蛇毒研究和应用概述

蛇毒研究和应用概述

陈康德　羊梅兰 杨渭川　陈文化

(浙江省磐安县人民医院　322300) (浙江省磐安县卫生局　322300)

我国的蛇类资源十分丰富,全世界已知的10科2200多种蛇,我国就有7科175种,如果连同亚种在内,可达200多种。其中毒蛇约占四分之一,为48种,分别隶属于4科23属。我国的毒蛇种类虽多,分布也广,但其中具有剧毒而危害较大的不过10余种,即金环蛇、银环蛇、眼镜蛇、眼镜王蛇、圆斑蝰蛇、草原蝰蛇、蝮蛇、五步蛇、竹叶青蛇、烙铁头蛇、山烙铁头蛇。目前国内各专业的学者对蛇毒的研究和应用工作也主要集中在上述10余种毒蛇的蛇毒[1]。

蛇毒是从毒蛇的毒腺中分泌出来的一种毒液。新鲜毒液呈蛋清样粘稠液体,具有特殊的腥味。不同蛇种毒液的色泽亦异,如白色(五步蛇毒、圆斑蝰蛇毒)、灰白色(银环蛇毒)、淡黄色(眼镜蛇毒)、金黄色(蝮蛇毒、烙铁头蛇毒、眼镜王蛇毒、金环蛇毒)、黄绿色(竹叶青蛇毒)等。蛇毒加温至65℃以上容易破坏(眼镜蛇毒经100℃加热15m in,仍能保持部分毒性,非经久煮,不能破坏),一般蛇毒置于常温下24h后就要腐败变质,丧失其毒性,而在冰箱中可保存15～30天。真空冰冻干燥后即成松脆易碎的半透明固体,色泽不变。干蛇毒置于干燥器皿或密封于安瓿中,即使在室温中放上几年甚至50年仍保持毒性和抗原性。蛇毒的主要成分为蛋白质和多肽,故具有蛋白质的通性;加热和受紫外线照射会产生絮状沉淀,导致毒性部分或全部丧失,遇到强酸、强碱、氧化剂、还原剂、消化酶、重金属盐、酒精、酚类均能破坏蛇毒;能被蛋白酶所水解,经甲醛处理会丧失毒性,但抗原性仍能保留[2]。多数人认为,人和动物的消化道腺体分泌的消化液能破坏蛇毒。肝脏对蛇毒有解毒作用,而且可以从小便中排出70%左右。故在口腔及消化道无溃疡的情况下,内服小量的蛇毒一般是无害的。临床上常用活的毒蛇浸酒内服,也未见中毒。蛇毒中的有毒成分相当复杂,是由10～15种以上物质组成的混合物,其中有5～15种酶、3～12种非酶蛋白质和多肽,以及少量的中性脂、磷酸和游离单糖;无机盐以钠、钾、锌离子含量较高,其次是钙、锰等离子。有毒成分主要是蛋白质和多肽,约占干毒的85%～90%。而蛋白质中的90%是白蛋白和球蛋白。不同的毒蛇分泌不同性质的蛇毒,同种毒蛇但不同产地,也可能在成分上有些差异。例如蝮蛇来说吧,早在19世纪就已经观察到蝮亚科蛇毒中含有类凝血酶,经实验证明在动物体内具有抗凝效果,从而开始对蛇毒的研究工作,研究表明,蝮亚科蛇毒中都含有类凝血酶,但含量不同,其毒性组成差别更大。蝮蛇在我国分布地域最广,动物学专家认为在我国至少可以分为六个蝮蛇亚种,在东北地区占有三个亚种,即蛇岛蝮蛇,东北陆地白眉蝮蛇和黑眉蝮蛇。江浙蝮蛇为另一亚种。这四种常见蝮蛇的蛇毒所含主要毒性组分——神经毒相差很大,东北白眉蝮蛇最少,江浙蝮蛇最多。东北白眉蝮蛇的其它毒性成分也远远低于江浙蝮蛇,所以半数致死量(LD50)也相差甚大。而在分类学上亲近的蛇种,可能有近似或相同的毒性成分,其毒性成分及毒理作用可有许多共同点[3]。 蛇毒按毒理学分为作用于神经的神经毒(中医称风毒),主要见于银环蛇、金环蛇、海蛇等。作用于血液循环的血循毒(中医称火毒)有竹叶青蛇毒、烙铁头蛇毒、蝰蛇毒、尖吻蝮蛇毒;属混合毒(中医称风火毒)的有眼镜蛇毒、蝮蛇毒、眼镜王蛇毒、南美白尾蛇毒等。从生物化学角度结合生物活性来看,则可分为酶、神经毒肽和蛋白质、生物活性物质、膜活性多肽4类。

蛇毒按毒理作用的分类可分为神经毒及血循毒: 神经毒作用于中枢神经、周围神经及植物神经系统,能抑制中枢神经系统,尤其是延髓呼吸中枢。对周围神经系统的作用十分重要,主要阻断神经—肌肉接头处冲动的传导,导致骨骼肌尤其是呼吸肌的瘫痪。其阻断作用有两种:其一是箭毒样作用。眼镜蛇毒神经毒、 -银环蛇毒神经毒、海蛇毒神经毒作用于突触后膜,对终板乙酰胆碱受体亲和力很大,可阻断神经终板受体,使乙酰胆碱不起作用,且不易洗脱,阻断作用属于竞争性抑制。二是抑制运动神经末梢释放介质的作用。 -银环蛇毒神经毒作用于突触前膜,抑制神经末梢释放乙酰胆碱,但对乙酰胆碱受体的功能无影响,这两类作用都能引起骨骼肌,特别是呼吸肌麻痹导致呼吸停止。 血循毒包括影响心脏、血管及血液系统的成

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分。心肌毒素是眼镜蛇科多数蛇毒中的一种碱性多肽,有广泛毒性作用。眼镜蛇毒、金环蛇毒、眼镜王蛇毒含有此类毒素。主要引起心血管功能障碍,中毒早期常有短暂的兴奋过程,如心率略高、血压上升、频发期前收缩。以后心脏逐渐转入抑制,血压缓慢而持续下降,心率也相应减慢,随之出现异位节律,心律失常,束枝传导阻滞,心音减弱。严重中毒时血压降至休克水平。心肌损害明显,可出现单心音、奔马律,直到心室纤颤而停止跳动。心电图检查有:S-T段下移,T波平坦或倒置,Q-T间期延长,R波低电压等。中毒死亡原因多为心力衰竭。血循毒类蛇毒中还含有出血成分以及一些具有毒性作用的酶类。

蛇毒的化学成分主要含有4类物质: 酶。蛇毒中至少含5～15种酶。蛇毒的酶与蛇伤造成的出血、水肿、肿胀以及肌肉坏死、血凝失调有密切的关系。已发现的10多种蛇毒突触前神经毒素都具有蛇毒磷脂酶A2(PLA2)活性,如 —银环蛇毒素、泰攀蛇毒素、虎蛇毒素、响尾蛇毒素和蝮蛇毒素。PLA2非常稳定,经高温、低pH值条件处理仍保留酶的活性。还发现有些科的蛇中的心脏毒素、肌肉毒素等组分中含有程度不等的PLA2。PLA2能水解各种磷脂类,增加红细胞膜的通透性。 神经毒性多肽。至少50多种,是分子量较小的蛋白质或多肽,一种蛇毒中可以有多种神经毒素。极大多数为碱性。对热稳定,可以通过透析袋。按药理学作用可分为作用于神经突触后膜两类:前者只有 —银环蛇毒素和虎蛇毒素两种,其余的神经毒素均属后者。生物活性因子。如神经生长因子,并非神经毒素,而是一种能刺激神经生长的独特蛋白质。也许是蛇类通过循环而将体内过剩的这种物质排汇到蛇毒中。这种因子见于眼镜蛇科、蝰蛇科的蛇毒中,是不能通过透析袋的碱性蛋白质,对神经细胞的生长具有关键的作用,有可能对某些疾病有益。!膜活性多肽。也是碱性多肽,可引起极复杂的生物学效应。能直接溶解红细胞,可改变细胞膜通透性而形成细胞的渗漏,并使膜上的酶易于溶出,对心脏、骨骼肌、周围神经等均可产生有害作用,它的许多作用还可被脂酶A所加强。

蛇毒在动物毒素中是比较强烈的一种。例如,只要1mg的银环蛇毒的干毒进入人体,就能使人死亡。但是,当我们掌握了各种蛇毒的作用特性之后,又可大胆地用它来治疗疾病。近三十多年来,国际上对蛇毒的研究进展十分迅速,每年都有大量的研究论文发表在毒研学、生物化学、药理学和毒理学等各类专门杂志上,每四年一次的国际毒素会议,蛇毒的研究占有很大的比例。在印度、巴西、俄罗斯、台湾和国内很多地方,都有专门的蛇毒研究机构。

我国的蛇毒研究工作起步较晚,五十年代开始,广东、广西等地对一些蛇毒的粗毒做了一点开创性的研究工作,中间经过动乱时期的停顿,直到七十年代才有了规模可观、水平较高的理论研究和实际应用。1978年5月和1981年5月,相继在昆明召开过两次“蛇毒的研究和利用”学术讨论会,开始了全国性的蛇毒研究学术交流。1985年10月,在中国生物化学学会的倡导下,成立了毒素专业委员会,至今已召开了四次学术会议,其中蛇毒的研究论文占60%左右。中国蛇协在1984年成立以来,已经举办了13次大型的全国性学术会议,使蛇毒的研究、生产、临床应用合为一体,日益受到多方面的重视。在国内有几十所高等院校和研究所建立了蛇毒研究室和研究组,形成了一支具有相当实力的研究队伍。

国内对蛇毒蛋白组分的分离纯化工作近年来已取得长足的进步,采用先进的层析分离手段,使不少蛇毒蛋白的组分得到了纯化。如金环蛇膜毒素、神经毒素、圆斑蝰蛇毒磷脂酶A、眼镜王蛇毒L—氨基酸氧化酶、眼镜蛇毒胆碱脂酶、蝮蛇毒类凝血酶及舒缓激肽释放酶等都已获得了聚丙烯胺酰凝胶电泳的样品,相当多的纯化组分还测定了它们的氨基酸组成。尤其值得提出的是在测定蛇毒蛋白组分的一级结构方面,已经做出了很好的开端。如江浙蝮蛇磷脂酶A2等几个样品,已完成了氨基酸残基的全部序列测定,为进一步确定空间结构和寻找结构与生物学功能的关系奠定了良好的基础。由于近年来在蛋白质分离、纯化技术上采用了先进的快速蛋白质液相层析(FPIC)或高压蛋白质液层析(HPIC)手段,在蛇毒蛋白组分的纯化工作中,可在较短的时间内得到分辨率高、重复性好、又能保持原来生物活性的提纯样品,这对蛇毒蛋白组分的研究工作是非常有利的。

蛇毒的毒理和药理学的研究虽然开始得最早,但在生物化学、生物物理学和分子生物学等学科迅速发展的推动下,也逐渐深入到分子水平,很多研究工作采用了纯化的蛇毒组分对神经、肌肉、心血管和血凝等进行了多方面的深入研究,弄清了一些蛇毒和解毒药之间的相互关系,使蛇伤治疗的理论

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