent, il est important que les scientifiques étudient la composition et la structure de chaque peptide et comprennent exactement comment cela fonctionne.
Pour déterminer la structure des substances actives, les auteurs ont utilisé la méthode d'analyse par spectrométrie de masse avec séparation chromatographique préalable des composants du mélange: en ionisant les molécules d'une substance, ils ont enregistré le rapport de leur masse à leur charge, et en tenant compte de la masses des éléments, la composition des molécules et de leurs fragments actifs a été établie. En comparant les peptides des populations de grenouilles slovènes et moscovites, les scientifiques ont réussi non seulement à faire une prédiction sur les fonctions des peptides trouvés, mais aussi à trouver une nouvelle façon de distinguer les espèces et les populations de grenouilles.
« Il est souvent difficile de déterminer à quelle espèce appartiennent les individus, car ils sont très similaires les uns aux autres. Même les biologistes expérimentés ont des problèmes avec cela. Cependant, maintenant que l'on sait que chaque espèce de grenouille possède son propre ensemble de peptides, il sera facile de déterminer l'appartenance d'un individu. De plus, il est maintenant possible de découvrir à quel type de population il appartient - auparavant, il n'y avait pas une seule façon de le faire. On peut donc parler d'une vraie découverte », explique Albert Lebedev, docteur en chimie, professeur au département de chimie organique de la faculté de chimie de l'université d'État Lomonossov de Moscou et chef du laboratoire de méthodes physicochimiques pour l'analyse de la structure de la matière..
L'objectif principal des chercheurs est de trouver un moyen d'étudier la structure des peptides, qui ne nécessite pas de réactions chimiques supplémentaires qui précèdent l'analyse par spectrométrie de masse et conduisent à la perte des composants cibles ou à la contamination de l'échantillon par des sous-produits. Il y a aussi des problèmes avec le nombre d'échantillons, car la collecte des sécrétions de peau de grenouille est également un processus laborieux. La quantité habituelle de sécrétion cutanée sécrétée par un individu n'est pas suffisante.
Les auteurs de l'article ont utilisé une méthode de stimulation électrique douce, inoffensive pour les grenouilles, qui a été développée en Australie à la fin du siècle dernier. Les scientifiques ont passé des électrodes le long du dos des amphibiens, après quoi le mucus a commencé à être libéré plus efficacement. Cette procédure est effectuée toutes les deux semaines afin que les sujets testés puissent rétablir "l'équilibre" du secret.
Enfin, la principale difficulté réside dans le fait que les peptides actifs sécrétés par le corps de la grenouille remplissent leur fonction en quelques secondes. Après seulement une minute, aucune substance active ne reste dans l'échantillon de mucus fraîchement prélevé. Tout cela à cause des enzymes qui arrêtent le travail des peptides qui ont rempli leur fonction avant qu'ils ne puissent nuire au corps de l'hôtesse. Mais une solution a également été trouvée pour ce problème. L'une des options les plus efficaces consiste à rincer le mucus de la peau avec de l'eau dans un récipient de méthanol, ce qui désactive les enzymes. La solution eau-méthanol résultante est filtrée et le filtrat est utilisé pour étudier les peptides actifs.
Ces méthodes seront également utilisées dans des recherches futures. Il est déjà prévu de découvrir l'effet de nouveaux peptides sur les champignons, les bactéries et les virus, ainsi que d'étudier leur potentiel anticancéreux. Les scientifiques ont collecté des individus d'autres espèces et explorent maintenant la possibilité d'autres moyens de stimuler la sécrétion de mucus.
« Le principal problème avec les médicaments modernes est que les micro-organismes nocifs développent rapidement une résistance à ceux-ci. Les sociétés pharmaceutiques dépensent des millions pour développer de nouveaux antibiotiques et, par conséquent, la plupart d'entre eux deviennent inutiles au bout d'un certain temps. Avec les peptides actifs des sécrétions cutanées de la grenouille des herbes, les choses sont différentes.
Puisqu'elles agissent de manière complètement différente sur les micro-organismes, les bactéries ne développent pas de résistance à ceux-ci, bien que la nature de leur effet n'ait pas encore été entièrement comprise. C'est pour cette raison que les grenouilles vivent sur la planète depuis plus de 300 à 400 millions d'années. C'est pourquoi nous espérons que leurs peptides pourront devenir la base des médicaments de la prochaine génération », explique Albert Lebedev.