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往事再现:关于非洲树蛇毒液的新研究揭示了著名爬虫学家卡尔·施密特之死的真相

探索导致卡尔·施密特悲惨死亡的致命非洲树蛇毒液,以及现代研究如何揭示其毒性。

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致命的非洲树蛇(Boomslang),这正是导致卡尔·施密特博士死亡的蛇。图片由 William Warby 拍摄。被咬伤的瞬间不到一秒钟。当时在美国芝加哥菲尔德博物馆工作的爬虫学家卡尔·施密特博士,收到同事理查德·马林·珀金斯(当时是林肯公园动物园的园长)送来的一条活蛇进行鉴定。这条蛇看起来像一条非洲树蛇(Dispholidus typhus),一种后沟牙非洲蛇,但它的鳞片有些奇怪,因此施密特和他的同事在检查这条蛇时讨论了这个问题。很快,这条被激怒的蛇就不耐烦了。“我没想任何预防措施就从英格博士手中接过它,它立刻咬伤了我左手拇指第一个关节的侧面软组织,”施密特在1957年9月25日的日记中写道。“它的嘴张得很大,是用后牙咬的,只有右侧的毒牙完全刺入,长度约3毫米。”一天后,他便去世了。卡尔·施密特,像当时大多数爬虫学家和毒理学家一样,并不认为非洲树蛇的毒液有什么可怕的,尽管同行评审的研究已经敲响了警钟。因此,他没有寻求医疗救助,而是转向了他的日记,记录了接下来的24小时内的症状。“4:30-5:30 强烈恶心,但没有呕吐,期间乘坐郊区火车去霍姆伍德,”他写道。“5:30-6:30 剧烈寒战和颤抖,随后体温达到101.7华氏度,但没有持续(盖了毯子并使用了加热垫)。大约5:30开始出现口腔黏膜出血,似乎主要来自牙龈。晚上8:30 吃了两块牛奶吐司。”早上,在经历了血尿、剧烈恶心和呕吐的夜晚后,施密特认为自己感觉好多了,甚至还打电话给博物馆说他会去上班。他停止了记录自己的状况。但遗憾的是,午餐后他的病情急转直下。他呼吸困难,妻子赶紧联系了他们的医生和急救人员。然后他的呼吸停止了。复苏尝试失败了。1957年9月26日下午3点前不久,当施密特抵达医院时,他被宣布死亡。“施密特是一位备受尊敬的生物学家和爬虫学家,”利物浦热带医学院阿里斯泰尔·里德毒液研究中心的资深讲师和韦尔康姆信托研究员尼克·凯斯韦尔说。因此,几十年来许多人一直在争论施密特是否可以活下来,如果他当时立即寻求医疗救助,而不是在症状严重时才采取行动。但那真的能救他吗?虽然很难确定,但在一项新研究中,凯斯韦尔和他的同事们提供了一些答案。研究人员分离并鉴定了非洲树蛇毒液的成分,并确定了当时可能提供的类似于抗蛇毒血清的药物是否能够中和最致命的毒素成分。鉴于施密特在整个过程中描述了凝血功能障碍的症状,并且他的尸检显示大量内出血,他很可能是死于一种医生称为弥散性血管内凝血的疾病。毫不奇怪,科学家们在毒液中发现了与其他致命蛇毒相同的毒素,这些毒素通过破坏血液而致死。“几乎可以肯定,导致出血紊乱的毒性成分是蛇毒金属蛋白酶毒素,它们完全占据了毒液蛋白质组,”凯斯韦尔解释说。虽然这些毒素的存在并不出乎意料,但这些毒素的多样性——十九种不同的形式——以及它们对毒液的总体贡献(占其中蛋白质的75%以上)却有些令人惊讶。“通常这种多样性和丰度只在某些蝰蛇中发现,”凯斯韦尔解释道。

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图1来自 Pla 等人 2017 年的研究,显示了非洲树蛇毒腺中表达的蛇毒金属蛋白酶(SVMPs)的丰度。施密特严重低估了他收到的年轻蛇的毒性,他在家而不是接受医疗护理的几个小时几乎肯定地决定了他的命运。但是,如果他立即去医院,他能活下来吗?研究人员发现,CroFab™,一种与当时美国可用的抗蛇毒血清相似的现代抗蛇毒血清,能够结合毒液中大部分强效毒素,尽管它是使用来自完全不同蛇科的毒液制成的。尽管如此,凯斯韦尔并不确信。“这种交叉反应是否能转化为挽救生命的神经毒素中和作用,目前尚不清楚,”他说。但更重要的问题是,医生是否会想到使用这种抗蛇毒血清,因为它不是针对非洲蛇或后沟牙蛇咬伤而制备的。“施密特很可能知道,即使他很早就得到治疗,但响尾蛇抗蛇毒血清对一种完全不同的蛇的咬伤不太可能特别有效,”他指出,因此,即使他得到了医治,他可能也不会指示医生注射抗蛇毒血清。如今,非洲树蛇被认为是非洲最致命的蛇之一,其他后沟牙蛇类也因其强效毒液而受到尊重。“施密特的死引起了科学界对非蝰蛇和眼镜蛇类蛇毒性的关注,这促使了 60 年代和 70 年代的一系列研究,”凯斯韦尔说。“当然,现在,在我们早期工作的基础上,我们知道像非洲树蛇这样的游蛇科蛇类拥有与医学上重要的蝰蛇和眼镜蛇类同源的毒液系统,并共享许多相似的毒素,尽管它们的腺体和毒牙有一些区别,这意味着只有极少数物种能够杀死人类。”虽然施密特死亡的性质持续引起毒液界的关注和猜测,但他的遗产远远超出了他不幸结局的故事。作为一名爬虫学家,他命名了 200 多个物种,并撰写了 150 多本书。作为一名狂热的读者,他一生中积累了令人印象深刻的个人科学文献收藏,并且他超过 15,000 册的藏书保存在菲尔德博物馆的卡尔·P·施密特纪念爬虫学图书馆。他是该领域的传奇人物,在他去世几十年后,他仍然对爬虫学产生着影响。https://www.youtube.com/watch?v=jEyjF2bNQOA

引文:Pla, D. et al. 2017. What killed Karl Patterson Schmidt? Combined venom gland transcriptomic, venomic and antivenomic analysis of the South African green tree snake (the boomslang), Dispholidus typus. Biochimica et Biophysica Acta, In Press, Accepted Manuscript. DOI: 10.1016/j.bbagen.2017.01.020

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