Зубной эликсир: как устроен змеиный яд и что делать в случае укуса
Состав яда каждой змеи уникален и на жертв эти яды действуют очень по-разному
Грамм сухой слюны стоимостью сотни долларов? Какой легкий путь обогащения! Правда, доступен он не всем. Такую баснословную сумму фармацевтические концерны готовы заплатить только за змеиный яд, который, по сути дела, и есть видоизмененная слюна. В одном случае она может стать причиной смерти, а в другом — лекарством, спасающим жизнь.
Зоологам известно более 4000 видов змей (по состоянию на 2023 год. — Прим. Vokrugsveta.ru), и каждый пятый ядовит. Ежегодно в мире от змеиных укусов умирают более 100 000 человек. Основная доля жертв приходится на Индию, страны Юго-Восточной Азии и Южной Америки. Рекорд по числу унесенных человеческих жизней принадлежит семейству аспидовых, к которому относятся кобры, собственно аспиды и африканские мамбы, а по силе действия — морским змеям. Книга рекордов Гиннесса самым ядовитым признала ластохвоста (Hydrophis belcheri), чей яд в тысячу раз сильнее, чем у королевской кобры. Но случаи нападения этой рептилии на человека крайне редки, поэтому в число самых опасных ластохвост не входит.
Зато сухопутная змея тайпан — истинное исчадие ада. От ее укуса смерть может наступить уже через несколько минут, и, согласно статистике, каждый второй пострадавший умирает.
Состав яда каждой змеи уникален, по нему, как по штрихкоду, химики могут определить вид рептилии. Змеиный яд — это сложная смесь органических и неорганических веществ, в том числе коротких пептидов с молекулами из нескольких аминокислотных остатков и белков. Большинство из них работают как ферменты, и у каждого свое амплуа. Набор белков может быть похожим, зато персональный состав и количество различны, поэтому они и действуют по-разному.
Быть укушенным гюрзой или коброй — не одно и то же. Яд гюрзы обезображивает. Россыпи синяков, отеки, черные пятна омертвевших тканей, внутренние кровоизлияния — все это вместе с вялостью из-за нарушения работы сердца и понижения кровяного давления составляет характерную картину тяжелого отравления гемолитическим токсином. Такая же картина после укусов гадюки, эфы и щитомордника. Их яд действует главным образом на кровь и кровеносную систему жертвы.
Совсем иная картина при укусах кобры, ее родни из семейства аспидовых и морских змей. Внешние повреждения незначительны, поскольку в этом случае вся сила «отравы» направлена на нервную систему. Она парализует нервы и мышцы, вызывает судороги, сменяемые вялостью, и далее — самое страшное, отчего обычно наступает смерть, — остановку дыхания.
Вооружившись этими знаниями, можно упрекнуть Шерлока Холмса в ошибке, сделанной им при определении змеи, жертвой которой пала героиня «Пестрой ленты». Судороги у Эллен Стонер могла вызвать змея с нервно-паралитическим ядом, а к ним болотная гадюка (swamp adder, как определил ее Холмс) никакого отношения не имеет, яд гадюк работает по гемолитическому принципу.
Боевой комплекс
Ядовитые железы змеи — это видоизмененные слюнные, выполняющие новую функцию, а белки ядов — это модифицированные пищеварительные ферменты, например ферменты из группы фосфодиэстераз. Их специальность — отрезать от органических молекул фосфатные группы (в любом организме все чужеродные полимеры сначала разбираются на части, чтобы потом из них можно было собирать собственные).
Фосфодиэстеразы змеиного яда выполняют похожую работу, но очень энергично и с большим выходом побочного продукта — гистамина, который расширяет кровеносные сосуды, что замедляет ток крови и приводит к ее застою, отеку тканей и падению артериального давления. В результате жертва становится вялой и теряет способность к сопротивлению, что и требуется хищнику.
Один из основных видов оружия кобр и других змей из семейства аспидовых — холинэстераза. У этого фермента специализация очень узкая: он «откусывает» небольшой фрагмент (остаток уксусной кислоты) от ацетилхолина и тем самым дезактивирует его. В электрической схеме нервных цепочек холинэстераза служит своего рода гасящим импульс демпфером, ведь после каждого импульса клетка должна «успокоиться» и приготовиться к восприятию следующего.
В контакте между нервами, как в микросхеме, все элементы микроскопические и количества действующих веществ тоже очень небольшие. Но если в тонко сбалансированную систему запустить избыточное количество одного из реагентов, она перестанет работать: шквал холинэстеразы надолго выведет из строя нервную цепь.
Основным компонентом яда гадюки считается фермент протеаза. Его мирная профессия — быстро расщеплять белки в ходе пищеварения, при перестройке тканей или росте органов. Но в составе змеиного яда протеаза приобретает огромную разрушительную силу. Фермент крушит направо и налево все белки из системы свертывания крови, уничтожая и те, которые отвечают за образование в ранах сгустков, и те, которые поддерживают эритроциты на плаву. Именно благодаря комплексному действию протеазы, а также других пищеварительных ферментов, змеиный яд и представляет особую опасность.
Тройственный союз
Отравление змеиным ядом — результат работы ферментов, свойства которых зависят от последовательности аминокислот. На сегодняшний день ученые расшифровали ее для сотен компонентов ядов разных видов.
С помощью рентгеноструктурного анализа и расчетов на мощных компьютерах они строят объемные модели белковых молекул, чтобы понять, какие их участки отвечают за ядовитые свойства и с какими веществами в организме они взаимодействуют.
Все компоненты животных ядов работают по одному из трех принципов: в организме жертвы они либо разрушают какие-то молекулы, либо связываются с ними и тем самым лишают активности, либо в силу более высокой собственной активности опережают их действие.
Разрушительно действует гиалуронидаза, фермент, содержащийся в яде любой змеи. Его профессия — деструкция мукополисахаридов — своего рода цемента, скрепляющего между собой живые клетки. Нарушение межклеточных связей делает ткань проницаемой и открывает дорогу другим компонентам яда.
Второй принцип у кишечных токсинов, свойственных всем ядовитым рептилиям: они связываются с рецепторами гладкой мускулатуры кишечника, выводят их из строя, что по признакам похоже на тяжелое пищевое отравление.
Третьим способом действуют некоторые из нейротоксинов, например альфа-бунгаротоксин из яда тайваньского бунгара. По реакции он опережает ацетилхолин — медиатор, с помощью которого нервный импульс передается от одной клетки к другой, делает нервные окончания бесчувственными и приводит к параличу мышц. В яде любой опасной змеи есть компоненты со всеми тремя злодейскими наклонностями.