زهر مار چه ترکیباتی دارد؟

به‌گزارش تابناک باتو، زهر یا سم مار یک مایع معمولاً زرد رنگ بسیار خطرناک و سمی است که در غده‌های بزاقی خاصی در دهان مار‌های سمی نگهداری می‌شود. صد‌ها گونه مار سمی در جهان یافت می‌شود که برای تضعیف و فلج کردن طعمه به زهر خود متکی هستند. زهر از ترکیب انواعی از پروتئین ها، آنزیم‌ها و دیگر مواد مولکولی ساخته شده است. این ترکیبات زهرآگین و سمی باعث تخریب سلول ها، اختلال در سیگنال‌های عصبی یا هر دو می‌شوند.

مار‌ها از زهر خود با احتیاط فراوان استفاده می‌کنند که برای ناتوان کردن طعمه یا دفاع از خود در برابر شکارچیان به بدن آن‌ها تزریق می‌شود. زهر مار با تخریب و تجزیه سلول‌ها و بافت‌های زنده بدن قربانی می‌تواند باعث فلج شدن، خونریزی داخلی و حتی مرگ شود. برای این که زهر مار اثر کند باید به بافت‌های خاص تزریق شده یا وارد جریان خون شود. در حالی که زهر مار بسیار سمی و مرگبار است، محققان از ترکیبات آن برای تولید دارو‌ها برای درمان بیماری‌های انسانی استفاده می‌کنند.

زهر چیست؟

زهر یا سم مار ترشحات مایعی است که توسط غدد بزاقی خاص مار سمی تولید می‌شود. مار‌ها از این زهر برای ناتوان ساختن طعمه و کمک به انجام فرآیند هضم غذا استفاده می‌کنند. ترکیب اصلی زهر مار از پروتئین تشکیل شده است. همچنین این ماده سمی حاوی آنزیم‌هایی است که واکنش‌های شیمیایی را تسریع می‌بخشند که به نوبه خود پیوند‌های شیمیایی بین مولکول‌های بزرگ را می‌شکنند. این آنزیم‌ها در هضم کربوهیدرات ها، پروتئین ها، فسفولیپید‌ها و نوکلئوتید‌های بدن طعمه موثرند.

آنزیم‌های سمی همچنین در کاهش فشار خون، تخریب گلبول‌های قرمز خون و جلوگیری از کنترل ماهیچه‌ها بسیار قوی عمل می‌کنند. یکی دیگر از ترکیبات زهر مار، زهر پلیپپتید است. پلی پپتید‌ها رشته‌هایی از اسید‌های آمینه هستند که از ۵۰ یا تعداد کمتری اسید‌های آمینه تشکیل شده اند. پلی پپتید‌ها باعث اختلال در کارکرد سلول‌ها می‌شوند که مرگ سلول را در پی دارد. برخی از ترکیبات توکسین‌های موجود در زهر در تمامی مار‌های سمی یافت می‌شوند در حالی که دیگر ترکیبات تنها در زهر مار‌های خاصی وجود دارند.

۳ نوع اصلی زهر در مارها: سیتو توکسین ها، نوروتوکسین‌ها و هموتوکسین‌ها

اگر چه زهر مار از ترکیب پیچیده‌ای از توکسین ها، آنزیم‌ها و ترکیبات غیرسمی ساخته شده است، اما در کل می‌توان سم مار را در سه گروه دسته بندی کرد: سیتوتوکسین ها، نوروتوکسین‌ها و هموتوکسین ها. دیگر انواع توکسین‌های مار‌ها انواع خاصی از سلول‌ها را تحت تاثیر قرار می‌دهند که از این سموم می‌توان به کاردیوتوکسین، میوتوکسین و نفروتوکسین اشاره کرد.

سیتوتوکسین‌ها

سیتوتوکسین‌ها مواد سمی هستند که سلول‌های بدن را تخریب می‌سازند. این ترکیبات سمی باعث مرگ تمام یا بخشی از سلول‌های یک بافت یا ارگان می‌شوند، فرآیندی که به آن «مردگی بافت» یا «نکروز» (necrosis) گفته می‌شود. برخی بافت‌ها ممکن است در نتیجه زهر دچار نکروز آبی شوند که در آن بافت‌ها به طور کامل یا بخشی تبدیل به بافتی مایع شوند. بدین ترتیب سیتوتوکسین‌ها در واقع حتی قبل از بلعیده شدن طعمه توسط مار نیز فرآیند هضم و تجزیه آن را آغاز کرده اند. سیتوتوکسین‌ها معمولاً انواع خاصی از سلول‌ها را تحت تاثیر قرار می‌دهند. کاردیوتوکسین‌ها در واقع سیتوتوکسین‌هایی هستند که به سلول‌های قلبی آسیب می‌رسانند. میوتوکسین‌ها نیز سلول‌های بافت‌های عضلانی را هدف قرار داده و تخریب می‌نمایند.

نفروتوکسین‌ها نیز سلول‌های کلیه را تجزیه می‌کنند. بسیار از انواع مار‌های سمی ترکیبی از سیتوتوکسین‌ها در زهر خود دارند و برخی دیگر نیز ممکن است نوروتوکسین یا هموتوکسین نیز تولید کنند. سیتوتوکسین‌ها با آسیب رساندن به غشای سلول باعث از بین رفتن سلول‌ها و تسریع فرآیند زوال و مرگ سلول‌ها می‌شوند. برخی دیگر از سیتوتوکسین‌ها نیز می‌توانند باعث مرگ برنامه ریزی شده سلول‌ها شوند که به آن «آپوپتوز» (apoptosis) گفته می‌شود. بیشتر آسیب‌های بافتی قابل رویت که توسط سیتوتوکسین‌ها رخ می‌دهد در محل گزش قرار دارد.

نوروتوکسین‌ها

نوروتوکسین‌ها نیز ترکیبات شیمیایی هستند که برای سیستم عصبی سمی بوده و با اختلال ایجاد کردن در سیگنال‌های شیمیایی (نوروترنسمیتر‌ها یا فرستنده‌های عصبی) که بین نورون‌های عصبی رد و بدل می‌شوند به بدن قربانی آسیب شدیدی وارد می‌نمایند. این ترکیبات سمی می‌تواند باعث کاهش تولید فرستنده‌های عصبی یا از کار انداختن مراکز دریافت این اجزای مهم سیستم عصبی شوند. برخی دیگر از نوروتوکسین‌ها با بستن کانال‌های کلسیومی و پتاسیمی با دروازه ولتاژی تاثیر خود را روی سیستم عصبی قربانی اعمال می‌کنند. این کانال‌ها برای انتقال سیگنال‌ها در میان سلول‌های عصبی (نورون ها) بسیار حیاتی هستند.

نوروتوکسین‌ها باعث فلج عضلانی می‌شوند که که می‌تواند به مشکل در تنفس و در نهایت مرگ منتهی شود. مار‌های خانواده «Elapidae» به طور خاص زهر نوروتوکسین تولید می‌کنند. این مار‌ها نیش‌های کوچک و بسیار نوک تیزی دارند و شامل کبراها، مامباها، مار‌های دریایی، افعی‌ها و مار‌های مرجانی می‌شوند.

نمونه‌هایی از نوروتوکسین‌های مار‌ها عبارتند از:

کلسی سپتاین (Calciseptine): این نوروتوکسین از طریق بستن کانال‌های کلسیمی دروازه ولتاژی باعث ایجاد اختلال در انتقال پیام‌های عصبی می‌شوند. مامبای سیاه از این نوع زهر استفاده می‌کند.

کوبروتوکسین (Cobrotoxin): این ترکیب سمی توسط مار‌های کبرا تولید شده و گیرنده‌های استیل کولین نیکوتینی را مسدود می‌سازد که به فلج شدن بدن قربانی می‌انجامد.

کلسی کلوداین (Calcicludine): مانند کلسی سپتاین، این نوروتوکسین نیز کانال‌های کلسیمی دروازه ولتاژی را مسدود ساخته و باعث اختلال در انتقال پیام‌های عصبی می‌شود. این نوع زهر در مامبای سبز شرقی دیده می‌شود.

فاسکیکولین- آی (Fasciculin-I): این نوروتوکسین نیز در زهر مامبای سبز شرقی یافت می‌شود که باعث توقف کارکرد آنزیم استیل کولین استراز شده که عدم کنترل بر روی حرکات ماهیچه ها، تشنج و عدم توانایی در نفس کشیدن را در پی دارد.

کالیوتوکسین (Calliotoxin): این ترکیب کشنده توسط مار‌های مرجانی آبی تولید شده و کانال‌های سدیمی را هدف قرار می‌دهد. بدین ترتیب کالیوتوکسین مانع از بسته شدن این کانال‌ها شده و فلج شدن تمام بدن را در پی دارد.

هموتوکسین‌ها

هموتوکسین‌ها سم‌های خونی هستند که اثرات سیتوتوکسیک (واکنش ایمنی سلولی) داشته و انعقاد طبیعی خون را نیز مختل می‌سازند. این ترکیبات باعث می‌شوند که گلبول‌های قرمز خون به یکباره باز شده، اختلال در عملکرد فاکتور‌های انعقادی خون ایجاد شده و یا مرگ بافت و صدمه به ارگان‌های داخلی رخ دهد. تخریب گلبول‌های قرمز خون عدم توانایی خون در انعقاد طبیعی باعث خونریزی شدید داخلی خواهد شد. انباشته شدن و افزایش تعداد گلبول‌های قرمز تخریب شده می‌تواند عملکرد طبیعی کلیه را تحت تاثیر قرار دهد.

در حالی که برخی هموتوکسین‌ها باعث جلوگیری از انعقاد خون می‌شوند برخی دیگر باعث به هم چسبیدگی پلاکت‌های خونی یا دیگر ترکیبات خونی خواهند شد. در نتیجه لخته‌های خونی شکل می‌گیرد که رگ‌های خونی را مسدود کرده و به از کار افتادن قلب در نتیچه سکته قلبی منجر می‌شوند. مار‌های خانواده «Viperidae» از جمله افعی‌ها و افعی‌های حفار این نوع از توکسین‌ها را تولید می‌کنند.

نحوه انتقال زهر و سیستم تزریق آن

اغلب مار‌های سمی با استفاده از دندان‌های نیش خود زهر را به بدن قربانی تزریق می‌کنند. دندان‌های نیش در تزریق زهر بسیار کارآمد هستند، زیرا بافت بدن قربانی را سوراخ کرده و باعث می‌شوند که ترکیب سمی وارد زخم ایجاد شده گردد. برخی از مار‌ها می‌توانند سم را به عنوان یک مکانیسم دفاعی به سمت تهدیدات پرت کنند. سیستم تزریق زهر شامل ۴ بخش عمده است: غده‌های زهر، ماهیچه ها، لوله‌های لنفی و دندان نیش.

غده‌های زهر: این غده‌های تخصصی در سر مار قرار داشته و مسئول تولید و ذخیره سازی زهر هستند.

ماهیچه ها: ماهیچه‌های سر مار که در نزدیکی غده‌های سم قرار دارند در مکش و بیرون آمدن زهر از این غده‌ها کمک بسیاری می‌کنند.

لوله‌های لنفی: این مجرا‌ها مسیری را برای انتقال زهر از غده‌های تولید سم به دندان‌های نیش فراهم می‌سازند.

دندان نیش: دندان نیش در واقع دندان‌هایی با وظیفه و ساختار ویژه هستند که با ساختار توخالی خود تزریق زهر به بدن قربانی را میسر می‌سازند.

مار‌های خانواده «Viperidae» (افعی ها) دارای یک سیستم تزریق زهر هستند که بسیار پیشرفته است. زهر به طور مرتب تولید شده و در غده‌های زهر ذخیره می‌شود. قبل از این که افعی‌ها قربانی خود را نیش بزنند، دندان‌های نیش خود را از غلاف خارج می‌کنند. بعد از نیش زدن، ماهیچه‌های اطراف غده‌های زهر مقداری از این ترکیب کشنده را به درون کانال بسته شده دندان نیش منتقل می‌کنند. مقدار زهری که تزریق می‌شود کاملاً در کنترل مار است و به اندازه قربانی یا طعمه بستگی دارد. معمولاً افعی‌ها بعد از تزریق زهر، طعمه خود را رها می‌کنند. مار صبر می‌کند تا زهر اثر خود را گذاشته و او را فلج کند و سپس به بلعیدن آن می‌پردازد.

مار‌های خانواده «Elapidae» (مانند کبراها، مامبا‌ها و مار جعفری) سیستم انتقال و تزریق زهر مشابهی با افعی‌ها دارند. اما برخلاف افعی ها، این گونه از مار‌ها دارای دندان نیش متحرک نیستند. مار جعفری در این موضوع در میان این دسته از مار‌ها یک استثنا به حساب می‌آید. بسیاری از این مار‌ها دارای دندان‌های ریز و کوتاهی بوده که ثابت بوده و همواره در حالت تیز و آخته باقی می‌مانند. بعد از نیش زدن قربانی، این مار‌ها معمولاً قربانی خود را نگه داشته و حرکتی شبیه جویدن روی زخم را انجام می‌دهند تا از ورود مقدار کافی زهر به بدن ان مطمئن شوند.

مار‌های سمی خانواده «Colubridae» دارای یک کانال باز در هر دندان نیش هستند که به عنوان مسیری برای عبور زهر عمل می‌کند. این مار‌های سمی معمولاً دارای دندان‌های نیش عقبی ثابت هستند و در هنگام نیش زدن بدن قربانی عمل جویدن زخم را انجام می‌دهند. زهر این مار‌ها معمولاً نسبت به دیگر انواع مار‌های سمی اثر کمتری بر روی بدن انسان دارد با این وجود زهر تعداد کمی از مار‌های این خانواده نیز مرگبار خواهد بود.

آیا زهر مار‌ها بر روی خود مار‌ها موثر خواهد بود؟

از آنجایی که برخی از مار‌ها از سم خود برای کشتن طعمه‌های خود استفاده می‌کنند، چرا مار‌ها بعد از خوردن طعمه‌ای که بدن او به وسیله سم مار مسموم شده دچار مشکل نمی‌شود؟ مار‌های سمی در مقابل زهری که برای کشتن طعمه استفاده می‌شود ایمن هستند، زیرا بخش عمده زهر مار از پروتئین تشکیل شده است. توکسین‌های با پایه پروتئینی باید به درون بافت یا جریان خون تزریق شده و یا توسط آن جذب شوند تا بتوانند تاثیر مرگباری داشته باشند. بلعیدن و خوردن زهر هیچ آسیبی به بدن وارد نمی‌کند، زیرا توکسینی که پایه آن از پروتئین باشد توسط اسید‌های معده و آنزیم‌های گوارشی به اجزای کوچک سازنده آن‌ها تجزیه می‌شوند.

این موضوع باعث از بین رفتن اثر کشنده توکسین‌های پروتئینی شده و آن‌ها را به مقداری اسید آمینه بی ضرر تبدیل می‌سازد. با این وجود اگر این توکسین‌ها وارد جریان خون شوند مرگبار خواهند بود. در بدن مار‌های سمی مکانیسم‌ها و توانمندی‌های متعددی وجود دارد که آن‌ها را در برابر سم خود ایمن ساخته و یا کمتر در برابر زهر خودشان آسیب پذیرشان می‌سازد. غده‌های تولید زهر در بدن مار طوری سازمان یافته و قرار گرفته اند که از وارد شدن زهر به بدن مار و در واقع نشت کردن به دیگر نقاط بدن او جلوگیری می‌شود. همچنین مار‌های سمی دارای آنتی بادی‌ها و ترکیبات ضد زهری هستند که در صورت ورود زهر خود یا گزیده شدن توسط یک مار سمی دیگر هیچ مشکلی برای آن‌ها پیش نمی‌آید.

همچنین محققان دریافته اند که کبرا‌ها تغییراتی را در گیرنده‌های استیل کولین درون ماهیچه‌های خود به عمل آورده اند که از چسبیدن نوروتوکسین‌های زهر خود به این گیرنده‌ها جلوگیری می‌کند. بدون این گیرنده‌های تغییر یافته، نورتوکسین مار می‌توانست به گیرنده‌های ماهیچه‌ای بدن خود مار متصل شده و فلج شدگی و مرگ را برای مار در پی داشته باشد. از این رو کبرا‌ها تنها به دلیل تغییراتی که در ساختار گیرنده‌های استیل کولین خود ایجاد کرده اند در برابر زهر کبرا‌های دیگر نیز ایمن هستند. از این رو می‌توان گفت در حالی که مار‌های سمی نسبت به زهر خود آسیب پذیر نیستند، اما در مقابل زهر مار‌های دیگر چندان ایمن نیستند.

زهر مار و داروسازی

علاوه‌بر ساخت پادزهر، مطالعه سم مار‌ها و کارکرد‌های بیولوژیکی آن‌ها برای کشف راه‌های جدید به منظور مبارزه با بیماری‌ها بسیار حیاتی و موثر است. برخی از این بیماری‌ها شامل حمله قلبی، آلزایمر، سرطان و بیماری‌های قلبی می‌شوند. از آنجا که توکسین‌های موجود در زهر، سلول‌های خاصی را هدف قرار می‌دهند، محققان در حال بررسی این توکسین‌ها برای ساخت دارو‌های جدیدی هستند که بتوانند سلول‌های خاصی را هدف قرار دهند. همچنین بررسی این ترکیبات سمی باعث تولید دارو‌های مُسکن بسیار قوی و رقیق کننده‌های خونی بسیار موثری شده است. محققان از خاصیت‌های ضد انعقادی هموتوکسین‌ها در تولید دارو‌ها برای درمان فشار خون بالا، بیماری‌های خونی و سکته‌های قلبی استفاده کرده اند.

همچنین از نوروتوکسین‌ها برای درمان بیماری‌های مربوط به مغز از جمله سکته مغزی سود برده اند. اولین دارویی که بر پایه زهر ساخته شده و مورد تایید انجمن غذا و داروی ایالات متحده نیز قرار گرفت داروی کاپتوپریل (captopril) بود که از زهر افعی برزیلی گرفته شده و در درمان فشار خون بالا مورد استفاده قرار می‌گیرد. از دیگر دارو‌هایی که از ترکیبات سمی زهر مار‌ها گرفته شده می‌توان به اپتیفیباتید (eptifibatide) از زهر مار زنگی و تیروفیبان از زهر افعی فلس اره‌ای آفریقایی نام برد که برای درمان حمله قلبی و درد سینه به کار گرفته می‌شوند.