水母毒素

水母毒素，水母所含有的毒素總稱，是一類結構獨特而新穎的蛋白質和多肽混合物，活性廣泛，具有溶血、抗氧化等多種生物活性，具有治療心血管疾病、糖尿病和抗癌等作用，是一大類潛在的海洋藥物先導化合物。主要成份為有毒的類蛋白毒素和多肽、酶類。毒性效應具有多樣化。

水母觸手及口周組織表面有刺細胞分布，刺細胞中含有儲存毒液的刺絲囊，水母通過刺絲囊發射刺絲將毒液注入人或動物體內，對心血管、血液、神經、肌肉等產生多種生物毒性效應。受氣候變暖、海水富營養化及過度捕撈等因素影響，中國各沿海海域水母爆發性增加，水母蜇傷的患者數量也相應增加。1949年，Kristenson首次報導了水母蜇傷患者的皮膚症狀。此後數十年來，水母蜇傷的病理生理學變化、防護與救治措施、尤其是毒素成分的純化與鑑定等相關研究一直未能取得突破性進展。水母毒素毒性非常強烈，如C. fleckeri毒素，對人的致死劑量僅為幾十微克，因此被認為是世界上最毒的有毒生物之一。水母毒素具有強烈而廣泛的生物活性，可成為海洋生物毒素研究開發的一個獨特方向。

水母毒素具有致死活性、溶血活性、心臟血管毒性、肝臟毒性、神經毒性、酶活性等，人類被蜇傷後出現皮疹、紅腫、瘙癢，疼痛、血壓降低、甚至呼吸困難、昏厥、休克及死亡。關於水母毒素的一些關鍵科學問題還未搞清楚，如毒素蛋白的種類、毒素的活性、純化技術、作用機理等。

基本介紹

• 中文名：水母毒素
• 外文名：physaliatoxin
• 主要成分：有毒的類蛋白毒素和多肽、酶類
• 學科：海洋科技（一級學科）

毒素來源

水母（學名）是無脊椎動物，隸屬於腔腸動物門、缽水母綱。水母體內含有95%水分、2%蛋白質。水母是腔腸動物在浮游生物中的代表，除了缽水母類的十字水母目（Stauromedusae）營附著生活和水螅水母類的桃花水母屬（Crasped acusta）為淡水產以外，所有水母都是海產，並都是浮游的。這一類群的種類大多數有兩種基本體型:營固著生活的水螅型和營浮游生活的水母型。

水母（Jelly fish）是世界上最古老而神秘的生物之一，大約在6.5億年前就已經存在於地球上。水母是一種膠質狀的浮遊動物（Gelatinouszooplankton），包括四大類群：刺胞動物門（Cnidaria）的水螅水母類（Hydrozoans）、管水母類（Siphonophores）、缽水母類（Scyphozoans即True jellyfish）以及櫛水母門的櫛水母類（Ctenophores）。水母在中國分布很廣，從廣東、海南島沿海一直到遼寧沿海均有分布。在中國海域已記錄的水母約有400種，占全球已記錄種類的10%左右。海洋水母種類繁多，數量巨大，遍布世界各個海域，是海洋浮遊動物的重要組成部分，在海洋生物生態系統中占有重要地位。水母類的食性很廣，幾乎無選擇地攝食一切可獲得的浮遊動物，還包括許多海洋動物的卵和幼蟲（包括幼魚），甚至於同類相食。此外，水母類還需取食一定量的浮游植物和有機碎屑以滿足其能量需求。

水母的基本結構是由傘體、緣膜、口腕、觸角、附屬器等組成。水螅綱動物的生活史大部分有水螅型與水母型的世代交替，有的水母型發達，水螅型不發達，如鉤手水母（Gonionemus）和桃花水母（Craspedacusta）。有的群體發展為多態現象，如僧帽水母（Physalia）。缽水母綱動物多數為大型的水母類，水母類發達，水螅型非常退化，而且水母型的結構比水螅水母的要複雜。缽水母綱的動物有海月水母（Aurelia aurita），霞水母（Cyanea sp.），海蜇等（Rhopilema esculentum Kishinouye）等。

水母傷是常見的海洋生物傷，劇毒性水母如方水母，螫傷的死亡率為15%~20%。水母有刺絲囊或螫刺裝置，囊內滲透壓可達140個大氣壓，遇到刺激，可將刺絲猛烈地射出去，射速可達重力加速度的4萬倍，此力量不僅可穿透人類皮膚，還可穿透甲殼類甲殼。剌絲具有倒剌，剌入物體後，便難以將其除去。

分子結構

cDNA提取與測定

要測定水母毒素的結構，除了要獲得較純的水母毒素之外，同時還要測定編碼該蛋白的全cDNA序列。一方面因為受到蛋白質測序技術的限制，只是前幾十個胺基酸殘基的序列的準確度較高外，往後的測定結果都會出現較大的差異；另一方面蛋白質測序的費用相對較高，據已知的幾種水母毒素的分子量大小都是幾百個胺基酸殘基，所以價格就會比較的昂貴。所以要通過另一種方法來測定毒素的序列，即先測定已經分離純化好的水母毒素的N末端和中間某一部分胺基酸序列，同時構建水母毒素cDNA文庫，然後根據已知的蛋白序列設計引物，以這一引物為探針從構建好的水母毒素cDNA文庫中篩選出所要的cDNA，然後將得到cDNA後將其進行測序，並推段出該序列所編碼的蛋白序列，最後將推斷出來的毒素序列與已經測得的N末端和中間部分胺基酸序列做對照，來驗證所得到的水母毒素的全部胺基酸序列的準確性，從而得到水母毒素蛋白一級結構。

水母毒素的同源性分析

D Brinkman等人於2007年已經測得成功得從水母Chironex fleckeri中得到了兩條為CfTX-1和CfTX-2（436和445個胺基酸殘基）的具有溶血活性的水母毒素和編碼這兩條毒素蛋白的cDNA序列並且將著這兩序列和已知的3種水母毒素的cDNA序列進行了比較，結果發現這些毒素cDNA序列具有一定的相似性；Nagai H分別得到水母毒素CqTX-A、CrTXs和CaTX-A的全cDNA序列。

一級結構測定

蛋白質的一級結構是指蛋白質中共價連線的胺基酸殘基的排列順序，包括二硫鍵的位置。測定水母毒素蛋白的一級結構首先要通過各種分離方法從水母之中獲得某一純的毒素蛋白，然後利用自動測序儀或是質譜的方法測定已經得到的毒素蛋白的胺基酸序列。而關於水母毒素完整的生物學結構至今仍沒有報導，僅有少數水母毒素的一級結構得到測定，Brinkman等於2007年從水母Chironex fleckeri中提取的CfTX-1和CfTX-2兩種具有溶血活性的水母毒素，並且對其進行了N-末端測序和中間部分測序同時克隆了編碼該兩種毒素的cDNA序列；Nagai等從水母Chiropsalmus quadrigatus、Carybdea alata和Carybdearastoni的中提取了的水母毒素CqTX-A、CaTX-A和CrTXs，克隆了該毒素的cDNA序列，並且對該毒素和cDNA序列進行了測定；測序結果表明了這已知的5種水母毒素的胺基酸序列存在著一定的相似性。

水母毒素的系統發育樹分析

二級結構測定

蛋白質二級結構：指蛋白質多肽鏈本身的摺疊和盤繞的方式。二級結構主要有α-螺旋、β-摺疊、β-轉角。二級結構是通過骨架上的羰基和醯胺基團之間形成的氫鍵維持的，氫鍵是穩定二級結構的主要作用力。水母毒素二級結構的研究報導並不多，Brinkman等人於2007年從水母Chironexfleckeri的體中提取毒素CfTX-1和CfTX-2並對其一級結構、二級結構進行了測定，結果顯示該毒素蛋白是有許多的α-螺旋、β-摺疊、β-轉角相互混合組成，並且預示該毒素中的α螺旋結構TSR1與跨膜轉運有關。Nagai於2003年報導了另外三種水母毒素CqTX-A、CrTXs和CaTX-A通過利用Edmundson helical wheels方法推斷了水母毒素的二級結構：CqTX-A中從25位的Leu到44位的Asp、CrTXs中從25位的Asp到44位的Asn和CaTX-A中從53位的Asp到72位的Pro之間的序列可能含有α-螺旋結構等

CaTX-A 和 CrTXs 的 α-螺旋預測結構

生物活性

生理效應

水母刺胞毒素中所含的主要成份除有毒的類蛋白毒素和多肽、酶類外，還有四氨鉻物、強麻醉劑、組織胺、5-羥色胺等生物活性介質。當碰到水母觸鬚可刺傷皮膚，從刺絲囊中迅速放出刺胞毒素，其毒素含有的激肽樣成分可使局部小靜脈、毛細血管擴張，通透性增加，局部皮膚充血水腫，痛癢、水皰糜爛、出血壞死。大量刺胞毒素進入機體，可導致全身毛細血管廣泛擴張，通透性急劇增加，有效循環血量減少，引起強而持久的降壓導致休克。激肽、5-羥色胺可使血管平滑肌鬆弛而致其他平滑肌收縮痙攣，引起劇烈疼痛。同時血中兒茶酚胺升高，腎上腺素、去甲腎上腺素急劇增加，使全身及肺血管收縮，引起肺血流動力學改變，外周血管總阻力增加造成左心過度負荷，使心輸出量下降，左房擴大，肺靜脈回流受阻導致肺水腫。刺胞毒素中的類蛋白毒素、彈性蛋白酶、羧肽酶等能直接作用於心肌細胞，使心肌細胞去極化，局部Na+流入，膜電壓降低；使Ca2+通道開放，Ca2+流入過多，引起冠狀動脈痙攣、心肌收縮無力、心律失常等。刺胞毒素還可直接抑制心肌減少冠狀動脈血流量和心肌細胞溶解，致心肌嚴重受損，傳導功能障硬、心動過緩、心室纖顫、心跳驟停死亡。水母毒素作用機制反映出水母毒素毒性效應的多樣化。臨床症狀觀察及動物實驗研究表明，水母毒素含有溶血、心血管、神經、肌肉、肝臟、腎臟及皮膚壞死等多種生物毒性，這些毒性效應導致了蜇傷患者出現相應的臨床症狀。遺憾的是，由於水母毒素極不穩定且量非常少，導致其毒性成分的純化與鑑定，以及作用機制研究相對滯後。就作用機制而言，除溶血和心血管毒性研究較多外，其他如神經、皮膚等毒性還停留在臨床病例報導的水平。

已知水母毒素特點

離子運轉

僧帽水母的毒素可能通過干擾突觸傳導和影響Na+、K+、ATP酶的活性，從而影響心臟傳導系統。口冠海蜇毒素在低濃度時，可以激活Na+、K+、ATP酶和Mg2+，在高濃度（>0.2mg/ml）時則起抑制作用。通過不連續膜分配色譜法分離純化出6個成份，其中1個可以強烈激活而另外5個則抑制線粒體的ATP酶活性。直接作用於ATP酶可能是由於毒素使細胞膜對Na+的通透性發生改變，它們中有的是可以使Na+運轉增加。在研究毒素對Ca2+運轉的影響時，發現從僧帽水母刺絲囊提取的毒素，能抑制大鼠骨骼肌漿網結合Ca2+的能力。

水母蜇傷的臨床表現

蛋白酶活性

據報導，水母毒素還具有蛋白酶活性。例如，水母Rhopilema esculentumKishinouye具有很強的蛋白酶活性，並且它的活性受到很多因素的影響。在不同pH其活性存在較大差異，其最適pH為8.0，而當pH為7.5時其活性最低；溫度對蛋白酶活性的影響也很明顯，在0-37℃時，水母毒素的蛋白酶活性隨著溫度的增加而增強，但是當溫度超過37℃時，其活性又迅速降低。金屬離子Zn2+、Mg2+和Mn2+都能夠促進蛋白酶活性。但，鄰菲羅啉和甘油都能夠強烈的抑制其酶活性，並且其最大的抑制率能夠分別達到87.5%和82.1%。水母Rhopilema nomadica的毒素中分離出具有α-糜蛋白水解酶活性和磷脂酶活性的組分。α-糜蛋白水解酶的活性受到胰肽酶和絲氨酸蛋白酶的抑制，其蛋白酶活性在酸性或溫度低於30℃時，活性受到強烈抑制。磷脂酶活性與溫度有關，4℃時活性最大，隨溫度的升高，活性降低。磷脂酶不穩定，在-36-4℃之間，3周后活性完全消失。研究證實水母Stomolophus melagris毒素含有豐富的蛋白酶，並已從中鑑定出以下蛋白酶：5-核苷酸酶、透明質酸酶、酸性及鹼性磷酸酶、磷酸二酯酶和亮氨酸氨肽酶等。同樣在水母Cyanea nozakii Kishinouye和Carybdea marsupialis。毒素內也檢測出PLA2等蛋白酶活性。

我國部分水母分布區域及套用

抗氧化活性

水母毒素還具有明顯的抗氧化活性，能夠清除超氧陰離子自由基（O2-·）和羥自由基（·OH ）。例如通過對白色霞水母Cyanea nozakii Kishinouy毒素的羥自由基清除作用、超氧自由基清除作用、還原能力和金屬螯合能力等抗氧化活性實驗結果顯示，白色霞水母毒素蛋白具有較高的清除羥自由基的能力，蛋白質濃度為41μg /mL時，其清除率可達到85%；但是對超氧陰離子的清除作用較弱，蛋白質量濃度為77.7μg /mL時，其清除率<50%；但是該毒素蛋白卻有較強的還原能力，但沒有螯合能力並且其抗氧化活性受溫度影響不大。而從水母Rhopilemaesculentum Kishinouye提取的毒素也具有顯著地抗氧化活性，並且分離到具有抗氧化和清除ROS能力組分，這些組分比維生素C和甘露醇以及BHA , B HA具有更強的抗氧化能力。其清除O2-·和·OH的能力可達維生素C的2000倍，BHA的35倍。此外，除了以上介紹的生物活性外，水母毒素還具有細胞毒性、影響粒子運轉、殺蟲活性等活性以及其他的潛在的生物活性。

毒理學

溶血毒性

溶血活性是指能夠導致紅細胞破裂並伴隨著釋放出血紅蛋白的現象，而具有溶血活性的物質統稱為溶血素。溶血素存在於一些動物分泌的毒素中如：蜂毒、蛇毒、水母毒素等，同時也存在在於一些細菌體內：如銅綠假單胞菌和美人魚發光桿菌等。

溶血活性是大部分水母毒素都共有的生物活性之一，但是溶血活性的強弱除了與水母的種類有關之外，還與血紅細胞的來源有一定的關係，即使同一種水母毒素可能對不同的紅細胞的敏感程度會有所差異，甚至是有一定的專一性。例如水母Rhopilema nomadica毒素對人、兔子、山羊、豚鼠血紅細胞均表現出溶血活性，但是其半溶血率分別為32ng、55ng、57ng和67ng；而水母Carybdeamarsupialis毒素的溶血性對山羊的紅細胞很敏感，而對人的紅細胞的溶血作用卻不敏感，甚至對兔子紅細胞無溶血作用。水母毒素的溶血活性還受到溫度、pH、金屬離子、糖的影響。水母毒素的溶血活性具有熱不穩定性，對溫度非常敏感，一般在溫度低於37℃其活性變化不大，但是當溫度升高到40℃時，其溶血活性則會急劇下降，甚至有的水母毒素在溫度達到37℃就無法檢測出其活性。

通路分析圖冊參考資料

溶血蛋白是惟一被成功純化並進行序列測定的水母毒素蛋白組分，已經從4種不同水母毒素中鑑定出6個不同的溶血蛋白，成為一個新的蛋白家族。根據生物信息學分析，溶血蛋白的作用機制很可能是在紅細胞膜上形成非特異性陽離子通道穿孔複合物。這一點在眾多離子通道工具藥物對水母毒素溶血活性的影響實驗中得到了支持，如非特異性陽離子通道抑制劑La3+對水母毒素溶血作用具有非常明顯的抑制效應。但是，除了離子通道阻斷劑外，其他如抗氧化劑、Ca2+螯合劑等也可以明顯拮抗水母毒素的溶血效應，表明除形成膜穿孔複合物外，溶血毒性蛋白可能還存在其他導致溶血的途徑。

pH也是影響水母毒素溶血活性的重要因素之一，不同pH下水母毒素的溶血活性的強弱不同。例如水母Carybdea marsupialis毒素中的溶血成分CARTOX的溶血活性在pH5.5–6.3和8.3-9.0時會受到抑制；而水母Rhopilema esculentum Kishinouye毒素的溶血活性則會在pH2-3受到抑制，甚至在pH>11時溶血活性消失。水母毒素的溶血活性還受糖的影響，當D-乳果糖的濃度達到10 mmol/L時，溶血活性幾乎完全喪失；ρ-硝基苯-β-D-乳糖吡喃糖苷、ρ-硝基苯-α-D-乳吡喃糖苷和D-半乳糖的濃度達到10 mmol/L時，對溶血活性也有抑制作用；D-半乳糖氨、苯基-β-D-半乳糖苷、D-蜜三糖和D-甘露糖對溶血活性有輕微的抑制作用；而N-乙醯基-D-半乳糖氨、α-D蜜二糖、D-葡萄糖、甲基-α-D-乳吡喃糖苷、甲基-β-D-乳吡喃糖苷、D-乳糖和D-海藻糖對溶血活性無明顯的抑制作用。有研究者認為，水母毒素的溶血活性與糖分子的大小有關，從而推斷水母毒素溶血活性的機理可能是誘導0.84-1.08 nm孔的形成。

水母毒素還受到金屬離子的影響，但是不同研究者的結果卻存在較大差異，有些研究者認為金屬離子能夠抑制水母毒素的溶血活性，例如水母Pelagianoctiluca毒素能夠被Ba2+和Cu2+等抑制，水母Rhopilema esculentumKishinouye毒素的溶血活性受到Mg2+、Cu2+、Zn2+和Ca2+的抑制；相反，另外一些研究者則認為水母毒素的溶血活性去依賴於某些金屬離子，例如10 mmol/L金屬離子Mg2+、Ca2+和Zn2+能夠增強水母Carybdea alata毒素的溶血活性；同樣水母Carybdea marsupialis毒素的溶血活性則受Ca2+影響較大，實驗結果表明0.1–1mmol/L Ca2+能夠明顯的增強水母毒素的溶血活性。除此之外，由於水母毒素是主要是蛋白類物質，所以其很容易受到水解酶的影響，例如神經氨酶和β-半乳糖酶分別能使水母Carybdea marsupialis溶解細胞的敏感性降低46%和56%；神經氨酶和β-半乳糖酶共同存在時，能夠使水母毒素溶血活性的敏感性降低70%；胰蛋白酶、膠原質酶、木瓜蛋白酶都能夠明顯的降低水母Carybdea alta毒素溶血活性。

心血管毒性

水母毒素心血管毒性一直是研究的重點。從水母蜇傷致死病例來看，絕大多數都與心力衰竭有關，而且動物實驗研究也發現中毒後心血管系統症狀最為顯著。從它的觸手提取的蛋白質毒素能使受注射部位壞死，可引起大鼠子宮的收縮與痙攣，沖洗也不能逆轉其作用圖。靜脈注射可引起紅細胞溶解、心動過緩、房室傳導阻滯和呼吸衰竭作用。這些有毒物質在加熱至35℃或被蛋白水解酶作用後失活。但遺憾的是，迄今未能純化和鑑定出單一的心血管毒性蛋白組分，這導致了水母毒素心血管毒性作用機制研究的滯後。就現有報導來看，水母毒素心血管毒性主要由細胞內Ca2+超載引起，可能涉及到非特異性陽離子通道形成、L型Ca2+通道過度開放、兒茶酚胺過度釋放，以及變態反應等多種機制。此外，水母毒素心血管毒性涉及到的部位包括心臟的傳導系統、心室肌細胞、血管組織的平滑肌細胞和內皮細胞等，可以導致各種類型的心律失常、血壓升高或降低等症狀。

從水母Chironex flekeri和Chryaora quinquecirrha提取的毒素對雞的心臟具有顯著地毒性，它能夠使心臟的跳動頻率降低，而長時間作用還會使心臟細胞停止跳動，如果劑量增加，使這種變化會加快。而從水母Physalia physalis中提取的毒素能夠引起體內和體外由前列腺素介導的血管舒張，並使培養的纖維細胞和離體的血管平滑肌的前列腺素合成增加；在哺乳動物心臟中，該水母毒素可引起心律不齊和影響傳導作用。據報導，從水母Cyanea capillata提取的毒素同樣具有心臟毒性。通過靜脈注射毒素到小鼠、大鼠和豚鼠體內，該毒素可使胃、肝臟、肺和右心室的靜脈收縮，並可引起離體心臟產生心律不齊，收縮力消失，最後心跳停止等現象。該毒素還可使靜止膜電位及動作電位下降和組織K+濃度下降，而Na+和Ca2+的濃度增加，並造成大鼠動脈和豬的心肌線粒體的氧利用均受到抑制，使培養的新生大鼠心肌細胞出現纖維性顫動，以至最後停止生長而死亡。從水母Chiropsalmus sp.和Chironex fleckeri中提取到的毒素，在濃度分別為150mg/kg和10μg/kg時，都能夠造成大鼠血壓降低隨後心血管崩潰。而從水母Chrysaora quinquecirrha中提取的毒素，能夠對離體的小鼠動脈環產生不可逆轉的收縮，並且在大約10-20min達到最高值。並且這種收縮不能被苯氧苄胺、阿托品、消炎痛和烏本苷低Na+或無Na+介質的預處理所抑制；而Ca2+通道阻塞物硝苯吡啶和戊脈安使收縮明顯降低。在無Ca2+介質中，水母毒素不會使產生的收縮加強。Xiao等人研究了水母Cyanea capillata毒素的心臟血管毒性，實驗結果顯示水母毒素對心臟血管具有很強的毒性，並且其活性受溫度和pH等條件影響較大。當溫度升高的60℃時，該毒素的毒性喪失大部分，而當溫度到80℃時，其活性完全消失。當pH在7–11時，其活性較好，但是當pH<5時，該毒素的心臟血管毒性則受到很大的抑制。

神經毒性

水母毒素對神經系統的作用既有中樞活性，也有外周活性。對於外周神經系統，水母毒素可以使細胞膜去極化，降低外周神經細胞的動作電位，阻斷神經傳導；對於中樞神經系統，具體作用機制還不明確，水母蜇傷後的神經症狀表明水母神經毒素主要作用於中樞，呈現出明顯的精神症狀和體徵，並可以最終導致死亡。不過水母毒素的毒性是多種成分共同作用的結果，神經毒素只是其中之一，並非快速毒性反應的主要成分，也不是毒素致死的主要因素，快速毒性作用和毒素致死的主要成分可能是粗毒其他成分如心臟毒素等引起的，由此可以解釋純神經毒素的毒性反而不如粗毒的毒性大。

水母毒素能明顯抑制斷神經信號的傳導。例如水母Chryraora quinquecirrha毒素能夠使Na+通透性升高使膜去極化，造成膜電位降低和微終板電位（MEPP）頻率升高，而用生理鹽水沖洗橫膈肌，毒素的去極化作用並不能逆轉，膜電位繼續下降；而將青蛙的坐骨神經放入水母Chryraora quinquecirrha毒素中75min後然後檢測動作電位的變化，可以發現動作電位的強度降低近80%；而在不含水母毒素的溶液長時間沖洗時，這種作用幾乎被完全逆轉。水母毒素還能使海兔的神經細胞突觸電位活性頻率和膜電位升高，突觸前及突觸後口腔神經細胞去極化並能提高自然突觸後電位活性基線。水母毒素的去極化作用和MEPP頻率的升高都受到Ca2+濃度的影響。從僧帽水母Physalia physalis觸手中分離出的毒素，可以影響淡水圓軸蟹由心神經節產生正常傳導，隨後心跳停止。通過把水母毒素滴到一段蛙的坐骨神經中發現，在刺激處理點遠端的神經時，能引起縫匠肌的正常收縮，但是神經段的傳導受到一定抑制。研究者還從水母Carybdea marsupialis毒素內分離純化後得到-120kDa的神經毒素蛋白CmNt，並且利用海蟹Ocypode quadrata為模型，通過向其腿中注射毒素，檢測該毒素的神經毒性。結果顯示，注射毒素後海蟹明顯出現典型的抽搐、癱瘓並最終引起死亡。然後分別向其腿部注射0.1mL 0.5、0.35、0.28、0.25、0.18、0.125和0.1 mg/mL的毒素4h觀察，結果顯示粗毒和CmNt對海蟹的LD50分別為1.05μg/g海蟹和15μg/g海蟹。

肌肉毒性

水母Carybdea rastoni毒素具有對皮膚損傷的作用，並且研究者從其中分離得到的43kDa的具有皮膚毒性的蛋白CrTX-A。在組織病理學研究中發現，當對小鼠皮下注射CrTX-A30min後，血管中有發炎細胞滲出物，2h後變得很明顯，而8h後則出現發炎細胞遍及上皮細胞的表面，連續組織密度增大及上皮細胞表面變硬；24h後，發炎細胞滲入毛囊，真皮及皮下組織，並且真皮和上皮開始腐爛。從水母Chironexfleckeri毒素分離到的600kDa（T1）和150kDa（T2）的兩組分均具有肌肉毒性，它們能對橫膈膜肌和血管平滑肌產生持續收縮，T2能使藤壺肌持續收縮，而T1對這種肌肉無明顯的作用。水母Carybdea rastonii的毒素組份PCrTX對離體的兔子胸動脈平滑肌具有明顯收縮作用。當其濃度>10-7g/mL時，1h後，收縮達到最大值。而這種收縮現象能夠被10-7mol/LNicardipine部分抑制，而氯丙嗪、三氟啦嗪、雙苯丙胺和罌粟鹼則能夠完全抑制收縮。同時研究還發現這種收縮現象還受到Na+和Ca2+的影響。在較低Na+濃度，收縮明顯降低，而去除Ca2+後則收縮明顯降低30%。

肝臟毒性

水母Chyraora quinquecirrha毒素內含有對人類的肝臟細胞產生毒性的多肽，當利用肝臟細胞介質的酸化率作為細胞新陳代謝的指數，當肝臟細胞置於濃度>1μg/mL的毒素中，肝臟的新陳代謝活動瞬間升高，隨後卻突然降低，並在短時間內造成細胞死亡。肝臟細胞對該毒性多肽的雙相反應和時間反應結果表明，水母毒素對肝臟的作用機理並不完全一致。有些毒素成份需要激活，例如165μg/mL的短桿菌肽或53μg/mL的鈣黴素能產生輕微的瞬間激活，隨後新陳代謝活性穩定降低最後造成細胞死亡。而即使將以上兩種激活劑的濃度降低10倍，也能分別造成約88%和75%的細胞死亡。如果預先將組織置於有機磷抗膽鹼脂酶VX和對氧磷或烷基化試劑環磷醯胺及二氯甲基二乙胺中，這樣就能降低毒素對細胞的毒性。這表明細胞蛋白質中的磷酸化或烷基化參與毒素的對肝臟的損壞。在離體的大鼠肝臟細胞培養物中，水母Chrysaora quinquecirrha毒素的毒性的多量反應曲線和單量反應動力學曲線都是呈現一定的線性。而細胞外Ca2+的濃度和細胞內螯合的鈣對毒素的毒性並無影響。因此，說明Ca2+在肝臟的毒性機理方面並沒有重要的作用。

分離提取

提取

水母毒素的分離純化一直以來是一項非常困難的工作，國外從事水母毒素的分離純化較早，經過研究人員的多年努力，相繼從水母Chironex fleckeri、Physalia physalis、Carybdea rastoni、Carybdea alata、Chiropsalmus quadrigatus、Scyphozoa Cyanea lamarckii和Carybdea marsupialis毒素內分離到具有溶血活性的毒素蛋白CfTX-1、CfTX-2、CAH1、CaTX-A、CaTX-B和CrTX-B；具有致死活性的毒素蛋白CrTX-A和CqTX-A；具有細胞毒性的蛋白ClGp1和具有神經毒性的毒素蛋白CmNt等。但是還沒有從霞水母（Cyanea sp.）和沙蜇（Stomolophus meleagris）毒素中分離到生物活性蛋白。

毒素主要分布於刺絲囊中，製備純淨、完整的刺絲囊有利於分離提純毒素。根據水母毒素的提取來源不同主要分為兩種，一種是直接對水母觸手進行破碎提取毒素, 該方法會在提取過程中不可避免的將非毒素類蛋白也提取在其中；其二，通過先製備水母刺絲囊細胞，然後再從刺絲囊細胞中提取水母毒素，該方法是套用最多的提取毒素的方法。套用這種方法在製備刺絲囊細胞過程中能夠將大多數水母觸手殘餘除去，有效地降低了非毒素類蛋白的引入，從而得到更純的水母毒素。此法得到的刺絲囊細胞最乾淨，且具有最佳的特定活性和最小的酶污染。

離子交換層析示意圖

不同的破碎刺絲囊細胞的方法對毒素提取效果也有較大影響，破碎水母刺絲囊細胞的方法主要有超音波破碎法、研缽研磨破碎法和組織研磨器破碎法。在超音波破碎的過程中會產生大量的熱量，常常會引起部分水母毒素在破碎提取過程中結構遭到破壞和活性喪失，而研缽研磨法所需要耗費的破碎時間很長，且提取率並不高。組織研磨器的作用原理是通過在高速振盪過程中，研磨珠在破碎管中劇烈運動將刺絲囊細胞打碎，提取水母毒素的方法，該方法具有提取效率高，對蛋白作用柔和等優點。因此，套用組織研磨器破碎水母刺絲囊細胞提取水母毒素是一種比較可靠製備水母毒素的方法。

提純

水母毒素主要為肽類毒素，常用的分離提純方法有高效液相色譜，離子交換層析，凝膠過濾層析，凝膠電泳等。最有效的方法是高效液相色譜，可根據實驗需要，用不同類型的分離柱，從而達到最好的分離效果。Hiroshi Nagai等利用離子交換型高效液相分離柱TSK-GEL CM- 650S和TSK-GEL CM- 5PW對Carybdea rastoni進行分離，然後再用凝膠滲透高效液相柱Superdex75分離，得到兩種具有溶血活性的毒素，CrTx-A和CrTx-B分子量分別為43 ku，45 ku。此方法還成功的從Carybdea alta和Chiropslmus quadrigatus中分離出溶血毒素。但還未見報導得到純淨的水母毒素，最好的分離結果是得到的水母毒素在SDS-PAGE電泳中得到單一帶。此外，免疫吸附層析，製備等電聚焦電泳等都可以用於分離水母毒素。

1.凝膠過濾層析（Gelfiltration chromatography）法又稱排阻層析或分子篩層析，主要是根據蛋白質的大小和形狀，即蛋白質的質量進行分離和純化。層析柱中的填料是某些惰性的多孔網狀結構物質，多是交聯的聚糖（如葡聚糖或瓊脂糖）類物質，使蛋白質混合物中的物質按分子大小的不同進行分離。這種方法利用帶孔凝膠珠作基質，按照分子大小分離蛋白質或其它分子混合物的層析技術，大蛋白質分子會先流出來，而小分子物質則在後面流出來，從而達到分離的效果。

2. 離子交換層析（Ion Exchange Chromatography簡稱為IEC），是以離子交換劑為固定相，依據流動相中的組分離子與交換劑上的平衡離子進行可逆交換時的結合力大小的差別而進行分離的一種層析方法。基質是由帶有電荷的樹脂或纖維素組成。帶有正電荷的稱之陰離子交換樹脂，而帶有負電荷的稱之陽離子樹脂。離子交換層析同樣可以用於蛋白質的分離純化。由於蛋白質也有等電點，當蛋白質處於不同的pH條件下，其帶電狀況也不同。陰離子交換基質結合帶有負電荷的蛋白質，所以這類蛋白質被留在柱子上，然後通過提高洗脫液中的鹽濃度等措施，將吸附在柱子上的蛋白質洗脫下來。結合較弱的蛋白質首先被洗脫下來。反之陽離子交換基質結合帶有正電荷的蛋白質，結合的蛋白可以通過逐步增加洗脫液中的鹽濃度或是提高洗脫液的pH值洗脫下來。

3. 疏水層析法：疏水層析也稱疏水作用下層析（Hydrophobic interactionchromatography,HIC），原理是通過蛋白質表面的疏水與親水集團，疏水層析是利用蛋白質表面某一部分具有疏水性，與帶有疏水性的載體在高鹽濃度時結合。在洗脫時，將鹽濃度逐漸降低，因其疏水性不同而逐個地先後被洗脫而純化，可用於分離其它方法不易純化的蛋白質。從分離純化生命物質的機制來看，也屬於吸附層析一類。疏水層析和反相層析（Reversed phasechromatography）分離生命物質的依據是一致的，利用固定相載體上偶聯的疏水性配基與流動相中的一些疏水分子發生可逆性結合而進行分離。該方法基於的是蛋白質的疏水差異，在高鹽溶液中，蛋白質會與疏水配基相結合，而其他的雜蛋白則沒有此種性質，利用此種性質，可以將蛋白質初步的分離，用於鹽析之後的蛋白質進一步提純。一般而言，離子強度（鹽濃度）越高，物質所形成的疏水鍵越強。影響疏水作用的因素包括：鹽濃度、溫度、pH、表面活化劑和有機溶劑等。疏水層析的套用與離子交換層析的套用剛好互補，因此，可以用於分離離子交換層析很難或不能分離的物質。

4.親和層析（Affinity chromatography）：在生物分子中有些分子的特定結構部位能夠同其他分子相互識別並結合，如酶與底物的識別結合、受體與配體的識別結合以及抗體與抗原的識別結合，這種結合既是特異的，又是可逆的，改變條件可以使這種結合解除。生物分子間的這種結合能力稱為親和力。親和層析就是根據這樣的原理設計的蛋白質分離方法。

防治

皮膚接觸海蟄的觸鬚後，立即會有刺痛感，局部逐漸出現線狀排列的紅斑、丘疹，瘙癢加劇。嚴重者局部可迅速出現紅斑、風團、水皰、淤斑、表皮壞死等，並有劇痛、全身發冷、腹瀉、噁心嘔吐、胸悶、煩躁、呼吸困難、咳嗽等。大部分水母中毒以皮炎或過敏反應為主，可用5%醋酸（或食醋）或40%~70%異丙醇濕敷，再用1%氫化可的松處理。或用1%氨水冷敷患處，也可用5%碳酸氫鈉等弱鹼性溶液或明礬水等冷敷。用10%葡萄糖酸鈣溶液10 ml靜脈注射，或用抗組織胺藥物如非那根、撲爾敏等治療。

套用前景

深海水母中的毒素可具有抑制腫瘤細胞生長的奇特功效，對白血病、惡性淋巴瘤、肺癌等亦有理想的療效。中醫認為，水母性味鹹、平，入肝、腎經，有清熱化痰、消積化滯之功效，適用於痰熱咳嗽、哮喘、大便秘結、消化不良、食欲不振等病症。《醫林纂要》言其“補心益肺，滋陰化痰，去結核，行邪濕，解酒醒渴，止咳除煩”。《歸硯錄》言“海蜇，妙藥也。宣氣化瘀，消痰行食而不傷正氣”。現代營養學分析表明，水母含有蛋白質、脂肪、硫胺素、核黃素、尼克酸和鈣、磷、鐵、碘等多種營養成分。動物試驗表明，水母能降低心肌收縮力，從而發揮降血壓的功效。清代溫熱病名家王孟英所研製的以水母為主料的“雪羹湯”，治療熱後傷陰效果甚佳。後世醫家用此湯治療高血壓，也收到良好的效果。民間也流傳用海蜇治病的若干驗方。如用水母來治療婦女血崩；用水母配合牡蠣、荸薺等煮食或煎服，可治療氣管炎、哮喘、淋巴結結核、小兒積滯、催乳、關節炎等症。