«Добывать» яд у змей: учёные из Перми поделились, как ядовитые рептилии вдохновляют инженеров и какую пользу они приносят.

Откуда у змей берется яд?

Змеиный яд — это модифицированная слюна, вырабатываемая специализированными железами, расположенными за глазами рептилии. Эти железы анатомически связаны с клыками, через которые яд вводится в тело жертвы.

— Яд представляет собой сложную комбинацию различных токсинов и биологически активных веществ, которые не обязательно имеют белковую природу. Он содержит свободные аминокислоты, сахара, липиды и ионы металлов, гидролитические ферменты, а также низко- и высокомолекулярные белки и небольшое количество других органических и неорганических молекул (пигменты, минеральные компоненты и микроэлементы) нуклеотиды. Все эти биологически активные вещества могут воздействовать на нервную, кровеносную и мышечную системы организма. Точный состав измененной слюны варьируется в зависимости от вида змеи, ее возраста, питания, географического положения и других факторов, — отмечает Екатерина Баньковская, доцент кафедры химических технологий Пермского Политеха, кандидат фармацевтических наук.

Полная характеристика белков змеиного яда довольно сложна даже с учетом современных физико-химических методов анализа из-за наличия множества изомерных форм токсинов.

Классификация ядов по их воздействию на организм

В России известно 13 опасных и ядовитых для человека змей. Членистоногие, относящиеся к этим семействам, различаются по своей биологии, строению ядовитого аппарата, химическому составу яда и механизмам его токсического действия. На территории страны обитают гадюки (обыкновенная, степная, кавказская и др.), среднеазиатские кобры, щитомордники (обыкновенный, восточный) и крайне редко — гюрза.

Существуют нейротоксичные яды, которые воздействуют на нервную систему. Они нарушают передачу нервных импульсов, блокируя рецепторы на мышечных клетках или мешая высвобождению нейромедиаторов — биологически активных химических веществ, необходимых для передачи электрохимического импульса от нервной клетки. Эффект таких ядов проявляется в параличе, включая дыхательную мускулатуру, что может привести к остановке жизненно важных органов. У пострадавшего опускаются веки, затрудняется глотание, а речь становится невнятной.

— Гадюки, гремучие змеи и некоторые щитомордники обладают гемотоксическим ядом. В его состав входят ферменты, которые приводят к разрушению кровяных клеток эритроцитов (гемолиз), нарушению свертываемости крови (коагулопатию) и повреждению стенок сосудов. Их действие вызывает кровотечения, тромбоз, отеки, некроз тканей, снижение артериального давления и нарушения в работе почек. Цитотоксические яды также характерны для змей, которые «плюются». Вещества в них повреждают клетки организма в месте укуса. Эффект проявляется в сильной боли, отеке, покраснении, образовании пузырей, некрозе тканей и рубцевании, — объясняет Екатерина Баньковская.

Миотоксические яды воздействуют на мышечные ткани, их токсины высвобождают внутриклеточные ферменты в кровь, что приводит к боли в мышцах, слабости и острой почечной недостаточности. Яд с такими свойствами имеется у некоторых морских и гремучих змей.

Как производится противоядие от укуса?

Поскольку у змей яды различаются по составу, в некоторых регионах выпускаются поливалентные сыворотки, эффективные против нескольких видов змей, но они обычно менее специфичны, чем моновалентные, предназначенные для одного вида. Производство антитоксинов — это длительный и дорогостоящий процесс.

— После сбора змеиного яда путем «доения» его разбавляют и вводят небольшими, постепенно увеличивающимися дозами животным, чаще всего лошадям, реже — овцам или козам. Это делается для стимуляции их иммунной системы к выработке антител, специфичных к компонентам токсичного вещества. В этот период, который длится до года, у животного регулярно берут кровь, выделяют из нее плазму с антителами. Затем очищают и концентрируют, извлекая белки, которые не являются антителами, и добавляют консерванты для стабильности и хранения препарата, — добавляет Екатерина Баньковская.

Кто и как «доит» змей?

В России есть только один центр по добыче змеиного яда, находящийся в Новосибирске. Процессом получения этого ценного вещества занимаются специалисты, которых называют герпетологами, токсикологами или змееловами. Они обучены технике безопасного обращения со змеями.

— Процесс «доения» змеи не так прост и требует осторожности и опыта. Змею аккуратно фиксируют, чаще всего за голову, специальным инструментом или вручную, чтобы животное не могло укусить человека. Для выделения яда чешуйчатое подносят к стерильному контейнеру (обычно это стеклянная чашка Петри, покрытая тонкой пленкой) и осторожно надавливают на ядовитые железы. Иногда для стимуляции змею заставляют кусать через тонкую мембрану, которая покрывает край чашки. Выделившийся яд собирают со дна емкости, а затем фильтруют, чтобы удалить примеси слюны и крови, — рассказывает Екатерина Баньковская, доцент кафедры химических технологий Пермского Политеха, кандидат фармацевтических наук.

Змеиный яд в фармацевтике

Змеиный яд — это сложный комплекс биологически активных соединений, который является ценным сырьем для фармацевтической науки и промышленности. В доказательной медицине змеиный яд используется для создания антидотов — противоядий, которые спасают жизни при укусах змей. Отдельные компоненты яда, включая белки, влияющие на свертываемость крови, применяются для разработки средств, разжижающих кровь и предотвращающих тромбозы, снижая риск образования тромбов в сосудах. Другие соединения, воздействующие на нервную систему, находят применение в лечении хронических болей и нейродегенеративных заболеваний.

— Сначала яд тщательно обрабатывают, очищая его от крови и слюны с помощью фильтрации. Затем для повышения стабильности и срока годности подвергают сушке, чаще всего лиофилизации — процессу обезвоживания яда путем замораживания и последующего удаления льда под вакуумом. Проще говоря, яд сначала замораживают, а затем извлекают из него воду, превращая в сухой порошок. Готовый сухой яд хранят в герметичных контейнерах. Из него выделяют отдельные фракции с необходимыми фармакологическими свойствами и используют для создания препаратов, — поясняет эксперт Пермского Политеха.

Змеиный яд против морщин

В основе большинства косметических средств с «змеиным ядом» лежит синтетический трипептид Syn-Ake, который является аналогом нейротоксичного компонента из яда.

— Важно отметить, что в косметологии не используется натуральный змеиный яд, только его синтетический аналог. Клинические испытания на людях показали, что синтетический трипептид при местном применении может уменьшать глубину и выраженность мимических морщин, в том числе «гусиные лапки», межбровные и лобные. В этих исследованиях обычно оцениваются параметры кожи с помощью методов визуализации (например, трехмерного сканирования), — подчеркивает Екатерина Баньковская, доцент кафедры химических технологий Пермского Политеха, кандидат фармацевтических наук.

Крема с имитацией змеиного жира

Другим известным косметическим ингредиентом «змеиный жир» в большинстве случаев является не настоящий жир, извлеченный из животного, а его имитация, созданная на основе растительных масел, минеральных компонентов