蛇为什么会有毒液?蛇毒是如何产生的呢?

蛇毒是储存在毒蛇改良唾液腺中的有毒液体,通常为黄色。有数百种毒蛇依靠它们产生的毒液来削弱和固定猎物。毒液由蛋白质、酶和其他分子物质的组合组成。这些有毒物质会破坏细胞、破坏神经冲动,或两者兼而有之。蛇谨慎地使用它们的毒液,注射的数量足以使猎物失去能力或抵御捕食者。蛇毒通过分解细胞和组织起作用,这会导致被蛇咬伤的受害者瘫痪、内出血和死亡。要使毒液生效,必须将其注入组织或进入血液。虽然蛇毒有毒且致命,但研究人员还使用蛇毒成分来开发治疗人类疾病的药物。

蛇毒是如何产生的呢?

蛇毒是如何产生的呢?
蛇毒是毒蛇经过改良的唾液腺分泌的液体。蛇依靠毒液来阻止猎物并帮助消化。

蛇毒的主要成分是蛋白质,这些有毒蛋白质是导致蛇毒大部分有害影响的原因,它还含有酶,有助于加速破坏大分子之间化学键的化学反应。这些酶有助于分解猎物中的碳水化合物、蛋白质、磷脂和核苷酸。有毒酶还具有降低血压、破坏红细胞和抑制肌肉控制的作用。

蛇毒的另一个成分是多肽毒素。多肽是氨基酸链,由 50 个或更少的氨基酸组成。多肽毒素破坏细胞功能,导致细胞死亡。蛇毒的某些有毒成分存在于所有毒蛇物种中,而其他成分仅存在于特定物种中。

蛇毒的三种主要类型:细胞毒素、神经毒素和血液毒素

蛇毒的三种主要类型:细胞毒素、神经毒素和血液毒素

虽然蛇毒由毒素、酶和无毒物质的复杂集合组成,但历史上它们被分为三种主要类型:细胞毒素、神经毒素和血液毒素。其他类型的蛇毒素会影响特定类型的细胞,包括心脏毒素、肌毒素和肾毒素。

细胞毒素是破坏人体细胞的有毒物质。细胞毒素导致组织或器官中的大部分或全部细胞死亡,这种情况称为坏死。一些组织可能会经历液化性坏死,其中组织部分或完全液化。细胞毒素有助于在猎物被吃掉之前部分消化它。细胞毒素通常对它们影响的细胞类型具有特异性。心脏毒素是损害心脏细胞的细胞毒素。肌毒素靶向并溶解肌肉细胞。肾毒素会破坏肾细胞。许多毒蛇种类都含有细胞毒素,有些还可能产生神经毒素或血液毒素。细胞毒素通过破坏细胞膜和诱导细胞裂解来破坏细胞。它们还可能导致细胞经历程序性细胞死亡或细胞凋亡。大多数由细胞毒素引起的可观察到的组织损伤发生在咬伤部位。

神经毒素是对神经系统有毒的化学物质。神经毒素通过破坏神经元之间发送的化学信号(神经递质)起作用。它们可能会减少神经递质的产生或阻断神经递质的接收部位。其他蛇神经毒素通过阻断电压门控钙通道和电压门控钾通道起作用。这些通道对于沿神经元的信号转导很重要。神经毒素会导致肌肉麻痹,这也可能导致呼吸困难和死亡。 眼镜蛇科的蛇通常会产生神经毒性毒液。这些蛇有小而直立的尖牙,包括眼镜蛇、曼巴蛇、海蛇、毒蛇和珊瑚蛇。

蛇神经毒素的例子包括:

卡西司汀:这种神经毒素通过阻断电压门控钙通道来破坏神经冲动转导。黑曼巴蛇使用这种毒液。
眼镜蛇产生的 溴毒素会阻断烟碱型乙酰胆碱受体,导致麻痹。
钙化定:与钙肽一样,这种神经毒素可阻断破坏神经信号的电压门控钙通道。它被发现在东部绿曼巴。
成束蛋白-I也存在于东部绿曼巴蛇中,可抑制乙酰胆碱酯酶功能,导致无法控制的肌肉运动、抽搐和呼吸麻痹。
蓝珊瑚蛇产生的 眼镜蛇毒蛋白 靶向钠通道并阻止它们关闭,导致整个身体瘫痪。
血毒素是具有细胞毒性作用的血液毒物,也会破坏正常的血液凝固过程。这些物质通过引起红细胞爆裂、干扰凝血因子以及引起组织死亡和器官损伤起作用。红细胞的破坏和血液无法凝结会导致严重的内出血。死亡红细胞的积累也会破坏正常的肾功能。虽然一些血液毒素会抑制血液凝固,但另一些会导致血小板和其他血细胞聚集在一起。由此产生的凝块会阻塞血管的血液循环,并可能导致心力衰竭。蝰蛇科的蛇,包括蝰蛇和坑蝰蛇,会产生血液毒素。

蛇毒输送和注射系统

蛇毒输送和注射系统

大多数毒蛇用毒牙将毒液注入猎物。尖牙在输送毒液方面非常有效,因为它们可以刺穿组织并使毒液流入伤口。一些蛇还能够吐出或喷射毒液作为防御机制。毒液注射系统包含四个主要组成部分:毒腺、肌肉、导管和毒牙。

毒腺:这些特殊的腺体位于头部,是毒液的生产和储存场所。
肌肉:蛇头部靠近毒腺的肌肉有助于从腺体中挤出毒液。
导管:导管提供了将毒液从腺体输送到毒牙的途径。
尖牙:这些结构是经过改良的牙齿,带有可以注射毒液的运河。
蝰蛇科的蛇有非常发达的注射系统。毒液不断产生并储存在毒腺中。在毒蛇咬猎物之前,它们会竖起前牙。咬伤后,腺体周围的肌肉迫使一些毒液通过导管进入闭合的尖牙管。注射毒液的量由蛇调节,取决于猎物的大小。通常,毒蛇在注射毒液后释放猎物。蛇会等待毒液生效并在它吃掉动物之前固定猎物。

眼镜蛇科的蛇(例如眼镜蛇、曼巴蛇和加法器)具有与毒蛇相似的毒液输送和注射系统。与毒蛇不同,眼镜蛇没有可移动的前牙。死亡加法器是 眼镜蛇 中的一个例外。大多数眼镜蛇具有固定并保持直立的短小尖牙。咬住猎物后,眼镜蛇通常保持抓地力和咀嚼,以确保毒液的最佳渗透。

毒蛇科的毒蛇在每个毒牙上都有一个开放的运河,作为毒液的通道。有毒的眼镜蛇通常有固定的后牙,并在注射毒液时咀嚼猎物。 Colubrid 毒液对人类的危害往往比 眼镜蛇 或毒蛇的毒液要小。然而,来自布隆斯兰和树枝蛇的毒液导致了人类死亡。

蛇毒和医学

蛇毒和医学

除了抗毒液的开发,蛇毒及其生物学作用的研究对于发现对抗人类疾病的新方法变得越来越重要。其中一些疾病包括中风、阿尔茨海默病、癌症和心脏病。由于蛇毒素靶向特定细胞,研究人员正在研究这些毒素用于开发能够靶向特定细胞的药物的方法。分析蛇毒成分有助于开发更强大的止痛药以及更有效的血液稀释剂。

研究人员利用血液毒素的抗凝血特性开发了治疗高血压、血液病和心脏病的药物。神经毒素已被用于开发治疗脑部疾病和中风的药物。

FDA 开发和批准的第一种基于毒液的药物是卡托普利,它来源于巴西毒蛇,用于治疗高血压。其他源自毒液的药物包括依替非巴肽(响尾蛇)和替罗非班(非洲锯鳞毒蛇),用于治疗心脏病发作和胸痛。

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