肝素能解蛇毒《科学转化医学》

当蛇用其毒牙刺入肉体并注入致命毒液时，一些毒素几乎立即开始破坏组织。这些毒素造成的破坏每年让大约40万人因蛇咬而致残。目前作为标准护理的基于抗体的抗蛇毒药对防止这些残疾几乎无能为力。现在，研究人员发现一种常见的血液稀释剂可以在细胞和小鼠中阻止这些毒素——有朝一日也可能对人类产生同样的效果。

在昨天发表于《科学转化医学》杂志的研究中，该团队展示了一种名为肝素的血液稀释剂及其相关化合物在阻止眼镜蛇毒液杀死组织和细胞方面极为有效。对于未参与这项新研究的加州大学圣克鲁兹分校生物学家布莱尔·佩里来说，这一新发现“令人兴奋”，可能为开发针对其他有毒物种的解毒剂开辟了新途径。

蛇咬伤已被视为一种被忽视的热带疾病，主要影响非洲以及南亚和东南亚的农村人口。但即使在蛇咬伤领域内，发病情况也有些被忽视。丹麦技术大学的皮肤科死亡研究专家希林·阿哈马迪表示：“这是一个被忽视的疾病中的一个被忽视的领域。”她没有参与这项研究。“似乎如果不是立即致命的，就不会成为我们努力的主要焦点。”

不幸的是，目前的蛇咬治疗几乎无法阻止毒液造成病变，这可能导致永久性肢体损伤甚至需要截肢。大多数情况下，人们在被咬后数小时至数天才到医院，这时“几乎太晚，抗体已经无法发挥作用了”，利物浦热带医学院（LSTM）的生物学家、研究合著者尼古拉斯·凯斯韦尔说。另一个问题是，抗蛇毒药中的蛋白质太大，它们无法进入发生病变的外部组织。

使问题更加复杂的是，蛇毒是多种成分的复杂混合物，尽管经过数十年的研究，仍然不清楚哪些成分负责引起病变。因此，凯斯韦尔和其他来自LSTM和悉尼大学的研究人员使用基因编辑工具CRISPR分析了人类细胞受到红颈喷毒眼镜蛇和黑颈喷毒眼镜蛇（已知即使给予抗蛇毒药也能造成毁灭性伤害的非洲物种）毒液攻击时的响应。敲除与硫酸乙酰肝素生产相关的基因——人体细胞膜和支撑细胞的常见糖类——使细胞对毒液产生了抵抗力。这表明毒素需要与这些糖类结合才能破坏组织。如果确实如此，研究人员想知道包括肝素和类肝素在内的、形状类似于这些糖类的分子是否可以作为诱饵，与毒素结合并阻止它们伤害细胞。

果然，当研究人员试图通过“淹没”人类细胞以肝素和类肝素来实现这一点时，毒液毒素粘附在这些药物上，阻止了它们破坏细胞。类肝素还减少了小鼠中毒液引起的病变大小，即使是在给动物注射毒液几分钟后。最有效的药物是廷扎帕林，一种每剂60美元的常用来治疗过度凝血的类肝素，当与毒液一起注射时，它减少了动物伤口的大小达94%。

进一步的分析揭示了形成病变的主要毒素是三指毒素——这些在眼镜蛇及其许多近亲的毒液中很常见。实际上，当研究人员测试肝素和类肝素对抗亚洲部分地区本土的其他三种眼镜蛇毒液时，这些药物同样有效。

佩里说，CRISPR方法的一个优点是这种能力发现化合物以创造更通用的治疗方法。“这可能意味着我们可以开始创建更多通用的抗蛇毒药，不依赖于与特定地区的物种紧密匹配。”

然而，这些药物对蝰蛇毒液完全无效，这些通常不含三指毒素——因此，必须以某种其他方式液化组织。

不过，因为类肝素已经在药房获准销售，凯斯韦尔说，针对许多物种毒液的临床试验可能是直接且快速的。如果最终获批用于蛇咬治疗，这种治疗将特别有利于偏远社区，那里医院稀少。“人们可以去最近的药房获得注射”来帮助治疗咬伤，凯斯韦尔说。

尽管类肝素不能被视为预防死亡的抗蛇毒药的替代品，阿哈马迪同意它们在拯救资源较少、地处偏远的人方面可能非常有用。“这是一种易于现场使用的方案，为我们争取了几小时的时间，直到他们到达医院。”

Molecular dissection of cobra venom highlights heparinoids as an antidote for spitting cobra envenoming | Science Translational Medicine

每年大约有138,000人死于蛇咬伤，另有400,000人遭受长期发病（1）。这些毒害事件大多发生在撒哈拉以南非洲、南亚或东南亚，且不成比例地影响年轻人和儿童（2, 3）。这使得蛇咬伤成为被忽视的热带疾病（NTDs）中最为致命的一种，其负担主要落在贫困的农村社区上（4）。仅西非和东南亚地区因蛇咬伤引起的年度疾病负担分别约为319,000和约392,000失能调整生命年，后者的相关成本（25亿美元）占该地区国内生产总值的0.1%（5）。因此，世界卫生组织（WHO）最近将蛇咬伤提升为“A类优先NTD”，并宣布了到2030年将全球蛇咬伤负担减半的目标（6）。

目前，针对蛇咬伤毒害的可用治疗方法是基于抗体的抗蛇毒药，这些药物来源于对供体动物如马和羊的免疫接种（7, 8）。尽管这种几个世纪以来的技术挽救了生命，但它具有物种特异性，需要冷藏，并且必须在医院环境中静脉注射。此外，抗蛇毒药可能引发不良反应，而且即便有售，也常常价格昂贵得令人望而却步（9, 10）。抗蛇毒药也无法有效对抗严重的局部毒害，因为抗体及其片段的大小过大，意味着这些治疗无法有效阻止局部组织损伤（1, 11）。局部毒害事件会引起痛苦的进行性肿胀、起泡或组织坏死，可能导致肢体功能丧失、截肢和终身残疾（11）。不幸的是，尽管这是导致发病的主要原因，但对这些组织损伤效应的研究远少于对毒液的系统性神经毒性和血液毒性效应的研究。两个主要的医学上重要的有毒蛇科，眼镜蛇科和蝰蛇科，都可引起严重的致残病理，其中以非洲的喷毒眼镜蛇（Naja spp.）为主要责任者。因此，世卫组织将许多眼镜蛇（Naja spp.）列为“1类”最高医学重要性物种（1, 6, 11）。

在阐明局部组织损伤机制方面已取得进展[参见综述（12）]，重点是重新利用可以更快在野外使用的药物（13）。然而，需要基本的分子理解来说明不同蛇毒如何与人类生理学相互作用，以便为这些新疗法的开发提供信息（14）。在这里，我们使用功能性基因组学方法定义了改变由喷毒眼镜蛇毒液引起的细胞毒性的毒液-靶基因相互作用，然后使用这一信息开发了一种局部作用的毒液解毒剂。