Veninul de șarpe este lichidul otrăvitor, de obicei galben, păstrat în glandele salivare modificate ale șerpilor veninos. Există sute de specii de șarpe veninoase care se bazează pe veninul pe care îl produc pentru a debilita și imobiliza prada. Veninul este compus dintr-o combinație de proteine, enzime și alte substanțe moleculare. Aceste substanțe toxice lucrează pentru a distruge celulele, a perturba impulsurile nervoase sau ambele. Șerpii își folosesc cu precauție veninul, injectând cantități suficiente pentru a dezactiva prada sau apărați împotriva prădătorilor. Veninul de șarpe funcționează prin descompunerea celulelor și țesuturilor, ceea ce poate duce la paralizie, sângerare internă și moarte pentru victima mușcăturii de șarpe. Pentru ca veninul să intre în vigoare, trebuie să fie injectat în țesuturi sau să intre în fluxul sanguin. În timp ce veninul de șarpe este otrăvitor și mortal, cercetătorii folosesc și componente de venin de șarpe pentru a dezvolta medicamente pentru tratarea bolilor umane.
Componenta principală a veninului de șarpe este proteina. Aceste proteine toxice sunt cauza majorității efectelor nocive ale veninului de șarpe. De asemenea, conține enzime, care ajută la accelerarea reacțiilor chimice care rup legăturile chimice între moleculele mari. Aceste enzime ajută la defalcarea hidrati de carbon, proteine, fosfolipide, și nucleotide în pradă. Enzimele toxice funcționează, de asemenea, pentru a scădea tensiunea arterială, a distruge globulele roșii și a inhiba controlul muscular.
O componentă suplimentară a veninului de șarpe este toxina polipeptidică. Polipeptidele sunt lanțuri de aminoacizi, constând din 50 sau mai puțin aminoacizi. Toxinele polipeptidice perturbă funcțiile celulare care duc la moartea celulelor. Unele componente toxice ale veninului de șarpe se găsesc la toate speciile de șarpe otrăvitoare, în timp ce alte componente se găsesc doar la specii specifice.
Deși veninele de șarpe sunt compuse dintr-o colecție complexă de toxine, enzime și non-toxice substanțe, acestea au fost clasificate istoric în trei tipuri principale: citotoxine, neurotoxine și hemotoxins. Alte tipuri de toxine ale șarpelui afectează tipuri specifice de celule și includ cardiotoxina, miotoxine și nefrotoxine.
cytotoxins sunt substanțe otrăvitoare care distrug celulele corpului. Citotoxinele duc la moartea majorității sau a tuturor celulelor dintr-un țesut sau organ, afecțiune cunoscută drept necroză. Unele țesuturi pot prezenta necroză lichefiantă în care țesutul este lichefiat parțial sau complet. Citotoxinele ajută la digerarea parțială a pradei înainte de a fi chiar mâncată. Citotoxinele sunt de obicei specifice tipului de celulă pe care au impact. Cardiotoxinele sunt citotoxine care afectează celulele inimii. Miotoxinele vizează și dizolvă celulele musculare. Nefrotoxinele distrug celulele renale. Multe specii de șarpe veninoase au o combinație de citotoxine, iar unele pot produce, de asemenea, neurotoxine sau hemotoxine. Citotoxinele distrug celulele prin deteriorarea membranei celulare și inducerea lizei celulare. De asemenea, ele pot determina celulele să sufere moarte celulară programată sau apoptoza. Cea mai mare parte a deteriorarii tisulare observabile cauzate de citotoxine apare la locul mușcăturii.
neurotoxine sunt substanțe chimice care sunt otrăvitoare pentru sistemul nervos. Neurotoxinele funcționează prin perturbarea semnalelor chimice (neurotransmițători) trimise între neuroni. Acestea pot reduce producția de neurotransmițători sau pot bloca locurile de recepție a neurotransmițătorilor. Alte neurotoxine de șarpe funcționează prin blocarea canalelor de calciu cu tensiune și a canalelor de potasiu cu tensiune. Aceste canale sunt importante pentru transducția semnalelor de-a lungul neuronilor. Neurotoxinele provoacă paralizie musculară care poate duce, de asemenea, la dificultăți respiratorii și moarte. Șerpi ai familiei elapide produc de obicei venin neurotoxic. Acești șerpi au colți mici, erecti și includ cobras, mambă, șerpi de mare, adăugători de moarte și șerpi de corali.
Hemotoxins sunt otrăvuri de sânge care au efecte citotoxice și perturbă, de asemenea, procesele normale de coagulare a sângelui. Aceste substanțe funcționează provocând deschiderea globulelor roșii, prin interferirea factorilor de coagulare a sângelui și prin provocarea decesului țesutului și a afectării organelor. Distrugerea globulelor roșii și incapacitatea de coagulare a sângelui provoacă hemoragii interne grave. Acumularea de celule roșii moarte poate de asemenea perturba funcția renală corespunzătoare. În timp ce unele hemotoxine inhibă coagularea sângelui, altele provoacă trombocitele și alte celule sanguine. Cheagurile rezultate blochează circulația sângelui prin vasele de sânge și pot duce la insuficiență cardiacă. Șerpi ai familiei Viperidae, inclusiv viperele și viperele, produc hemotoxine.
Majoritatea șerpilor veninoși injectează venin în prada lor cu colții. Colții sunt foarte eficienți la eliberarea veninului, deoarece străpung țesutul și permit veninului să curgă în rană. Unii șerpi sunt, de asemenea, capabili să scuipe sau să scoată veninul ca mecanism de apărare. Sistemele de injecție de venin conțin patru componente principale: glandele veninoase, mușchii, canalele și colții.
Șerpi ai familiei Viperidae au un sistem de injecție care este foarte dezvoltat. Veninul este produs continuu și depozitat în glandele veninului. Înainte ca viperele să-și muște prada, își ridică colții din față. După mușcătura, mușchii din jurul glandelor forțează o parte din venin prin conducte și în canalele închise ale coloanei. Cantitatea de venin injectat este reglementată de șarpe și depinde de mărimea pradei. De obicei, viperele își eliberează prada după ce veninul a fost injectat. Șarpele așteaptă ca veninul să intre în vigoare și să imobilizeze prada înainte de a consuma animalul.
Șerpi ai familiei elapide (Ex. cobra, mambas și aditivi) au un sistem similar de livrare și injecție de venin ca viperele. Spre deosebire de vipere, elapidele nu au colțuri frontale mobile. Adăugătorul de deces este o excepție în rândul elapidelor. Majoritatea elapidelor au colțuri scurte, mici, care sunt fixate și rămân erecte. După mușcarea pradei, elapidii își mențin, de obicei, strânsoarea și mestecarea pentru a asigura o penetrare optimă a veninului.
Șerpi veninoși ai familiei colubride au un singur canal deschis pe fiecare colț care servește ca pasaj pentru venin. Colubridele veninoase au în mod obișnuit colțuri spate și își mestecă prada în timp ce injectează venin. Veninul colubrid tinde să aibă un impact mai puțin dăunător asupra oamenilor decât veninul elapidelor sau viperei. Cu toate acestea, veninul de la șarpele boomslang și crenguță a avut ca rezultat moartea oamenilor.
De vreme ce unii șerpi folosește venin pentru a-și ucide prada, de ce șarpele nu este rănit când mănâncă animalul otrăvit? Șerpii veninoși nu sunt răniți de otrava folosită pentru a-și ucide prada, deoarece componenta principală a veninului de șarpe este proteina. Toxinele pe bază de proteine trebuie injectate sau absorbite în țesuturile corpului sau în fluxul sanguin pentru a fi eficiente. Ingerarea sau înghițirea veninului de șarpe nu este dăunătoare, deoarece toxinele pe bază de proteine sunt descompuse de acizii stomacali și de enzimele digestive în componentele lor de bază. Aceasta neutralizează toxinele proteice și le dezasamblează în aminoacizi. Cu toate acestea, dacă toxinele ar intra în circulația sângelui, rezultatele ar putea fi mortale.
Șerpii veninoși au multe garanții care îi ajută să rămână imuni sau mai puțin susceptibili la propriul venin. Glandele cu venin de șarpe sunt poziționate și structurate într-un mod care să împiedice veninul să curgă înapoi în corpul șarpelui. Șerpii otrăvitori au, de asemenea, anticorpi sau anti-venine împotriva propriilor toxine pentru a proteja împotriva expunerii, de exemplu, dacă au fost mușcați de un alt șarpe din aceeași specie.
Cercetătorii au descoperit și asta cobras au modificat receptorii acetilcolinei pe mușchii lor, care împiedică propriile neurotoxine să se lege de acești receptori. Fără acești receptori modificați, neurotoxina șarpelui s-ar putea lega de receptorii care rezultă paralizie și moarte. Receptorii modificati de acetilcolina sunt cheia de ce cobrasul este imun la veninul de cobra. În timp ce șerpii otrăvitori pot să nu fie vulnerabili la propriul venin, ei sunt vulnerabili la veninul altor șerpi otrăvitori.
Pe lângă dezvoltarea de anti-venin, studiul veninelor de șarpe și acțiunile lor biologice a devenit tot mai important pentru descoperirea de noi modalități de combatere a bolilor umane. Unele dintre aceste boli includ accident vascular cerebral, boala Alzheimer, cancer și afecțiuni cardiace. Deoarece toxinele de șarpe vizează celule specifice, cercetătorii investighează metodele prin care aceste toxine lucrează pentru a dezvolta medicamente care sunt capabile să țintească anumite celule. Analiza componentelor veninului de șarpe a ajutat la dezvoltarea unor calmante mai puternice, precum și a unor diluatoare mai eficiente ale sângelui.
Cercetătorii au folosit proprietățile anti-coagulare ale hemotoxins pentru a dezvolta medicamente pentru tratamentul hipertensiunii arteriale, tulburări de sânge și atac de cord. neurotoxine au fost utilizate în dezvoltarea de medicamente pentru tratamentul bolilor creierului și accident vascular cerebral.
Primul medicament pe bază de venin dezvoltat și aprobat de FDA a fost captopril, derivat din vipera braziliană și utilizat pentru tratamentul tensiunii arteriale ridicate. Alte medicamente derivate din venin includ eptifibatidă (șobolan) și tirofiban (vipera africană cu scară de ferăstrău) pentru tratamentul atacului de cord și a durerii toracice.