كيف يعمل ثعبان السم

سم الأفعى هو السائل السام الأصفر المخزن في الغدد اللعابية المعدلة للثعابين السامة. هناك المئات من أنواع الثعابين السامة التي تعتمد على السم التي تنتجها لإضعاف وتجميد فرائسها. يتكون السم من مزيج من البروتينات والإنزيمات والمواد الجزيئية الأخرى. تعمل هذه المواد السامة على تدمير الخلايا ، وتعطيل النبضات العصبية ، أو كليهما. الثعابين تستخدم السم بحذر ، عن طريق الحقن كميات كافية لتعطيل الفريسة أو ل الدفاع ضد الحيوانات المفترسة. تعمل سم الأفعى عن طريق تحطيم الخلايا والأنسجة ، مما قد يؤدي إلى حدوث شلل ونزيف داخلي وموت ضحية لدغة الثعبان. لكي تصبح السم فعالة ، يجب حقنها في الأنسجة أو دخول مجرى الدم. في حين أن سم الأفعى سام ومميت ، يستخدم الباحثون أيضًا مكونات سم الأفعى لتطوير عقاقير لعلاج الأمراض التي تصيب الإنسان.

المكون الرئيسي لسم الثعبان هو البروتين. هذه البروتينات السامة هي سبب معظم الآثار الضارة لسم الثعابين. أنه يحتوي أيضا الانزيمات، والتي تساعد على تسريع التفاعلات الكيميائية التي تكسر الروابط الكيميائية بين الجزيئات الكبيرة. هذه الانزيمات تساعد في انهيار الكربوهيدراتالبروتينات الفوسفوريةو

النيوكليوتيدات في الفريسة. تعمل الإنزيمات السامة أيضًا على خفض ضغط الدم وتدمير خلايا الدم الحمراء وتثبيط التحكم في العضلات.

عنصر إضافي من سم الأفعى هو توكسين الببتيد. البيبتيدات هي سلاسل من الأحماض الأمينية ، تتكون من 50 أو أقل أحماض أمينية. تفسد سموم الببتيد وظائف الخلايا التي تؤدي إلى موت الخلايا. توجد بعض المكونات السامة لسم الثعبان في جميع أنواع الثعابين السامة ، بينما توجد مكونات أخرى فقط في أنواع معينة.

على الرغم من أن سموم الأفعى تتكون من مجموعة معقدة من السموم والإنزيمات وغير سامة المواد ، تم تصنيفها تاريخيا إلى ثلاثة أنواع رئيسية: السموم الخلوية ، السموم العصبية ، و هيموتوكسينات. تؤثر الأنواع الأخرى من سموم الثعابين على أنواع معينة من الخلايا وتشمل السموم القلبية والسموم الفطرية والسموم الكلية.

السموم الخلوية هي المواد السامة التي تدمر خلايا الجسم. تؤدي السموم الخلوية إلى موت معظم أو كل الخلايا في نسيج أو عضو ، وهي حالة تعرف باسم التنخر. قد تواجه بعض الأنسجة نخرًا تسييلًا يكون فيه النسيج مسالًا جزئيًا أو كليًا. تساعد السموم الخلوية على هضم الفريسة جزئيًا حتى قبل تناولها. السموم الخلوية عادة ما تكون خاصة بنوع الخلية التي تؤثر عليهم. السموم القلبية هي سموم خلوية تتلف خلايا القلب. السموم الفطرية تستهدف وتحل خلايا العضلات. السموم الكلوية تدمر خلايا الكلى. تحتوي العديد من أنواع الثعابين السامة على مزيج من السموم الخلوية وبعضها قد ينتج أيضًا سموم عصبية أو سموم دموية. السموم الخلوية تدمر الخلايا عن طريق إتلاف غشاء الخلية وتحفيز تحلل الخلايا. كما أنها قد تسبب الخلايا للخضوع لموت الخلايا المبرمج أو موت الخلايا المبرمج. يحدث معظم تلف الأنسجة الملحوظ الناجم عن السموم الخلوية في موقع اللدغة.

السموم العصبية هي المواد الكيميائية السامة للجهاز العصبي. تعمل السموم العصبية عن طريق تعطيل الإشارات الكيميائية (الناقلات العصبية) المرسلة بين الخلايا العصبية. قد تقلل من إنتاج الناقل العصبي أو تحجب مواقع استقبال الناقلات العصبية. تعمل السموم العصبية الأفعى الأخرى عن طريق منع قنوات الكالسيوم ذات الجهد الكهربائي وقنوات البوتاسيوم ذات الجهد الكهربائي. هذه القنوات مهمة لنقل الإشارات على طول الخلايا العصبية. السموم العصبية تسبب شلل العضلات مما قد يؤدي أيضا إلى صعوبة في التنفس والموت. ثعابين الأسرة Elapidae عادة ما تنتج السم السمية العصبية. هذه الثعابين لها أنياب صغيرة منتصبة وتشمل الكوبرا ، مامباس ، ثعابين البحروالمدمنين ، و الثعابين المرجانية.

الهيموتوكسين هي سموم الدم التي لها آثار السامة للخلايا وأيضا تعطل عمليات تخثر الدم الطبيعية. هذه المواد تعمل عن طريق فتح خلايا الدم الحمراء لفتح ، عن طريق التدخل في عوامل تخثر الدم ، والتسبب في موت الأنسجة وتلف الأعضاء. تدمير خلايا الدم الحمراء وعدم قدرة الدم على التجلط يسبب نزيف داخلي خطير. يمكن لتراكم خلايا الدم الحمراء الميتة أيضًا تعطيل وظيفة الكلى المناسبة. بينما تمنع بعض الهيموتوكسينات تخثر الدم ، فإن بعضها الآخر يتسبب في تراكم الصفائح الدموية وغيرها من خلايا الدم. الجلطات الناتجة تسد الدورة الدموية عبر الأوعية الدموية ويمكن أن تؤدي إلى فشل القلب. ثعابين الأسرة Viperidae، بما في ذلك الأفاعي والأفاعي حفرة ، وتنتج السموم.

معظم الثعابين السامة حقن السم في فرائسها مع الأنياب. الأنياب فعالة للغاية في إيصال السم لأنها تخترق الأنسجة وتسمح للسم بالتدفق إلى الجرح. بعض الثعابين هي أيضا قادرة على البصق أو إخراج السم كآلية دفاع. تحتوي أنظمة حقن السم على أربعة مكونات رئيسية: غدد السم والعضلات والقنوات والأنياب.

ثعابين الأسرة Viperidae لديك نظام حقن تم تطويره للغاية. يتم إنتاج السم بشكل مستمر وتخزينه في الغدد السم. قبل أن يعض الأفاعي فرائسهم ، فإنهم ينصبون الأنياب الأمامية. بعد العض ، تجبر العضلات المحيطة بالغدد بعض السم من خلال القنوات وفي قنوات الأنياب المغلقة. يتم تنظيم كمية السم التي يتم حقنها بواسطة الثعبان ويعتمد على حجم الفريسة. عادةً ما يطلق الأفاعي فرائسهم بعد حقن السم. ينتظر الأفعى أن تسري هذه السموم وتثني الفريسة قبل أن تستهلك الحيوان.

ثعابين الأسرة Elapidae (مثلا تتمتع الكوبرا والمامبا والإضافات بنظام مماثل للحقن والسموم مثل الأفاعي. على عكس الأفاعي ، لا تحتوي elapids على الأنياب الأمامية المتحركة. الأفعى الموت هو الاستثناء لهذا بين elapids. تحتوي معظم elapids على أنياب قصيرة وصغيرة ثابتة ولا تزال منتصبة. بعد عض فرائسها ، تحافظ المشابك عادةً على قبضها ومضغها لضمان الاختراق الأمثل للسم.

ثعابين سامة للعائلة كولوبريدي لديك قناة واحدة مفتوحة على كل فانغ والتي بمثابة ممر للسم. عادةً ما تكون الأورام الحميدة السامّة لها الأنياب الخلفية الثابتة وتمضغ فرائسها أثناء حقن السم. سم Colubrid يميل إلى أن يكون له آثار أقل ضررا على البشر من سم elapids أو الأفاعي. ومع ذلك ، فقد أسفرت السم من الأذرع والأفعى الغزيرة عن وفيات بشرية.

منذ بعض الثعابين استخدم السم لقتل فرائسها ، لماذا لا يتضرر الأفعى عندما يأكل الحيوان المسموم؟ لا تتضرر الثعابين السامة من السم المستخدم لقتل فريستها لأن المكون الرئيسي لسم الثعبان هو البروتين. يجب حقن السموم التي تحتوي على البروتين أو امتصاصها في أنسجة الجسم أو مجرى الدم لتكون فعالة. إن تناول سم الثعبان أو بلعه ليس ضارًا لأن السموم التي تحتوي على البروتين تتفكك بواسطة أحماض المعدة والإنزيمات الهاضمة إلى مكوناتها الأساسية. هذا يحيد سموم البروتين ويفككها في الأحماض الأمينية. ومع ذلك ، إذا دخلت السموم الدورة الدموية ، فقد تكون النتائج قاتلة.

الأفاعي السامة لديها العديد من الضمانات لمساعدتها على البقاء في مأمن من السم أو أقل عرضة لسمومها. يتم وضع غدد سم الثعبان وهيكلتها بطريقة تمنع السم من التدفق مرة أخرى إلى جسم الثعبان. تحتوي الأفاعي السامة أيضًا على أجسام مضادة أو سموم لسمومها للحماية من التعرض لها ، على سبيل المثال ، إذا تم لدغها بواسطة ثعبان آخر من نفس النوع.

وقد اكتشف الباحثون أيضا ذلك الكوبرا قاموا بتعديل مستقبلات الأسيتيل كولين في عضلاتهم ، مما يمنع السموم العصبية الخاصة بهم من الارتباط بهذه المستقبلات. وبدون هذه المستقبلات المعدلة ، سيكون السم العصبي الأفعى قادرًا على الارتباط بالمستقبلات الناتجة عن الشلل والموت. مستقبلات الأسيتيل كولين المعدلة هي مفتاح لماذا الكوبرا محصنة من سم الكوبرا. في حين أن الثعابين السامة قد لا تكون عرضة لسمومها ، فإنها عرضة لسم الثعابين السامة الأخرى.

بالإضافة إلى تطوير مكافحة السمأصبحت دراسة سم الثعابين وأفعالها البيولوجية مهمة بشكل متزايد لاكتشاف طرق جديدة لمكافحة الأمراض التي تصيب الإنسان. بعض هذه الأمراض تشمل السكتة الدماغية ومرض الزهايمر والسرطان واضطرابات القلب. نظرًا لأن سموم الثعابين تستهدف خلايا معينة ، يبحث الباحثون في الطرق التي تعمل بها هذه السموم على تطوير عقاقير قادرة على استهداف خلايا معينة. وقد ساعد تحليل مكونات سم الأفعى في تطوير مسكنات الألم أكثر قوة وكذلك سيولة الدم أكثر فعالية.

استخدم الباحثون خصائص مكافحة التخثر هيموتوكسينات لتطوير الأدوية لعلاج ارتفاع ضغط الدم ، واضطرابات الدم ، والنوبات القلبية. السموم العصبية تم استخدامها في تطوير الأدوية لعلاج أمراض الدماغ والسكتة الدماغية.

أول دواء قائم على السم يتم تطويره واعتماده من قبل إدارة الأغذية والعقاقير هو الكابتوبريل ، وهو مشتق من الأفعى البرازيلية ويستخدم لعلاج ارتفاع ضغط الدم. تشمل الأدوية الأخرى المستمدة من السم (eptifibatide) (أفعى الجرسية) وتيروفيبان (أفعى أفعوانية منشار أفريقي) لعلاج الأزمة القلبية وآلام الصدر.