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毒液研究意义重大,研究人员围绕毒液开展多方面研究。针对蛇咬伤诊断难等问题,开发诊断工具;探究毒液对组织影响。结果包括研发出诊断试剂盒、验证分析工具等。这有助于提升诊疗水平,推动毒液在医学领域的应用13。
在神奇的大自然中,动物们为了生存进化出了许多独特的 “武器”,毒液就是其中之一。约 15% 的已知动物物种能产生毒液,这些毒液是复杂的生物活性蛋白质和肽的混合物,有着捕获猎物、防御和威慑竞争对手等作用。从毒蛇的强效神经毒素到昆虫叮咬中的细胞毒性分子,毒液中的生物活性分子丰富多样。
虽然毒液本身有毒,但它在药理学研究中却备受关注,有着巨大的医学应用潜力。比如,一些毒素有望用于治疗疼痛、中风和癌症等疾病。然而,目前在毒液研究领域存在诸多问题。一方面,对于毒液的成分、功能和进化起源,人类的了解还不够深入;另一方面,在蛇咬伤(Snakebite envenoming,SBE)方面,其已被列为高优先级的被忽视热带病,每年全球有 180 - 270 万人遭受蛇咬伤,导致约 12.5 万人死亡和 40 万人永久性残疾 。而且,当前缺乏特定的诊断工具来确定是否中毒,治疗主要依据患者的临床症状。同时,SBE 引发的组织损伤常常导致永久性残疾,现有的治疗策略效果有限。在毒液过敏方面,尤其是膜翅目昆虫(蜜蜂、黄蜂、蚂蚁和锯蝇)毒液引起的过敏,每年也造成了较高的死亡率 。
为了解决这些问题,来自英国雷丁大学药学院(School of Pharmacy, University of Reading)的 Sakthivel Vaiyapuri 等人开展了一系列研究。相关研究成果发表在《Scientific Reports》上,这些研究成果意义非凡,不仅加深了人们对毒液及其病理生理学的理解,还填补了毒液研究中的一些重要空白,为临床医学、药理学和毒理学等领域的发展提供了新的思路,推动了跨学科研究,有助于开发更好的中毒诊断方法和针对特定中毒效应(如过敏和骨骼肌损伤)的治疗策略24。
研究人员在研究过程中用到了多种关键技术方法。在诊断工具开发方面,采用单克隆抗体技术构建侧向流动分析(lateral flow assay)方法;在评估组织损伤时,运用机器学习技术开发了 “Venom Induced Dermonecrosis Analysis tooL - VIDAL” 工具;在探究毒液对细胞的影响以及分子机制研究中,使用细胞培养技术和免疫信息学(immunoinformatic)工具与分子对接模拟(molecular docking simulation)等方法。
下面来详细看看具体的研究结果:
- 开发快速诊断试剂盒:Knudsen 等人针对目前蛇咬伤诊断缺乏特异性工具的问题,开发了一种快速诊断试剂盒,用于检测巴西具有重要医学意义的特定蛇的毒液。该试剂盒基于单克隆抗体的侧向流动分析方法,虽然还需要在患者样本中进一步测试,但它为生物样本中毒液的准确及时诊断提供了有前景的解决方案。一旦投入市场,将显著改善患者的治疗效果,尤其有助于农村地区医疗工作者准确诊断 SBE 并及时提供治疗15。
- 评估毒液诱导的组织损伤:Laprade 等人验证了一种由机器学习引导的工具 VIDAL,该工具可以利用毒液中毒动物模型的样本评估组织损伤的严重程度。它为分析毒液诱导的组织损伤提供了一种可靠且高效的方法,能够替代传统的耗时且易受人为误差影响的组织病理学分析3。
- 探究毒液对肌肉细胞的影响:Haidar 等人研究了罗素蝰蛇(Daboia russelii)和眼镜蛇(Naja naja)毒液对培养的成肌细胞的影响。结果发现,罗素蝰蛇毒液会减少细胞数量、抑制细胞迁移和粘着斑形成,同时抑制成肌分化并诱导肌肉萎缩;眼镜蛇毒液会降低细胞活力,影响肌管形成,导致肌肉萎缩,且某些抑制剂无法逆转眼镜蛇毒液诱导的萎缩,不过抗蛇毒血清可以减轻其影响。这项研究揭示了毒液诱导肌肉损伤的机制,强调了进一步研究开发有效治疗 SBE 诱导的肌毒性体内疗法的必要性3。
- 研究化合物对毒液毒性的缓解作用:Adeyi 等人研究了山奈酚(kaempferol)减轻黑颈眼镜蛇(Naja nigricollis)毒液诱导的雄性大鼠生殖毒性的潜力。研究表明,黑颈眼镜蛇毒液会显著降低未治疗大鼠的激素浓度和精子参数,增加氧化应激生物标志物,并导致生殖器官严重的形态学缺陷。而山奈酚治疗可以使激素水平正常化,改善精子功能,抑制炎症和氧化应激标志物,并减轻中毒大鼠的组织病理学损伤,这支持了山奈酚对抗 SBE 诱导的生殖毒性的潜力6。
- 确定毒液抗原表位序列:Hiu 等人利用免疫信息学工具和不同人类白细胞抗原(Human Leukocyte Antigens)的分子对接模拟,鉴定了针对眼镜蛇毒液(Naja sp.)保守细胞毒素的 T 细胞和 B 细胞表位序列。通过阐明毒液成分细胞毒性的关键表位序列,为开发合成抗原以提高抗蛇毒血清的疗效提供了有前景的途径6。
- 研究毒液免疫疗法的机制:Urbańska 等人测量了 61 名黄蜂毒液过敏患者在 24 周内 30 种细胞因子的血清浓度,以确定黄蜂毒液免疫疗法(Venom Immunotherapy,VIT)的长期效果。结果发现,虽然 IL - 2 和 IFN - γ 水平保持不变,但 IL - 12 浓度显著增加,这支持了其在 VIT 诱导的脱敏过程中 Th1 细胞分化中的作用。此外,IL - 9 和 TGF - β 水平升高表明它们参与了调节性 T 细胞的产生,可能有助于免疫耐受。不过,还需要进一步研究以充分了解 VIT 诱导脱敏的机制7。
综合上述研究结果,此次关于毒液的一系列研究取得了丰硕的成果。在诊断方面,开发出了有潜力的快速诊断试剂盒;在治疗方面,不仅对毒液诱导的组织损伤评估有了新工具,还在探索治疗毒液相关毒性和过敏的方法上取得了进展。这些研究成果为毒液研究领域注入了新的活力,未来有望基于这些研究进一步深入探索毒液的奥秘,开发出更多更有效的诊断和治疗手段,从而更好地应对蛇咬伤、毒液过敏等问题,造福人类健康。同时,研究也为毒液在其他医学领域的应用提供了理论基础,激发更多跨学科研究,挖掘毒液更大的医学价值。