蝎毒素藥用價(jià)值研究進(jìn)展

吳文瀾　李鐘杰　李軍波　梁菊

[摘要] 傳統(tǒng)中藥采用全蝎及其毒液來治療多種疑難雜癥已有千年的歷史，其主要藥用活性成分來自蝎毒液的多肽和酶，特別是含量豐富的神經(jīng)毒素多肽（俗稱蝎毒素）。隨著現(xiàn)代研究的深入，越來越多的毒液多肽成分逐漸從不同蝎種中分離出來，為新的藥物設(shè)計(jì)與開發(fā)提供了眾多的候選多肽分子。在神經(jīng)、免疫、感染、心血管、腫瘤等方面疾病中，蝎毒液及其多肽成分都具有良好的治療效果。此外，由于獨(dú)特的結(jié)構(gòu)與功能，蝎毒素也常作為分子骨架用于開發(fā)新的特異性藥物。該文有針對性地闡述了具有良好藥用前景的蝎毒素藥理活性及其作用機(jī)制，為相關(guān)藥物的進(jìn)一步開發(fā)提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

[關(guān)鍵詞] 蝎毒液； 神經(jīng)毒素； 疾??； 功能； 藥用價(jià)值

Research progress on medicinal values of scorpion venom components

WU Wenlan1， LI Zhongjie1， LI Junbo2， LIANG Ju2*

（1. Medical School， Henan University of Science and Technology， Luoyang 471023， China；

2. Chemical Engineering and Pharmaceutics School， Henan University of Science and Technology， Luoyang 471023， China）

[Abstract] For thousands of years， scorpions and their venoms have been applied in traditional medicine in China to treat a variety of difficult miscellaneous diseases. The venom is a complex mixture of bioactive molecules， such as peptides and proteins （e.g. neurotoxins）. Among them， neurotoxins （named scorpion toxins） are the most important bioactive components. Up to now， more and more characterized venom components have been isolated from different scorpions， providing numerous candidate molecules for drug design and development. Many investigations have shown the potent effects of venom or its components against the nervous， immune， infection， cardiovascular and neoplastic diseases. Moreover， the scorpion toxins could be used as molecular backbone to develop new specific drugs based on their unique structures and functions. In this review， we focus on the medicinal values and the possible mechanisms of scorpion toxins with promising medicinal prospect against the relative diseases， providing the data basis for further development of relative drugs.

[Key words] scorpion venom； neurotoxin； disease； function； medicinal value

蝎隸屬于節(jié)肢動物門（Arthropods）蛛形綱（Arachnids）蝎目（Scorpiones），作為地球上最古老的物種之一，已有4億多年的進(jìn)化史[13]。迄今為止，世界上已有記錄的蝎共2 222種，分屬16科210屬。在我國除了黑龍江、吉林、貴州、湖南、江西、浙江和廣東等少數(shù)幾個(gè)省尚無蝎目報(bào)道外，其他各省均有野生蝎分布。目前我國已有記錄的蝎共53種（含6亞種），分屬5科12屬[4]。傳統(tǒng)中藥采用全蝎及其毒液來治療多種疑難雜癥已有一千多年的歷史。較早見于公元935—960年五代后蜀韓保升的《蜀本草》，此后《本草綱目》進(jìn)一步描述了蝎的藥用價(jià)值，所記載的就是在我國廣泛分布的東亞鉗蝎Mesobuthus martensii Karsch（又名Buthus martensii Karsch，BmK）。其藥用功能為息風(fēng)鎮(zhèn)痙、通絡(luò)止痛、攻毒散結(jié)，主治肝風(fēng)內(nèi)動、痙攣抽搐、小兒驚風(fēng)、中風(fēng)口、半身不遂、破傷風(fēng)、風(fēng)濕頑痹、偏正頭痛、瘡瘍、瘰疬[5]。20世紀(jì)60年代，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，大量具有藥用價(jià)值的蝎毒素陸續(xù)得到分離和鑒定[6]。而從20世紀(jì)80年代開始，我國學(xué)者也開始關(guān)注我國蝎毒素的藥用基礎(chǔ)研究，分離、純化并鑒定了具有抗癲癇、鎮(zhèn)痛等活性的蝎毒素多肽[710]。

1 蝎毒液的組成和分類

蝎毒液儲存在蝎尾中的毒液囊內(nèi)，有蛋白質(zhì)和非蛋白質(zhì)兩大類成分（圖1），其中神經(jīng)毒素多肽成分最為豐富。而神經(jīng)毒素也是蝎毒液中引起死亡和麻痹效應(yīng)的主要活性物質(zhì)，在不同蝎的毒液囊中的含量會有較大差異，從10%～70%不等[1113]。endprint

近年來，新的技術(shù)如轉(zhuǎn)錄組、蛋白質(zhì)組、基因組、質(zhì)譜等先后應(yīng)用到蝎毒液毒素多肽組分的分離、鑒定研究中，越來越多的蝎毒素多肽和類型被發(fā)現(xiàn)[1416]，包括鈉離子通道蝎毒素、鉀離子通道蝎毒素、氯離子通道蝎毒素、鈣離子通道蝎毒素、小陽離子蝎毒抗菌肽、長陽離子蝎毒抗菌肽、Scorpine類似肽、細(xì)胞毒性肽、脂類分解激活肽、Ponericin類似肽、BmKbpp類似肽、溶菌酶、酸性肽、磷脂酶A2、La1類似肽、脯氨酸富集肽、Tibetanin、8Ctoxin、唾液蛋白及絲氨酸蛋白酶等[1718]。

2 蝎毒素與神經(jīng)系統(tǒng)疾病

在傳統(tǒng)中藥中，全蝎、蝎尾或者蝎提取物經(jīng)常用于減輕疼痛以及治療中風(fēng)、癲癇、面癱等神經(jīng)系統(tǒng)疾病。而神經(jīng)系統(tǒng)的活動表現(xiàn)為一定的生物電變化及傳播，主要是通過各類離子通道來進(jìn)行調(diào)控。蝎毒素具有作用離子通道的特異性和高親和力，因此成為一類潛在的治療神經(jīng)系統(tǒng)疾病的藥物。

2.1 蝎毒素與疼痛 疼痛信號的傳遞和處理主要由初級傳入神經(jīng)纖維中相關(guān)離子通道來實(shí)現(xiàn)。周圍神經(jīng)系統(tǒng)中的鈉離子通道Nav1.7，Nav1.8和Nav1.9的阻斷或敲除會導(dǎo)致疼痛的改善，而對心臟和中樞神經(jīng)系統(tǒng)無明顯影響，提示它們可作為治療疼痛的靶標(biāo)[19]。鑒于蝎毒素在鈉離子通道功能調(diào)節(jié)中的獨(dú)特作用，它們有望用于研究疼痛機(jī)制并成為新的鎮(zhèn)痛藥物。

幾種分離自東亞鉗蝎的鈉離子通道毒素的鎮(zhèn)痛作用得到鑒定，分別是昆蟲β鈉毒素BmKITAP，BmKdITAP3，BmKIT2，BmKAngP1，昆蟲α鈉毒素BmKAGAP，以及類β鈉毒素BmKAS和BmKAS1。通過小鼠的扭體反應(yīng)或者縮足反應(yīng)實(shí)驗(yàn)證明，這幾種蝎毒素普遍具有抗痛覺過敏和鎮(zhèn)痛的效果。由于此類蝎毒素皆為昆蟲毒素，無明顯哺乳動物神經(jīng)毒性，生物安全性較高。此外，用疏水性或親水性氨基酸分別置換BmKAGPSYPU1的酪氨酸殘基Tyr5和Tyr42，其突變體Y5F，Y42F的鎮(zhèn)痛效果顯著增加。分子模擬也證實(shí)Tyr5和Tyr42殘基與毒素鎮(zhèn)痛活性之間的定量構(gòu)效關(guān)系[20]。與此同時(shí)，蝎毒素也能導(dǎo)致疼痛的產(chǎn)生。α鈉毒素AmmⅧ和AaHⅡ通過作用于河豚毒素（TTX）敏感的鈉離子通道而導(dǎo)致痛覺過敏[21]。來自東亞鉗蝎的αlike毒素BmKM1也可以引起炎性痛，并可降低背根神經(jīng)節(jié)神經(jīng)元的興奮性閾值，并顯著增加Nav1.8的動作電位[22]。此外，疼痛似乎與鉀離子通道也有一定的聯(lián)系。來自蝎Tityus serrulatus的多肽毒素TS8可選擇性作用于Kv 4.2通道，小鼠足底注射TS8可誘導(dǎo)明顯的痛覺過敏，降低痛閾值[23]。

目前已發(fā)現(xiàn)大量蝎離子通道毒素，在鎮(zhèn)痛新藥開發(fā)和疼痛的機(jī)制研究中具有很大的優(yōu)勢，因此需要進(jìn)一步闡明它們的結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系并促進(jìn)相關(guān)生物醫(yī)藥的應(yīng)用。

2.2 蝎毒素與癲癇 癲癇也是一種神經(jīng)系統(tǒng)綜合征，由大腦神經(jīng)元異常放電進(jìn)而引起功能失常，與神經(jīng)遞質(zhì)、離子通道、神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞、突觸聯(lián)系等有密切聯(lián)系。癲癇患者往往需要長期服用抗癲癇藥物，但此類藥物的作用機(jī)制不太明確且副作用較大。

來源于東亞鉗蝎的BmKAEP是第一個(gè)從蝎毒液中分離到的抗癲癇肽，能夠抑制頭孢噻啶和馬桑內(nèi)酯誘發(fā)的癲癇大鼠模型，而且毒性作用較低[24]。從Centruroides limpidus limpidus分離到的Cll9在青霉素誘導(dǎo)的癲癇大鼠模型中也被證實(shí)具有抗癲癇作用[25]。BmKAS可抑制戊四唑（PTZ）誘導(dǎo)的大鼠癲癇模型的發(fā)作，并呈現(xiàn)劑量依賴性[26]。此外，BmKIT2也可抑制由PTZ及匹魯卡品誘導(dǎo)的大鼠癲癇發(fā)作[27]。

某些蝎毒素也具有致癇的作用，而海馬是其致癇作用的主要靶標(biāo)。研究發(fā)現(xiàn)，BmKM1可誘導(dǎo)大鼠海馬神經(jīng)元Nav的失活，從而誘導(dǎo)癲癇的發(fā)作；大鼠單側(cè)側(cè)腦室注射蝎毒素BmKαV，可促進(jìn)大鼠大腦皮層內(nèi)源性的谷氨酸釋放，導(dǎo)致癇樣放電和驚厥相關(guān)的行為變化；而來自Tityus serrulatus的TsTx顯微注射于大鼠海馬部位，也能夠誘導(dǎo)癲癇持續(xù)狀態(tài)，繼而發(fā)展成癲癇[28]。鑒于癲癇復(fù)雜的發(fā)病機(jī)制，不管是抗癲癇或者致癇的蝎毒素都可以作為研究癲癇相關(guān)離子通道以及篩選相關(guān)藥物的重要基礎(chǔ)。

2.3 蝎毒素與其他神經(jīng)系統(tǒng)疾病 蝎毒素能夠直接或間接作用于神經(jīng)遞質(zhì)受體，影響神經(jīng)遞質(zhì)的釋放。TsTx可通過影響胞內(nèi)鈣含量，作用于大鼠前額皮層中多巴胺的釋放[29]。來自Mesobuthus tamulus和Leiurus quinquestriatus quinquestriatus的毒液，以及來自東亞鉗蝎的α毒素的Makatoxin和Bukatoxin可通過激活Nav通道，促進(jìn)大鼠肛尾肌的去甲腎上腺素和NO的釋放[30]。Sudandiradoss等[31]模擬了蝎毒素與多巴胺D2受體的分子對接，發(fā)現(xiàn)9種蝎毒素與多巴胺D2受體的親和力較高。因此，這些毒素有望成為靶向治療精神分裂癥和帕金森氏病的藥物。

3 蝎毒素與免疫性疾病

目前至少有80多種自身免疫性疾病，其病變部位廣泛，涉及多個(gè)器官和組織，如多發(fā)性硬化癥、類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎、銀屑病、1型糖尿病、系統(tǒng)性紅斑狼瘡等[3234]。自身免疫性藥物中抗TNFα單抗的種類最多，而此類藥物成本高并且具有毒副作用，包括首次給藥反應(yīng)和免疫原性，影響藥物有效性和安全性。而蝎毒素具有調(diào)節(jié)免疫的作用，不僅特異性強(qiáng)、易于制備，且相對分子質(zhì)量低、免疫原性極弱，是一類具有相當(dāng)潛力的備選藥物。

3.1 蝎毒素與免疫調(diào)節(jié) 蝎毒素對免疫的調(diào)節(jié)作用是在蝎蟄傷患者中首先發(fā)現(xiàn)的。蝎毒液能激活補(bǔ)體系統(tǒng)，誘導(dǎo)白細(xì)胞趨化作用，在一些嚴(yán)重的蝎蟄傷病例中，可引發(fā)全身性炎癥反應(yīng)，并導(dǎo)致多器官功能衰竭甚至死亡[35]。Fialho等[36]研究發(fā)現(xiàn)，T. serrulatus的毒液有調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞活性的功能，可誘發(fā)生成高水平的TNFα，IL1β，IL6，IL8和IL10。Centruroides noxius的毒液可誘發(fā)小鼠巨噬細(xì)胞生成高水平的IL1α，IL1β，IL6和IL10[37]。進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，Tityus serrulatus的毒素Ts1和Ts6能刺激NO，IL6和TNFα的生成，而Ts2能刺激IL10的產(chǎn)生[38]。這些數(shù)據(jù)表明，蝎毒素具有重要的免疫調(diào)節(jié)作用。endprint