毒蛇咬傷致多臟器損傷作用及機制研究進展*

楊悅，李玉梅，董德剛

（江西中醫(yī)藥大學 1.中醫(yī)學院，2.研究生院，江西 南昌 330004）

毒蛇咬傷是熱帶與亞熱帶地區(qū)常見危重癥，其病情變化快，癥狀多樣，致死致殘率高，嚴重威脅患者生命安全。蛇毒成分復雜，人們對其毒性機制和毒代動力學等關鍵問題認知仍然有限。在既往的研究中，學者重點關注蛇毒的血液毒性、神經毒性、細胞毒性的病理作用及其機制，以期指導毒蛇咬傷的臨床治療。然而，毒蛇咬傷后引起廣泛的實體臟器損傷甚至衰竭是其高致死率的主要原因。但當前蛇傷致多臟器損傷作用與機制研究有限，使人們對蛇咬傷后可能發(fā)生的持續(xù)數月或數年的臟器或系統(tǒng)性的后遺癥或遲發(fā)性病癥缺乏科學闡釋，這嚴重制約了毒蛇咬傷的臨床療效，預后不理想，仍然有較多的蛇傷患者因病致貧或因病致殘。基于此，本文總結了當前毒蛇咬傷引起的心臟、肝臟、腎臟、肺臟、脾臟、腦等實體臟器的功能性或器質性損傷作用及機制，旨在為毒蛇咬傷的臨床精準診治提供參考與借鑒。

1 蛇毒成分及蛇傷臨床表現(xiàn)

蛇毒是一種高度復雜的混合物，含有豐富的蛋白質和多肽，具有多種生物活性。蛇毒成分主要分為蛋白質、多肽及非蛋白質成分。其中蛋白質及肽類主要包括酶類和非酶類；非蛋白成分包括碳水化合物、脂質、金屬離子、核苷酸和胺等[1]。蛇毒主要有毒成分及其毒性作用見表1。

表1 蛇毒主要有毒成分及其毒性作用

蛇毒的種類有血液循環(huán)毒素、神經毒素和細胞毒素等，它們可以分別作用或同時作用于多個組織和器官。血液循環(huán)毒素的病理作用主要是蛇毒蛋白酶直接或間接作用于血管壁，破壞血管壁的有關結構，直接損害毛細血管內皮細胞，抑制血小板聚集，而導致出血。神經毒素主要分神經突觸前神經毒素和突觸后神經毒素兩類。突觸前神經毒素是作用于神經-肌肉接頭處的突觸前膜，抑制乙酰膽堿釋放，從而阻斷興奮傳導。突觸后神經毒素與運動終板膽堿能受體競爭結合，抑制乙酰膽堿發(fā)揮去極化作用，導致神經傳導障礙。蛇毒中的細胞毒素可與存在于細胞質膜上的脂蛋白相互作用，導致細胞萎縮[6]。

毒蛇咬傷后，患者的臨床表現(xiàn)多樣。有報道認為，毒蛇咬傷的死亡機制主要與呼吸肌麻痹有關，引起窒息和缺氧缺血性腦病、過敏性休克、失血性休克、心肌病、急性腎小管壞死等?；颊咭矔霈F(xiàn)心動過速、瘀點、意識模糊、嘔吐、彌散性血管內凝血、急性腎衰竭、休克和骨筋膜室綜合征等癥狀。通常，實驗室檢查結果顯示纖維蛋白水平降低、貧血（血管內溶血）、血小板減少及尿素、肌酐和凝血酶原時間/部分升高[2]。另外，蛇毒中磷脂酶A2所致的神經毒性作用，可能導致患者視力障礙（上瞼下垂和復視）、吞咽困難、出汗、周圍神經麻痹、反射減弱，嚴重時甚至引發(fā)呼吸抑制和癱瘓[3]。針對毒蛇咬傷，應立即進行規(guī)范化處置，在基礎全身治療下，選擇最佳創(chuàng)面的保護性切開引流，及時使用抗蛇毒血清并積極處置全身炎癥反應，盡早地消除腫脹，恢復遠端供血[4]。毒蛇咬傷引起顯著的全身性、局部組織及多臟器損傷效應，及時有效地治療仍是一個富有挑戰(zhàn)的臨床課題。

2 毒蛇咬傷致多臟器損傷作用及機制

2.1 毒蛇咬傷心臟毒性

毒蛇咬傷后對心臟的影響有心肌損傷（基于心肌缺血改變后48 h內肌鈣蛋白I升高，ST升高、ST壓低或T波反轉）、休克（需要使用血管升壓藥物的低血壓）、心室節(jié)律障礙（室性心動過速、室顫、點扭）和心臟驟停[5]。蛇咬傷中毒后短暫性低血壓和心血管衰竭的機制已被證實涉及血管介質（例如一氧化氮和前列環(huán)素）和自主神經適應[6]。此外，蛇毒凝血酶原激活劑誘導大鼠心血管衰竭，提示凝血酶原激活劑樣毒素可能是蛇毒誘導的心血管快速崩潰的原因[7]。

心臟組織病理學檢查表明，泰國紅口蝮（C.rhodostoma）毒液中毒后引起心肌纖維廣泛肥大和線粒體腫脹。心臟組織中的這些形態(tài)變化可歸因于毒液中細胞毒性成分的存在[8]。斯里蘭卡矛頭蝮（Bothropslanceolatus）的毒液會損害線粒體氧化磷酸化能力并增加線粒體膜通透性。線粒體損傷相關的分子模式，如線粒體功能障礙可能會改變心肌功能并參與先天免疫應答，這可能與毒液螯入患者發(fā)生的心臟毒性有關。蛇細胞毒素，也稱為心臟毒素（Cytotoxic, CTX），分子動力學研究解釋了CTX與線粒體膜相互作用，CTX改變了線粒體膜結構從而提高ATP合成酶活性或破壞線粒體功能的分子機制。CTX不僅涉及細胞溶解作用，還涉及細胞內信號介導的細胞死亡途徑，其誘導的凋亡途徑可以通過死亡受體介導的外在途徑和線粒體介導的內在途徑，以及溶酶體介導的壞死途徑進行[9]。CTX還能通過與線粒體內膜中的陰離子磷脂相互作用定位到線粒體，導致線粒體網絡碎片化、線粒體密度降低、基底線粒體氧化磷酸化減少和氧化應激[10]。一些細胞毒素還會使神經元和心肌膜去極化，導致患者心力衰竭。另外，心肌細胞內Ca2+超載也是細胞毒素病理作用的重要機制之一[11]。所有毒蛇科的毒液中均檢測到磷脂酶A2，它具有心臟毒性，可與其他蛇毒成分如利鈉肽、緩動肽、血管內皮生長因子、蛇毒金屬蛋白酶和蛇毒絲氨酸蛋白酶一起誘發(fā)低血壓[5]。

毒蛇毒液螯入引發(fā)心肌梗死的病理生理學機制尚不清楚，目前，學者們普遍認為低血容量和過敏性休克等蛇傷引發(fā)心肌梗死的重要機制。毒液的促凝血因子引起冠狀動脈血栓形成，直接損傷心肌細胞的同時，毒液誘發(fā)的溶血使血液攜氧能力降低，再加上毒液的內皮素和沙法毒素引起的冠狀血管收縮，最終導致心肌炎，以及心肌出血和微血管凝血酶沉積[12]。

毒蛇咬傷后，心臟發(fā)生的損傷主要是器質性損傷，損傷特點主要是造成血管微循環(huán)的障礙和由細胞毒性引起的心臟毒性。細胞毒素通過影響細胞膜結構和膜結合蛋白，以及激活細胞凋亡和壞死等途徑來介導蛇毒心臟毒性發(fā)生。所以，毒蛇咬傷患者應及時監(jiān)測心臟損傷或其并發(fā)癥，根據癥狀、監(jiān)測的生命體征異常和心電圖變化判斷是否涉及心臟損傷，作為臨床及時有效治療的重要參考。

2.2 毒蛇咬傷腦損傷

蛇咬傷后出現(xiàn)腦血管并發(fā)癥并不常見但往往致命。有文獻報道了蛇傷出血和血栓并發(fā)癥[13]。毒液具有不同濃度的酶，包括蛋白酶、磷脂酶A2、透明質酸酶和精氨酸酯水解酶等。巴西珊瑚蛇（Brazilian Micrurus）毒中的磷脂酶A2在大鼠原代海馬細胞培養(yǎng)中顯示出神經毒性，當細胞暴露于最高濃度的磷脂酶A2時，觀察到大量細胞碎片和膜碎裂等壞死跡象[14]。還有研究證明磷脂酶A2能夠穿透脊髓運動神經元和小腦顆粒神經元，并選擇性地與線粒體結合，由于這種相互作用導致線粒體損傷[15]。另外，由于蛇毒金屬蛋白酶、凝血酶和蛋白水解酶毒性等血液毒性酶，導致血管內皮損傷和凝血障礙，毒蛇中毒后經常發(fā)生腦出血、缺血性腦卒中、腦梗死和繼發(fā)性炎癥，如果不進行適當的治療，這些化合物會導致嚴重的不可逆腦水腫和死亡[16]。

腦梗死或缺血性腦卒中是毒蛇中毒后最常見的中樞神經系統(tǒng)并發(fā)癥，原因是血小板聚集異常。據報道，蝰蛇科（Viperidae）蛇毒的有毒成分可引起內皮損傷和血管通透性增加，導致出血性腦卒中。在毒蛇毒液的蛋白質中，蛇C型凝集素樣蛋白被認為是通過激活血小板導致缺血性腦卒中的原因，另外蛇毒絲氨酸蛋白酶中的促凝蛋白酶也參與了影響血液凝固的過程[17]。

毒蛇咬傷出現(xiàn)的腦損傷主要是器質性損傷，損傷機制主要是蛇毒毒液中的多種成分引發(fā)細胞壞死和線粒體損傷、血管內皮損傷和凝血障礙，最后導致腦出血、缺血性腦卒中、腦梗死、腦水腫等。

2.3 毒蛇咬傷肝臟毒性

有研究表明，在被毒液螫入的肝臟中檢測到肝細胞空泡和淋巴細胞，以及明顯的Kupffer細胞和中央靜脈充血，還檢測到核固縮和嗜酸性細胞質，這表明毒素對肝組織存在炎癥作用[18]。此外，在被毒液螫入的肝臟病理切片上觀察到有淀粉樣變性，但具體的機制尚不清楚。肝毒性作用包括膽紅素升高和血清丙氨酸、氨基轉移酶、天冬氨酸氨基轉移酶、γ-谷氨酰轉移酶和堿性磷酸酶升高。蛇毒誘導肝毒性的機制與肝臟細胞凋亡有關，脂質過氧化和一氧化氮生成增加表明了這一點。蛇毒L-氨基酸氧化酶是重要的細胞毒性物質，促進細胞釋放活性氧（reactive oxygen species, ROS），ROS水平急劇增加會對細胞結構造成嚴重損害[19]。

毒液通過直接作用或免疫（超敏反應）引起天冬氨酸氨基轉移酶和丙氨酸轉氨酶水平的顯著增加，這些是肝毒性的替代標志物，這闡明了毒素對肝細胞的細胞質和線粒體膜的致死作用[20]。在孟加拉眼鏡蛇（Najanajakarachiensis）毒液中豐富的磷脂酶負責膜性磷脂的分解，導致細胞損傷和炎癥。磷脂酶A2引起Na-K-ATP酶活性的下調，并導致鈉離子和水分子更多地流入細胞，隨后，質膜脂質雙層紊亂，最終引發(fā)肝細胞死亡[21]。此外，還發(fā)現(xiàn)磷脂酶A2可引起患者抗凝，所有藥理作用都是由于磷脂水解或磷脂與其他凝血因子結合機制，或兩者兼而有之[22]。磷脂酶A2引起的抗凝反應引起特異質肝損傷，可能會進一步加重肝損傷[23]。

肝臟是外來毒物進入機體后進行氧化、還原、分解和生物轉化的重要器官，中毒時毒素易引起肝細胞的毒害和實質性損傷，多為不可逆的損傷，并且毒素還可引起抗凝反應，進而加重肝損傷，因此，早期觀察肝功能指標變化對毒蛇咬傷診療的具有重要意義。

2.4 毒蛇咬傷腎臟毒性

目前，毒蛇咬傷介導的腎臟毒性已被普遍研究。蛇毒毒液進入人體后通過引起血清尿素和肌酐水平升高而導致嚴重的腎臟損害[24]。不同毒液成分會造成腎小球基底膜部位發(fā)生蛋白水解破壞、腎微血管形成微血栓、毒液成分（如磷脂酶A2）對腎小管細胞的直接細胞毒性作用，以及腎小管中肌紅蛋白蓄積伴橫紋肌溶解等[25]。低纖維蛋白原血癥患者的趨化因子和細胞因子的相互作用直接受到纖維蛋白原水平的影響，纖維蛋白原將巴西矛頭蝮（Bothrop marajoensis）毒液誘導的炎癥反應和凝血聯(lián)系起來，毒液中各種蛋白水解酶通過自由基的產生和趨化因子、細胞因子前列腺素等介質的激活和釋放來誘導腎臟結構的破壞[26]。研究還發(fā)現(xiàn)，另一種巴西矛頭蝮（Bothropleucurus）毒液的主要成分L-氨基酸氧化酶以濃度依賴性方式在腎小管上皮細胞系犬腎細胞（madin-darbey canine kidney, MDCK）和人腎皮質近曲小管上皮細胞中誘導細胞凋亡和壞死；MDCK細胞凋亡誘導伴隨著內質網Ca2+釋放、ROS生成和線粒體功能障礙，以及Bax蛋白水平表達增強，誘導細胞凋亡Caspase-3和Caspase-7激活，認為L-氨基酸氧化酶是巴西矛頭蝮（Bothropleucurus）毒液導致其腎毒性的原因[27]。另有研究顯示，泰國圓斑蝰（Daboia siamensis）毒液中磷脂酶A2和金屬蛋白酶組分是該毒液急性腎損傷相關的兩個主要成分[28]。

毒蛇咬傷后腎臟毒液螯入引起的氧化應激在相應的繼發(fā)性或長期并發(fā)癥的發(fā)展中起關鍵作用。此外，現(xiàn)有研究顯示毒液誘導的細胞凋亡與細胞壞死是其腎臟毒性的主要機制[29]。在三色矛頭蝮（Bothropsasper）毒液中觀察到炎癥分子（如趨化因子和細胞因子）循環(huán)水平增加[30]。響應毒液螯入的免疫機制可能在局部和全身并發(fā)癥中起重要作用，例如急性腎損傷（acute kidney injury, AKI）。蛇毒毒液導致AKI的發(fā)病機制研究較少，有出血、炎癥過程、腎小管中纖維蛋白沉積、免疫復合物形成和毒液的直接作用等。毒蛇咬傷后，腎血管內皮細胞因直接接觸毒素在受傷的腎臟中引發(fā)早期炎癥反應，暴露于毒液的腎細胞作為響應產生介質，如趨化因子和細胞因子，刺激炎癥細胞向腎臟的遷移。凝血酶和纖維蛋白可能作為炎癥的重要調節(jié)因子，其功能失調導致了血栓炎癥的發(fā)生，這可能是引起AKI的作用機制[31]。另外，可溶性免疫分子與矛頭蝮（Bothropsatrox）毒液螯入后的AKI的發(fā)展相關，免疫分子可以作為AKI的潛在預測生物標志物，并證明炎癥過程參與這種并發(fā)癥的發(fā)病機制[32]。

總之，毒液成分對腎小管細胞的直接細胞毒性作用，誘導細胞炎癥因子、免疫因子及ROS釋放，以及細胞凋亡等導致了其腎毒性的產生。同時，尿液中各種蛋白質增加導致腎小管堵塞壞死，從而導致細胞損傷，直接損傷腎血管內皮細胞，加速對腎臟的損害，導致的腎臟器質性損傷。

2.5 毒蛇咬傷肺臟毒性

毒蛇咬傷后能顯著誘發(fā)呼吸障礙，也偶發(fā)肺出血、肺水腫等肺部實質損傷[33]。這些癥狀是被咬傷患者死亡的主要原因，提示蛇毒中毒引起較為嚴重的急性肺組織損傷。SARTIM等[34]通過動物實驗觀察響尾蛇毒素發(fā)小鼠急性呼吸衰竭，早期特征為類花生酸（包括前列腺素E2）的存在增加，這是肺部血管通透性增加的原因，晚期特征為中性粒細胞浸潤、促炎細胞因子/趨化因子的釋放，以及以肺泡間隔增厚和支氣管收縮為特征的形態(tài)學改變。FIGUEIREDO等[35]評估了南美響尾蛇（Crotalus durissuscascavella）毒液對小鼠不用時間肺損傷病理學變化，結果顯示3 h后觀察到間質和肺泡腫脹、壞死、間隔丟失，隨后肺泡擴張，肺部炎癥浸潤肺實質中，引起彌漫性、異質性和急性炎癥損傷。在接種后的最初幾個小時內白細胞介素-6（Interleukin-6, IL-6）和腫瘤壞死因子（tumor necrosis factor, TNF）增加，隨后白細胞介素-10（Interleukin-10, IL-10）和白細胞介素-4（Interleukin-4, IL-4）增加，表明輔助型T細胞2（T helper 2 cell , Th2）開始介導免疫反應調節(jié)，組織病理學分析顯示小鼠出現(xiàn)急性肺部病變、多形核白細胞浸潤、肺泡內水腫、充血、出血等顯著形態(tài)學改變。這些研究結果提示毒蛇咬傷后早期及時肺部損傷識別和治療對于防止肺損傷進展和提高療效至關重要。

當前，毒蛇毒液誘發(fā)肺損傷的病理生理致病機制尚不完全清楚。有研究觀察到由毒液引起的全身炎癥反應，與侵襲性急性肺損傷相關，其特征是支氣管周圍炎癥浸潤和血管通透性改變伴有斑片狀出血病灶[36]。對毒素誘導的急性抗原刺激，會發(fā)生輔助型T細胞1（T helper 1 cell , Th1）、Th2或輔助型T細胞17（T helper 17 cell, Th17）的免疫應答調節(jié)。蛇傷后可誘導IL-6、TNF和白細胞介素-1β（Interleukin-1β, IL-1β）水平升高，并可能導致發(fā)熱、嗜睡、血管舒張及水腫、T細胞和B細胞活化及白細胞募集引起的多種其他癥狀[37]。呼吸系統(tǒng)損傷也可歸因于毒液，其原因可能是金屬蛋白酶引起的出血或磷脂酶A2的作用可導致肺部炎癥[38]。毒蛇咬傷引起的肺水腫主要是由于急性腎損傷的影響，考慮到大量毒液導致的腎衰竭，肺水腫的發(fā)生率可能被嚴重低估。咬傷可能導致繼發(fā)于心臟毒性的心源性肺水腫，但確切的毒液特征和作用機制尚未確定[39]。巴西矛頭蝮（Bothropsjararacussu）毒液具有促凝血和抗凝血特性，因為消耗性凝血功能障礙、血小板功能障礙和蝮蛇毒液中出血性失血素（金屬蛋白酶）的直接作用和共同作用導致肺出血[40]。

毒蛇咬傷導致的肺部損傷種類較多，前期多為功能性損害，而后期主要為器質性損傷，包括呼吸系統(tǒng)損傷，肺水腫、肺出血。因為毒素的全身作用會引發(fā)炎癥反應，并增強幾種免疫介質的產生，從而激活白細胞的募集、增殖和分化。因此，出現(xiàn)呼吸改變的毒蛇咬傷受害者需要加強肺部監(jiān)測。

2.6 毒蛇咬傷脾臟毒性

脾臟作為人體最大的免疫器官，也是一個較為脆弱的器官，包含許多血管，極易受到外來物的損害。蛇毒液毒素如金屬蛋白酶、絲氨酸蛋白酶和磷脂酶A2可能影響了血管通透性，導致出血過多，脾臟壓力增加，導致脾破裂。另外，蛇咬傷的表現(xiàn)之一是凝血功能衰竭，最常見的表現(xiàn)是去纖維化，隨后可能出現(xiàn)出血和器官血腫。毒液中除了直接影響凝血的成分外，還存在出血和其他一些破壞性酶，它們破壞血管內皮和內皮下組織，以及凝血狀態(tài)和血管系統(tǒng)的完整性。從而導致蛇咬傷后發(fā)生非外傷性脾破裂和出血[41]。

研究表明印度環(huán)蛇（Bungaruscaeruleus）蛇毒可活化腹膜巨噬細胞，促進一氧化氮、ROS和TNF-α，干擾素-γ（Interferon-γ, IFN-γ）等細胞因子的產生和釋放[42]。黎巴嫩山蝰（Montivipera bornmuelleri）毒液能夠上調小鼠脾臟中的TNF-α，IFN-γ，IL-1β和白細胞介素-17（Interleukin-17, IL-17）等促炎因子水平，并有減少抗炎因子IL-4和IL-10的趨勢，進而參與免疫與炎癥反應的調節(jié)[43]。此外，委內瑞拉響尾蛇（Crotalusdurissuscumanensis）粗毒液增加了脾臟和淋巴結的基底增殖，對T細胞群和B細胞群具有刺激作用，而其純化的毒素在有絲裂原存在下略微降低了增殖反應，說明不同的毒素可以調節(jié)淋巴細胞的功能激活，使其達到抑制或刺激狀態(tài)[44]。

蛇咬傷導致的脾臟損傷較少出現(xiàn)，主要是由于毒液中的金屬蛋白酶、磷脂酶A2等引發(fā)凝血功能障礙，導致出血過多，最終發(fā)生脾破裂，一些毒素還干擾炎癥和免疫調節(jié)。因此，脾臟損傷包括功能性和器質性損傷。

3 結語及展望

毒蛇咬傷已造成全世界數萬人死亡和眾多身體殘疾。毒蛇咬傷往往不是孤立事件，能顯著誘發(fā)多臟器的損傷。現(xiàn)有研究顯示，毒蛇咬傷對心臟、肝臟、腎臟、肺、脾、腦等實體臟器的損傷以器質性損傷為主，且多是不可逆損傷。蛇毒中的各種有毒成分，尤其是磷脂酶A2、金屬蛋白酶、堿性磷酸酶、透明質酸酶等導致機體出現(xiàn)紅腫熱痛、凝血障礙、細胞凋亡、組織壞死，臟器損傷的臨床表現(xiàn)為心肌損傷、心肌壞死、心肌炎、心肌梗死、腦出血、缺血性腦卒中、腦梗死、腦水腫、肝損傷、急性腎損傷、呼吸衰竭、呼吸麻痹、肺不張、肺氣腫、肺水腫、肺出血、脾出血、脾破裂等。提示蛇傷后應及時監(jiān)控患者炎癥反應、肝腎功能、凝血標志物、呼吸功能，以及免疫學等相關指標；此外，也應密切監(jiān)測與毒液相關的過敏反應。

蛇毒成分豐富，中毒后引起的廣泛臟器損傷的發(fā)病機制較為復雜。現(xiàn)有研究表明炎癥反應、氧化應激、細胞凋亡及免疫功能失調是毒蛇咬傷后實體臟器破壞性損傷的重要機制。單味藥物或單一治療手段對毒蛇咬傷臟器損傷的治療效果有限，其原因可能與其復雜的致病機制有關。然而目前中醫(yī)治療蛇傷的作用與機制尚未完全闡明，基于此，本課題組在之后的研究中將著重探討蛇傷后臟器損傷及中醫(yī)藥的干預作用與機制，以期為蛇傷臟器損傷的早期診療，以及其臨床新藥物開發(fā)、新靶點篩選等方面提供新的思路與方向。