پرورش و تولید زهر مار سیتو توکسین ها، نوروتوکسین ها و هموتوکسین ها09198000513
پرورش و تولید زهر مار سیتو توکسین ها، نوروتوکسین ها و هموتوکسین ها
3نوع اصلی زهر در مارها: سیتو توکسین ها، نوروتوکسین ها و هموتوکسین ها
اگر چه زهر مار از ترکیب پیچیده ای از توکسین ها، آنزیم ها و ترکیبات غیرسمی ساخته شده است اما در کل می توان سم مار را در سه گروه دسته بندی کرد: سیتوتوکسین ها، نوروتوکسین ها و هموتوکسین ها. دیگر انواع توکسین های مارها انواع خاصی از سلول ها را تحت تاثیر قرار می دهند که از این سموم می توان به کاردیوتوکسین، میوتوکسین و نفروتوکسین اشاره کرد.
سیتوتوکسین ها
سیتوتوکسین ها مواد سمی هستند که سلول های بدن را تخریب می سازند. این ترکیبات سمی باعث مرگ تمام یا بخشی از سلول های یک بافت یا ارگان می شوند، فرآیندی که به آن «مردگی بافت» یا «نکروز» (necrosis) گفته می شود. برخی بافت ها ممکن است در نتیجه زهر دچار نکروز آبی شوند که در آن بافت ها به طور کامل یا بخشی تبدیل به بافتی مایع شوند. بدین ترتیب سیتوتوکسین ها در واقع حتی قبل از بلعیده شدن طعمه توسط مار نیز فرآیند هضم و تجزیه آن را آغاز کرده اند. سیتوتوکسین ها معمولاً انواع خاصی از سلول ها را تحت تاثیر قرار می دهند. کاردیوتوکسین ها در واقع سیتوتوکسین هایی هستند که به سلول های قلبی آسیب می رسانند. میوتوکسین ها نیز سلول های بافت های عضلانی را هدف قرار داده و تخریب می نمایند.
نفروتوکسین ها نیز سلول های کلیه را تجزیه می کنند. بسیار از انواع مارهای سمی ترکیبی از سیتوتوکسین ها در زهر خود دارند و برخی دیگر نیز ممکن است نوروتوکسین یا هموتوکسین نیز تولید کنند. سیتوتوکسین ها با آسیب رساندن به غشای سلول باعث از بین رفتن سلول ها و تسریع فرآیند زوال و مرگ سلول ها می شوند. برخی دیگر از سیتوتوکسین ها نیز می توانند باعث مرگ برنامه ریزی شده سلول ها شوند که به آن «آپوپتوز» (apoptosis) گفته می شود. بیشتر آسیب های بافتی قابل رویت که توسط سیتوتوکسین ها رخ می دهد در محل گزش قرار دارد.
نوروتوکسین ها
نوروتوکسین ها نیز ترکیبات شیمیایی هستند که برای سیستم عصبی سمی بوده و با اختلال ایجاد کردن در سیگنال های شیمیایی (نوروترنسمیترها یا فرستنده های عصبی) که بین نورون های عصبی رد و بدل می شوند به بدن قربانی آسیب شدیدی وارد می نمایند. این ترکیبات سمی می تواند باعث کاهش تولید فرستنده های عصبی یا از کار انداختن مراکز دریافت این اجزای مهم سیستم عصبی شوند. برخی دیگر از نوروتوکسین ها با بستن کانال های کلسیومی و پتاسیمی با دروازه ولتاژی تاثیر خود را روی سیستم عصبی قربانی اعمال می کنند. این کانال ها برای انتقال سیگنال ها در میان سلول های عصبی (نورون ها) بسیار حیاتی هستند.
نوروتوکسین ها باعث فلج عضلانی می شوند که که می تواند به مشکل در تنفس و در نهایت مرگ منتهی شود. مارهای خانواده «Elapidae» به طور خاص زهر نوروتوکسین تولید می کنند. این مارها نیش های کوچک و بسیار نوک تیزی دارند و شامل کبراها، مامباها، مارهای دریایی، افعی ها و مارهای مرجانی می شوند.
نمونه هایی از نوروتوکسین های مارها عبارتند از:
کلسی سپتاین (Calciseptine): این نوروتوکسین از طریق بستن کانال های کلسیمی دروازه ولتاژی باعث ایجاد اختلال در انتقال پیام های عصبی می شوند. مامبای سیاه از این نوع زهر استفاده می کند.
کوبروتوکسین (Cobrotoxin): این ترکیب سمی توسط مارهای کبرا تولید شده و گیرنده های استیل کولین نیکوتینی را مسدود می سازد که به فلج شدن بدن قربانی می انجامد.
کلسی کلوداین (Calcicludine): مانند کلسی سپتاین، این نوروتوکسین نیز کانال های کلسیمی دروازه ولتاژی را مسدود ساخته و باعث اختلال در انتقال پیام های عصبی می شود. این نوع زهر در مامبای سبز شرقی دیده می شود.
فاسکیکولین- آی (Fasciculin-I): این نوروتوکسین نیز در زهر مامبای سبز شرقی یافت می شود که باعث توقف کارکرد آنزیم استیل کولین استراز شده که عدم کنترل بر روی حرکات ماهیچه ها، تشنج و عدم توانایی در نفس کشیدن را در پی دارد.
کالیوتوکسین (Calliotoxin): این ترکیب کشنده توسط مارهای مرجانی آبی تولید شده و کانال های سدیمی را هدف قرار می دهد. بدین ترتیب کالیوتوکسین مانع از بسته شدن این کانال ها شده و فلج شدن تمام بدن را در پی دارد.
هموتوکسین ها
هموتوکسین ها سم های خونی هستند که اثرات سیتوتوکسیک (واکنش ایمنی سلولی) داشته و انعقاد طبیعی خون را نیز مختل می سازند. این ترکیبات باعث می شوند که گلبول های قرمز خون به یکباره باز شده، اختلال در عملکرد فاکتورهای انعقادی خون ایجاد شده و یا مرگ بافت و صدمه به ارگان های داخلی رخ دهد. تخریب گلبول های قرمز خون عدم توانایی خون در انعقاد طبیعی باعث خونریزی شدید داخلی خواهد شد. انباشته شدن و افزایش تعداد گلبول های قرمز تخریب شده می تواند عملکرد طبیعی کلیه را تحت تاثیر قرار دهد.
در حالی که برخی هموتوکسین ها باعث جلوگیری از انعقاد خون می شوند برخی دیگر باعث به هم چسبیدگی پلاکت های خونی یا دیگر ترکیبات خونی خواهند شد. در نتیجه لخته های خونی شکل می گیرد که رگ های خونی را مسدود کرده و به از کار افتادن قلب در نتیچه سکته قلبی منجر می شوند. مارهای خانواده «Viperidae» از جمله افعی ها و افعی های حفار این نوع از توکسین ها را تولید می کنند.
نحوه انتقال زهر و سیستم تزریق آن
اغلب مارهای سمی با استفاده از دندان های نیش خود زهر را به بدن قربانی تزریق می کنند. دندان های نیش در تزریق زهر بسیار کارآمد هستند زیرا بافت بدن قربانی را سوراخ کرده و باعث می شوند که ترکیب سمی وارد زخم ایجاد شده گردد. برخی از مارها می توانند سم را به عنوان یک مکانیسم دفاعی به سمت تهدیدات پرت کنند. سیستم تزریق زهر شامل ۴ بخش عمده است: غده های زهر، ماهیچه ها، لوله های لنفی و دندان نیش.
غده های زهر: این غده های تخصصی در سر مار قرار داشته و مسئول تولید و ذخیره سازی زهر هستند.
ماهیچه ها: ماهیچه های سر مار که در نزدیکی غده های سم قرار دارند در مکش و بیرون آمدن زهر از این غده ها کمک بسیاری می کنند.
لوله های لنفی: این مجراها مسیری را برای انتقال زهر از غده های تولید سم به دندان های نیش فراهم می سازند.
دندان نیش: دندان نیش در واقع دندان هایی با وظیفه و ساختار ویژه هستند که با ساختار توخالی خود تزریق زهر به بدن قربانی را میسر می سازند.
مارهای خانواده «Viperidae» (افعی ها) دارای یک سیستم تزریق زهر هستند که بسیار پیشرفته است. زهر به طور مرتب تولید شده و در غده های زهر ذخیره می شود. قبل از این که افعی ها قربانی خود را نیش بزنند، دندان های نیش خود را از غلاف خارج می کنند. بعد از نیش زدن، ماهیچه های اطراف غده های زهر مقداری از این ترکیب کشنده را به درون کانال بسته شده دندان نیش منتقل می کنند. مقدار زهری که تزریق می شود کاملاً در کنترل مار است و به اندازه قربانی یا طعمه بستگی دارد. معمولاً افعی ها بعد از تزریق زهر، طعمه خود را رها می کنند. مار صبر می کند تا زهر اثر خود را گذاشته و او را فلج کند و سپس به بلعیدن آن می پردازد.
مارهای خانواده «Elapidae» (مانند کبراها، مامباها و مار جعفری) سیستم انتقال و تزریق زهر مشابهی با افعی ها دارند. اما برخلاف افعی ها، این گونه از مارها دارای دندان نیش متحرک نیستند. مار جعفری در این موضوع در میان این دسته از مارها یک استثنا به حساب می آید. بسیاری از این مارها دارای دندان های ریز و کوتاهی بوده که ثابت بوده و همواره در حالت تیز و آخته باقی می مانند. بعد از نیش زدن قربانی، این مارها معمولاً قربانی خود را نگه داشته و حرکتی شبیه جویدن روی زخم را انجام می دهند تا از ورود مقدار کافی زهر به بدن ان مطمئن شوند.
مارهای سمی خانواده «Colubridae» دارای یک کانال باز در هر دندان نیش هستند که به عنوان مسیری برای عبور زهر عمل می کند. این مارهای سمی معمولاً دارای دندان های نیش عقبی ثابت هستند و در هنگام نیش زدن بدن قربانی عمل جویدن زخم را انجام می دهند. زهر این مارها معمولاً نسبت به دیگر انواع مارهای سمی اثر کمتری بر روی بدن انسان دارد با این وجود زهر تعداد کمی از مارهای این خانواده نیز مرگبار خواهد بود.
آیا زهر مارها بر روی خود مارها موثر خواهد بود؟
از آنجایی که برخی از مارها از سم خود برای کشتن طعمه های خود استفاده می کنند، چرا مارها بعد از خوردن طعمه ای که بدن او به وسیله سم مار مسموم شده دچار مشکل نمی شود؟ مارهای سمی در مقابل زهری که برای کشتن طعمه استفاده می شود ایمن هستند زیرا بخش عمده زهر مار از پروتئین تشکیل شده است. توکسین های با پایه پروتئینی باید به درون بافت یا جریان خون تزریق شده و یا توسط آن جذب شوند تا بتوانند تاثیر مرگباری داشته باشند. بلعیدن و خوردن زهر هیچ آسیبی به بدن وارد نمی کند زیرا توکسینی که پایه آن از پروتئین باشد توسط اسیدهای معده و آنزیم های گوارشی به اجزای کوچک سازنده آن ها تجزیه می شوند.
این موضوع باعث از بین رفتن اثر کشنده توکسین های پروتئینی شده و آن ها را به مقداری اسید آمینه بی ضرر تبدیل می سازد. با این وجود اگر این توکسین ها وارد جریان خون شوند مرگبار خواهند بود. در بدن مارهای سمی مکانیسم ها و توانمندی های متعددی وجود دارد که آن ها را در برابر سم خود ایمن ساخته و یا کمتر در برابر زهر خودشان آسیب پذیرشان می سازد. غده های تولید زهر در بدن مار طوری سازمان یافته و قرار گرفته اند که از وارد شدن زهر به بدن مار و در واقع نشت کردن به دیگر نقاط بدن او جلوگیری می شود. همچنین مارهای سمی دارای آنتی بادی ها و ترکیبات ضد زهری هستند که در صورت ورود زهر خود یا گزیده شدن توسط یک مار سمی دیگر هیچ مشکلی برای آن ها پیش نمی آید.
همچنین محققان دریافته اند که کبراها تغییراتی را در گیرنده های استیل کولین درون ماهیچه های خود به عمل آورده اند که از چسبیدن نوروتوکسین های زهر خود به این گیرنده ها جلوگیری می کند. بدون این گیرنده های تغییر یافته،نورتوکسین مار می توانست به گیرنده های ماهیچه ای بدن خود مار متصل شده و فلج شدگی و مرگ را برای مار در پی داشته باشد. از این رو کبراها تنها به دلیل تغییراتی که در ساختار گیرنده های استیل کولین خود ایجاد کرده اند در برابر زهر کبراهای دیگر نیز ایمن هستند. از این رو می توان گفت در حالی که مارهای سمی نسبت به زهر خود آسیب پذیر نیستند اما در مقابل زهر مارهای دیگر چندان ایمن نیستند.
زهر مار و داروسازی
علاوه بر ساخت پادزهر، مطالعه سم مارها و کارکردهای بیولوژیکی آن ها برای کشف راه های جدید به منظور مبارزه با بیماری ها بسیار حیاتی و موثر است. برخی از این بیماری ها شامل حمله قلبی، آلزایمر، سرطان و بیماری های قلبی می شوند. از آنجا که توکسین های موجود در زهر، سلول های خاصی را هدف قرار می دهند، محققان در حال بررسی این توکسین ها برای ساخت داروهای جدیدی هستند که بتوانند سلول های خاصی را هدف قرار دهند. همچنین بررسی این ترکیبات سمی باعث تولید داروهای مُسکن بسیار قوی و رقیق کننده های خونی بسیار موثری شده است. محققان از خاصیت های ضد انعقادی هموتوکسین ها در تولید داروها برای درمان فشار خون بالا، بیماری های خونی و سکته های قلبی استفاده کرده اند.
همچنین از نوروتوکسین ها برای درمان بیماری های مربوط به مغز از جمله سکته مغزی سود برده اند. اولین دارویی که بر پایه زهر ساخته شده و مورد تایید انجمن غذا و داروی ایالات متحده نیز قرار گرفت داروی کاپتوپریل (captopril) بود که از زهر افعی برزیلی گرفته شده و در درمان فشار خون بالا مورد استفاده قرار می گیرد. از دیگر داروهایی که از ترکیبات سمی زهر مارها گرفته شده می توان به اپتیفیباتید (eptifibatide) از زهر مار زنگی و تیروفیبان از زهر افعی فلس اره ای آفریقایی نام برد که برای درمان حمله قلبی و درد سینه به کار گرفته می شوند.
اما 
در سم 
گروه کاری آنتی دوت