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蠍毒的收集和分離

蠍子被激怒時,出於防禦或攻擊的本能,會從毒囊裏排出毒液。蠍毒的采集就是基於這個道理。收集蠍毒常用的方法有三種:剪尾法、機械刺激法和電刺激法。切尾法:將全蠍腹部第五段兩側夾住,切下全蠍尾段,壓碎後用生理鹽水(0.9%氯化鈉溶液)浸泡,瀝出有毒部分,將尾段磨碎,用離心機(5000轉/分)離心5分鐘,重復3次。將有毒液體濃縮,放入容器中,然後制成幹燥的有毒粉末,保存在-5℃下備用。這樣每只蠍子只能采壹次毒,但采毒後的蠍子降低了藥用功能和經濟價值,對蠍子也是有害的,所以通常不使用。人工刺激法:用鑷子夾住壹只蠍子的爪肢,在容器中提起片刻,大部分蠍子的尾刺會排出毒液,但也有少數蠍子不解毒。不排毒者,可用細木筷子等硬物輕輕觸碰蠍子的頭部、胸部或前腹部,刺激蠍子的尾棘排毒。電擊法:此法是用電子脈沖解毒儀采集蠍毒的方法。這種方法收毒量大,效率高,壹人操作,全年多次收毒,不傷害蠍子。這是壹種更廣泛使用和科學的毒物收集方法。與三種收集蠍毒的方法相比,剪尾提取蠍毒的方法簡單、快速、產量高,適合大量收集蠍毒。缺點是活蠍只能采壹次毒液,人工刺激法得到的毒液清澈透明,但采毒量少,工作效率低,速度慢,不適合大規模提取蠍毒。

毒素類型和氨基酸序列圖譜。

電刺激獲得的毒物量比人工刺激多1倍。約3000只成年蠍子可產6-7g濕毒,凍成1g,即每毫克濕毒可加工成0.14-0.16毫克幹毒。每只蠍子在1次後可以產生0.34mg左右的幹毒。雄蠍個體比雌蠍小,產毒也比雌蠍少。在電脈沖刺激下,1母蠍子三次可產生2.59mg濕毒,1公蠍子三次可產生2.01mg濕毒(以每七天服用1毒計算)。但要嚴格註意衛生,保證收毒的純度;個別蠍子通電壹次不解毒,必須再次通電,但通電時間不得超過2秒,頻率為128 Hz,電壓為6-10伏。以免燒壞儀器,損傷蠍子。蠍子的解毒量隨溫度而變化。溫度低的時候,排毒量比較少。當溫度低於20℃時,蠍子的解毒量相當少。低於10℃時,蠍子停止解毒。因此,在常溫下養殖蠍子,應盡量在6月份氣溫高於25℃時進行。懷孕蠍子和種子蠍子不能用來收毒。孕早期的孕蠍子可以采毒,但是臨產前不能采毒。用於收毒的蠍子多為商業成年蠍子和老年蠍子。蠍毒主要由蛋白質和酶組成,容易失去活性。常溫下易變質,必須加工成幹毒粉才能長期保存。

蠍毒除了立即用於分離提純外,應盡快幹燥。蠍毒幹燥的目的是盡可能地除去毒液中的水分,提高粗毒液的穩定性,便於儲存、分析和銷售。常用的幹燥方法有兩種:壹是要用真空冷凍幹燥來保持蠍毒中酶的活性;第二,如果只是為了維持毒性,可以采用真空幹燥。

(1)真空幹燥(即真空幹燥)是在低壓下快速蒸發蠍毒中水分的方法。真空幹燥裝置包括真空幹燥器、冷凝管和真空泵。幹燥器頂部活塞連接冷凝管,冷凝管的另壹端依次連接吸濾瓶、幹燥塔和真空泵。蒸汽在冷凝管中冷凝,然後落入吸收瓶。幹燥劑(如五氧化二磷等。)和蠍毒樣本放在烘幹機裏。使用前,在烘幹機活塞周圍塗壹點凡士林,然後檢查整個裝置是否漏油。使用時,將蠍毒和幹燥劑分別放入平皿中,然後放入幹燥器中,開啟真空泵抽氣,直至蓋子推不動,依次關閉活塞和真空泵。蠍毒幹了以後,要慢慢松開活塞,防止空氣把蠍毒幹粉散出。最後在凈化條件下取出幹粉,立即包裝密封保存。

(2)真空冷凍幹燥:首先將蠍毒在低溫冷凍器中預凍成固體(毒液裝在不銹鋼皿中),然後在低溫高真空下升華,得到純白色的蠍毒幹粉。由於凍幹是在低溫高真空下進行的,毒液不起泡,不粘壁,松散,易取出,易溶於水,有利於保存。蠍毒的分離純化過程壹般是通過按分子量分離的色譜柱,再通過離子交換柱,最後通過反相HPLC技術獲得單壹組分。程序是:先用CM-Sephadex C-50離子交換層析分離,再用Sephadex G-50過濾,或用CM-Sephadex C-50、Sp-Sephadex C-25離子交換柱層析和Sephadex G-50凝膠過濾分離。如果用CM-Sephadex C-50進行離子交換層析,將毒性強的組分透析後再重新層析,再用Sephadex G-50凝膠過濾,即可純化出毒素。或者用反相高效液相色譜法分離東亞鉗蠍粗毒,用兩種不同的高效液相色譜系統反復分離,用0.1%三氯乙酸-水和0.1%三氯乙酸-70%乙醇-水梯度洗脫。或二次提取,即CM-Sephadex C-50離子交換層析,凝膠過濾,CM-Sephadex C-10脫鹽。

如果使用Sepharose FF陽離子交換凝膠柱,有望獲得高純度的單壹有效成分。HPCE和高效液相色譜法能很好地顯示蠍毒中小分子肽的組成和相對含量,結果基本壹致。目前分離純化蠍毒的研究主要集中在通過選擇不同柱長、流速和梯度的凝膠色譜和高效液相色譜,獲得具有高抗癌活性的單組分抗癌肽。如用三步層析法從蠍毒中分離抗癲癇肽並測定其N端50氨基酸序列,用離子交換層析和凝膠排阻層析從粗毒中分離鎮痛肽,用壹步CM Sephadex C-50超長柱和低壓陽離子交換柱從粗毒中純化鎮痛肽。如東亞鉗蠍鎮痛抗腫瘤肽(AGAP),是從東亞鉗蠍毒液中分離純化的單組分活性肽,是壹種簡單的堿性多肽,肽鏈單壹,等電點大於10。它含有堿性氨基酸,也富含疏水性氨基酸。活性肽n端部分的氨基酸序列為:VRDGY IADDKNCAYF CGRNA YCDDE。

為了獲得高純度的蛋白質,往往反復使用凝膠過濾層析和離子交換層析,但這種分離方法的缺點是樣品損失率太高,勞動量大。利用基因工程技術制備蠍毒特異性蛋白的研究正在開展,但成本高,數量有限。因此,粗蠍毒的分離仍然是蠍毒特異性蛋白的主要來源。蠍毒只能在普通冰箱(1-4℃)中短期保存。只有凍幹成結晶粉末,才能保留其生理活性。影響蠍毒幹粉穩定性的主要因素是水分、空氣和溫度。幹粉含水量低於10%時,能抑制微生物活性;當含水量低於3%時,化學活性會受到抑制。因此,蠍毒幹粉應裝在小瓶或試管中,用熔封或石蠟密封,隔絕空氣,然後保存在低溫冰箱(30℃)中。

從養殖場運輸新鮮蠍毒到采購、加工或檢驗部門時,必須用廣口瓶和冰瓶(瓶內有碎冰降溫)攜帶。如果將蠍毒幹粉運輸到較遠的地方,還應采取冷卻措施,防止蛋白變性和蠍毒失活。大多數動物性中藥的有效成分尚不清楚或完全清楚,對其提取純化工藝的研究也很少。在中成藥的生產過程中,動物類中藥基本都是直接用生藥粉末制成,少數是用水、醇提取,水醇法精制。由於動物中藥的有效成分大多是蛋白質、多糖等大分子或其水解產物,用常規方法很難將這些大分子完全提取、分離和純化。

傳統上蠍毒以蠍粉入藥效果較好,這也是臨床常用的方法。但是生粉用量大,很難過衛生標準。同時,大多數蠍子都是用產地加工的產品入藥的。而產地的全蠍加工壹般采用水煮或鹽水,但這兩種方法都有很多不合理的地方,如有效成分的流失和變性,質量難以控制,鹽水蒸煮因含鹽量不同導致臨床用量不準確,限制了進壹步使用。蠍子毒素主要根據其分子結構中是否含有二硫鍵來分類,其中壹種根據其藥理特性可分為Na+通道、K+通道、Cl-通道和Ca2+通道(主要存在於骨骼肌細胞的質膜中)毒素。這些離子通道是細胞膜表面壹類分子量較大的跨膜糖蛋白,在膜上形成特殊的親水孔,是細胞內外離子交換的途徑,是神經、肌肉、腺體等多種組織細胞膜上的基本興奮單位,能產生和傳導電信號,具有重要的生理功能。

鈉離子通道

根據作用方式和結合位點的不同,鈉離子通道毒素可分為α-毒素和β-毒素。α-毒素以電壓依賴性方式作用於Na+通道3位點,延緩Na+通道的失活過程,減緩Na+通道的電流衰減,延長動作電位時間。根據作用靶標的不同,α毒素可分為四類:①對哺乳動物具有高度特異性的典型α毒素,②作用於昆蟲的昆蟲α毒素,③中間型α毒素,同時作用於哺乳動物和昆蟲的α毒素是相似的。

β毒素與Na+通道的4位結合,影響Na+通道的激活過程,使Na+通道的電壓依賴性激活曲線向負電位移動。根據β-蠍毒素對昆蟲和哺乳動物鈉通道的特異性以及作用於昆蟲時癥狀的不同,可分為:抗哺乳動物β-毒素、抗昆蟲興奮性β-毒素、抗昆蟲抑制性β-毒素和TsVII或γ-蠍毒素。抗哺乳動物β蠍毒素,對哺乳動物有劇毒,能在膜片鉗下調節哺乳動物腦內鈉通道電流;抗蟲興奮毒素即使註射到哺乳動物(如小鼠腦)中,也是毫克級的,沒有毒性;抗蟲抑制毒素可通過註射誘導昆蟲延遲麻痹。利用膜片鉗技術,抗蟲抑制毒素使軸突膜動作電位向強去極化方向移動。第四種β-毒素對昆蟲和哺乳動物的鈉通道都有很高的活性。如Lqhβ1毒素註射到家蠅幼蟲體內,具有典型的抑制作用。

鉀離子通道

第壹種以Charybdotoxin(CTX)為代表,分子中有三對二硫鍵,配對模式為C1-C4,C2-C5,C3-C6。然而,CTX對鉀離子通道亞型的選擇性較低,這使得它被廣泛使用。從1990開始,ChTx被開發為實驗室商品。能阻斷高電導Ca2+激活的K+通道(BKCa)、電壓依賴性K+通道(如淋巴細胞和果蠅中的Shaker K+通道)、A型K+通道(卵母細胞)和小電導Ca2+激活的K+通道(海兔神經元),可作為神經細胞、血細胞和破骨細胞中的電壓依賴性kv 65438+。其特征在於它們的N端是焦谷氨酸殘基,具有70%的氨基酸序列相似性,保守的Phe和Trp殘基分別位於分子的第二位和14位。類似的毒素還有CTX-Lq2,1beriotoxin(1bTX),BmTX,PBTX。

第二類以noxistoxin(NTX)為代表,首次從墨西哥Centruroides noxius蠍毒素中分離得到,包括從五種蠍毒中分離的八種肽,也是首次報道的蠍鉀通道阻斷劑。主要作用於電壓依賴性K+通道,延長動作電位持續時間,對Ca2+激活的K+通道(KCa)有弱抑制作用。這類毒素與第壹類蠍毒素有80%的氨基酸序列相似性,但只有40%的相似性。NTx能可逆地阻斷squid軸突樣本中的延遲整流鉀通道、大鼠骨骼肌樣本中的BKCa和人T淋巴細胞中的電壓依賴性鉀通道,並呈劑量依賴性。類似的毒素還有MgTX,CoTX1,CITX,TsKa,HTX。

第三類以Kaliotoxin(KTX)為代表,首次從北非蠍毒Androctonus Martetanicus Mauretanicus粗毒中分離得到,包括從7種蠍毒中純化的9個肽段,由37-38個氨基酸殘基組成。這類毒素有80%-90%的氨基酸序列相似性,而與第壹、二類相比有40%-50%的相似性。它能阻斷電壓依賴性鉀通道,包括高電導Ca2+激活的K+通道(BKCa)。類似的毒素包括Ag-itoxin 2(AgTX 2)、AeTX 3、KTX 2和KTX 3。

第四類以LTX1、P05、BmP05為代表,均由31個氨基酸殘基組成,氨基酸序列相似度為84%。它們對小鼠毒性很大,腦室註射的致死量小於2μg/kg。它們能與apamin競爭結合小鼠突觸膜上的apamin受體,並能特異性阻斷不同細胞類型中對apamin敏感的鉀通道(低電導、Ca2+激活、Ca2+激活、APAMIN敏感的K+通道,SKCa)。

第五類是TSK毒素,壹種從產於巴西的蠍子提提俄斯serru-latus毒素中分離的35肽,其在C末端含有獨特的-Cys-Asp-Cys-三肽結構。它特異性作用於由對apamin敏感的小電導Ca2+激活的K+通道(SKCa)。而RodriguesAR等學者發現TsTX-Ka可以阻斷爪蟾卵母細胞上的Kvl.3通道(Shaker K+通道的壹個亞型),具有很高的親和力和可逆性。

第六類以MTX(Mauxotoxin)為代表,它是從北非的天蠍maurus toxin中分離出來的,包括從三種蠍毒中分離出來的五種多肽,大小從34到37個氨基酸殘基不等。MTX分子包含四對不同於其他毒素的二硫鍵:C1-C4、C2-C5、C3-C6和C7。其他匹配方法有:C1-C5,C2-C6,C3-C7,C4-C8。可阻斷電壓依賴性K+通道,如蠅類的ShakerK+通道、Apamin或KTX敏感性K+通道。類似的毒素還有Pi1、HTX1、Pi4等。

第七組以P01為代表,由28-29個殘基組成,包括從三種蠍毒中分離的四種肽。它是迄今為止發現的最小的蠍毒素組,氨基酸序列相似度為76%。主要作用於對apamin敏感的小電導Ca2+激活K+通道(SKCa),但相對結合能力較弱。對小鼠毒性很大(腦室註射至mg水平仍無反應)。因此,雖然這四種肽因結構相似而被歸類為鉀通道毒素,但其主要功能還有待探索。類似的毒素還有BmP01和LPII。

第八類以BmP02為代表,包括從兩種蠍毒中分離的三種多肽:BmP02、BmP03和LP1。從中國東亞鉗蠍粗毒中分離的28個多肽含有3對二硫鍵,氨基酸序列僅1殘基不同。它對由對apamin敏感的小電導Ca2+激活的K+通道(SKCa)作用微弱,對小鼠無致死毒性。進壹步的研究表明,BmP02可以減弱兔心肌細胞的瞬時外向鉀離子電流,因此BmP02可以作為研究瞬時外向鉀離子通道的工具。

第九類是以BTK-2為代表的K+通道阻斷劑,它是從印度紅蠍子(Buthus tamulus)的粗毒液中分離出來的。它由32個氨基酸通過6個保守的半胱氨酸交聯而成,分子量為3452Da。BTK-2與其他K+通道阻滯劑有40%-70%的序列相似性。

當然,這種分組並不是絕對的,各種毒素在結構上是有重疊的,尤其是在生物活性上。例如,CTX不僅作用於BKCa,還作用於淋巴細胞中的Kv、果蠅搖床中的Kv、爪蟾卵母細胞表達的A通道(KA)和海兔的SKCa。NTX不僅抑制Kv,而且弱抑制鈣激活鉀通道(KCa)。MTX不僅抑制shaker鉀通道,而且抑制apamin和KTX與大鼠腦突觸體膜的結合。

鈣通道

僅分離出其中兩種毒素:IpTxA和Maurocalcine,它們是從蠍子Pandinus imperator和蠍子maurus palmatus的粗毒素中分離出來的。兩者均由33個氨基酸殘基組成,分子中有3對二硫鍵,同源性為82%。小鼠的LD50為20μg/小鼠,它們能可逆地作用於肌型蘭尼堿受體(RyRtype 1。

鈣通道毒素富含堿性殘基,可與細胞膜上帶負電荷的脂肪酸分子結合,破壞脂質雙分子層並進入膜內與細胞內蘭尼堿受體相互作用。與RyRs結合的分子機制與二羥基嘧啶受體的II-III環相同,通過與Rryanodine受體的相互作用激活內質網中Ca2+的釋放。

氯離子通道

氯通道毒素是從蠍毒中通過凝膠過濾和HPLC分離純化得到的壹種多肽。對膠質瘤的特異性氯通道(GCC)有特異性親和力,正常腦組織中沒有。分子量為4070,有4個二硫鍵,36個氨基酸殘基。類似毒素還有BeI1、BeI5、AmmP2等。氯毒素能抑制原發性膠質瘤的侵襲和轉移。按靶標可分為哺乳動物毒素(MTx,含量高達10%-50%)、脊椎動物毒素和昆蟲毒素,即抗蟲蠍毒素(ITx,含量低於1%)和甲殼動物神經毒素(CTx)。分類是根據蠍毒多肽註射到不同的實驗動物體內,如小鼠、麻蠅或家蠅、等足類甲殼動物體內,或註射到不同的隔離動物或樣品中的毒性反應,作出相應的分類。根據藥理和電生理作用,哺乳動物毒素可分為α和β兩種。α毒素通過抑制細胞膜上鈉離子通道的失活來衰減鈉電流,動作電位持續時間顯著延長,而β毒素主要影響鈉通道的激活,使電壓依賴性鈉激活曲線向負膜電位移動,即去極化引起的興奮效應。然而,現有的研究表明,MTx和CTx的定義並不嚴格和明確。MTx和CTx對三種動物有不同程度的毒性,但對哺乳動物和甲殼動物的麻痹作用更敏感,而ITx的定義相對合理。

1971年,Zlotkin等人率先從非洲蠍子Androctons australis中純化出抗蟲蠍毒素Aa IT,建立了抗蟲蠍毒素的鑒定方法。這種方法使用麻蠅幼蟲作為鑒定材料,後來還使用了家蠅、蟑螂和蝗蟲等壹些昆蟲。按動作效果可分為快速收縮麻痹效果的CP型和緩慢放松昆蟲肌肉直至完全麻痹的FP型。

根據受體部位和電生理效應的分類,ITx可進壹步分為興奮型、抑制型和α?a型和b型當然,在抗蟲蠍毒素中,也有對哺乳動物(或甲殼動物)和昆蟲有毒性的毒素,但其中有些毒素對昆蟲的毒性遠遠大於對哺乳動物的毒性。

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