集成毒代动力学机制解释了亚洲蛇类Rhabdophis tigrinus对强心甾体物质的选择性积累行为

《Journal of Chemical Ecology》：Integrated Toxicokinetics Underlie Selective Sequestration of Cardiotonic Steroids in an Asian Snake Rhabdophis tigrinus

　　

摘要

将饮食中的毒素作为防御物质进行储存需要协调的生理过程，包括代谢、将其转运到防御器官以及将其排出体外。然而，这些过程通常被分别研究，这可能会掩盖毒素最终是如何被选择并用于防御的。亚洲纳特里辛蛇（Rhabdophis tigrinus）通过捕食蟾蜍来获取化学防御能力，并将蟾蜍体内产生的蟾蜍苷类物质（bufadienolides，属于强心甾体类）储存在特化的颈部腺体中。这种储存机制主要是基于物理化学性质还是化合物特定的生理处理机制，目前尚不清楚。在本研究中，我们实验性地给这种蛇注射了三种强心甾体：Bufalin（一种天然存在的蟾蜍苷类物质）、digitoxigenin和ouabain（两者并非来自食物）。利用LC/MS和紫外光谱分析技术，我们测量了这些物质在颈部腺体中的积累量、排出量及其化学变化情况。结果表明，Bufalin被广泛转化为多种衍生物，并在颈部腺体中高效积累；digitoxigenin的变化较小且排出量较高，但其平均积累量低于Bufalin，但两者之间没有显著差异；而ouabain的变化最小，排出量高，但积累量显著低于Bufalin。作为极性最强的化合物，ouabain的积累量最低。然而，Bufalin和digitoxigenin在结构上相似（都属于苷元，仅在内酯环类型上有所不同），但它们在体内的处理方式存在显著差异，这表明仅凭极性无法解释毒素的储存选择性。实际上，代谢、积累和排出这三个过程中的协同作用共同决定了强心甾体之间的细微差异。这些结果表明，R. tigrinus对毒素的储存是一个综合性毒代动力学过程，而不仅仅是简单的保留行为，为了解脊椎动物捕食者如何将食物中的毒素转化为化学防御物质提供了重要的机制依据。