综述:毒蛇科(Viperidae)蛇毒中毒的病理生理学与治疗研究:机制、临床表现及抗蛇毒血清策略的进展

时间:2026年2月3日
来源:Toxicologie Analytique et Clinique

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蝰蛇科蛇毒由金属蛋白酶、丝氨酸蛋白酶等复杂成分组成,导致凝血障碍、局部坏死及多器官衰竭。抗蛇毒血清是主要疗法,但存在地域覆盖不足及制备成本高问题,合成生物学技术正推动新一代广谱抗蛇毒血清的研发。

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阿卜杜勒雷扎克·凯尔菲
阿尔及尔大学1号校区,迪杜什·穆拉德街2号,16000阿尔及尔,阿尔及利亚

摘要

蝰蛇科(Viperidae)的蛇类是全球最具医学意义的毒蛇之一,它们在热带和亚热带地区造成了大量的疾病和死亡案例。这些蛇的毒液是由生物活性蛋白质和肽类组成的复杂混合物,能够攻击关键的生理系统,尤其是止血、炎症和组织完整性。主要的酶成分包括丝氨酸蛋白酶和金属蛋白酶、磷脂酶A2、L-氨基酸氧化酶以及透明质酸酶,这些成分都会导致局部坏死、出血和全身性凝血功能障碍。诸如解聚酶(disintegrins)和C型凝集素(C-type lectins)等毒素还会进一步调节血小板聚集和免疫途径。临床上,蝰蛇咬伤会引发一种特有的综合征,其特征是严重的局部炎症、出血、水肿以及潜在的多器官衰竭。最近的研究表明,毒液诱导的氧化应激和细胞因子级联反应会加剧组织损伤。抗蛇毒血清免疫疗法是目前唯一的特异性治疗方法,但其效果会因毒液种类和地区物种分布的不同而有所差异。蛋白质组学和免疫学研究的进展为开发出安全性更高、具有更强交叉中和能力的新一代抗蛇毒血清奠定了基础。本文综述了蝰蛇科毒液的生化特性、病理生理机制及其治疗策略,强调了相关的作用机制,并指出了提高治疗效果的当前研究方向。

引言

蛇咬伤中毒仍然是一个重大的公共卫生问题,尤其是在医疗资源有限的农村地区。世界卫生组织(WHO,2023年)估计,每年全球有81,000至138,000人因蛇咬伤而死亡,数十万幸存者会遭受终身残疾,包括截肢和严重毁容[1]。在所有有毒蛇类中,蝰蛇科(Viperidae)导致的严重中毒病例最多。这一医学重要性归因于它们毒液的高毒性、腺体产生的毒液量以及高效的毒液输送系统。它们长而中空的可伸缩毒牙能够深入肌肉组织注射,这一进化特征使蝰蛇成为最先进的毒蛇之一[2]。
蝰蛇科包含三个主要亚科:CausinaeCrotalinaeViperinae。其中Causinae被认为是最原始的亚科,包含分布于非洲的Causus属。Crotalinae亚科(通常被称为坑蝰蛇)分布于亚洲和美洲,包括Crotalus(响尾蛇)、AgkistrodonLachesis属。而Viperinae亚科(也称为真蝰蛇)则分布于欧洲、非洲和阿拉伯半岛,包含ViperaBitisCerastes等具有医学意义的属。其中一些物种,如Cerastes cerastesEchis carinatusBitis arietans,在非洲和中东地区会引起严重的中毒反应,表现为疼痛、坏死和出血[3]。
蝰蛇毒液是一种复杂的生物活性分子混合物,主要由蛋白质和肽类组成,这些成分作用于多种生理系统。蛋白质占毒液干重的90%以上,其组成因物种、地理来源和饮食不同而有所差异[4],[5]。蝰蛇毒液中的主要酶家族包括蛇毒金属蛋白酶(SVMPs)、丝氨酸蛋白酶(SVSPs)、磷脂酶A2(PLA2)、L-氨基酸氧化酶(LAAOs)和蛇毒透明质酸酶(SVHYs)。SVMPs和SVSPs主要导致凝血障碍,通过降解纤维蛋白原和其他止血因子并损害血小板功能[6]。PLA2催化膜磷脂的水解,产生前列腺素和白三烯等炎症介质,导致肌细胞坏死、水肿和疼痛[7]。LAAOs生成过氧化氢,引发细胞凋亡和氧化应激[8],而透明质酸酶则降解细胞外基质(EMC),促进毒液毒素的扩散。
非酶成分也对毒性有显著影响。例如,解聚酶会抑制整合素介导的细胞粘附和血小板聚集,从而促进出血并阻碍伤口愈合[9]。C型凝集素样蛋白(CTLs)通过与血小板糖蛋白或凝血因子结合来调节凝血过程,产生促凝或抗凝效应[10]。这些分子共同导致了蝰蛇咬伤特有的综合征,表现为局部组织损伤、止血功能障碍和全身并发症。
临床上,蝰蛇咬伤属于急性医疗紧急情况。局部症状包括剧烈疼痛、进行性肿胀和由于细胞外基质(EMC)的蛋白水解引起的坏死。这些效应可能导致筋膜室综合征或继发感染。全身表现包括凝血功能障碍、血小板减少和自发性出血,可能发展为出血性休克。在严重病例中,还可能出现多器官衰竭,如肾脏、肝脏和心血管系统衰竭。其病理生理机制涉及多种因素,包括直接的酶作用、炎症反应和氧化应激。
炎症和氧化应激是驱动蝰蛇毒液引起组织损伤的关键机制。毒液会引发早期的炎症反应,释放肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、白细胞介素-1β(IL-1β)和白细胞介素-6(IL-6)等细胞因子,增加血管通透性并促进白细胞募集[11]。活性氧(ROS)主要通过线粒体功能障碍产生,进一步加剧细胞损伤。此外,细胞外基质的降解会释放损伤相关分子模式(DAMPs),激活Toll样受体4(TLR4),导致NF-κB活化并促进促炎基因的转录。这种氧化应激与炎症之间的反馈循环会持续促进组织坏死和全身并发症。
蝰蛇咬伤的主要特异性治疗方法是抗蛇毒血清免疫疗法。抗蛇毒血清是通过用亚致死剂量的毒液免疫马或羊等动物,然后从它们的血浆中纯化抗体来制备的。早期使用的全免疫球蛋白制剂常会引起不良反应;然而,目前的抗蛇毒血清使用纯化的F(ab′)2或Fab片段,安全性与疗效都有所提高。尽管具有治疗价值,但由于供应有限、成本高昂和分布受限,许多地区仍难以获得这种治疗。辅助措施如伤口清洁、抗生素治疗、补液和疼痛管理对于预防感染和肾衰竭等并发症至关重要。蛋白质组学和生物技术的最新进展为开发具有更高特异性和稳定性的新一代合成或重组抗蛇毒血清奠定了基础[4],[12]。
鉴于上述情况,本文旨在综合当前关于蝰蛇科的知识,重点介绍其毒液的生化多样性、作用机制、中毒的病理生理基础以及临床管理中的治疗策略。同时,本文还探讨了抗蛇毒血清和改进辅助疗法的最新研究进展和未来发展方向。通过这一全面概述,本文有助于更深入地理解蝰蛇毒液的生物学复杂性,并强调多学科方法在应对蛇咬伤中毒中的必要性。

章节摘录

蝰蛇毒液及其成分

蝰蛇毒液的成分非常复杂,主要由蛋白质(占毒液干重的90–95%)组成,这些蛋白质通过作用于特定的细胞和分子靶点来干扰各种生理过程[13],[14],[15]。由于这些蛋白质的丰度极低,仍有许多成分尚未被鉴定[16]。这些蛋白质可能是酶或毒素,它们几乎导致了所有观察到的临床症状。

蝰蛇咬伤综合征

蝰蛇咬伤的特点是明显的局部效应,主要是炎症和坏死,以及复杂的血液系统紊乱,表现为出血,这可能立即危及生命[116],[117]。
疼痛是立即出现且持续剧烈的,反映了毒液的渗透。疼痛会迅速扩散到受影响肢体的根部,并先于炎症症状的出现。持续的疼痛与复杂的炎症机制有关。

蝰蛇毒液中的炎症和氧化应激

自20世纪90年代以来,人们就已经认识到炎症过程在蝰蛇咬伤发病机制中的作用。炎症通过产生过多的促炎信号物来促进组织损伤[65]。蝰蛇毒液中的许多成分都会引发炎症反应,首先是血管通透性的增加和随后的白细胞浸润。

抗蛇毒血清免疫疗法

免疫疗法是目前治疗蛇咬伤中毒的唯一特异性方法。现有的抗蛇毒血清可以是单价或单价多价的。其作用机制依赖于抗体与相应抗原的结合,形成免疫复合物,随后通过肾脏清除[178]。
抗蛇毒血清的制备基于使用异源抗体中和循环中的有毒成分。这些抗体通常来自经过免疫处理的动物血清。

结论

蝰蛇毒液展示了生化武器的进化精炼,结合了破坏性的酶活性和高度特异性的分子靶点。其蛋白质的复杂性解释了受害者所出现的广泛局部和全身效应,从出血和坏死到心血管和肾脏衰竭。SVMPs、PLA2和炎症介质之间的相互作用是导致组织降解和氧化应激的病理生理基础。

资金支持

本研究未获得公共、商业或非营利部门的任何特定资助。

利益声明

作者声明没有利益冲突。

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