Το δηλητήριο του φιδιού είναι το δηλητηριώδες, συνήθως κίτρινο υγρό που αποθηκεύεται στους τροποποιημένους σιελογόνους αδένες των δηλητηριωδών φιδιών. Υπάρχουν εκατοντάδες είδη δηλητηριωδών φιδιών που βασίζονται στο δηλητήριο που παράγουν για να εξασθενίσουν και να ακινητοποιήσουν το θήραμά τους. Το δηλητήριο αποτελείται από ένα συνδυασμό πρωτεϊνών, ενζύμων και άλλων μοριακών ουσιών. Αυτές οι τοξικές ουσίες λειτουργούν για να καταστρέψουν τα κύτταρα, να διαταράξουν τα νευρικά ερεθίσματα ή και τα δύο. Τα φίδια χρησιμοποιούν το δηλητήριό τους με προσοχή, εισάγοντας ποσότητες επαρκείς για να απενεργοποιήσουν το θήραμα ή το υπερασπιστούν από τους αρπακτικούς. Το δηλητήριο του φιδιού λειτουργεί με το σπάσιμο των κυττάρων και των ιστών, γεγονός που μπορεί να οδηγήσει σε παράλυση, εσωτερική αιμορραγία και θάνατο για το θύμα δαγκώματος φιδιού. Για να τεθεί σε ισχύ το δηλητήριο, πρέπει να εγχυθεί στους ιστούς ή να εισέλθει στην κυκλοφορία του αίματος. Ενώ το δηλητήριο του φιδιού είναι δηλητηριώδες και θανατηφόρο, οι ερευνητές χρησιμοποιούν επίσης συστατικά του δηλητηρίου του φιδιού για να αναπτύξουν φάρμακα για τη θεραπεία των ανθρώπινων ασθενειών.
Το κύριο συστατικό του δηλητηρίου φιδιού είναι η πρωτεΐνη. Αυτές οι τοξικές πρωτεΐνες είναι η αιτία των περισσότερων επιβλαβών συνεπειών του δηλητηρίου του φιδιού. Περιέχει επίσης ένζυμα, τα οποία συμβάλλουν στην επιτάχυνση των χημικών αντιδράσεων που διασπούν χημικούς δεσμούς μεταξύ μεγάλων μορίων. Αυτά τα ένζυμα βοηθούν στην κατανομή του υδατάνθρακες, πρωτεΐνες, φωσφολιπίδια, και νουκλεοτίδια σε θήραμα. Τα τοξικά ένζυμα λειτουργούν επίσης για να μειώνουν την αρτηριακή πίεση, να καταστρέφουν τα ερυθρά αιμοσφαίρια και να εμποδίζουν τον έλεγχο των μυών.
Ένα πρόσθετο συστατικό του δηλητηρίου φιδιού είναι η πολυπεπτιδική τοξίνη. Τα πολυπεπτίδια είναι αλυσίδες αμινοξέων, που αποτελούνται από 50 ή λιγότερα αμινοξέα. Οι πολυπεπτιδικές τοξίνες διακόπτουν τις κυτταρικές λειτουργίες που οδηγούν στον κυτταρικό θάνατο. Ορισμένα τοξικά συστατικά του δηλητηρίου φιδιού βρίσκονται σε όλα τα δηλητηριώδη είδη φιδιού, ενώ άλλα συστατικά βρίσκονται μόνο σε συγκεκριμένα είδη.
Αν και τα δηλητήρια του φιδιού αποτελούνται από μια πολύπλοκη συλλογή από τοξίνες, ένζυμα και μη τοξικά έχουν ταξινομηθεί ιστορικά σε τρεις κύριους τύπους: κυτοτοξίνες, νευροτοξίνες και αιμοτοξίνες. Άλλοι τύποι τοξινών φιδιού επηρεάζουν συγκεκριμένους τύπους κυττάρων και περιλαμβάνουν καρδιοτοξίνη, μυοτοξίνες και νεφροτοξίνες.
Κυτοτοξίνες είναι δηλητηριώδεις ουσίες που καταστρέφουν τα κύτταρα του σώματος. Οι κυτοτοξίνες οδηγούν στο θάνατο των περισσότερων ή όλων των κυττάρων σε ιστό ή όργανο, κατάσταση γνωστή ως νέκρωση. Κάποιοι ιστούς μπορεί να εμφανίσουν υγροποιητική νέκρωση στην οποία ο ιστός είναι εν μέρει ή πλήρως υγροποιημένος. Οι κυτοτοξίνες βοηθούν να χωνέψουν μερικώς το θήραμα προτού καταναλωθεί. Οι κυτταροτοξίνες είναι συνήθως ειδικές για τον τύπο κυττάρου που προσβάλλουν. Οι καρδιοτοξίνες είναι κυτοτοξίνες που καταστρέφουν τα καρδιακά κύτταρα. Οι μυοτοξίνες στοχεύουν και διαλύουν τα μυϊκά κύτταρα. Οι νεφροτοξίνες καταστρέφουν τα νεφρικά κύτταρα. Πολλά είδη δηλητηριωδών φιδιών έχουν έναν συνδυασμό κυτοτοξινών και μερικά μπορούν επίσης να παράγουν νευροτοξίνες ή αιμοτοξίνες. Οι κυτταροτοξίνες καταστρέφουν τα κύτταρα με βλάβη της κυτταρικής μεμβράνης και επαγωγή κυτταρικής λύσης. Μπορούν επίσης να προκαλέσουν κύτταρα να υποβληθούν σε προγραμματισμένο κυτταρικό θάνατο ή απόπτωση. Οι περισσότερες από τις παρατηρούμενες βλάβες ιστού που προκαλούνται από κυτταροτοξίνες συμβαίνουν στο σημείο της δαγκώματος.
Νευροτοξίνες είναι χημικές ουσίες που είναι δηλητηριώδεις για το νευρικό σύστημα. Οι νευροτοξίνες λειτουργούν διακόπτοντας χημικά σήματα (νευροδιαβιβαστές) που στέλνονται μεταξύ νευρώνων. Μπορούν να μειώσουν την παραγωγή νευροδιαβιβαστών ή να μπλοκάρουν τις θέσεις λήψης των νευροδιαβιβαστών. Άλλες νευροτοξίνες φιδιού δρουν παρεμποδίζοντας τα κανάλια ασβεστίου με τάση και τα κανάλια καλίου με τάση. Αυτοί οι δίαυλοι είναι σημαντικοί για τη μεταγωγή σημάτων κατά μήκος των νευρώνων. Οι νευροτοξίνες προκαλούν παράλυση των μυών που μπορεί επίσης να οδηγήσει σε αναπνευστική δυσκολία και θάνατο. Φίδια της οικογένειας Elapidae τυπικά παράγουν νευροτοξικό δηλητήριο. Αυτά τα φίδια έχουν μικρές, όρθιες κυνόδοντες και περιλαμβάνουν κομπράδες, μάγμπα, θαλάσσια φίδια, προσθήκες θανάτου και κοραλλιογενή φίδια.
Αιμοτοξίνες είναι δηλητήρια αίματος που έχουν κυτταροτοξικές επιδράσεις και επίσης διαταράσσουν τις φυσιολογικές διεργασίες πήξης αίματος. Αυτές οι ουσίες λειτουργούν προκαλώντας την έκρηξη των ερυθρών αιμοσφαιρίων, παρεμβάλλοντας παράγοντες πήξης του αίματος και προκαλώντας θανάτους από τους ιστούς και βλάβες οργάνων. Η καταστροφή των ερυθρών αιμοσφαιρίων και η αδυναμία του αίματος να θρομβώσει προκαλούν σοβαρή εσωτερική αιμορραγία. Η συσσώρευση των νεκρών ερυθρών αιμοσφαιρίων μπορεί επίσης να διαταράξει τη σωστή λειτουργία των νεφρών. Ενώ ορισμένες αιμοτοξίνες αναστέλλουν την πήξη του αίματος, άλλοι προκαλούν τη συσσώρευση αιμοπεταλίων και άλλων κυττάρων του αίματος. Οι προκύπτοντες θρόμβοι εμποδίζουν την κυκλοφορία του αίματος μέσω αιμοφόρων αγγείων και μπορεί να οδηγήσουν σε καρδιακή ανεπάρκεια Φίδια της οικογένειας Viperidae, συμπεριλαμβανομένων των δακρύων και των δακρυγόνων, παράγουν αιμοτοξίνες.
Τα περισσότερα δηλητηριώδη φίδια ενίουν το δηλητήριο στο θήραμά τους με τους κυνόδοντες τους. Οι κυνόδοντες είναι εξαιρετικά αποτελεσματικοί στην παροχή δηλητηρίου καθώς τρυπιούν ιστούς και επιτρέπουν στο δηλητήριο να ρέει μέσα στο τραύμα. Ορισμένα φίδια είναι επίσης σε θέση να φτύνουν ή να εκτοξεύουν δηλητήριο ως αμυντικό μηχανισμό. Τα συστήματα έγχυσης δηλητηρίου περιέχουν τέσσερα κύρια συστατικά: τους αδένες του δηλητηρίου, τους μυς, τους αγωγούς και τους κώλους.
Φίδια της οικογένειας Viperidae έχουν ένα σύστημα έγχυσης που είναι πολύ ανεπτυγμένο. Το δηλητήριο παράγεται συνεχώς και αποθηκεύεται σε αδένες δηλητηρίου. Πριν οι δαγκώματα δαγκώσουν το θήραμά τους, στήνουν τις μπροστινές τους κυνόδοντες. Μετά το τσίμπημα, οι μύες γύρω από τους αδένες αναγκάζουν ένα μέρος του δηλητηρίου μέσα από τους αγωγούς και μέσα στα κλειστά κανάλια. Η ποσότητα του δηλητηριζόμενου δηλητηρίου ρυθμίζεται από το φίδι και εξαρτάται από το μέγεθος του θηράματος. Χαρακτηριστικά, οι δακρύβια απελευθερώνουν το θήραμά τους μετά την έγχυση του δηλητηρίου. Το φίδι περιμένει το δηλητήριο να τεθεί σε ισχύ και ακινητοποιεί το θήραμα πριν καταναλώσει το ζώο.
Φίδια της οικογένειας Elapidae (πρώην. cobras, mambas και adders) έχουν παρόμοιο σύστημα χορήγησης και έγχυσης δηλητηρίου, όπως τα δαγκώματα. Σε αντίθεση με τους δακτυλίους, τα ελάτιδες δεν έχουν κινητές μπροστινές κάλτσες. Ο αθροιστής του θανάτου είναι η εξαίρεση από αυτό μεταξύ των ελαστικών. Τα περισσότερα ελάτιδα έχουν μικρά, μικρά στελέχη που είναι σταθερά και παραμένουν όρθια. Αφού δαγκώσουν το θήραμά τους, τα ελάτι συνήθως διατηρούν τη λαβή τους και τα μασούν για να εξασφαλίσουν τη βέλτιστη διείσδυση του δηλητηρίου.
Φτωχά φίδια της οικογένειας Colubridae έχουν ένα ενιαίο ανοικτό κανάλι σε κάθε γάντζο που χρησιμεύει ως δίοδος για το δηλητήριο. Οι δηλητηριώδεις κολλαρίδες έχουν συνήθως σταθερές οπίσθιες κυνόδοντες και μασούν το θήραμά τους ενώ κάνουν έγχυση δηλητηρίου. Το δηλητήριο του Colubrid τείνει να έχει λιγότερο επιβλαβείς επιδράσεις στον άνθρωπο από το δηλητήριο των ελαστικών ή των δακρύων. Ωστόσο, το δηλητήριο από το φραγκόσυκο και το φίδι έχει οδηγήσει σε ανθρώπινο θάνατο.
Δεδομένου ότι μερικοί φίδια χρησιμοποιήστε δηλητήριο για να σκοτώσετε τη λεία τους, γιατί δεν είναι το φίδι βλάπτεται όταν τρώει το δηλητηριασμένο ζώο; Τα δηλητηριώδη φίδια δεν βλάπτονται από το δηλητήριο που χρησιμοποιείται για να σκοτώσουν το θήραμά τους επειδή το πρωτεύον συστατικό του δηλητηρίου φιδιού είναι η πρωτεΐνη. Οι τοξίνες με βάση τις πρωτεΐνες πρέπει να εγχέονται ή να απορροφώνται στους ιστούς του σώματος ή να είναι αποτελεσματική η κυκλοφορία του αίματος. Η λήψη ή κατάποση δηλητηρίου φιδιού δεν είναι επιβλαβής επειδή οι τοξίνες που βασίζονται σε πρωτεΐνες διασπώνται από τα οξέα του στομάχου και τα πεπτικά ένζυμα στα βασικά συστατικά τους. Αυτό εξουδετερώνει τις πρωτεϊνικές τοξίνες και τις αποσυναρμολογεί σε αμινοξέα. Ωστόσο, αν οι τοξίνες εισέλθουν στην κυκλοφορία του αίματος, τα αποτελέσματα θα μπορούσαν να είναι θανατηφόρα.
Τα δηλητηριώδη φίδια έχουν πολλές διασφαλίσεις για να τους βοηθήσουν να παραμείνουν άνοσοι ή λιγότερο επιρρεπείς στο δικό τους δηλητήριο. Οι αδένες του δηλητηρίου του φιδιού είναι τοποθετημένοι και δομημένοι με τρόπο που εμποδίζει το δηλητήριο να ρέει πίσω στο σώμα του φιδιού. Τα δηλητηριώδη φίδια έχουν επίσης αντισώματα ή αντιφάρμακα στις δικές τους τοξίνες για να προστατεύσουν από την έκθεση, για παράδειγμα, αν δαγκωθούν από ένα άλλο φίδι του ίδιου είδους.
Οι ερευνητές το ανακάλυψαν επίσης cobras έχουν τροποποιήσει τους υποδοχείς ακετυλοχολίνης στους μυς τους, οι οποίοι εμποδίζουν τη σύνδεση των νευροτοξινών τους με αυτούς τους υποδοχείς. Χωρίς αυτούς τους τροποποιημένους υποδοχείς, η νευροτοξίνη φιδιού θα είναι ικανή να δεσμεύεται στους υποδοχείς που προκύπτουν από την παράλυση και το θάνατο. Οι τροποποιημένοι υποδοχείς ακετυλοχολίνης είναι το κλειδί για το γιατί οι κόμπρες είναι άνοσοι στο δηλητήριο της κόμπρας. Ενώ τα δηλητηριώδη φίδια μπορεί να μην είναι ευάλωτα στο δικό τους δηλητήριο, είναι ευάλωτα στο δηλητήριο άλλων δηλητηριωδών φιδιών.
Εκτός από την ανάπτυξη του αντι-δηλητήριο, η μελέτη των δηλητήριων φιδιών και των βιολογικών ενεργειών τους έχει αποκτήσει όλο και μεγαλύτερη σημασία για την ανακάλυψη νέων τρόπων καταπολέμησης των ανθρώπινων ασθενειών. Ορισμένες από αυτές τις ασθένειες περιλαμβάνουν εγκεφαλικό επεισόδιο, νόσο Alzheimer, καρκίνο και καρδιακές διαταραχές. Δεδομένου ότι οι τοξίνες των φιδιών στοχεύουν συγκεκριμένα κύτταρα, οι ερευνητές διερευνούν τις μεθόδους με τις οποίες αυτές οι τοξίνες λειτουργούν για την ανάπτυξη φαρμάκων που είναι ικανά να στοχεύουν συγκεκριμένα κύτταρα. Η ανάλυση των συστατικών του δηλητηρίου του φιδιού βοήθησε στην ανάπτυξη ισχυρότερων αναλγητικών πόνου καθώς και αποτελεσματικότερων διαλυτών αίματος.
Οι ερευνητές έχουν χρησιμοποιήσει τις ιδιότητες κατά της θρόμβωσης του αιμοτοξίνες να αναπτύξουν φάρμακα για τη θεραπεία της υψηλής αρτηριακής πίεσης, των διαταραχών του αίματος και της καρδιακής προσβολής. Νευροτοξίνες έχουν χρησιμοποιηθεί στην ανάπτυξη φαρμάκων για τη θεραπεία ασθενειών του εγκεφάλου και εγκεφαλικού επεισοδίου.
Το πρώτο φάρμακο με βάση το δηλητήριο που αναπτύχθηκε και εγκρίθηκε από την FDA ήταν η καπτοπρίλη, που προέρχεται από τη βιζάνα της Βραζιλίας και χρησιμοποιείται για τη θεραπεία της υψηλής αρτηριακής πίεσης. Άλλα φάρμακα που προέρχονται από το δηλητήριο περιλαμβάνουν την επτιφιβατίδη (κροταλίστρα) και την tirofiban (αφρικανική είδωλα) για τη θεραπεία καρδιακής προσβολής και θωρακικού πόνου.