Главная → Архив → 2024 год, выпуск №3 → Змеиные яды: химический состав и терапевтический потенциал

Змеиные яды: химический состав и терапевтический потенциал

А.А. Скрябина*, А. Саикумар
_______________________________________________________________________________________________________

Российский научно-исследовательский медицинский университет имени Н.И. Пирогова, Москва, Российская Федерация
_______________________________________________________________________________________________________

Актуальность. Целебные свойства змеиного яда были известны с древности, что сделало змею символом фармации и медицины. Змеиные яды представляют собой сложные смеси, содержащие белки, пептиды, ферменты и низкомолекулярные соединения. Изучение этих компонентов открыло новые перспективы в разработке лекарственных препаратов для лечения ряда заболеваний: например, артериальной гипертонии и тромбозов. Данный обзор посвящен химическому составу змеиного яда и возможностям его использования в медицинских целях при разработке лекарств.

В статье представлен обзор литературы баз данных PubMed, Medline, Springer, eLibrary, а также найденных с помощью Google Scholar актуальных научных статей. Рассмотрена смесь токсинов, составляющих змеиный яд, с акцентом на молекулярную структуру, химическую реактивность и распознавание мишеней наиболее биоактивных токсинов, на основе которых могут быть разработаны биологически активные препараты. Показан механизм действия препаратов, полученных из змеиного яда.

Заключение. Исследования основных токсинов, входящих в состав ядов, помогают лучше понять, как токсины действуют на свои мишени и как можно спроектировать действие токсина для достижения терапевтических целей. Уже одобренные и разрабатываемые лекарственные средства, полученные из змеиного яда, демонстрируют, что токсическая биоактивность может быть преобразована в средство терапии. Большие молекулы токсинов могут быть перепроектированы и сокращены до их распознающих мотивов, сохраняя при этом сродство и специфичность.

Ключевые слова: яд змей; токсины; лекарственные средства.

Список литературы

  1. Holford M, Daly M, King GF, et al. Venoms to the rescue. Science. 2018;361(6405):842–844. doi: 10.1126/science.aau7761
  2. Minutti–Zanella C, Gil–Leyva EJ, Vergara I. Immunomodulatory properties of molecules from animal venoms. Toxicon. 2021;191:54–68. doi: 10.1016/j.toxicon.2020.12.018
  3. Ferraz CR, Arrahman A, Xie C, et al. Multifunctional Toxins in Snake Venoms and Therapeutic Implications: From Pain to Hemorrhage and Necrosis. Front Ecol Evol. 2019;7:218. doi: 10.3389/fevo.2019.00218
  4. Mohamed Abd El-Aziz T, Soares AG, Stockand JD. Snake Venoms in Drug Discovery: Valuable Therapeutic Tools for Life Saving. Toxins (Basel). 2019;11(10):564. doi: 10.3390/toxins11100564
  5. GBD 2019 Snakebite Envenomation Collaborators. Global mortality of snakebite envenoming between 1990 and 2019. Nat Commun. 2022;13(1):6160. doi: 10.1038/s41467-022-33627-9
  6. Beraud E, Chandy KG. Therapeutic potential of peptide toxins that target ion channels. Inflamm Allergy Drug Targets. 2011;10(5):322–342. doi: 10.2174/187152811797200696
  7. Cañas CA, Castaño–Valencia S, Castro–Herrera F, et al. Biomedical applications of snake venom: from basic science to autoimmunity and rheumatology. J Transl Autoimmun. 2020;4:100076. doi: 10.1016/j.jtauto.2020.100076
  8. Mikov AN, Kozlov SA. Structural Features of Cysteine Stabilized Polypeptides from Sea Anemones Venoms. Bioorganicheskaya Khimiya. 2015;41(5):511–523. (In Russ). doi: 10.1134/S1068162015050088
  9. Oliveira AL, Viegas MF, da Silva SL, et al. The chemistry of snake venom and its medicinal potential. Nat Rev Chem. 2022;6(7):451–469. doi: 10.1038/s41570-022-00393-7
  10. Gutiérrez JM, Calvete JJ, Habib AG, et al. Snakebite envenoming. Nat Rev Dis Primers. 2017;3:17063. doi: 10.1038/nrdp.2017.63
  11. Bordon KCF, Cologna CT, Fornari–Baldo EC, et al. From Animal Poisons and Venoms to Medicines: Achievements, Challenges and Perspectives in Drug Discovery. Front Pharmacol. 2020;11:1132. doi: 10.3389/fphar.2020.01132
  12. Averin AS, Utkin YN. Cardiovascular Effects of Snake Toxins: Cardiotoxicity and Cardioprotection. Acta Naturae. 2021;13(3):4–14. doi: 10.32607/actanaturae.11375
  13. Casewell NR, Jackson TNW, Laustsen AH, et al. Causes and Consequences of Snake Venom Variation. Trends Pharmacol Sci. 2020;41(8):570–581. doi: 10.1016/j.tips.2020.05.006
  14. Ojeda PG, Ramírez D, Alzate–Morales J, et al. Computational Studies of Snake Venom Toxins. Toxins (Basel). 2017;10(1):8. doi: 10.3390/toxins10010008
  15. Modahl CM, Brahma RK, Koh CY, et al. Omics Technologies for Profiling Toxin Diversity and Evolution in Snake Venom: Impacts on the Discovery of Therapeutic and Diagnostic Agents. Annu Rev Anim Biosci. 2020;8:91–116. doi: 10.1146/annurev-animal-021419-083626
  16. The Uniprot Consortium. UniProt: the universal protein knowledgebase in 2021. Nucleic Acids Res. 2021;49(D1):D480-9. doi: 10.1093/nar/gkaa1100
  17. Simoes–Silva R, Alfonso J, Gomez A, et al. Snake Venom, A Natural Library of New Potential Therapeutic Molecules: Challenges and Current Perspectives. Curr Pharm Biotechnol. 2018;19(4):308–335. doi: 10.2174/1389201019666180620111025
  18. Brahma RK, McCleary RJR, Kini RM, et al. Venom gland transcriptomics for identifying, cataloging, and characterizing venom proteins in snakes. Toxicon. 2015;93:1–10. doi: 10.1016/j.toxicon.2014.10.022
  19. Calvete JJ, Sanz L, Angulo Y, et al. Venoms, venomics, antivenomics. FEBS Lett. 2009;583(11):1736–1743. doi: 10.1016/j.febslet.2009.03.029
  20. Gutiérrez JM, Lomonte B. Phospholipases A2: unveiling the secrets of a functionally versatile group of snake venom toxins. Toxicon. 2013;62:27–39. doi: 10.1016/j.toxicon.2012.09.006
  21. Kini RM, Koh CY. Snake venom three-finger toxins and their potential in drug development targeting cardiovascular diseases. Biochem Pharmacol. 2020;181:114105. doi: 10.1016/j.bcp.2020.114105
  22. Gelashvili DB, Romanova EB. Toxins from the venoms of African mambas (Dendroaspis sp.) as allelochemical agents. Biosfera. 2023;15(3):229–245. (In Russ). doi: 10.24855/biosfera.v15i3.824
  23. Olaoba OT, Karina Dos Santos P, Selistre-de-Araujo HS, et al. Snake Venom Metalloproteinases (SVMPs): A structure-function update. Toxicon X. 2020;7:100052. doi: 10.1016/j.toxcx.2020.100052
  24. Ullah A, Masood R, Ali I, et al. Thrombin-like enzymes from snake venom: Structural characterization and me-chanism of action. Int J Biol Macromol. 2018;114:788–811. doi: 10.1016/j.ijbiomac.2018.03.164
  25. Ullah A. Structure-Function Studies and Mechanism of Action of Snake Venom L-Amino Acid Oxidases. Front Pharmacol. 2020;11:110. doi: 10.3389/fphar.2020.00110
  26. Arlinghaus FT, Eble JA. C-type lectin-like proteins from snake venoms. Toxicon. 2012;60(4):512–519. doi: 10.1016/j.toxicon.2012.03.001
  27. Sridharan S, Kini RM, Richards AM. Venom natriuretic peptides guide the design of heart failure therapeutics. Pharmacol Res. 2020;155:104687. doi: 10.1016/j.phrs.2020.104687
  28. Laustsen AH, Lomonte B, Lohse B, et al. Unveiling the nature of black mamba (Dendroaspis polylepis) venom through venomics and antivenom immunoprofiling: identification of key toxin targets for antivenom development. J Proteomics. 2015;119:126–142. doi: 10.1016/j.jprot.2015.02.002
  29. Estevão–Costa M–I, Sanz–Soler R, Johanningmeier B, et al. Snake venom components in medicine: From the symbolic rod of Asclepius to tangible medical research and application. Int J Biochem Cell Biol. 2018;104:94–113. doi: 10.1016/j.biocel. 2018.09.011
  30. Schmidtko A, Lötsch J, Freynhagen R, et al. Ziconotide for treatment of severe chronic pain. Lancet. 2010;375(9725):1569–1577. doi: 10.1016/s0140-673 6(10)60354-6
  31. Rocha E Silva M, Beraldo WT, Rosenfeld G. Bradykinin, a hypotensive and smooth muscle stimulating factor released from plasma globulin by snake venoms and by trypsin. Am J Physiol. 1949;156(2):261–273. doi: 10.1152/ajplegacy.1949.156.2.261
  32. McCleary RJR, Kini RM. Non-enzymatic proteins from snake venoms: a gold mine of pharmacologi-cal tools and drug leads. Toxicon. 2013;62:56–74. doi: 10.1016/j.toxicon.2012.09.008
  33. Lazarovici P, Marcinkiewicz C, Lelkes PI. From Snake Venom’s Disintegrins and C-Type Lectins to Anti-Platelet Drugs. Toxins (Basel). 2019;11(5):303. doi: 10.3390/toxins11050303
  34. Hartman GD, Egbertson MS, Halczenko W, et al. Non-peptide fibrinogen receptor antagonists. 1. Discovery and design of exosite inhibitors. J Med Chem. 1992;35(24):4640–4642. doi: 10.1021/jm00102a020
  35. Scarborough RM, Naughton MA, Teng W, et al. Design of potent and specific integrin antagonists. Peptide antagonists with high specificity for glycoprotein IIb-IIIa. J Biol Chem. 1993;268(2):1066–1073.
  36. Scarborough RM. Development of eptifibatide. Am Heart J. 1999;138(6 Pt 1):1093–1104. doi: 10.1016/s0002-8703(99)70075-x
  37. O’Shea JC, Tcheng JE. Eptifibatide: a potent inhibitor of the platelet receptor integrin glycoprotein IIb/IIIa. Expert Opin Pharmacother. 2002;3(8):1199–1210. doi: 10.1517/14656566.3.8.1199
  38. Vu TT, Stafford AR, Leslie BA, et al. Batroxobin binds fibrin with higher affinity and promotes clot expansion to a greater extent than thrombin. J Biol Chem. 2013;288(23):16862–16871. doi: 10.1074/jbc.m113.464750
  39. Waheed H, Moin SF, Choudhary MI. Snake Venom: From Deadly Toxins to Life-saving Therapeutics. Curr Med Chem. 2017;24(17):1874–1891. doi: 10.2174/0929867324666170605091546
  40. Lin F, Reid PF, Qin ZH. Cobrotoxin could be an effective therapeutic for COVID-19. Acta Pharmacol Sin. 2020;41(9):1258–1260. doi: 10.1038/s41401-020-00501-7

2024 год, выпуск №3
Научный обзор
Читать статью (pdf) →
DOI: 10.23888/HMJ2024123488-496
Как цитировать: Скрябина А.А., Саикумар А. Змеиные яды: химический состав и терапевтический потенциал // Наука молодых (Eruditio Juvenium). 2024. Т. 12, № 3. С. 488–496. doi: 10.23888/HMJ2024123488-496  EDN: PQJXIZ
Дополнительная информация:
Финансирование. Авторы заявляют об отсутствии финансирования при проведении исследования.
Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Информация об авторах:
*Скрябина Анна Александровна — ассистент кафедры инфекционных болезней и эпидемиологии лечебного факультета, eLibrary SPIN: 3692-6818, ORCID: 0000-0002-2098-222X, e-mail: anna.skryabina.85@mail.ru
Саикумар Ашвин — студент лечебного факультета, ORCID: 0000-0003-3292-231X, e-mail: ashwin.skmr010@gmail.com