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黑曼巴毒液中发现无副作用的止痛化学物质

了解黑曼巴蛇毒如何产生mambalgins,一种革命性的止痛蛋白,其功效可与吗啡媲美,且无毒副作用。

作者:Ed Yong
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黑曼巴蛇

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黑曼巴蛇声名狼藉,原因显而易见。它能以每小时约12.5英里(20公里)的速度移动,是世界上最快的蛇之一,如果不是快的话。它的身体可以长达4.5米,并且可以抬起其中三分之一的长度。这会让你几乎平视地看到它那令人不安的黑色口腔,这也是它得名的原因。而在这个口腔内,两颗短小的毒牙能释放出陆地上任何蛇类中最有效、作用最快的毒液之一。

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再加上它好斗的名声(至少在被逼到绝境时),你就会遇到一条庞大、令人生畏、致命、暴躁的蛇,而且它可能比你跑得快。它不是寻找止痛药最显而易见的地方。

但是,在黑曼巴蛇毒液的多种化学物质中,法国国家科学研究中心(CNRS)的Sylvie Diochot和Anne Baron发现了一类新的分子,它们能像吗啡一样有效地缓解疼痛,且没有任何毒副作用。他们将它们命名为mambalgins。

Diochot和Baron首先在动物毒液中寻找能够阻断ASICs的化学物质——ASICs不是鞋类制造商,而是一组被称为酸敏感离子通道的致痛蛋白。它们就像微型闸门,点缀在神经元表面。

当我们受伤时,受损的细胞会释放出一种“炎症汤”化学物质,引发疼痛感。这些前兆中的第一批是简单的质子——带正电荷的粒子,它们使局部组织变得更酸。ASICs检测并响应质子,通过打开通道,允许正离子涌入,导致神经元放电。它们是警告系统,告诉我们的身体出了问题。

Diochot和Baron从黑曼巴蛇毒中发现了两种能阻断ASICs的肽(短蛋白)——mambalgin-1和mambalgin-2。它们像挂锁一样附着在封闭的蛋白质上,阻止它们打开,即使周围充满质子也是如此。而且它们具有的特性简直好得令人难以置信。

它们对我们神经系统中的每种ASIC都能快速有效地起作用。作为止痛药,它们与吗啡同样有效。它们能麻痹烧伤的剧痛,也能缓解发炎肢体的钝痛。它们具有极高的特异性:它们不会更普遍地阻止神经元放电,也不会阻断这些细胞中发现的任何其他看门蛋白。与其他形状相似的蛋白质不同,它们没有任何毒性作用,例如瘫痪、抽搐或呼吸困难。(Diochot和Baron检查的副作用清单中包括“死亡”;得知没有这种副作用是好事。)

当然,动物毒液更广为人知的是引起疼痛而非缓解疼痛。许多毒液也通过ASICs起作用。例如,德克萨斯珊瑚蛇的毒液会引起剧烈疼痛,这归因于一种名为MitTx的毒素,它使ASICs对质子更加敏感。特立尼达折纹捕鸟蛛则使用一种不同的毒素,它会将ASICs锁定在开放状态,使其持续触发疼痛感。

那么,黑曼巴蛇的武器库中为何拥有强效止痛药呢?没人知道,但它并非独一无二。巴伦说:“眼镜蛇毒液,以及最近纯化的眼镜蛇毒素,例如在传统中医药中曾用于控制疼痛。”但眼镜蛇毒素也会导致肌肉麻痹;而mambalgins则仅止痛,几乎没有其他作用。

该团队目前正在进一步探索mambalgins的特性。他们距离将这些蛋白质转化为可用的止痛药还有数年时间,但他们已经获得了专利,并找到了一家工业合作伙伴——一家名为Theralpha的公司,专门从事疼痛治疗。

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与此同时,mambalgins已经让我们对疼痛的基础有了更深入的了解。在中枢神经系统——大脑和脊髓中——它们主要通过阻断一种特定的ASIC(即ASIC1a)来发挥作用。如果小鼠没有这种蛋白质,mambalgins对它们就没有任何作用。

但在外周神经系统——遍布我们身体其余部分的神经中——情况则有所不同。在那里,即使在缺乏ASIC1a的小鼠中,mambalgins也能够有效缓解疼痛。这是因为它们通过阻断另一种被称为ASIC1b的ASIC来发挥作用,而ASIC1b在疼痛中的作用在此之前一直不明确。

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因此,黑曼巴蛇为我们寻找更好的止痛药提供了两个线索。它的毒液帮助识别了可以作为靶点来缓解中枢和外周神经系统疼痛的蛋白质,并且它还为我们提供了两种可能完成这项任务的化学物质。

参考文献:Diochot、Baron、Salinas、Douguet、Scarzello、Dabert-Gay、Debayle、Friend、Alloui、Lazdunski & Lingueglia。2012年。黑曼巴蛇毒肽靶向酸敏感离子通道以消除疼痛。《自然》杂志。http://dx.doi.org/10.1038/nature11494

图片由Bill Love/Blue Chameleon Ventures提供

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