蝎子屬于節(jié)肢動(dòng)物門(Phylum Arthropods),蛛形綱(Class Arachnids),蝎目(Order Scorpiocidae),共1500多種,分屬于6個(gè)科。是地球上分布較廣且有著4億4千萬年進(jìn)化史的最古老物種之一。
蝎子在醫(yī)學(xué)上稱為全蝎。全蝎作為傳統(tǒng)的動(dòng)物性中藥,在中國(guó)已有上千年的歷史。早在宋代全蝎就用于治療驚厥、小兒驚風(fēng)、癲癇等疾病。其藥性味咸、辛、性平,有毒,歸肝經(jīng),具有熄風(fēng)止痙、攻毒散結(jié)、通絡(luò)止痛的作用。
蝎毒為全蝎的主要活性成分。作為廣泛分布的生物毒素,蝎毒因其復(fù)雜的成分及性質(zhì)而產(chǎn)生多種生理藥理活性?,F(xiàn)代研究證明,其成分除含蝎毒(Buthotoxin)之外,還含三甲胺、甜菜堿、膽甾醇、?;撬?、軟及硬脂酸、卵磷脂、多種氨基酸等;藥理作用除抗驚厥、抗癲癇、鎮(zhèn)痛鎮(zhèn)靜作用外,尚具有抗血栓、抗腫瘤等多種作用。其功能機(jī)制尚不明確,一般認(rèn)為它們以其分布于分子表面的正電荷和靶通道分子膜外表面的負(fù)電荷通過靜電作用結(jié)合,產(chǎn)生抑制作用,但不影響平均通道電導(dǎo)或改變單個(gè)通道的開放時(shí)間。
蝎毒是從全蝎活體上利用適當(dāng)?shù)姆椒ú杉?,為保持蝎毒中酶的生物活性,采集新鮮毒液后經(jīng)高速離心分離,用真空干燥或冷凍干燥的方法制成不同等級(jí)的干毒。制得的蝎毒粉為灰白色粉末,需在干燥、遮光、低溫下保存。
全蝎體內(nèi)含有蝎毒(Buthotoxin)、三甲胺、甜菜堿、硫磺酸、棕?cái)R酸、軟硬脂酸、膽甾醇及銨鹽、卵磷脂,還含有苦味酸賅(為與蝎毒同存于毒腺中的柱狀苦味酸鹽)等化合物和混合物。此外,尚含有蝎酸鈉鹽。蝎子油中含有棕櫚酸17.33%、硬脂酸6.63%、油酸39.07%、亞油酸9.73%、亞麻酸3.40%、山崳酸1.17%等脂肪酸,是以飽和脂肪酸為主的酸性成分。此外,全蝎尚含多種無機(jī)元素,以中國(guó)最常見的東亞鉗蝎為例,主要有砷0.0051、鋇0.039、鉍<0.015、鎘0.003、鉻0.011、銅1.07、鐵3.10、汞0.001、錳0.16、鉛<0.033、錫<0.015、鍶0.08、鋅5.36、鈣11.9、鎂7.91、鉀34.0、鈉606、鋁1.85、硅<0.01、磷50.5(μg/g)。
作為主要部分的蝎毒主要由蛋白質(zhì)和非蛋白質(zhì)兩部分組成,其主要活性成分是蛋白質(zhì),活性蛋白質(zhì)按作用不同又分為毒性蛋白(蝎毒素)和酶。其中蝎毒素對(duì)于蝎毒起決定性作用,該毒素是一類由20-80個(gè)氨基酸組成的含有C、H、O、N和S等元素的毒性蛋白,具體組成因毒蝎品種而異,如蝎毒素ITX的化學(xué)組成為:C:45.58%、H:5.85%、N:15.21%、S:28.8%-29.2%。毒素有很高的專一性,含硫量高,分子量6000-9000,但也有3000左右或大于10000。非蛋白質(zhì)成分主要有賴氨酸、三甲酸、甜茶堿、?;撬?、甘油酯、硬脂酸、膽甾醇、棕桐酸及胺鹽等,并含有較少的透明質(zhì)酸和游離己糖胺等。其可能的作用包括保持蝎毒素的穩(wěn)定性及其生物活性,防止動(dòng)物組織液的降解,協(xié)同蝎毒素與其受體蛋白的結(jié)合等。雌性全蝎及其藥用部位藥材質(zhì)量和微量元素含量均明顯優(yōu)于雄性全蝎,蝎尾的鎮(zhèn)痛和毒性作用與宏量和微量元素含量無關(guān)。
據(jù)估計(jì)蝎毒腺中大約有100000種不同生物活性的多肽,已發(fā)現(xiàn)的不到300個(gè):150多個(gè)Na+通道毒素,80多個(gè)K+通道毒素,近20個(gè)Cl-通道毒素,幾個(gè)Ca2+通道毒素。從這些已知蝎毒中分離出數(shù)十種蝎毒素單體。其中酶部分主要有磷酸脂酶A2、乙酰膽堿脂酶、透明質(zhì)酸酶等組成。透明質(zhì)酸酶是一種水解黏液性透明質(zhì)酸的酶,它使細(xì)胞之間的透明質(zhì)酸發(fā)生水解,細(xì)胞間出現(xiàn)空隙,蝎毒中的其他組分就可以順利地進(jìn)入機(jī)體內(nèi)部。透明質(zhì)酸酶本身是無毒的,但它能促進(jìn)毒素的作用。磷脂酶A2能使卵磷脂分解成溶血磷脂酰膽堿,后者可導(dǎo)致細(xì)胞溶解,所以有間接溶血作用,是間接溶血毒,蝎毒中的細(xì)胞毒素可以增強(qiáng)此酶的活性。已經(jīng)從從蝎毒中大約分離純化出幾十種酶類,但就一種蝎毒來說,一般僅有1-2種,多者可達(dá)3-5種。
全蝎蝎毒作為主要有效成分,具有蛋白質(zhì)通性,水溶液可被乙醇、硫酸銨或氯化鈉濃溶液沉淀、分離、沉淀再溶于水,產(chǎn)生可逆沉淀反應(yīng),而強(qiáng)無機(jī)酸或堿、乙醚等有機(jī)溶劑等作用,則產(chǎn)生不可逆沉淀反應(yīng),即變性。有人提出蝎毒水溶液100℃加熱30min即被破壞,但也有人報(bào)道新鮮蝎毒隔水煮沸30min其毒性基本未見破壞,即使煮沸120min,其LD50僅升高1倍左右,仍有明顯的毒性。蝎毒及其注射劑較蜂毒注射劑更為耐熱,常壓下高溫煮沸不易破壞。利用紫外分光光譜、聚丙烯酰胺凝膠電泳法測(cè)定了APBMV粉針制劑的熱穩(wěn)定性,結(jié)果顯示50℃-80℃范圍內(nèi)隨著加熱時(shí)間延長(zhǎng),在波長(zhǎng)280nm處吸光度逐漸升高,聚丙烯酰胺凝膠電泳主色帶逐漸變淺,但pH值、水溶性及外觀色澤無明顯變化。根據(jù)己測(cè)定的蝎毒素的構(gòu)象來看,分子結(jié)構(gòu)含有二硫鍵,可能較一般的蛋白穩(wěn)定。有人認(rèn)為溫度和pH對(duì)毒素的穩(wěn)定性影響不大,可能是因?yàn)槎舅胤肿恿枯^小。
有人采用高效反相液相色譜法觀察來源于鉗蝎科中不同亞科及屬的7種蝎毒的蛋白/多肽圖譜,通過比較蝎毒間的差異,對(duì)制定相應(yīng)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)有著重要意義。如采用HPLC法獲得蝎毒的指紋圖譜,并測(cè)定可影響蝎毒質(zhì)量的蝎淋巴液和可能用于摻偽的3種蛇毒的圖譜,為蝎毒及其制劑的進(jìn)一步開發(fā)應(yīng)用提供有價(jià)值的實(shí)驗(yàn)依據(jù)。而且,通過研究10種蝎神經(jīng)毒的圖譜,以及蝎毒在溶液中的相對(duì)構(gòu)象,毒素CD譜個(gè)體間的相似性,與它們順序相似程度及藥理特異性,可以對(duì)蝎毒進(jìn)行初步鑒定,其中,構(gòu)象平衡可能是毒素進(jìn)化和靶組織識(shí)別的重要因素。
如利用液相色譜/電噴霧離子化質(zhì)譜法(LC/ESIMS)對(duì)蝎毒二級(jí)提取物有效成分及分子量進(jìn)行分析,從蝎毒二級(jí)提取物的HPLC色譜圖中的峰,提取各組分的總離子流圖的質(zhì)譜圖進(jìn)行結(jié)果分析,可以對(duì)蝎毒進(jìn)行定性。而且此方法分離效果好,分子量定量準(zhǔn)確。
動(dòng)物類藥材由于成分復(fù)雜,特別是經(jīng)儲(chǔ)存一定時(shí)間后,其蛋白質(zhì)變性較嚴(yán)重,普通電泳鑒定較困難,利用HPLC法具有速度快、分辨力強(qiáng)、重現(xiàn)性好等特點(diǎn)。有人利用雙向瓊脂擴(kuò)散法進(jìn)行蝎毒素鑒別實(shí)驗(yàn),經(jīng)加樣、染色后發(fā)現(xiàn)含蝎毒的瓊脂板上出現(xiàn)清晰的免疫擴(kuò)散圖譜。
由于蝎毒的主體就是蛋白質(zhì),可利用蛋白質(zhì)抗原的特異性和抗體的高度選擇性原理,利用抗蝎毒血清與被檢測(cè)樣品稀釋液、對(duì)照蝎毒稀釋液之間有無沉淀來測(cè)定蝎毒的含量。
蝎毒素是由20-80個(gè)氨基酸殘基構(gòu)成的小分子蛋白質(zhì),其分子量小,結(jié)構(gòu)中含有穩(wěn)定的以半胱氨酸為中心的α/β模體,即一個(gè)α螺旋通過2對(duì)二硫鍵與1個(gè)反向平行β片層相連接。作用于鉀離子通道的多肽蝎毒素的氨基酸序列已被測(cè)定,它們的分子中含3-4對(duì)二硫鍵。以這3對(duì)二硫鍵為基礎(chǔ)的共同特征序列為-CXXXC-,-GXC-,-CXC-(其中X表任意一種氨基酸),它們分別以1-4,2-5和3-6的方式配對(duì)。而在含有4對(duì)二硫鍵的配對(duì)方式為1-5,2-6,3-4和7-8。其立體結(jié)構(gòu)呈緊密球形。以來源于以色列金蝎(Leiurusquinquestriatus hebraeus)的蝎毒素charybdotoxin為例,它含有37個(gè)氨基酸殘基,由3個(gè)反向平行的β片層與一個(gè)短的α螺旋通過3對(duì)二硫鍵形成穩(wěn)定的三維結(jié)構(gòu);從該類蝎中獲得的另一種蝎毒素scyllatoxin,含1個(gè)α螺旋及1個(gè)反向平行的β片層,分子內(nèi)含有3對(duì)二硫鍵;來源于中東金蝎(Scorpio maurus palmatus)的蝎毒素maurotoxin也具有類似的結(jié)構(gòu)。模體中α螺旋的長(zhǎng)度在不同毒素中有一定的差異。β片層由2個(gè)或3個(gè)β鏈組成,鏈2和鏈3形成一個(gè)反向平行的β片層。
通過對(duì)鈉通道毒素的功能結(jié)構(gòu)域(functional domains)的研究,發(fā)現(xiàn)它的三維空間結(jié)構(gòu)具有1對(duì)芳香族氨基酸殘基(Trpl0和Phel7)及帶正電荷的殘基(1ysB、Arg18、Lys62和Arg64),該結(jié)構(gòu)中起著非常重要的作用,包括引導(dǎo)與鈉通道相作用,毒素的空間結(jié)構(gòu)排列和鈉通道識(shí)別過程中電位的形成。
蝎氯毒素的空間結(jié)構(gòu)與蝎鉀離子通道毒素相比,其中最大的差異在于連接α螺旋和C端β折疊的α/β轉(zhuǎn)角上。在鉀離子通道毒素中,這一個(gè)轉(zhuǎn)角中的疏水殘基形成一個(gè)疏水核心,將N端與分子其余部分聯(lián)系起來。在氯離子通道毒素中,α/β轉(zhuǎn)角沒有形成疏水區(qū)域,而是由Gly-Arg(Lys)重復(fù)形成正電荷富集區(qū),有可能是毒素發(fā)揮功能的活性區(qū)。蝎氯毒素分子中比蝎鉀離子通道毒素多一對(duì)二硫鍵Cys2-Cys19,由這一對(duì)二硫鍵將N端與分子中其余部分聯(lián)系起來。
Ca2+通道毒素的結(jié)構(gòu)不同于其它蝎神經(jīng)毒素的保守α/β結(jié)構(gòu),它采用“抑制劑半胱氨酸結(jié)”的方式折疊起來,分子中的二硫鍵形成了緊密的核心,核心外的環(huán)狀結(jié)構(gòu)和毒素的N端部分暴露在溶液中。分子的C端部分有一個(gè)反向β平行折疊,N端部分的一段β折疊與這一平行折疊垂直。陽(yáng)離子電荷殘基Lys11-Lys16構(gòu)成了兩種毒素重要的結(jié)構(gòu)膜序。此結(jié)構(gòu)膜序被認(rèn)為是軟諾丁受體激活的重要結(jié)構(gòu),因此可以認(rèn)為毒素與通道蛋白是通過靜電作用,導(dǎo)致大量構(gòu)象改變而相互作用,這為識(shí)別引起通道開放的軟諾丁受體結(jié)構(gòu)域提供了有用的多肽探針。
東亞鉗蝎毒素基因表達(dá)圖冊(cè)參考資料。
蝎子在受到激怒的情況下,出于防御或攻擊的本能,會(huì)從毒囊中排出毒液。蝎毒的采集就是依據(jù)這個(gè)道理。采集蝎毒的常用方法有剪尾法、機(jī)械刺激法和電刺激法三種。剪尾法:夾住蝎的后腹部第五節(jié)的兩側(cè),剪下蝎子的尾節(jié),破碎后浸入生理鹽水(0.9%的氯化鈉溶液)中,浸出有毒部分,再將尾節(jié)研磨,用離心機(jī)離心(5000轉(zhuǎn)/分)5分鐘,重復(fù)3次。集中有毒的液體,放入容器內(nèi),再制成干毒粉,置于-5℃下保存?zhèn)溆?。這種方法,每條蝎子只能采毒一次,而采毒后的蝎子降低了藥用功能和經(jīng)濟(jì)價(jià)值,對(duì)蝎子的傷害也大,通常不采用。人工刺激法:用鑷子夾住蝎子的一個(gè)螯肢,提起懸于容器中片刻,多數(shù)蝎子的尾刺即會(huì)排出毒液,但也有少數(shù)蝎子不排毒液的,不排毒液的可用比如細(xì)木筷子等硬物輕碰蝎子的頭胸部或前腹部,刺激蝎子的尾刺排毒。電激法:該法是用電子脈沖提毒儀器采集蝎毒的方法。此法采毒量大,工效高,一人操作,全年多次采毒而不致于損害蝎子,是使用較多也較科學(xué)的采毒方法。三種采毒方法相比,剪尾提毒法簡(jiǎn)便、快速、收毒率高,適于大批量采集蝎毒;缺點(diǎn)是活蝎只能供一次采毒,人工刺激法獲取的毒液清澈透明,但采毒量較少,工效低,速度慢,對(duì)大規(guī)模提取蝎毒不適用。
電激法獲取的毒量較人工刺激法取得的毒量要多1倍。大約3000只成蝎可產(chǎn)濕毒6-7g,可凍成干毒1g,即每毫克濕毒可加工成0.14-0.16mg干毒。每只東亞鉗蝎1次可產(chǎn)0.34mg左右的干毒。雄蝎的個(gè)體比雌蝎小,其產(chǎn)毒量也比雌蝎少。在電脈沖刺激下,1只雌蝎3次可產(chǎn)濕毒2.59mg,1只雄蝎3次產(chǎn)2.01mg濕毒(按隔7天后采1次毒計(jì)算)。但需嚴(yán)格注意衛(wèi)生,確保采毒的純度;個(gè)別蝎子在通一次電時(shí)不排毒,須再通一次電,但通電時(shí)間不得超過2秒鐘,頻率128赫茲,電壓6-10伏。以免燒壞儀器和損傷蝎子。蝎子的排毒量隨溫度的變化高低而各有差異。溫度低時(shí)排毒量相對(duì)較少,當(dāng)溫度低于20℃時(shí),蝎子的排毒量相當(dāng)少,當(dāng)?shù)陀?0℃時(shí),蝎子則停止排毒。因此,常溫養(yǎng)殖蝎子要采毒應(yīng)盡量在6月份氣溫高于25℃以上時(shí)進(jìn)行。孕蝎和種蝎不能用于采毒。懷孕早期的孕蝎可以采毒,但在臨產(chǎn)前不能采毒。用于采毒的蝎子多為商品成蝎和老齡蝎。
蝎毒液成分主要為蛋白質(zhì)和酶類,容易失去活性。常溫下極易變質(zhì),必須加工成干毒粉才能保存較長(zhǎng)時(shí)間。
蝎毒液除了馬上用于分離純化者外,應(yīng)盡快進(jìn)行干燥。蝎毒干燥的目的,就是盡量除去毒液中的水分,提高粗毒的穩(wěn)定性,使之便于保存、分析、出售。常用的干燥方法有兩種:一,若要保持蝎毒中酶的活力,應(yīng)選用真空冷凍干燥;二,若僅為了保持毒性,采用真空干燥即可。
(1)真空干燥(即真空減壓干燥)是在低壓下,使蝎毒液中的水分快速蒸發(fā)的方法。真空干燥裝置包括真空干器、冷凝管和真空泵。干燥器頂部活塞接通冷凝管,冷凝管的另一端依次連接吸濾瓶、干燥塔和真空泵。蒸汽在冷凝管中凝集后滴入吸收瓶中。干燥器中放有干燥劑(如五氧化二磷等)和蝎毒液樣品。使用前,先在干燥器活塞四周涂上少許凡士林,然后檢查整個(gè)裝置是否漏氣。使用時(shí),先將蝎毒液和干燥劑分別裝入平皿中,然后置于干燥器中,啟動(dòng)真空泵抽氣至蓋子推不動(dòng),依次關(guān)閉活塞和真空泵。蝎毒干燥后,應(yīng)緩緩旋開活塞,以防止空氣沖散蝎毒干粉。最后在凈化條件下取出干粉,立即分裝,密封保存。
(2)真空冷凍干燥先將蝎毒液在低溫冰柜中預(yù)凍成固體(用不銹鋼皿盛裝毒液),然后在低溫和高真空度上使之升華,即可得到純白色蝎毒干粉。由于冷凍干燥是在低溫和高真空度下進(jìn)行的,所以毒液在凍干過程中不起泡、不沾壁、疏松、易取出、易溶于水,有利于保存。
蝎毒的分離純化過程一般是先經(jīng)過按照分子量大小分離的色譜柱,再經(jīng)過離子交換柱,最后采用反向HPLC技術(shù),獲得單一的組分。程序?yàn)椋合扔肅M-Sephadex C-50離子交換層析分離,再用Sephadex G-50過濾,也可采用CM-Sephadex C-50、Sp-Sephadex C-25離子交換柱層析和Sephadex G-50凝膠過濾三步分離程序。如采用CM-Sephadex C-50進(jìn)行離子交換層析,將毒性較強(qiáng)的組分透析后再用重層析,再用Sephadex G-50凝膠過濾,純化可得毒素?;虿捎肦P-HPLC對(duì)東亞鉗蝎的粗毒進(jìn)行分離,并且用兩種不同的HPLC系統(tǒng)反復(fù)分離,用0.1%三氯醋酸-水和0.1%三氯醋酸-70%乙醇-水進(jìn)行梯度洗脫?;蜻M(jìn)行二級(jí)提取,即用CM-Sephadex C-50離子交換層析提取,再用凝膠過濾,經(jīng)CM-Sephadex C-10除鹽。
如采用Sepharose FF陽(yáng)性離子交換凝膠柱,可望獲得較高純度的單一有效成分。而利用HPLC可較好顯示蝎毒中小分子多肽的組成及相對(duì)含量,其結(jié)果基本一致。當(dāng)下對(duì)蝎毒分離純化的研究就主要集中在通過選擇不同柱長(zhǎng)、流速和梯度的凝膠層析和高效液相色譜來獲得具有高抗癌活性的單一成分的抗癌多肽,比如用三步色譜法在蝎毒中分離得到了抗癲癇肽并測(cè)定了其N端50個(gè)氨基酸序列,用離子交換色譜和凝膠排阻色譜從粗毒中分離出鎮(zhèn)痛肽,用一步CM Sephadex C-50超長(zhǎng)柱從粗毒中純化了鎮(zhèn)痛肽,用低壓陽(yáng)離子交換柱和低壓排阻柱及離子交換柱從東亞鉗蝎中分離和提取了抗腫瘤肽。比如東亞鉗蝎鎮(zhèn)痛抗腫瘤纈精甘肽(analgesic antitumoral peptide,AGAP),從東亞鉗蝎蝎毒中分離純化得到的單組分活性肽,為單一肽鏈的單純堿性多肽,等電點(diǎn)大于10。含有堿性氨基酸,還富含疏水性氨基酸。活性肽的N末端部分氨基酸序列為:VRDGY IADDKNCAYF CGRNA YCDDE。
為獲得高純度的蛋白質(zhì),往往需要反復(fù)使用凝膠過濾層析和離子交換層析,但這種分離方法的不足之處在于樣品損失率太高,且勞動(dòng)量較大。利用基因工程技術(shù)制備蝎毒特異蛋白質(zhì)的研究正在研制之中,但成本較高,數(shù)量有限。因此,蝎毒粗毒的分離仍是獲得蝎毒特異性的蛋白質(zhì)的主要來源。
蝎毒液在普通冰箱(1-4℃)中,只能作短期保存。只有凍干成結(jié)晶粉狀,才能保存其生理活性。影響蝎毒干粉穩(wěn)定性的主要因素是水分、空氣和溫度。當(dāng)干粉含水量低于10%時(shí),能抑制微生物活性;含水量低于3%時(shí),可抑制化學(xué)活性。所以,應(yīng)將蝎毒干粉分裝在小瓶或小管中,并用熔封或石蠟封口,以隔絕空氣,然后置于低溫冰箱(一30℃)中保存。
從養(yǎng)殖場(chǎng)運(yùn)送新鮮蝎毒液到收購(gòu)、加工部門或檢驗(yàn)部門,必須用廣口瓶保溫冰瓶(瓶中加碎冰塊降溫)攜帶。若運(yùn)送蝎毒干粉至遠(yuǎn)處,也應(yīng)采取降溫措施,以防蝎毒蛋白質(zhì)變性失活。
多數(shù)動(dòng)物類中藥的有效成分尚不明確或不完全明確,其提取純化工藝研究較少,在中成藥生產(chǎn)工藝中動(dòng)物類中藥基本是生藥粉末直接配料,少數(shù)用水、醇提取,水醇法精制。由于動(dòng)物類中藥的有效成分多數(shù)是蛋白質(zhì)類、多糖類等大分子物質(zhì)或其水解產(chǎn)物,常規(guī)方法很難充分地提出、分離和純化這些大分子物質(zhì)。
傳統(tǒng)上蝎毒以全蝎原粉入藥效果更好,也是當(dāng)下臨床常采用的方法。但原粉劑量大、衛(wèi)生學(xué)難合格,同時(shí)全蝎多是以產(chǎn)地加工后的產(chǎn)品入藥。而全蝎的產(chǎn)地加工一般以清水煮或鹽水煮居多,但這兩種方法又存在很多不合理的地方,比如有效成分的損失、變性,質(zhì)量難以控制,鹽水煮又因?yàn)榧欲}量不同,使得臨床劑量不準(zhǔn)確等而使得進(jìn)一步使用受到限制。
采用PCR可以根據(jù)蝎毒素蛋白N端和C端序列設(shè)計(jì)和合成正向和反向引物,以從毒腺組織mRNA反轉(zhuǎn)錄的cDNA為模板, PCR擴(kuò)增出相應(yīng)于該蛋白的cDNA,可以克隆出B.martensii Karsch(BmK)抑制型昆蟲毒素(BmKIT3和BmKIT4)的cDNA,但該法應(yīng)用于克隆蝎毒素cDNA時(shí)存在一個(gè)明顯的不足,就是無法獲取翻譯后加工掉的氨基酸序列(信號(hào)肽和額外氨基酸序列)。因此,有人對(duì)常規(guī)PCR作了改進(jìn),他們采用反向PCR策略成功地分離了一種L. quinquestriatus hebraeus(Lqh)A-神經(jīng)毒素的全長(zhǎng)cDNA,其策略是在cDNAs兩端加上銜接頭,環(huán)化后用作模板進(jìn)行PCR,線性PCR產(chǎn)物經(jīng)補(bǔ)平和5c磷酸化后用T4DNA連接酶環(huán)化,再用限制酶消化產(chǎn)生粘性末端,克隆到載體上。
蝎毒素最主要的分類按其分子結(jié)構(gòu)中是否含有二硫鍵,其中含有二硫鍵的一類,依其藥理學(xué)特征,可分為Na+通道、K+通道、Cl-通道和Ca2+通道(主要存在于骨骼肌細(xì)胞漿膜上)毒素。這些離子通道是細(xì)胞膜表面的一類分子量較大的跨膜糖蛋白,在膜上形成特殊的親水孔道,是細(xì)胞內(nèi)外離子交換的途徑,是神經(jīng)、肌肉、腺體等許多組織細(xì)胞膜上的基本興奮單元,能產(chǎn)生和傳導(dǎo)電信號(hào),具有重要的生理功能。
根據(jù)作用方式和結(jié)合位點(diǎn)的不同,Na+通道毒素又可分為α型毒素和β型毒素。α-毒素以電壓依賴方式作用于Na+通道上的位點(diǎn)3,延緩Na+通道的失活過程,使Na+通道電流衰減減慢,動(dòng)作電位時(shí)間延長(zhǎng),α-毒素可根據(jù)其作用對(duì)像的不同分為4類:①典型的對(duì)哺乳動(dòng)物高特異性的α-毒素,②作用于昆蟲的昆蟲型α-毒素,③中間型α-毒素,同時(shí)作用于哺乳動(dòng)物和昆蟲的α類似毒素,對(duì)哺乳動(dòng)物和昆蟲都有作用,但對(duì)哺乳動(dòng)物毒性更強(qiáng)。
β毒素則結(jié)合在Na+通道的位點(diǎn)4上,影響Na+通道的激活過程,使電壓依賴的Na+通道激活曲線移向較負(fù)的電位。根據(jù)β型蝎毒素對(duì)昆蟲和哺乳動(dòng)物鈉通道的特異性及其作用于昆蟲時(shí)表現(xiàn)的癥狀不同又可分為:抗哺乳動(dòng)物β-毒素,抗昆蟲興奮性β-毒素,抗昆蟲抑制性β-毒素和TsVII或γ型蝎毒素??共溉閯?dòng)物β蝎毒素,表現(xiàn)為對(duì)哺乳動(dòng)物的高毒性,并在膜片鉗下表現(xiàn)出可調(diào)節(jié)哺乳動(dòng)物腦中鈉通道電流的作用;抗昆蟲興奮性毒素即使以毫克級(jí)別注射到哺乳動(dòng)物體內(nèi)(如小鼠腦內(nèi))也無毒性表現(xiàn)的;抗昆蟲抑制性毒素,經(jīng)注射性給藥可誘發(fā)昆蟲的遲緩性癱瘓,利用膜片鉗技術(shù),抗昆蟲抑制性毒素使軸突胞膜動(dòng)作電位向強(qiáng)去極化方向移動(dòng);第四類β-毒素是對(duì)于昆蟲和哺乳動(dòng)物的鈉通道都有高活性作用,例如Lqhβ1毒素在注射給藥于青蠅幼蟲時(shí)有典型的抑制作用。
第一類是以Charybdotoxin(CTX)為代表,分子中有三對(duì)二硫鍵,配對(duì)方式為C1-C4,C2-C5,C3-C6,但CTX對(duì)鉀離子通道亞型的選擇性不高,這反而使得它的用途相當(dāng)廣泛。,從1990年起,ChTx被開發(fā)為實(shí)驗(yàn)室商品。它可阻斷含高電導(dǎo)Ca2+激活的K+通道(BKCa)、電壓依賴性K+通道(如淋巴細(xì)胞和果蠅Shaker K+通道)、A型K+通道(卵母細(xì)胞)、小電導(dǎo)Ca2+激活的K+通道(Aplysia神經(jīng)細(xì)胞),并且可作用于神經(jīng)細(xì)胞、血液細(xì)胞和破骨細(xì)胞中的電壓依賴型Kv1.3(Shaker鉀離子通道的一種)鉀離子通道。其特征是它們的N端為焦谷氨酸殘基,有70%的氨基酸序列相似性,且在分子的第2與第14位上均分別坐落著保守的Phe和Trp殘基。類似的毒素還包括CTX-Lq2、1beriotoxin(1bTX)、BmTX和PBTX等。
第二類是Noxiustoxin(NTX)為代表,最早由墨西哥Centruroides noxius蝎的毒素中分離出,包括從5種蝎毒中分離出來的8種多肽,也是最早報(bào)道的蝎鉀離子通道阻斷劑。主要作用于電壓依賴性K+通道,延長(zhǎng)動(dòng)作電位持續(xù)時(shí)間,并且對(duì)Ca2+激活的K+通道(KCa)也有微弱的抑制作用。此類毒素有80%的氨基酸序列相似性,而與第一類蝎毒素僅有40%的相似性。NTx能夠以劑量依賴的方式可逆地阻斷魷魚軸突標(biāo)本的延遲整流鉀離子通道、大鼠骨骼肌標(biāo)本中的BKCa和人T淋巴細(xì)胞中的電壓依賴型鉀離子通道。類似的毒素還有MgTX、CoTX1、CITX、TsKa和HTX等。
第三類是以Kaliotoxin(KTX)為代表,最早從北非蝎Androctonus martetanicus mauretanicus的粗毒中分離得到,包括從7種蝎毒中純化到的9種多肽,由37-38個(gè)氨基酸殘基組成。此類毒素有80%-90%的氨基酸序列相似性,而與第一、二類相比有40%-50%的相似性。可以阻斷電壓依賴性鉀通道,包括高電導(dǎo)Ca2+激活的K+通道(BKCa)。類似的毒素還有Ag-itoxin 2(AgTX 2)、AeTX 3、KTX 2和KTX 3等。
第四類是以LTX1、P05、BmP05為代表的毒素,它們均由31個(gè)氨基酸殘基組成,有84%的氨基酸序列相似性。它們對(duì)小鼠的毒性很強(qiáng),腦室注射的半致死量低于2μg/kg鼠,可以與apamin競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合鼠腦突觸膜上的apamin受體,能特異性地阻斷不同細(xì)胞類型中的低電導(dǎo)、Ca2+激活、apamin敏感的鉀離子通道(low-conducta-nce,Ca2+-activated,apamin-sensitive K+channel,SKCa)。
第五類為TSK毒素,由巴西產(chǎn)蝎Tityus serru-latus毒素中分離的一種35肽,在C端含有獨(dú)特的-Cys-Asp-Cys-三肽結(jié)構(gòu)。特異性作用于apamin敏感的小電導(dǎo)Ca2+激活的K+通道(SKCa)。且RodriguesAR等學(xué)者發(fā)現(xiàn)TsTX-Ka可高親和力、可逆性地阻斷爪蟾卵母細(xì)胞上Kvl.3通道(Shaker K+通道的一種亞型)。
第六類是以MTX(Mauxotoxin)為代表,由北非蝎Scorpio maurus毒素中分離出,包括3種蝎毒中分離到的5個(gè)多肽,大小介于34~37個(gè)氨基酸殘基之間,MTX分子中含有與其他毒素位置不同的4對(duì)二硫鍵,為:C1-C4,C2-C5,C3-C6和C7-C8。其他幾種的配對(duì)方式為:C1-C5,C2-C6,C3-C7,C4-C8??勺钄嚯妷阂蕾囆訩+通道,如果蠅的ShakerK+通道、Apamin或KTX敏感的K+通道。類似的毒素還有Pi1、HTX1、Pi4等。
第七類為以P01為代表,由28-29個(gè)殘基組成,包括從3種蝎毒中分離到的4種多肽,是迄今發(fā)現(xiàn)最小分子的蝎毒素組,有76%的氨基酸序列相似性。主要作用于apamin敏感的小電導(dǎo)Ca2+激活K+通道(SKCa),但相對(duì)結(jié)合能力較弱。對(duì)小鼠都毒性很弱(腦室注射至mg水平仍無反應(yīng))。因此,盡管將這4個(gè)多肽由于結(jié)構(gòu)類似而被歸入鉀離子通道毒素類,但是它們的主要的功能還有待發(fā)掘。類似的毒素還有BmP01和LPII等。
第八類是以BmP02為代表,包括從兩種蝎毒中分離到的3個(gè)多肽:BmP02、BmP03和LP1,由中國(guó)產(chǎn)蝎Buthus martensi Karsch粗毒中分離的28肽,含有3對(duì)二硫鍵,氮基酸序列僅有1個(gè)殘基差異。微弱作用于apamin敏感的小電導(dǎo)Ca2+激活的K+通道(SKCa),對(duì)小鼠沒有致死毒性。進(jìn)一步研究表明BmP02能夠減弱兔心肌細(xì)胞的瞬時(shí)外向鉀離子流,因此認(rèn)為BmP02可以作為研究瞬時(shí)外向鉀離子通道的工具。
第九類是以BTK-2為代表,由印度紅蝎Buthus tamulus的粗毒分離所得的一種K+通道阻斷劑,有32個(gè)氨基酸通過6個(gè)保守的cys交聯(lián)組成,分子量為3452Da。BTK-2與其他K+通道阻斷劑有40%-70%的序列相似性。
當(dāng)然,這種分組并不是絕對(duì)的,各類毒素之間不論在結(jié)構(gòu)上,特別是在生物活性方面都有交叉重疊現(xiàn)象,比如CTX除作用于BKCa外,還作用于淋巴細(xì)胞中的Kv,果蠅shaker的Kv,爪蟾卵母細(xì)胞表達(dá)的A型通道(KA)以及來源于Aplysia的SKCa等;NTX除了抑制Kv外,對(duì)鈣激活鉀通道(KCa)也有弱抑制作用;MTX除了抑制shaker鉀通道以外,還抑制apamin和KTX與大鼠腦突觸體膜的結(jié)合。
這類毒素只分離到了兩個(gè):IpTxA和Maurocalcine,從蝎Pandinus imperator和Scorpio maurus palmatus的粗毒中分離得到,均由33個(gè)氨基酸殘基組成,分子中有3對(duì)二硫鍵,同源性達(dá)82%,對(duì)小鼠的LD50為20μg/鼠,能夠可逆地作用于肌肉型Ryanodine受體(RyRtype 1),使細(xì)胞處于持久的亞通透狀態(tài)。
鈣通道毒素富含堿性殘基,可以與細(xì)胞膜上荷負(fù)電的脂肪酸分子相結(jié)合,破壞脂雙層后進(jìn)入膜內(nèi)與胞內(nèi)Ryanodine受體相作用。與RyRs結(jié)合的分子機(jī)制同雙羥基嘧啶受體II-III環(huán)相同,通過與Rryanodine受體之間的作用,激活內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中Ca2+的釋放。
氯通道毒素(chlorotoxin)是從Leiurus quinquestri蝎毒液中經(jīng)過凝膠過濾,及HPLC分離純化得到的一種多肽,它對(duì)神經(jīng)膠質(zhì)瘤特有的氯通道(gliomaspecific chloridechannel,GCC,在正常腦組織中則不含有)有特異親和力。分子量為4070,有4個(gè)二硫鍵,由36個(gè)氨基酸殘基組成。類似的毒素還包括BeI1、BeI5、AmmP2等。氯毒素可抑制原發(fā)性腦膠質(zhì)瘤的侵襲、轉(zhuǎn)移。
按其分子的大小,可被分為長(zhǎng)鏈和短鏈兩大類。長(zhǎng)鏈毒素主要作用于可興奮細(xì)胞的Na+通道,主要成分是一類由60-70個(gè)氨基酸殘基組成的單鏈神經(jīng)毒素(Neurotoxic polypeptides),它們作用的靶位主要是在神經(jīng)可興奮膜上的電壓依賴性鈉離子通道(Voltage-dependent Na+channels);而短鏈毒素則能作用于Ca2+通道、K+通道或Cl-通道。
按作用機(jī)制可分為神經(jīng)毒素和細(xì)胞毒素。
按作用對(duì)象可分為哺乳動(dòng)物毒素(MTx,在粗蝎毒中含量高達(dá)10%-50%),脊椎動(dòng)物毒素,昆蟲毒素,即抗昆蟲蝎毒素(ITx,在粗蝎毒中含量低于1%),甲殼動(dòng)物神經(jīng)毒素(CTx)。其劃分的依據(jù)是根據(jù)把一定劑量的蝎毒多肽注射進(jìn)不同的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物小鼠、麻蠅或家蠅、等足類甲殼動(dòng)物,或?qū)⑺幵诓煌碾x體動(dòng)物或離體標(biāo)本所表現(xiàn)的中毒反應(yīng),相應(yīng)地進(jìn)行分類。其中哺乳動(dòng)物毒素根據(jù)藥理和電生理效應(yīng)又可分為α和β兩型,α型毒素通過抑制細(xì)胞膜上鈉離子通道失活而使鈉電流衰減,動(dòng)作電位時(shí)程顯著延長(zhǎng),而β型毒素主要影響鈉通道的激活,使電壓依賴性的鈉激活曲線移向較負(fù)的膜電位,即去極化引起的興奮效應(yīng)。不過現(xiàn)有研究表明,對(duì)MTx和CTx的定義并不嚴(yán)格分明,MTx和CTx對(duì)3種動(dòng)物均有不同程度的毒性,只不過對(duì)哺乳動(dòng)物和甲殼動(dòng)物的麻痹作用更敏感而已,而ITx的定義相對(duì)較為合理些。
1971年,Zlotkin等率先從非洲蝎Androctons australis純化出抗昆蟲蝎毒素Aa IT,并建立了抗昆蟲蝎毒素的鑒定方法,該方法采用麻蠅Sarcophaga foalconta幼蟲為鑒定材料,后來陸續(xù)也有采用家蠅、蟑螂、蝗蟲等昆蟲。依據(jù)作用效應(yīng)可將其分為具有快速收縮型麻痹效應(yīng)的CP型(excitory-constractive paralysis)和引起昆蟲肌肉緩慢松弛直到完全麻痹的FP型(flaccid-depressant paralysis)。
如以受體位點(diǎn)及電生理作用為分類依據(jù),ITx可進(jìn)而分為4類:興奮(exceitory)型、抑制(depressant)型、α?型和β型。當(dāng)然,在抗昆蟲蝎毒素中,對(duì)哺乳動(dòng)物(或甲殼動(dòng)物)和昆蟲都有毒性的毒素也有存在,不過其中有些毒素對(duì)昆蟲的毒性遠(yuǎn)大于對(duì)哺乳動(dòng)物的毒性。
用序貫法測(cè)得蝎毒最小致死量對(duì)兔為0.07mg/kg,小鼠為0.5mg/kg。小鼠靜脈注射蝎身煎劑的LD50是6.148g/kg,蝎尾為0.88g/kg。不同地區(qū)產(chǎn)的蝎毒可能差異很大,遼寧產(chǎn)蝎毒對(duì)小鼠腹腔注射LD50為10.3mg/kg,河南和山東產(chǎn)蝎毒對(duì)小鼠腹腔注射LD50為2.4mg/kg。河北產(chǎn)蝎毒對(duì)小鼠靜脈注射LD50為2.79mg/kg,抗癲癇肽對(duì)小鼠靜脈注射最大安全量為5.6mg/kg。AEP對(duì)小鼠靜脈注射的最大安全量為5.6mg/Kg,廣州產(chǎn)蝎毒的LD50為3.38mg/Kg(未注明給藥途徑)。
毒性反應(yīng)常常表現(xiàn)為呼吸系統(tǒng)毒性反應(yīng)與神經(jīng)系統(tǒng)中毒反應(yīng)。蝎子叮咬后幾分鐘內(nèi)就能起癥狀,通常5h內(nèi)癥狀會(huì)達(dá)到最嚴(yán)重程度。主要表現(xiàn)為局部灼痛,感覺過敏,紅腫和淤斑;和瞳孔散大,眼球震顫,唾液分泌過多,吞咽困難和躁動(dòng)等中樞神經(jīng)系統(tǒng)、自主神經(jīng)系統(tǒng)癥狀;偶爾表現(xiàn)出呼吸和心臟衰竭,甚至死亡。世界各地被不同高危險(xiǎn)性蝎子叮咬的受害者都具有相似的癥狀,如大量釋放兒茶酚胺、胰高血糖素、皮質(zhì)醇、血管緊張素II、胰島素以及血糖水平上升等激素水平,最后多功能器官衰竭而死亡。給予麻醉家兔靜脈注射蝎毒0.5mg/kg,使其動(dòng)脈血壓升高,心率減慢,心律不齊,呼吸頻率逐漸減慢,最終因?yàn)楹粑V苟劳?。蝎毒還可對(duì)細(xì)胞色素氧化酶和墟泊酸氧化酶系統(tǒng)產(chǎn)生影響,使得胎兒骨化中心延遲或消失,致使胎兒骨骼異常,具有致畸作用。蝎毒對(duì)人血淋巴細(xì)胞不具備誘變作用,但可產(chǎn)生明顯的細(xì)胞毒性作用。
研究表明,蝎毒在體內(nèi)作用迅速,但半衰期短,全身急性中毒癥狀在數(shù)小時(shí)后即有可能好轉(zhuǎn),最多延遲1-2天。蝎毒經(jīng)腹腔注射可迅速擴(kuò)散至全身(不通過血腦屏障),而蝎毒灌胃的LD50是腹腔注射LD50的數(shù)百倍,灌胃抗癌的有效劑量與后者相當(dāng),因毒性蛋白不易通過胃腸黏膜,加上有胃酸作用,一般中毒癥狀不明顯。因而蝎毒作為抗腫瘤藥物口服安全系數(shù)較大。在蝎毒抗腫瘤的應(yīng)用過程中,如患者上消化道粘膜有缺損或胃酸分泌較少,則口服劑量應(yīng)嚴(yán)加控制,以防中毒。
鈉離子通道
作用于鈉通道靶受體結(jié)合位點(diǎn)4上的毒素被框定的僅有α型。它們主要產(chǎn)自南北美洲的蝎品種。其中CssII毒素被認(rèn)為是作用于該位點(diǎn)的標(biāo)志性調(diào)制劑。它們一般由60-66個(gè)氨基酸殘基組成,位于其分子一側(cè)的疏水性區(qū)域被認(rèn)為可能在促進(jìn)毒素與其靶受體結(jié)合位點(diǎn)的相互結(jié)合過程中起重要作用。
β-蝎毒素與其靶受體位點(diǎn)4的高親和性結(jié)合可使鈉通道的激活相電壓朝超極化方向移動(dòng),而對(duì)鈉通道的失活相幾乎沒有影響。該類毒素在靶受體上有兩個(gè)高親和性平衡態(tài)結(jié)合位點(diǎn)(Kd=0.1nmol/L和5nmol/L),它們與其靶受體位點(diǎn)的結(jié)合不受細(xì)胞膜電位和其他毒素的影響。但不同β-蝎毒素之間能夠相互競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合。β-蝎毒素只有在通道預(yù)先去極化開放的前提下才能偏移鈉通道的激活閾電位,它的結(jié)合依賴于受體位點(diǎn)特定的構(gòu)象。電壓感受器捕捉(Voltage-sensorTrap-ping)模型認(rèn)為:在預(yù)先去極化刺激下,誘發(fā)鈉通道開放,電壓感受器S4片段向外移動(dòng),β-蝎毒素可與靶受體位點(diǎn)IIS3-S4環(huán)結(jié)合,即與IIS4片段的胞外區(qū)相互作用,穩(wěn)定地捕捉到S4片段,使它保持在活化位置。定點(diǎn)突變實(shí)驗(yàn)證實(shí),鈉通道β-亞單元的多個(gè)胞外環(huán)是β-類蝎毒素的高親和力結(jié)合位點(diǎn),其中同源區(qū)域II的S1-S2胞外環(huán)和S4片段胞外末端的S3-S4環(huán)最為重要。位于IIS3-S4環(huán)的Gly-845殘基和位于IIS1-S2的Pro-782殘基也是β-蝎毒素的高親和力結(jié)合位點(diǎn)之一,且Gly-845是β-類蝎毒素改變電壓依賴性活化向超極化方向移動(dòng)的必要因素。
另有兩類長(zhǎng)鏈蝎毒素即興奮型和抑制型抗昆蟲毒素也被歸屬于β類蝎毒素亞型。它們大多產(chǎn)自于歐亞大陸的蝎品種,具有類似于β-蝎毒素的作用方式:均能影響昆蟲鈉通道的活化過程;與昆蟲靶受體的結(jié)合不依賴于膜電位;它們?cè)诶ハx神經(jīng)標(biāo)本上的結(jié)合能被β-蝎毒素競(jìng)爭(zhēng)取代。興奮性抗昆蟲毒素與昆蟲鈉通道只有單一的高親和力、低結(jié)合容量結(jié)合位點(diǎn);抑制性抗昆蟲毒素則在昆蟲神經(jīng)細(xì)胞膜上有兩個(gè)不相關(guān)的靶受體結(jié)合位點(diǎn):一個(gè)為高親和力低結(jié)合容量位點(diǎn),另一個(gè)為低親和力高結(jié)合容量位點(diǎn),其中高親和力位點(diǎn)與興奮性抗昆蟲毒素的結(jié)合位點(diǎn)十分接近,但并不完全雷同。分子結(jié)合實(shí)驗(yàn)提示,昆蟲鈉通道結(jié)構(gòu)域I,III,IV的膜外區(qū)域可能構(gòu)成了抗昆蟲毒素的復(fù)合結(jié)合位點(diǎn)。
鉀離子通道
被蝎子叮咬的人出現(xiàn)高鉀血癥或者低鈉血癥,蝎毒中包含的大量離子通道阻斷劑干擾了正常鈉鉀平衡。內(nèi)皮細(xì)胞不表達(dá)電壓門控鈣通道,但是鈣穩(wěn)態(tài)對(duì)于內(nèi)皮細(xì)胞的功能具有非常重要的作用。細(xì)胞膜上表達(dá)的K+通道被認(rèn)為是調(diào)節(jié)細(xì)胞膜電位,以此來影響胞內(nèi)鈣水平。K+通道參與神經(jīng)元的調(diào)節(jié)和心電模式,肌肉的收縮,神經(jīng)遞質(zhì)的釋放,激素的分泌,細(xì)胞分泌物的調(diào)節(jié)和淋巴細(xì)胞的激活。內(nèi)皮細(xì)胞膜上主要有4種鉀離子通道:大電導(dǎo)鈣激活鉀通道(BKca)、中間電導(dǎo)激活鉀通道、小電導(dǎo)鈣激活鉀通道和電壓門控鉀通道。
內(nèi)含子
不同的毒素基因類型,其內(nèi)含子的大小明顯不同,呈現(xiàn)明顯的超家族分布,Na+通道毒素的內(nèi)含子大多在300-590bp之間,內(nèi)含子較長(zhǎng),有3個(gè)則更長(zhǎng);而K+通道毒素及Cl-通道毒素的內(nèi)含子在74-125bp之間(長(zhǎng)鏈K+通道毒素除外),內(nèi)含子較短;有些毒素基因則不含有內(nèi)含子。這些不同類型毒素基因可能起源于同一種原基因,其內(nèi)含子與外顯子協(xié)同進(jìn)化,有一些基因的內(nèi)含子在進(jìn)化過程中被切除。內(nèi)含子大多插入信號(hào)肽之中某一氨基酸密碼子的第1位與第2位堿基之間,距離該基因起始(ATG)43-55bp之間。α類Na+通道毒素的內(nèi)含子一般插入-4位小的非極性氨基酸編碼堿基之中,β類Na+通道毒素的內(nèi)含子則一般插入在-4或-6位非極性或極性氨基酸編碼堿基中;K+通道毒素和Cl-通道毒素插入-5-10位的氨基酸之中。
膜毒素
國(guó)內(nèi)外學(xué)者通常認(rèn)為蝎毒的毒性主要是通過影響細(xì)胞膜上的鈉、鉀離子通道而發(fā)揮作用,但也有人認(rèn)為蝎毒可能是通過與細(xì)胞膜上的膜脂-膜蛋白相互作用產(chǎn)生其生理與藥理作用的,所以,也稱蝎毒為“膜毒素”。有人用山東產(chǎn)的馬氏鉗蝎新鮮粗毒為原料,經(jīng)CM-Sephadex G-50和SP-Sephadex C-25兩步層析,得到3個(gè)純化部分,其毒性最強(qiáng)的BmK4 LD50=0.34Lg/g體重,比粗毒提高40~100倍(粗毒LD500.34Lg/g體重),分子量分別為6600,5000和8500;等電點(diǎn)分別為8.7,9.1,9.1。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),純化的峰Ⅲ對(duì)人紅細(xì)胞膜的Na+-K+-ATP酶具有類似烏本苷(ouabain)的抑制作用,10-6mg/mL時(shí)抑制率可達(dá)25%~40%,純化的3個(gè)組分還可降低人紅細(xì)胞膜的流動(dòng)性,說明蝎毒的毒性作用與其對(duì)細(xì)胞膜的相互作用有關(guān)。但這方面研究很少。
對(duì)于蝎子叮咬傷害,中國(guó)古書上曾有一些相關(guān)治療方法。陶隱居在《集驗(yàn)方卷九》中云:蝎有雌雄,雄者螫人痛止在一處;雌者痛牽幾處。若是雄者用井泥敷之,溫則易;雌者當(dāng)用瓦屋溝下泥敷之。又云:曾經(jīng)螫毒痛苦不可忍,諸法療不效,有人令以冷水漬指亦漬手,即不痛,水微暖復(fù)痛,即易冷水,余處不可用冷水浸,則以故布拓之,小暖則易之,皆驗(yàn)?!侗静輦湟?鱗介魚蟲部》中對(duì)蝎毒的治療描述為:人被蝎螫者,涂蝸牛即解。臨床上需要通過早期治療來盡力挽救患者性命。治療藥物通常包括:哌唑嗪、血管緊張素轉(zhuǎn)換酶(ACE)抑制劑、胰島素、抗毒血清等。
早期宜用1:5000高錳酸鉀溶液洗胃,然后內(nèi)服活性炭20-30g。靜滴5%葡萄糖鹽水2000-3000mL,促進(jìn)蝎毒素排泄,以達(dá)到水電解質(zhì)平衡。中毒后出現(xiàn)全身癥狀者,予10%葡萄糖酸鈣10ml靜滴;10%水合氯醛保留灌腸;阿托品1-2mg肌肉注射;可的松100ml靜脈滴注,同時(shí)給予抗組織胺藥物,防治低血壓、肺水腫;也可注入抗蝎毒血清,能夠迅速緩解中毒癥狀。中醫(yī)治療方法:金銀花30g,半邊蓮9g,土茯苓、綠豆各15g,甘草9g,水煎2次,合在一起,早晚分服,有中和毒性或解蝎毒毒素的作用。研究報(bào)道顯示,抗蝎毒血清與哌唑嗪聯(lián)合使用能夠大大提高患者的恢復(fù)速度,而抗毒血清scorpion-specific F(ab′)對(duì)重癥兒童患者使用后,4h內(nèi)就能夠解除臨床綜合癥狀。
蝎作為藥物早在至少宋代就已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用,歷代醫(yī)家論述全蝎功效大體類似,即走竄之力迅速,能走竄四肢、搜盡一身之風(fēng)邪,并能引諸藥達(dá)病所,為治風(fēng)要藥。治療小兒風(fēng)癇、口眼歪斜、痎瘧、骨節(jié)疼痛、諸風(fēng)瘡、女人帶下之證。一切內(nèi)虛似風(fēng)之癥切忌。但蝎毒類似蛇神經(jīng)素,服藥不當(dāng)或過量的不良反應(yīng)包括嚴(yán)重的過敏反應(yīng),臨床上表現(xiàn)全身剝脫性皮炎、大皰性表皮壞死松解癥和劇烈腹痛。而且全蝎對(duì)心血管、泌尿系統(tǒng)也有損害?;颊哂盟幒罂赡艹霈F(xiàn)心悸、心慌,心動(dòng)過緩,血壓升高,繼之血壓突然下降,小便澀痛不利,尿少,尿蛋白等反應(yīng)。而且蝎毒對(duì)骨骼肌有直接抑制作用,可誘發(fā)骨骼肌自發(fā)性顫搐和強(qiáng)直性收縮,最后導(dǎo)致不易恢復(fù)的麻痹。全蝎提取液還可對(duì)非特異性免疫和體液免疫功能有抑制作用。而且,全蝎鹽制后,其有毒微量元素鈀含量明顯增高,提示鹽制后可能使其毒性增加。故臨床上應(yīng)嚴(yán)格遵循其使用范圍、劑量及方法,應(yīng)詳細(xì)詢問患者病史、既往史、過敏史,切不可忽視患者的體質(zhì)及個(gè)體差異。對(duì)于連續(xù)用藥者,應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)護(hù),以防發(fā)生體內(nèi)蓄積中毒。
傳統(tǒng)運(yùn)用蝎毒素的方式都是“清水漂去鹽質(zhì),曬干或微火焙用”,鹽制法確實(shí)可以提高Cu、Mn含量,且有毒微量元素Pb含量明顯降低。但全蝎的主要成分蝎毒素是一種毒性蛋白,長(zhǎng)時(shí)間受熱大部分被破壞,影響藥效。根據(jù)研究資料看,鹽水煮的目的在于利用鹽的高滲作用,避免全蝎腐爛變質(zhì),雖然這樣實(shí)際上降低了主體成分蝎毒的作用。而鹽制造成處方量不準(zhǔn),鹽的成分不同對(duì)藥材各種元素含量有影響,并且降低了蛋白質(zhì)、氨基酸等成分的含量,提高了總灰分與酸不溶性成分的含量,因此有人建議取消傳統(tǒng)的鹽水煮制法。
全蝎及其制劑對(duì)多種難治性疼痛有較好的抑制作用。中國(guó)對(duì)全蝎的鎮(zhèn)痛作用研究始于20世紀(jì)80年代,將全蝎蝎身與蝎尾分開,分別用100℃熱水提取,提取液過濾,調(diào)節(jié)等滲,pH7.2溶液,用大鼠和小鼠常規(guī)熱輻射用甩尾及醋酸扭體法測(cè)定,蝎身和蝎尾制劑不論灌胃或靜注,對(duì)小鼠內(nèi)臟痛、皮膚痛及刺激大鼠三叉神經(jīng)誘發(fā)皮層電位均有較強(qiáng)的抑制作用,可能是作用于中樞與痛覺有關(guān)的神經(jīng)元而發(fā)揮鎮(zhèn)痛效應(yīng),蝎尾的作用比蝎身強(qiáng)5倍;鎮(zhèn)痛作用為粗制蝎毒的3倍,同時(shí)蝎尾較蝎身毒性約大6倍,鎮(zhèn)痛作用強(qiáng)度與劑量呈S型曲線,與阿斯匹林、安痛定和嗎啡進(jìn)行比較,蝎毒0.89mg/kg作用與安痛定最大強(qiáng)度相似;蝎毒對(duì)皮膚灼痛亦有明顯鎮(zhèn)痛作用,效果隨劑量增加而加強(qiáng)。蝎毒還對(duì)三叉神經(jīng)電刺激在皮層誘發(fā)電位的N波有明顯壓抑作用,0.15mg/kg蝎毒對(duì)N波抑制率與大劑量(10mg/kg)嗎啡相近。
雖然全蝎及其粗毒素具有一定的鎮(zhèn)痛效果,但如臨床直接應(yīng)用則有較大的毒副作用。為減少這種副作用,一般是對(duì)蝎毒進(jìn)行分離純化,提取出具有鎮(zhèn)痛作用的單一有效成份。有人用凝膠過濾及離子交換層析法從東亞鉗蝎毒中分離純化出一種蝎毒鎮(zhèn)痛活肽,蝎毒素-Ⅲ(Tityystoxin-Ⅲ,簡(jiǎn)稱TT-Ⅲ),小鼠光熱甩尾法實(shí)驗(yàn)結(jié)果TT-Ⅲ(0.424mg/kg)使痛閾(甩尾反應(yīng)時(shí)間)提高4倍,側(cè)腦室注射TT-Ⅲ抑制皮誘發(fā)電位N波與等劑量嗎啡相似。利血平化后,對(duì)皮層誘發(fā)電位N波失去抑制作用。由側(cè)腦室注射注入5-HT后,TT-Ⅲ對(duì)N波抑制率恢復(fù)到68.9%。將蝎毒注射到大鼠側(cè)腦室,痛閾迅速明顯升高且能維持較長(zhǎng)時(shí)間,表明蝎毒經(jīng)外周給藥時(shí),以某種特殊方式透過血腦屏障,作用于中樞某些鎮(zhèn)痛結(jié)構(gòu)而發(fā)揮鎮(zhèn)痛作用。向大鼠中腦導(dǎo)水管周圍灰質(zhì)(PAG)內(nèi)微量注射蝎毒和嗎啡,以熱輻射為指標(biāo),作用強(qiáng)于嗎啡4倍,其機(jī)制可能在于蝎毒通過大鼠中腦導(dǎo)水管周圍起作用。
有人通過兩步層析法從粗毒中分離純化了鎮(zhèn)痛活性肽SV-IV,臨床驗(yàn)證表明從蛛網(wǎng)膜下腔注入后可顯著壓抑屈肌反射,提示SVC-IV鎮(zhèn)痛機(jī)制與嗎啡不同,不是通過阿片受體發(fā)揮鎮(zhèn)痛作用。而且不但對(duì)大鼠急慢性軀體痛有顯著的抑制作用,并具有一定的促進(jìn)神經(jīng)再生之特殊功效??赡苁怯捎谄淠芨纳粕窠?jīng)損傷局部粗細(xì)神經(jīng)纖維的形態(tài)和功能。應(yīng)用離體腦片技術(shù)及細(xì)胞內(nèi)生物電記錄方法研究表明蝎毒的某些活性物質(zhì)對(duì)海馬區(qū)痛放電有抑制作用,其作用途徑一方面通過激活內(nèi)源性阿片系統(tǒng),另一方面增加乙酰膽堿的釋放,從而協(xié)同蝎毒的鎮(zhèn)痛作用。且與血壓無關(guān)。已用大、小鼠及猴三種動(dòng)物五種模型對(duì)蝎毒的依賴性進(jìn)行評(píng)價(jià),結(jié)果表明蝎毒不具備阿片類的身體依賴性。提示蝎毒有效鎮(zhèn)痛成份在臨床應(yīng)用中不會(huì)產(chǎn)生像嗎啡樣的依賴性問題。
全蝎及其提取物可提高巨噬細(xì)胞的非特異及特異性免疫反應(yīng)。通過單核-巨噬細(xì)胞碳粒廓清功能測(cè)定發(fā)現(xiàn)蝎毒乙醇提取物TSV可明顯增強(qiáng)巨噬細(xì)胞的廓清吞噬能力,以不同濃度全蝎粉混懸液對(duì)小鼠進(jìn)行藥物干預(yù),發(fā)現(xiàn)高、中、低劑量全蝎組均可明顯提高小鼠腹腔巨噬細(xì)胞對(duì)紅細(xì)胞的吞噬率和吞噬指數(shù)。原因可能是TSV刺激巨噬細(xì)胞分泌IFN-γ,從而使巨噬細(xì)胞分泌NO增加,且具有劑量-效果關(guān)系,而TSV對(duì)巨噬細(xì)胞分泌無明顯影響,說明可提高巨噬細(xì)胞特異性反應(yīng)。這可能也就是全蝎作為傳統(tǒng)中藥能廣泛用于類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、紅斑狼瘡等免疫性疾病的治療的機(jī)制之一。
有人對(duì)超低溫冷凍粉碎制成的全蝎粉進(jìn)行了免疫功能試驗(yàn),結(jié)果表明,全蝎粉可促進(jìn)小鼠巨噬細(xì)胞吞噬功能,促進(jìn)溶血素、溶血斑形成,促進(jìn)淋巴細(xì)胞轉(zhuǎn)化,說明全蝎粉對(duì)小鼠免疫功能具有較好的促進(jìn)作用,可作為免疫興奮藥。通過分別給小鼠灌服全蝎與蝎身煎劑(2g/kg),6天后,發(fā)現(xiàn)小鼠網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)對(duì)碳粒的廓清作用和血清半數(shù)溶血指數(shù)值均明顯降低,二者對(duì)非特異性免疫和體液免疫功能有相似的抑制作用。這說明不同的用藥方法作用有異,與臨床上治療腫瘤時(shí)常以全蝎粉吞服為用、治療痹癥時(shí)常以煎劑入用是吻合的。
蝎毒治療腫瘤的優(yōu)點(diǎn)有許多,如蝎毒來源豐富,蝎毒有效成分較其他腫瘤化療藥物不良反應(yīng)小,蝎毒不抑制腫瘤宿主的免疫功能,甚至增強(qiáng)機(jī)體的免疫功能,蝎毒對(duì)人直腸腺癌細(xì)胞有顯著抑制作用,而腺癌細(xì)胞對(duì)化療和放療不敏感等。研究已經(jīng)表明,用蝎毒治療晚期肝癌、肺癌、鼻咽癌和胃癌患者,生存期較對(duì)照組有所延長(zhǎng)。實(shí)驗(yàn)證明,蝎毒小劑量(半數(shù)致死量的1/10-1/30)具有明顯抗腫瘤作用及抗凝和促凝雙向效應(yīng),當(dāng)然大劑量(亞致死量或超過半數(shù)致死量)則產(chǎn)生嚴(yán)重毒副作用。通過將乙醇加熱回流法制取的全蝎提取液注射于帶瘤小鼠皮下,發(fā)現(xiàn)可使網(wǎng)狀細(xì)胞肉瘤(SRS)和乳腺癌(MA-737)兩種瘤組織的DNA明顯減少,并使腫瘤生長(zhǎng)得到明顯抑制。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),全蝎粗提物(全蝎粉經(jīng)乙醇提取后進(jìn)一步減壓、濃縮而得)可使體外培養(yǎng)的人體子宮頸癌細(xì)胞(Hela細(xì)胞)全部死亡脫壁,并呈現(xiàn)明顯的量效關(guān)系;不但對(duì)肺腺癌(LA-795)帶瘤小鼠的腫瘤生長(zhǎng)有明顯抑制作用,還可防止其胸腺萎縮,恢復(fù)并增強(qiáng)胸腺的免疫功能,故停藥后機(jī)體對(duì)腫瘤的生長(zhǎng)仍有較高的抑制率。
全蝎的醇制劑在體外能顯著抑制人肝癌細(xì)胞呼吸,并對(duì)結(jié)腸癌和人肝癌細(xì)胞的生長(zhǎng)均有明顯抑制作用;對(duì)全蝎的不同部位進(jìn)行分段提取,觀察到蝎尾提取物(灌胃法)對(duì)肉瘤(S180)接種前后的抑瘤率分別為45.0%和47.6%,而蝎體提取物則無抗腫瘤作用。表明蝎尾提取物對(duì)腫瘤兼有預(yù)防和治療的雙重作用。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),干燥蝎尾的粗提物與蝎毒在成分及生物活性方面非常類似,均具有明顯的抗腫瘤作用。
蝎毒的抗癌機(jī)制并不太明確,研究認(rèn)為,蝎毒可抑制Eca109,S180等多種癌細(xì)胞的生長(zhǎng),并使分裂指數(shù)及克隆形成率降低;對(duì)Eca109細(xì)胞具有細(xì)胞毒作用,并抑制Eca109細(xì)胞內(nèi)線粒體脫氫酶的活性,使線粒體脫氧酶活性下降,導(dǎo)致細(xì)胞代謝降低,細(xì)胞缺氧,甚至因代謝紊亂而死亡,而蝎毒對(duì)正常人血淋巴細(xì)胞無誘變作用。實(shí)驗(yàn)證明,蝎毒小鼠腹腔注射10天后,艾氏腹水癌帶瘤小鼠的生命延長(zhǎng)率為52.04%-54.38%;停藥10天后,帶瘤小鼠的體質(zhì)量抑制率尚為24.2%-31.1%,表明蝎毒對(duì)帶瘤小鼠的腫瘤抑制及延長(zhǎng)其生命有意義。蝎毒的抗癌機(jī)制可能與其多肽有關(guān),比如APBMV(antineoplastic polypeptide fromButhus MatensiiVenom)是從東亞鉗蝎中分離的多肽類物質(zhì),對(duì)人低分化鼻咽癌上皮細(xì)胞CNE 2Z、人早幼粒白血病細(xì)胞HL 60、人肝癌細(xì)胞株SMMC 7211、人胃癌細(xì)胞株MCG803、人食管上皮癌細(xì)胞株Eca 109、小鼠肝癌H22和小鼠黑色素瘤(melanoma B16)的生長(zhǎng)具有明顯的抑制作用。
另外,蝎毒素含有的靶向氯離子通道阻斷劑也可能有其作用,比如腦神經(jīng)膠質(zhì)瘤細(xì)胞表現(xiàn)一種獨(dú)特的氯電流(稱GCC電流),且表達(dá)量與腫瘤惡化程度正相關(guān),而該GCC電流形成的主要原因是由于腫瘤細(xì)胞表面存在的一種特異性氯離子通道的異常表達(dá),而這種電流在正常細(xì)胞中表達(dá)量很低或不表達(dá)。
蝎毒在治療白血病方面可能有特效,因?yàn)檎掣郊扒忠u是白血病發(fā)生髓外浸潤(rùn)的重要環(huán)節(jié)。而蝎毒及其組分可以減少白血病細(xì)胞從骨髓內(nèi)的逸出,抑制白血病細(xì)胞對(duì)血管內(nèi)皮細(xì)胞的粘附及跨血管遷移,干預(yù)白血病細(xì)胞對(duì)細(xì)胞外基質(zhì)的降解。通過對(duì)NOD/SCID小鼠注射白血病患者骨髓單個(gè)核細(xì)胞建立白血病小鼠模型,再給予不同濃度PESV觀察模型鼠體內(nèi)MMP2、MMP9表達(dá)的變化,探討蝎毒阻抑白血病細(xì)胞外基質(zhì)降解與髓外浸潤(rùn)機(jī)制。結(jié)果顯示,給藥各組小鼠體內(nèi)MMP2、MMP9表達(dá)水平均低于模型組,說明蝎毒對(duì)MMP2、MMP9過度表達(dá)具有抑制作用,其抑制效果與蝎毒濃度相關(guān),證實(shí)蝎毒能有效地干預(yù)白血病細(xì)胞對(duì)細(xì)胞外基質(zhì)的降解,阻抑髓外浸潤(rùn)的發(fā)生。通過觀察比較小鼠外周血中白血病細(xì)胞狀況及小鼠生存狀態(tài)顯示,給藥各組小鼠外周血白細(xì)胞計(jì)數(shù)、血涂片及生存狀態(tài)也均優(yōu)于模型組。說明蝎毒能夠降低動(dòng)物模型體內(nèi)白血病細(xì)胞的數(shù)量,抑制白血病細(xì)胞增殖。
有人以全蝎為主藥,配以解毒、扶正的中藥制成全蝎解毒液(全蝎、蒲公英、敗醬草、黃芪、黨參),治療急性早幼粒細(xì)胞性白血病患者,結(jié)果顯示全蝎解毒液能有效治療急性早幼粒細(xì)胞白血病。中國(guó)中醫(yī)研究院使用全蝎復(fù)方(全蝎6g,炙蜈蚣6g,僵蠶6g,土鱉蟲6g,蜂蜜500ml)治療29例白血病,緩解者有25-64.1%;食欲不振、臨床癥狀及血象改善者有65-80%。
血栓形成的病理實(shí)質(zhì)與血管受損、血流動(dòng)力學(xué)改變、血凝異常、血小板功能亢進(jìn)及纖溶活性降低等有關(guān)。通過全蝎提取液對(duì)家兔實(shí)驗(yàn)性動(dòng)脈血栓的影響研究,發(fā)現(xiàn)全蝎能明顯延長(zhǎng)活化凝血活酶時(shí)間(APTT),凝血酶原時(shí)間(PT),凝血酶時(shí)間(TT)。說明全蝎對(duì)內(nèi)源性及外源性凝血均有抑制作用。進(jìn)一步研究表明全蝎液浸膏體以間接纖溶為主,在改變血液組分性質(zhì)方面起抗栓作用。蝎毒纖溶活性肽對(duì)血管內(nèi)皮細(xì)胞分泌纖溶因子的影響研究,表明蝎毒纖溶活性肽作用于內(nèi)皮細(xì)胞,使t-PA活性增強(qiáng),PAI-1活性降低,t-PA/PAI-1比值增大。同時(shí)發(fā)現(xiàn)全蝎提取液可通過抑制血小板聚集,減少纖維蛋白含量和促進(jìn)纖溶系統(tǒng)活性等因素抑制血小板形成。
采用薄層色譜法和紙色譜法從蝎毒中得到的抗凝活性成分進(jìn)行鑒定和分析。結(jié)果顯示全蝎抗凝活性成分中無生物堿、糖類、甾體和萜類存在,雙縮脲反應(yīng)法顯示為蛋白質(zhì)和多肽物質(zhì)。以0.3%的茚三酮為顯色劑,正丁醇:乙酸:冰醋酸:水(4:1:1:2)為展開劑,并用14種已知氨基酸作為對(duì)照品同時(shí)展開,首次從供試品中分離得到6個(gè)不同組分的斑點(diǎn),樣品與對(duì)照品展開時(shí)有些氨基酸Rf值非常接近,在相同位置上有相同顏色的斑點(diǎn),故推測(cè)該抗凝活性肽可能由天冬氨酸、賴氨酸、甘氨酸、酪氨酸等14種氨基酸組成。且該活性肽水溶液常壓下高溫煮沸不易破壞。
不同劑量的蝎毒活性多肽(SVAPS)可不同程度的抑制血小板聚集(P<0.05或P<0.01),SVAPS劑量越大,凝血酶、ADP所誘發(fā)的血小板聚集率越小,即SVAPS抗凝血酶,ADP誘導(dǎo)的血小板聚集作用呈明顯量效關(guān)系。過蝎毒活性多肽對(duì)內(nèi)皮細(xì)胞釋放PGI2和NO的影響研究結(jié)果顯示,蝎毒活性多肽濃度為1.5、10、20mg/L時(shí)均明顯表現(xiàn)出促進(jìn)PGI2釋放作用。
許多中藥材里的宏量和微量元素對(duì)藥材的藥效藥性有很大的影響,而全蝎的主要活性成分是蛋白質(zhì)、氨基酸等物質(zhì),其中蛋白質(zhì)含量最高,無機(jī)陽(yáng)離子的加入,可能與其中的蛋白質(zhì)發(fā)生作用,使凝血時(shí)間縮短。
靜脈注射蝎毒60mg/kg,能使大鼠血壓升高,心肌收縮力增強(qiáng),顯著改善左心室收縮功能,其升壓作用與腎上腺素α受體有關(guān),正性肌力作用與腎上腺素β受體關(guān)系不大。靜脈注射蝎毒0.5mg/kg,能使麻醉兔左心室的內(nèi)壓升高;在灌流液內(nèi)加入蝎毒,能使離體豚鼠心臟的心肌收縮張力明顯增強(qiáng),同時(shí)會(huì)引起心率減慢和心律不齊。蝎毒能增加兔乳頭肌的收縮力,并引起主動(dòng)脈條收縮,可能與其激活細(xì)胞膜鈣離子通道,增加膜對(duì)鈣離子的通透性有關(guān)。
蝎毒和全蝎提取液對(duì)離體蛙心收縮和心率具有較強(qiáng)的抑制作用;蝎頭部和四肢的提取液對(duì)心臟收縮也具有抑制作用;尾部對(duì)離體心臟收縮則有興奮作用。另外蝎毒對(duì)血小板聚集功能的影響有助于減少斑塊形成,延緩動(dòng)脈粥樣硬化進(jìn)程。
有人研究了河北產(chǎn)鉗蝎蝎毒及抗癲癇肽(AEP)對(duì)咖啡因、美解眠、士的寧誘發(fā)的三種小鼠驚厥模型的作用,并與安定進(jìn)行了比較。結(jié)果顯示,AEP對(duì)抗咖啡因性驚厥的作用較強(qiáng),驚厥發(fā)生率、驚厥程度、平均驚厥總持續(xù)時(shí)間、死亡率等四項(xiàng)指標(biāo)均顯著下降,明顯優(yōu)于安定;使美解眠性驚厥的四項(xiàng)指標(biāo)亦明顯下降,但稍弱于安定;對(duì)士的寧性驚厥的作用強(qiáng)度與安定相似。蝎毒的抗驚厥作用較AEP弱,對(duì)三種模型的作用強(qiáng)度順序與AEP相同,與空白對(duì)照組比較無顯著性差異。
蝎毒的作用機(jī)理尚不明確,可能與單胺類神經(jīng)遞質(zhì)的釋放有關(guān),它能減少γ-氨基丁酸(簡(jiǎn)稱GABA)對(duì)中間神經(jīng)元的損傷,并使GABA釋放量增加。提高大腦皮層GABA受體的集合活性和降低大腦皮層NMDA受體的結(jié)合活性,以使神經(jīng)元興奮性有效地降低,從而起到抑制癲癇發(fā)作的作用。通過KA癲癇大鼠經(jīng)蝎毒處置3周后,與實(shí)驗(yàn)對(duì)照組相比,蝎毒治療后可防止KA癲癇大鼠腦內(nèi)前深梨狀皮層T區(qū)κ阿片受體與NR2B免疫反應(yīng)反應(yīng)陽(yáng)性細(xì)胞數(shù)下降,對(duì)癲癇的敏感性降低。蝎毒還能選擇性地增加癲癇敏感大鼠海馬強(qiáng)啡肽原mRNA(PDYN mRNA)、膽囊收縮素原mRNA(PCCK mRNA)表達(dá),提示蝎毒能加強(qiáng)生理性抗癲癇作用。癲癇大鼠經(jīng)BMK蝎毒處置后,腹側(cè)海馬門區(qū)PDYN mRNA陽(yáng)性神經(jīng)元數(shù)目明顯增加,表明蝎毒能翻轉(zhuǎn)腹側(cè)海馬門區(qū)PDYN mRNA的表達(dá)水平,選擇性地增強(qiáng)海馬門區(qū)DYN能抑制性中間神經(jīng)元的功能。這很可能是其抗癲癇反復(fù)發(fā)作的重要細(xì)胞分子機(jī)制之一。
蝎毒耐熱蛋白(scorpionvenomheresistantprotein,SVHRP)可誘導(dǎo)培養(yǎng)海馬神經(jīng)元NPY陽(yáng)性反應(yīng)和NPYmRNA的表達(dá)。同時(shí)還發(fā)現(xiàn)SVHRP對(duì)KA誘導(dǎo)的原代海馬神經(jīng)元的興奮毒性損傷具有明顯的保護(hù)作用,可能與SVHRP促進(jìn)NPY合成有關(guān)。還能抑制急性分離海馬神經(jīng)元電壓依賴性鈉電流,改變鈉通道的動(dòng)力學(xué)特性,抑制其激活,促進(jìn)其失活,從而降低神經(jīng)元興奮性。BmKIM可以提高鈉電流的閾值,通過阻斷鈉通道而使谷氨酸的釋放減少來對(duì)癲癇起抑制作用。
蝎毒中的一系列短鏈肽能特異性地阻斷電壓門控的鈣離子激活的鉀電流,而鉀離子延遲電流的阻斷勢(shì)必會(huì)降低神經(jīng)元的興奮性,從而減輕發(fā)作。還可以提高KA癲癇大鼠前深梨狀皮質(zhì)T區(qū)Bcl-2蛋白的表達(dá)。全蝎初提液可以使KA癲癇模型大鼠DGCs、CA1、CA2、CA3椎體細(xì)胞核內(nèi)c-Fos表達(dá)明顯減少,還可以抑制腦啡肽原(PENK)mRNA表達(dá)增加,從而可明顯降低海馬神經(jīng)元興奮性及抗癲癇發(fā)作敏感性形成。全蝎還對(duì)caspase-8具有一定的抑制作用,同時(shí)也使生理性的抗癲癇機(jī)制增強(qiáng)。
進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)蝎毒抑制神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞增生的機(jī)制主要是通過下調(diào)GFAP基因表達(dá)的轉(zhuǎn)錄因子,從而抑制GFAP的表達(dá),防止膠質(zhì)化的形成,是其抗癲癇反復(fù)發(fā)作的重要機(jī)制。在馬桑內(nèi)酯致癇的大鼠模型上,通過側(cè)腦室注射蝎毒素,發(fā)現(xiàn)癲癇發(fā)生率大大降低,且發(fā)作程度也有所減輕,其表現(xiàn)是給予蝎毒素的大鼠無任何大發(fā)作的行為,并且小發(fā)作的平均持續(xù)時(shí)間也顯著短于對(duì)照組,腦電圖多呈散在單個(gè)癇樣波,提示蝎毒素對(duì)癲癇發(fā)作時(shí)的神經(jīng)細(xì)胞同步放電,放電的傳播有較強(qiáng)的抑制作用。
有人利用全蝎、地龍、僵蠶、石菖蒲、郁金等藥,共蜜為丸,每丸3g,白開水送服,用于治療癲癇病607例,總有效率93.4%。利用全蝎、天麻、膽南星、石菖蒲等組方制成消癇靈散,按每千克體重0.15-0.3g,以0.2g為常用日服量,分3次溫開水送服,7周為1個(gè)療程。結(jié)果在110個(gè)病例中治愈38例,占34.55%;顯效37例,占33.63%;好轉(zhuǎn)27例,占24.55%;無效8例,占7.27%;總有效率達(dá)92.73%。還有人利用配伍全蝎的復(fù)方制劑平逆鎮(zhèn)癇丸,結(jié)合西藥卡馬西平等治療癲癇病76例,結(jié)果發(fā)作完全控制者9例,發(fā)作頻率減少75%以上者35例,發(fā)作頻率減少51%-75%者20例,發(fā)作頻率減少26%-50%者10例,發(fā)作頻率減少在25%以下者2例,總有效率達(dá)84.21%。
有人通過根癌農(nóng)桿菌葉盤法將構(gòu)建在雙元載體上的昆蟲特異性蝎神經(jīng)毒素AaIT基因轉(zhuǎn)化至中國(guó)南方楊樹N-106中,獲得轉(zhuǎn)基因楊樹。殺蟲實(shí)驗(yàn)表明轉(zhuǎn)基因楊樹對(duì)一齡舞毒蛾(Lymantria dispar)幼蟲有明顯的抗性。還有人將昆蟲特異性蝎神經(jīng)毒素AaIT的合成基因融合在編碼煙草花葉病毒的序列后面,一并插入表達(dá)載體pNGY-2,然后將重組表達(dá)載體轉(zhuǎn)入煙草NC89中,所獲得的轉(zhuǎn)基因煙草具有顯著的抗蟲害能力。