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致命蛇的毒液如何带来疼痛缓解

黑曼巴蛇是世界上最致命的爬行动物之一——但它可能刚刚成为疼痛患者最好的朋友。

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起初,您可能会感觉到毒牙刺入时轻微的刺痛。然后,一种麻刺感会遍布您的四肢。但在几分钟内,您的中枢神经系统将开始关闭,最终导致抽搐、瘫痪和窒息死亡。黑曼巴蛇的毒液,是世界上最致命毒药之一,由世界上最致命爬行动物之一注射,可在半小时内杀死您。未经治疗的咬伤死亡率高达 100%。

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然而,隐藏在这致命鸡尾酒中的,是两种具有截然不同效果的蛋白质。本周发表在《自然》杂志上的研究揭示了曼巴蛇毒液中的两种分子,它们可以像吗啡一样有效消除疼痛,这表明了一种不同寻常的新型止痛来源。

法国分子细胞药理学研究所的工程师、该论文的第一作者 Sylvie Diochot,一直对毒物情有独钟。她对黑寡妇蜘蛛咬伤的破坏力着迷,研究过有毒节肢动物,并与她的样本非常熟悉。“有时,我家里会有几只蜘蛛和蝎子在繁殖,但家里有孩子,所以我更喜欢在自然界(照片)或有时在我们的实验室里观察它们,”她在电子邮件中写道。她的研究包括纯化使毒液如此致命的毒素分子,然后将它们施用于神经元和其他细胞,以研究它们如何导致身体灾难性衰竭。

Diochot 等毒液研究人员得出的结论是,使动物毒液如此致命的物质通常是蛋白质,它们通过堵塞或打开离子穿过神经元膜的通道来发挥作用。细胞内外的化学信号传递是神经元向大脑和其他地方发送信息的方式。破坏这种通信就会导致整个系统崩溃。

但并非所有神经元传递的信息都是好的。毕竟,疼痛也是一种神经信号。有时它很有帮助,比如提醒你不要将手放在刚触碰过的热炉上。有时它非常无益;偏头痛、慢性背痛、术后疼痛究竟有什么好处呢?在这些情况下,关闭选定的神经信号将是一件好事。在 20 世纪 90 年代,研究人员在海栖锥形蜗牛的毒液中发现了一种蛋白质,它可以做到这一点,扰乱钙离子通道的功能,使疼痛信号永远无法到达大脑。他们提取的这种分子的合成版本——齐考诺肽,现在被用来治疗患有严重慢性疼痛的患者,这是一个激励着当今毒液研究人员的成功故事。

为了看看他们是否能在各种毒液中找到对另一组与疼痛相关的通道有类似效果的物质,Diochot 与她的实验室主任、神经生物学家 Eric Lingueglia 和其他合作者一起,收集并购买了 40 多种来自蝎子、蜘蛛、海葵和蛇的毒液。每种毒液都被小心地分离成其组成分子,然后滴在青蛙细胞上。他们正在寻找的是这些分子是否会影响已知被称为酸敏感离子通道的通道——这些通道在伤害感受(或疼痛信号的传递)中起着关键作用。很快,他们发现特定的黑曼巴蛇蛋白质,称为 mambalgin-1 和 -2,确实能阻断青蛙细胞中的离子通道,至少在培养皿中是如此。它们对人类细胞也有类似的效果——同样是在培养皿中。

下一步是在活体生物中进行尝试,在这种情况下是小鼠。由于小鼠无法告诉你什么会痛——更不用说多痛了——研究人员进行了两项标准的疼痛实验。在给实验对象施用 mambalgin-1 和 -2 后,他们将一些动物的爪子浸入热水中;另一些动物的爪子则被注入会导致短暂疼痛的物质。小鼠对这些刺激的反应是迅速缩回爪子和舔舐被刺痛的爪子;它们缩回的速度和舔舐的次数是衡量它们疼痛程度的指标。

在这两项指标上,接受了 mambalgin 的小鼠似乎比未接受的小鼠疼痛感要小得多。疼痛程度的减轻与小鼠接受吗啡时的减轻程度相似。尽管 mambalgin 在小鼠暴露时间越长效果越差,但耐受性的发展速度远不及吗啡,而且小鼠不像服用吗啡时那样出现呼吸困难。

在将这种特定的毒液提取物或类似的合成化合物批准用于人类之前,还需要大量的工作——以及大量的毒性测试,但即使如此,也别指望它能取代阿司匹林或布洛芬,甚至在大多数情况下取代吗啡。就像以前的齐考诺肽一样,它可能需要注射到脊柱或其他地方才能达到最佳效果,这意味着它可能主要适用于缓解某些类型的、没有其他治疗方法的严重慢性疼痛。Lingueglia 说:“对于与神经系统问题相关的神经病理性疼痛,以及对于剧痛患者,例如晚期癌症患者,吗啡的效果并不好。对于这些人,我们只有少数几种分子可以对他们的疼痛有效。”

华盛顿大学的药理学家 William Catterall 表示,这是一个非常重要的利基市场——无论是在人道主义还是经济意义上——因此,酸敏感离子通道一直受到制药公司的关注。Mambalgin 的结构已获得专利,该论文的作者之一是 Theralpha 公司的科学顾问,这是一家生物技术公司,正在寻求开发这种蛋白质用于人类。

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对于药理学家来说,比爬虫学家更不感兴趣的是,为什么如此致命的毒液首先含有如此有效的止痛剂。这对蛇或受害者有什么好处呢?Lingueglia 大笑着说:“这是一个非常好的问题。这非常令人惊讶,因为当蛇咬你时,你很快就会死去。我认为镇痛肽对蛇没有益处。”

本文也刊登在 TIME.com

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