Jak funguje Snake Venom

Hadí jed je jedovatá, typicky žlutá tekutina uložená v upravených slinných žlázách jedovatých hadů. Existují stovky jedovatých hadů, kteří se spoléhají na jed, který produkují, aby oslabili a znehybnili svou kořist. Venom je složen z kombinace proteinů, enzymů a dalších molekulárních látek. Tyto toxické látky působí na ničení buněk, narušení nervových impulzů nebo obojí. Hadi používají svůj jed opatrně a vstřikují dostatečné množství, aby zneškodnili kořist nebo bránit predátory. Hadí jed funguje tak, že rozkládá buňky a tkáně, což může vést k ochrnutí, vnitřnímu krvácení a smrti oběti hadího kousnutí. Aby se jed stal účinný, musí být vstříknut do tkání nebo vstoupit do krevního řečiště. Zatímco hadí jed je jedovatý a smrtící, vědci také používají komponenty hadího jedu k vývoji léků pro léčbu lidských chorob.

Primární složkou hadího jedu je bílkovina. Tyto toxické proteiny jsou příčinou většiny škodlivých účinků hadího jedu. Obsahuje také enzymy, které pomáhají urychlit chemické reakce, které narušují chemické vazby mezi velkými molekulami. Tyto enzymy pomáhají při rozkladu

uhlohydráty, proteiny, fosfolipidy, a nukleotidy v kořisti. Toxické enzymy také působí na snížení krevního tlaku, ničení červených krvinek a inhibování svalové kontroly.

Další složkou hadího jedu je polypeptidový toxin. Polypeptidy jsou řetězce aminokyselin, sestávající z 50 nebo méně aminokyseliny. Polypeptidové toxiny narušují buněčné funkce vedoucí k buněčné smrti. Některé toxické složky hadího jedu se vyskytují u všech jedovatých hadů, zatímco jiné složky se vyskytují pouze u konkrétních druhů.

Ačkoli hadí jedy jsou složeny ze komplexní sbírky toxinů, enzymů a netoxických látky byly historicky rozděleny do tří hlavních typů: cytotoxiny, neurotoxiny a hemotoxiny. Jiné typy hadích toxinů ovlivňují specifické typy buněk a zahrnují kardiotoxin, myotoxiny a nefrotoxiny.

Cytotoxiny jsou jedovaté látky, které ničí tělesné buňky. Cytotoxiny vedou ke smrti většiny nebo všech buněk v tkáni nebo orgánu, což je stav známý jako nekróza. U některých tkání může dojít ke zkapalněné nekróze, při které je tkáň částečně nebo úplně zkapalněna. Cytotoxiny pomáhají částečně strávit kořist před tím, než je ještě snězena. Cytotoxiny jsou obvykle specifické pro typ buňky, na kterou působí. Kardiotoxiny jsou cytotoxiny, které poškozují srdeční buňky. Myotoxiny cílí a rozpouští svalové buňky. Nefrotoxiny ničí ledvinové buňky. Mnoho jedovatých hadů má kombinaci cytotoxinů a některé mohou také produkovat neurotoxiny nebo hemotoxiny. Cytotoxiny ničí buňky poškozením buněčné membrány a vyvoláním buněčné lýzy. Mohou také způsobit, že buňky podstoupí programovanou buněčnou smrt nebo apoptóza. Většina pozorovatelných poškození tkáně způsobených cytotoxiny se vyskytuje v místě kousnutí.

Neurotoxiny jsou chemické látky, které jsou jedovaté pro nervový systém. Neurotoxiny působí přerušováním chemických signálů (neurotransmiterů) odesílaných mezi neurony. Mohou snížit produkci neurotransmiterů nebo blokovat přijímací místa neurotransmiterů. Jiné hadí neurotoxiny působí tak, že blokují napěťově řízené vápníkové kanály a napěťově řízené draslíkové kanály. Tyto kanály jsou důležité pro přenos signálů podél neuronů. Neurotoxiny způsobují paralýzu svalů, což může také vést k dýchacím potížím a smrti. Hadi rodiny Elapidae typicky produkují neurotoxický jed. Tito hadi mají malé, vzpřímené tesáky a zahrnují kobry, mamby, mořští hadi, doplňovače smrti a korálové hady.

Hemotoxiny jsou krevní jedy, které mají cytotoxické účinky a také narušují normální procesy koagulace krve. Tyto látky působí tím, že způsobují roztržení červených krvinek, interferují s faktory srážení krve a způsobují smrt tkáně a poškození orgánů. Zničení červených krvinek a neschopnost krve srážet způsobit vážné vnitřní krvácení. Hromadění mrtvých červených krvinek může také narušit správnou funkci ledvin. Zatímco některé hemotoxiny inhibují srážení krve, jiné způsobují shlukování krevních destiček a dalších krevních buněk. Výsledné sraženiny blokují krevní oběh krevními cévami a mohou vést k srdečnímu selhání. Hadi rodiny Viperidae, včetně zmijí a zmijí, produkují hemotoxiny.

Většina jedovatých hadů vstřikuje jed do svých kořistí svými tesáky. Tesáky jsou vysoce účinné při dodávání jedu, když propíchávají tkáň a umožňují jedu proudit do rány. Někteří hadi jsou také schopni plivat nebo vypuzovat jed jako obranný mechanismus. Injekční systémy Venom obsahují čtyři hlavní složky: jedové žlázy, svaly, kanály a tesáky.

Hadi rodiny Viperidae mít vstřikovací systém, který je velmi vyvinutý. Venom se nepřetržitě produkuje a ukládá v jedových žlázách. Než zmijové upírají svou kořist, postaví si přední zuby. Po kousnutí svaly kolem žláz tlačí část jedu skrz kanály a do uzavřených kanálků tesáků. Množství injikovaného jedu je regulováno hadem a závisí na velikosti kořisti. Vipers obvykle uvolňují svou kořist po injekci jedu. Had čeká, až se jed uplatní, a kořist znehybní, než spotřebuje zvíře.

Hadi rodiny Elapidae (např. kobry, mamby a přísady) mají podobný systém podávání a vstřikování jedu jako zmije. Na rozdíl od zmije, elapids nemají pohyblivé přední tesáky. Výjimka z úmrtí je mezi elapidy výjimkou. Většina elapids má krátké, malé tesáky, které jsou pevné a zůstávají vztyčené. Po kousnutí kořisti si elapidy obvykle udržují přilnavost a žvýkání, aby zajistili optimální průnik jedem.

Jedovatí hadi rodiny Colubridae mít na každém tesáku jediný otevřený kanál, který slouží jako průchod jedu. Jedovaté maznice obvykle mají pevné zadní tesáky a při vstřikování jedu žvýkají svou kořist. Jedovatý jed má tendenci mít méně škodlivé účinky na člověka než jed elapidů nebo zmijí. Jed z boomslang a větvičkového hada však vedl k úmrtím lidí.

Od té doby hadi použijte jed k zabití jejich kořisti, proč není hadovi ublíženo, když jí jedovaté zvíře? Jedovatí hadi nejsou poškozeni jedem, který zabil jejich kořist, protože primární složkou hadího jedu je bílkovina. Aby byly účinné toxiny na bázi bílkovin, musí být injikovány nebo absorbovány do tělesných tkání nebo do krevního řečiště. Požití jedu hadího jedu není škodlivé, protože toxiny na bázi bílkovin se rozkládají žaludečními kyselinami a trávicími enzymy na jejich základní složky. To neutralizuje toxiny bílkovin a rozebírá je na aminokyseliny. Pokud by však toxiny pronikly do krevního oběhu, mohly by být výsledky smrtící.

Jedovatí hadi mají mnoho záruk, které jim pomohou zůstat imunní nebo méně náchylní k vlastnímu jedu. Hadí jedové žlázy jsou umístěny a strukturovány tak, aby zabránily jedu vtečení zpět do hadího těla. Jedovatí hadi mají také protilátky nebo anti-jedy proti jejich vlastním toxinům, které chrání před expozicí, například pokud byly pokousány jiným hadem stejného druhu.

Vědci to také objevili kobry mají na svých svalech modifikované receptory acetylcholinu, které brání vazbě vlastních neurotoxinů na tyto receptory. Bez těchto modifikovaných receptorů by se hadí neurotoxin mohl vázat na receptory, což by mělo za následek paralýzu a smrt. Modifikované receptory acetylcholinu jsou klíčem k tomu, proč jsou kobry imunní vůči kobřímu jedu. I když jedovatí hadi nemusí být zranitelní vůči svému vlastnímu jedu, jsou zranitelní vůči jedu jiných jedovatých hadů.

Kromě vývoje anti-jed, studium hadých jedů a jejich biologických účinků je stále důležitější pro objevování nových způsobů boje proti lidským chorobám. Některé z těchto chorob zahrnují mrtvici, Alzheimerovu chorobu, rakovinu a srdeční poruchy. Protože hadí toxiny cílí na specifické buňky, vědci zkoumají metody, kterými tyto toxiny pracují na vývoji léků, které jsou schopné cílit na specifické buňky. Analýza složek jedu hadího jedu napomohla vývoji silnějších léků proti bolesti a účinnějších ředidel krve.

Vědci použili anti-koagulační vlastnosti hemotoxiny vyvíjet léky pro léčbu vysokého krevního tlaku, krevních poruch a srdečního infarktu. Neurotoxiny byly použity při vývoji léčiv pro léčbu mozkových chorob a mrtvice.

Prvním lékem na bázi jedu, který byl vyvinut a schválen FDA, byl captopril, odvozený z brazilského zmije a používaný k léčbě vysokého krevního tlaku. Mezi další léky odvozené od jedu patří eptifibatid (chřestýš) a tirofiban (zmije v měřítku afrického) pro léčbu srdečního infarktu a bolesti na hrudi.