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蛇毒对肌肉毒素的作用

   
   2015-04-05 4300
核心提示:有心脏毒性的心脏毒素属于膜活性多肽,它们不但对心脏有毒性,而且能作用于骨骼 肌、红细胞和神经纤维。蛇毒能引起肌肉收缩,用D-箭毒处理肌肉标本也不能抑制 心脏毒素对肌肉的作用。

有心脏毒性的心脏毒素属于膜活性多肽,它们不但对心脏有毒性,而且能作用于骨骼 肌、红细胞和神经纤维。蛇毒能引起肌肉收缩,用D-箭毒处理肌肉标本也不能抑制 心脏毒素对肌肉的作用。用蛇毒(10(xg/ml)处理分离的小鼠膈膜肌和蛙裁缝肌,发 现30min后表层的细胞动作电位完全去极化。金黄珊瑚蛇和曼巴 (Den心蛇毒也能够引起去极化和消除骨赂肌的兴奋性,与上述作用有关 的毒性组分是心脏毒素。蛇毒中的心脏毒素与DLF相同或十分相近,为碱性蛋白。 骨骼肌与它作用时先是发生缓慢的收缩,这与加COBRA粗毒相似,几分钟后收缩的强度达 到较大并持续几十分钟,以后收缩衰竭,肌肉的兴奋性消失。直到肌肉的兴奋性下降时,神 经-肌肉的传导才受影响。小鸡二腹肌对心脏毒素的敏感性比小鼠和蛙肌大。心脏毒素对 肌细胞的去极化与乙酰胆碱等物质的作用不同,后者作用于受体使运动终板(突触后膜) 局部产生去极化,而心脏毒素使整个肌纤维去极化。在去极化过程中可以发现外层肌纤维 的质膜被快速搅乱,严重时可看到质膜碎片和囊泡化。严重去极化的肌纤维只限于表层, 这说明心脏毒素的穿透能力不够强。预先用高浓度K+对蛙肌进行去极化,这时心脏毒素 还能引起肌肉的收缩,但如果用7m0l/L的甘油破坏肌细胞的膜,则心脏毒素就不再能引 起肌肉的收缩。用0. 8mol/L的甘油搅乱兴奋-收缩偶联,这时心脏毒素仍能引起收缩,肌 动蛋白和肌球蛋白在有ATP的存在下用心脏毒素处理仍然能产生沉淀。这些结果表明, 心脏毒素对肌纤维的去极化和收缩是作用在膜上引起的。心脏毒素对肌肉的去极化和收 缩作用可以用提高Ca2+浓度的方法来抑制。在10mm0l/L Ca2+的介质中,小鼠膈膜肌与 10/ug/ml的心脏毒素作用150min仍无去极化作用,而在Ca2+浓度较低的情况下 1. 8mmol/L,只要30min就可以完全去极化。在高浓度Ca2+条件下,Ca2+对肌细胞的结合 作用受到阻碍,用1251标记的心脏毒素与小鸡颈二腹肌作用,发现随着介质中Ca2+浓度的 提高,结合到肌肉组织中的心脏毒素减少。高Ca2+浓度还可以抑制心脏毒素的其他功能, 如溶血作用、细胞毒作用及对分离心肌的去极化作用。注射Ca2+到体内能够拮抗由心脏 毒素引起的心律失常。其他能与Ca2+在膜上结合位点竞争结合的阳离子如Mg2+、Zn2+、 Mn2+等也能抑制心脏毒素对肌肉产生的收缩作用。Lin-Shiau等(1976)认为心脏毒素通 过置换膜中的Ca2+而起作用,心脏毒素的结合位点就是Ca2+的结合位点,这些Ca2+有稳定膜的作用。按照这样的设想,其他能与Ca2+位点结合从而取代Ca2+的药物应该也有与 心脏毒素相似的作用,但结果并非如此。例如普鲁卡因、地布卡因等虽然能与Ca2+竞争结 合,但无心脏毒素的生理功能。不但如此,普鲁卡因还能阻止心脏毒素引起肌肉的收缩,因 此说Ca2+的抑制作用并非如上述所说的那么简单,Ca2+的结合部位可能与心脏毒素及膜 的作用无关。毒素可能与膜上一个未知的组分结合。心脏毒素强碱性但疏水的性质可以通 过搅乱磷脂与糖蛋白的相互作用而使肌细胞膜发生混乱。有趣的是从蜂毒中分离的碱性 多肽(Melitdn)能产生与心脏毒素相似的生理活性,只不过活性不会被Ca2+抑制。Vincent 等 (1976) 认为心脏毒素在膜上可能的结合位点是磷脂。心脏毒素还能影响肌肉细胞 膜对离子的通透性。这种改变是非特异性的,是顺着浓度梯度从高浓度向低浓度扩散,这 种透性改变导致去极化和收缩。Stringer等(1971)研究了泰国眼镜蛇毒对小鼠骨骼肌超 微结构的影响,他们用电镜观察到,注射该毒后整个肌纤维及其成分发生退行性变,肌丝 融合成块,肌管系统消失,线粒体肿胀成空泡,发现一些细胞碎片。退变的肌纤维变成一个 低电子密度的团块,含有少数细胞残骸,周围是一些质膜的痕迹。Lai等(1972)用其中的 心脏毒素做试验,发现它的作用比粗毒温和。静脉注射心脏毒素没有发现心脏、肝脏和骨 骼肌发生组织学方面的变化。如对腿部肌肉直接注射该毒素,可以引起局部肌肉结构的改 变,但对神经末梢无影响。对肌细胞的明显作用表现为Z线结构消失,很多情况下可以发 现肌纤维的质膜消失,多个肌细胞的肌丝结合在一起由基底膜包围。如在体外对肌纤维进 行作用,去极化作用后肌细胞很快就发生损伤。

最近,Fletcher等(1987)研究了从蛇毒中分离的心脏毒素对人和小 白鼠骨骼肌的作用。发现这种毒素对两种骨骼肌都有刺激其收缩的作用,其活性与Ca2+ 浓度有关,Ca2+浓度大作用弱,而且PLA2对其作用有加强作用。这种心脏毒素对人和鼠 骨骼肌的作用不尽相同,可能与两种动物肌肉经毒素作用后肌纤维膜和肌浆内质网释放 的Ca2+不同有关。Harvey等(1982)发现从台湾眼镜蛇蛇毒中分离的4种心脏毒素中,有3种能引起骨骼肌的去极化和收缩。

眼镜蛇科的类蛇毒很少能对肌细胞产生作用,但金环蛇蛇毒 比较特殊,它能使蛙肌产生收缩和水肿。Lu等(1974)从该毒中分离出几种类似于心脏毒 素的组分,它们可以引起小鸡肌肉的收缩,能使家兔眼睛结膜产生局部充血,使蛙心脏和 小鼠心房衰竭。它们的作用与COra蛇毒中的心脏毒素相似,也能被高浓度Ca2+拮抗,但 氨基酸组成和分子结构相差很大,可能它们的作用方式也不同。Wu等(1982)从银环蛇如蛇毒中也分离出一种类似心脏毒素的物质,分子量为7 000士 300,LD5()(i.p.)为2. 5mg/kg鼠。该毒素能诱导小鸡和大白鼠骨骼肌收缩,能够使大白鼠 膈膜细胞去极化,能够使心房搏动衰竭和直接溶血。

最近几年,从蛇毒中也分离出一些主要作用于肌肉组织的膜活性多肽,把它们称为肌 肉毒素或肌溶毒素。例如Lomonte等(1989)从蛇毒中分离出一种肌溶毒 素,命名为Myotoxin I。该毒素是二聚体,用氨基酸组成的数值计算出的分子量为 13 341;用SDS-PAGE测定的分子量为16 000。该毒含有较多的赖氨酸、天门冬氨酸和疏 水氨基酸。对大白鼠肌肉注射该毒后可以引起肌坏死和CK含量降低,但血清CK水平升 高。该毒素与原来提取的肌溶毒素(Myotoxin) I在氨基酸组成上相似,但Myotoxin I有PLA2活性,并且能够抗凝,而Mnotoxin I无PLA2活性和抗凝活性。Gutierrez等(1989)最 近研究了从跳跃矛头蝮蛇毒中分离的碱性肌溶毒素的作用,这种毒 素的分子量为13 000,含有较多的赖氨酸、天门冬氨酸和疏水氨基酸,无PLA2活性。注射 该毒后可以引起肌肉质膜受损和肌肉组织CK量减少,同时血浆中乳酸脱氢酶、CK浓度 升高。该毒能释放包在脂质体中的过氧化物酶,组成脂质体的磷脂是从肌肉组织中提取 的。从这种毒素无PLA2S性来看,它可能通过疏水部分穿透肌细胞膜使膜紊乱。

 
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