眼鏡蛇毒神經毒素

眼鏡蛇毒的主要成分之一，是眼鏡蛇毒中最主要的致死成分。以突觸後神經毒素為主。由於眼鏡蛇毒神經毒素止痛無成癮性，無耐藥性，因此在吸毒者戒毒方面前景廣闊。

基本介紹

• 中文名：眼鏡蛇毒神經毒素
• 外文名：cobra neurotoxin
• 所屬學科：生物化學與分子生物學
• 分子量：7kD
• 分子特性：鹼性蛋白質

簡介

蛇毒是由蛇的毒腺分泌的一種天然蛋白質，含有多種蛋白質、多肽、酶類和其他小分子物質，具有較好的生物學活性，是人類研究最多、利用最多的動物毒素。從眼鏡蛇毒中分離出來的α-神經毒素可以特異的、幾乎不可逆的狀態與乙酞膽鹼受體結合(AChR)，是研究AChR結構和功能的理想研究工具。同時因為α-神經毒素具有高的穩定性，含有多對二硫鍵，有大量的天然同源蛋白，也使得它們成為研究蛋白摺疊和結構功能關係的良好模型。

神經毒素是眼鏡蛇毒的主要成分之一。自從1965年第一次從台灣產眼鏡蛇毒中分離出NTX以來，NTX的生物化學及生物活性得到了廣泛的研究。它是分子量約7kD的鹼性蛋白質，因其能與膽鹼能受體特異性結合，因此從20世紀60年代以來，一直是進行受體研究的重要工具之一。

眼鏡蛇毒中含有大量的神經毒素。我國有2種眼鏡蛇，分別是舟山眼鏡蛇(naja atra)和孟加拉眼鏡蛇(naja kaouthia)，前者過去又稱為中華眼鏡蛇。舟山眼鏡蛇毒主要含突觸後神經毒素，與神經肌肉接頭處N_型乙醯膽鹼受體(nAChR)結合，阻礙化學神經遞質乙醯膽鹼與受體結合，從而阻斷肌肉興奮。

眼鏡蛇毒神經毒素(cobra neurotoxin)是眼鏡蛇毒中最主要的致死成分，它的主要作用是選擇性的與骨骼肌運動神經終板上的乙醯膽鹼受體結合，從而起拮抗乙醯膽鹼的作用。班建東等人的研究發現，眼鏡蛇毒神經毒素經胃液水解後超濾得到分子質量小於3000的低分子水解產物，該產物在小鼠熱板及大鼠嘶叫測痛實驗中都顯示出明顯的鎮痛作用，並有劑量效應關係。由於眼鏡蛇毒神經毒素止痛無成癮性，無耐藥性，因此在吸毒者戒毒方面前景廣闊。

眼鏡蛇毒神經毒素紫外光譜圖

理化性質

化學性質

徐彭等從江西產中華眼鏡蛇(Naja naja atra)蛇毒中分離提純得到電泳純的神經毒素，它對大鼠膈神經膈肌標本及清醒家兔具有典型的箭毒樣作用，等電點為pH8.8，分子質量為6800~7000u。

眼鏡蛇毒神經毒素HPLC圖

眼鏡蛇毒神經毒素圖冊參考資料。

分離提純

選擇SP-Sephadex C-50陽離子交換介質進行分離。採用醋酸銨緩衝液作為洗脫液，以酸性醋酸銨緩衝液平衡色譜柱，使帶正電荷的神經毒素與色譜柱上負電荷基團結合，再通過逐步升高洗脫液的pH和增加離子強度洗脫神經毒素。升高洗脫液的pH可使神經毒素所帶的正電荷減少，與色譜柱的結合力降低；而增加離子強度可使帶正電荷的無機離子置換結合在色譜柱上的神經毒素，兩者同時運用可產生相加作用，使洗脫液在pH和鹽濃度都不太高的條件下，即可獲得較好的分離效果。

眼鏡蛇毒神經毒素毛細管電泳譜圖

生化結構

眼鏡蛇毒神經毒素以突觸後神經毒素為主。突觸後神經毒素一般由60-80個胺基酸殘基形成一條多膚鏈，胺基酸殘基的組成及相對位置具有很大的同源性。分子中含有4-5個二硫鍵，其中4個二硫鍵聚集在一起形成一個緻密的核心，由此核心伸展出三環就象三個手指，因此又被形象地稱為三指蛋白(three-finger protein)。此類神經毒素屬小分子蛋白，有長鏈和短鏈之分。短鏈含6062個胺基酸，四對二硫鍵，長鏈含66-74個胺基酸，五對二硫鍵。二級結構分析結果顯示它不存在。廣西眼鏡蛇神經毒素的分子量為7862道爾頓，屬於長鏈神經毒素。神經毒素(neurotoxin )富含鹼性胺基酸，胺基酸的組成為：門冬氨酸，蘇氨酸，絲氨酸，谷氨酸，甘氨酸，丙氨酸，胱氨酸，纈氨酸，異亮氨酸，亮氨酸，酪氨酸，苯丙氨酸，賴氨酸，組氨酸，精氨酸，脯氨酸，蛋氨酸。

眼鏡蛇毒神經毒素分子結構

長鏈和短鏈的蛇毒突觸神經毒素在空間結構上的差別在於長鏈神經毒素中央大環頂部形成分叉，這是第5對二硫鍵的存在引起的;而且它還有一個長的尾巴從緻密的二硫鍵核心伸出，這一突出的的尾部表面是其獨特免疫學性質的結構基礎。

眼鏡蛇毒神經毒素胺基酸排列

毒理

Chang等利用離子交換色譜和反相HPLC從台灣產中華眼鏡蛇(Naja naja atra)中分離出的一種神經毒素，與其它已知神經毒素不同的是，此神經毒素分子在N-端含有由兩個額外的半胱氨酸殘基連線形成的二硫鍵，圓二色譜和計算機模擬分子結構揭示其二級結構含較少的β-摺疊。此外， Chang等從印度眼鏡蛇(Indian King cobra，Ophiophagus hannah)中分離得到一種不同於α-神經毒素的新的神經毒素-Oh9-1，胺基酸序列測定表明Oh9-1由57個胺基酸和8個半胱氨酸殘基組成，圓二色譜揭示其主要含β-摺疊。Oh9-1能不可逆地抑制氯化氨甲醯膽鹼誘導271的肌肉收縮，其IC50值相當於α-環蛇毒素的4倍。

眼鏡蛇毒神經毒素離子交換色譜圖

對人體作用

神經毒素後30min和2h，多數臟器的放射性摻入量高於對照組，說明中華眼睛蛇毒神經毒素對組織具有較強的親和力，在體內分布廣泛。其中血供豐富的器官，腎上腺、肝、脾等放射性摻入量相對較高，其親和力無明顯的組織特異性。

大鼠靜脈注射毒素後在器官內分布示意圖

125I-NTX 50μg·kg-1，給藥後30min，分布最多的是腎臟，在其他臟器的分布多少依次為：膀胱及尿>肺>腸及內容物>腎上腺>肝>膈肌>脾>心>胸腺>腦。給藥後2h，分布最多的仍是腎臟，但已減少至30min時的一半左右，在其他臟器的分布依次為：膀胱及尿>脾>胸腺>腸及內容物>心>肝>腎上腺>肺>腦>膈肌。125I-NTX在腎臟以外的各實質性臟器的分布，無明顯的差異，均較腎臟少很多，在腦的分布較低。給藥後2h，在脾和胸腺的分布較30min時有比較明顯的增加。

神經毒素後30min和2h，多數臟器的放射性摻入量高於對照組，說明中華眼睛蛇毒神經毒素對組織具有較強的親和力，在體內分布廣泛。其中血供豐富的器官，腎上腺、肝、脾等放射性摻入量相對較高，其親和力無明顯的組織特異性。各臟器以腎臟和膀胱及內容物中分布最高，為對照組的11倍，說明該毒素以其分解產物能迅速由腎臟排泄。腦組織的放射性摻入量在給毒後30min與對照組比較無顯著性差異，在給毒後2h仍未見有顯著差異，說明其在腦組織中的分布很低，可能是其不能透過血腦屏障之故。雖然可阻斷N2膽鹼受體，但NTX在骨骼肌中的分布卻很低，說明NTX對骨骼肌沒有特別的親和力。

神經毒素在大鼠和兔器官中的分布示意圖

醫學作用

眼鏡蛇神經毒素的免疫原性強，而分子量較小，免疫接種於動物，可製成實驗性自身免疫性重如肌無力的模型，有助該病的發病機理研究。眼鏡蛇神經毒素的特異性好、親和力強用作研究神經遞質受體組織及細胞特異性分布的探針及，用來分離提純特異的神經遞質受體如從銀環蛇毒中分離的。NT進行放射性標記，再用放射自顯影方法檢測。可以確定N-AchR的位置以及受體通道的結構。神經毒素分子側鏈基因進行氧化修飾製成變構神經毒素用於臨床治療脊髓前角、延髓和大腦皮質的運動神經元發生“退行變性病”。

不同的蛇毒物質可能有對不同的細胞的凋亡產生不同的影響，研究其機制有利於對細胞凋亡的深入了解。Araki等人報導將眼鏡蛇毒、海蛇毒等神經毒素作用於培養細胞時，不發生凋亡，表現為壞死。神經性蛇毒也有誘導細胞凋亡的作用。1994年Striahkov等人報導眼鏡蛇外裏海亞種神經毒素能誘導腫瘤細胞的凋亡，Renshaw等人用金環蛇毒雞胚腹腔內注射，追蹤到碘化。實驗證明。神經性蛇毒也有抑制細胞凋亡的作用。蛇神經毒素可以各種神經痛用來進行戒毒治療。套用蛇神經毒素止痛，不會成癮，無賴藥性，而且在顯示療效後劑量反可減少，已經用於吸毒成癮者戒毒。