眼镜蛇毒的致死因子主要有神经毒素、磷脂酶A2和膜毒素。Sarkar等(1947)第一次从印度眼镜蛇毒中分离出膜毒素,由于该物质对心脏有毒性,所以称为心脏毒素。以后又 陆续从其他蛇毒中分离出类似这种物质的碱性多肽。有人建议把它们称膜活性多肽,但也 不理想,因为一来名字太长,二来有些也具有膜活性作用的多肽如响尾蛇胺和某些PLA*2 在结构上和它们不同,不属于这类物质。但用心脏毒素这个名字更会引起误会,因为有很 多相似的碱性多肽并没有心脏毒性,所以有关命名问题还存在着争论。膜毒素在70年代 才被重视,80年代逐渐深入,有些问题至今还存在着对立的看法。已知这类毒素在蛇毒中 的分布并不广,只限于眼镜蛇科的眼镜蛇属及唾蛇属在它们被发 现的过程中,由于不同研究者取材不同,测定活性的侧重点不同,它们的命名也不同。心脏 毒素、细胞毒素和直接溶血因子(DLF)这类名称着重描述它们不同的生物学功能;Toxin 7、Toxinl2B和Toxin F8这类名称暗示它们在层析中被洗脱下来的顺序;响尾蛇胺则说 明其来源和化学本质。膜毒素的命名十分混乱,有的膜毒素因表现不同的生物活性而有几 个名称,有的几个名称指的是同一种膜毒素。现在已经知道,它们实际上从分子结构到生 物功能都十分相似,是属于同族毒蛋白,有许多共同的特性。
(一) 毒性
大部分膜毒素的。。在750ug/kg〜2000Mg/kg鼠范围,有些毒性较小,与神经毒素 相比毒性要小得多。这类毒素的作用强度与注射途径关系很大,皮内注射所需的剂量较大,可能与皮内的酸性物质结合难以吸 收有关。这类毒素引起死亡的主要原因是心功能衰竭,死亡的速度很快,静脉注射一个 LD1()。可以使实验动物在lOmin内死亡。如果有PLA2存在,这种毒素的毒性要大大加强, PLA2促使这类毒素诱发严重的溶血,因K+从破坏的红细胞中大量的释放而加速休克动 物的死亡。
(二) 结构
膜毒素在结构上与突触后神经毒素同源,特别是与短链神经毒素相似。在进化中膜毒 素没有像突触后神经毒素那样分化成长链和短链膜毒素。膜毒素与突触后神经毒素之间 的差别在于:①膜毒素大约有25个疏水氨基酸,而短链神经毒素中的疏水氨基酸大约有 20个。膜毒素的疏水氦基酸多为
与短链神经毒素在氨基酸组成上差别较大,膜毒素含有较高的Lys、Met和Tyr,含较少 的Arg和Glu,大多数膜毒素含7个〜10个LyS而神经毒素只含2个〜7个Lys»③膜毒 素静正电荷为6〜10,是强碱性蛋白质;短链神经毒素的静正电荷数为3个〜4个。
(三) 功能
膜毒素的作用部位都在细胞膜上,使膜的通透性增加,是这类毒素的共性。它们在许 多组织、各种细胞膜上都有受体,因此有广泛的生理作用,只不过对某些组织、细胞的作用 强些,对其他组织、细胞作用弱些而已。例如直接溶血因子(DLF)对红细胞较敏感,对其他 细胞也有作用,但较弱。
膜毒素与膜结合是通过静电作用进行的,带正电荷的毒素与带负电荷的膜结合,至于 进一步如何产生生理作用现有两种学说: 第一种学说认为毒素与膜结合后,毒素的二硫键 与膜上蛋白质的巯基进行相互交叉联结。这种学说如果正确,那么在毒素分子上就应该有 特殊活性的二硫键,但现在看来,二硫键的活性都是一样的。例如用巯基苏糖醇对Toxin 7进行还原,发现Toxin 7上的几个二硫键被还原的程度相同。还有一个不支持这一学说 的事实是从蜂毒中分离出的一种碱性多肽(Melittin)的分子中没有二硫键,但它也具有膜 毒素的功能,且其他来源的PLA2对它的功能有加强作用。 第二种学说认为膜毒素与细胞 膜结合后,毒素的疏水部分插入膜的疏水层,从而搅乱膜的结构使PLA2更容易水解其中 的磷脂。PLA2作用的产物溶血卵磷脂会进一步加强其破坏作用。杜雨苍(1988)还提出了 一个 第二种假说具体的作用模式,他认为膜毒素是上半部亲水下半部疏水的竖直扁平碟 状体,并以此解释膜毒素在膜上打洞的机制。
膜毒素与细胞膜相互作用的特点可简单归纳如下:①不同细胞或不同来源的相同细 胞对某一膜毒素可以有不同的敏感性。②高浓度钙离子(大于10mm0l/L)可以阻止膜毒 素的作用。早期曾有钙能增加直接溶血因子溶血的报道,后来证实这是由于钙激活了混于 直接溶血因子内的微量PLA2,对纯的直接溶血因子来说钙离子确实能降低它的溶血作 用。③肝素、核酸或酸性磷脂能与膜毒素结合而阻碍它对膜的作用。④PLA2对膜毒素的 许多生理作用有协同作用,如溶血、使神经轴突去极化等。
膜毒素广泛作用于各种细胞,产生不同的生理作用。但它的广泛作用并不意味着其作 用的不专一,而是作用在普遍存在于细胞膜上的某个成分。究竟是什么成分被攻击,现有 的资料还不能说明,但磷脂是作用的 第一步似无疑问,这个问题在毒素的溶血作用中还要 进一步讨论。