Кровь против яда: ученые нашли новый способ спасать после укусов змей

Почему змеи не погибают от собственного яда

Способность некоторых ядовитых змей противостоять собственному яду известна ученым уже давно. Однако оставался главный вопрос: что именно в организме рептилий позволяет им переживать воздействие токсинов, способных быстро убить другое животное.

Исследователи из Университета Мэриленда решили искать ответ непосредственно в крови западного техасского гремучника — Crotalus atrox.

Выяснилось, что в крови этих змей циркулируют специальные белки, которые способны блокировать действие определенных компонентов яда. По сути, эволюция снабдила гремучих змей собственной системой защиты от опасного оружия, которым они сами пользуются.

Особое внимание ученые уделили семейству белков FETUA.

Еще в 2022 году исследовательская группа установила, что один из них — FETUA-3 — способен подавлять действие многих металлопротеиназ, содержащихся в яде гремучих змей.

Новое исследование позволило выяснить, насколько далеко может распространяться такая природная защита.

По отдельности белков оказалось недостаточно

Яд змеи — чрезвычайно сложная смесь. Он может содержать около сотни различных токсичных белков, причем их набор и концентрация существенно отличаются у разных видов.

Одними из важнейших компонентов яда гадюковых являются металлопротеиназы. Они способны повреждать ткани и кровеносные сосуды, нарушать свертывание крови и вызывать кровотечения.

Ученые проверили действие разных белков FETUA по отдельности.

Некоторые из них действительно снижали определенные последствия отравления: например, подавляли ферментативную активность токсинов или уменьшали кровотечение. Однако одного белка оказалось недостаточно, чтобы надежно защитить организм от смертельного действия яда.

Тогда исследователи решили объединить несколько природных защитных белков.

Комбинация сработала значительно мощнее

Результат оказался намного сильнее.

Определенные сочетания белков FETUA дополняли действие друг друга и смогли полностью нейтрализовать смертельное действие яда гремучей змеи в опытах на мышах.

Более того, в лабораторных тестах оптимизированные комбинации оказались примерно в 10 раз эффективнее очищенного коммерческого противоядия, с которым их сравнивали исследователи.

Защита не ограничилась ядом одного вида. Белки западного техасского гремучника смогли противодействовать металлопротеиназам и нейтрализовать смертельное действие ядов нескольких других представителей гадюковых, в том числе видов, эволюционно довольно далеко отстоящих друг от друга.

Для исследователей это особенно важно: одно из слабых мест существующих противоядий заключается в том, что эффективность препарата может заметно различаться в зависимости от вида змеи и состава ее яда.

Почему современные противоядия несовершенны

Укусы ядовитых змей остаются серьезной проблемой здравоохранения. По оценкам, приведенным авторами исследования, ежегодно от них погибают около 100 тысяч человек, а примерно 400 тысяч получают различные формы инвалидности.

Особенно тяжелая ситуация складывается в сельских и удаленных районах, где своевременно получить необходимое противоядие бывает сложно.

Большинство современных препаратов производят с использованием животных. Им вводят небольшие дозы яда, после чего из их крови получают антитела, способные связывать токсины.

Такие препараты спасают жизни, однако технология имеет недостатки. Производство может быть дорогим, эффективность препаратов различается, а сами средства не всегда одинаково хорошо работают против разнообразных токсинов. Кроме того, возможны серьезные иммунные реакции.

Новый подход принципиально отличается: ученые предлагают использовать механизмы, которые сама эволюция создала для защиты змей от их собственного яда.

До лекарства для человека еще далеко

Несмотря на впечатляющие результаты, говорить о появлении нового готового противоядия для людей пока преждевременно.

Исследование проводилось преимущественно в лабораторных условиях и на мышах. Ученым еще предстоит выяснить, насколько безопасным и эффективным такой подход окажется при дальнейшем изучении.

Кроме того, нынешняя работа была сосредоточена главным образом на металлопротеиназах — одной из ключевых групп токсинов гадюковых. Между тем змеиные яды содержат множество других опасных компонентов.

Исследовательская группа уже изучает возможность применения подобного подхода против других основных семейств токсинов.

В перспективе ученые рассчитывают создавать рекомбинантные, то есть производимые лабораторным путем, аналоги природных защитных белков. Теоретически на их основе можно будет разработать противоядия, действующие сразу против ядов нескольких видов змей.

Одними из первых подобные препараты могут появиться в ветеринарии. Средства для лечения людей, по оценке исследователей, могут последовать позже.

Главная идея открытия при этом удивительно проста: вместо того чтобы искать защиту от змеиного яда исключительно извне, ученые обратились к организму самой змеи. Оказалось, что за миллионы лет эволюция уже создала внутри нее собственную молекулярную систему противоядия.