比较白唇竹叶青和瓦氏蝮蛇毒液的体外免疫反应性及蛋白质分析:为抗蛇毒血清优化提供关键依据

【字体: 时间:2025年04月13日 来源:Scientific Reports 3.8

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  蛇咬伤是全球重要的健康问题,抗蛇毒血清是主要治疗手段。研究人员为评估两种蛇毒的免疫反应性差异,对 Trimeresurus albolabris 和 Tropidolaemus wagleri 毒液进行研究。结果发现两种抗蛇毒血清对两种蛇毒反应不同,还明确了免疫反应相关蛋白等。该研究有助于优化抗蛇毒血清配方。

  蛇,这种神秘而危险的生物,在地球上已生存了数千万年。在一些地区,人类与蛇的 “邂逅” 时有发生,而蛇咬伤也成为了一个严峻的健康问题。在亚洲、南美洲和非洲的许多发展中国家,随着城市和农业区域的扩张,人类活动范围不断扩大,与蛇相遇的频率也越来越高,蛇咬伤事件屡屡出现。其中,蝰蛇属(Trimeresurus)和烙铁头属(Tropidolaemus)的毒蛇咬伤危害极大。蝰蛇属的毒液具有血液毒性,可引发从局部组织炎症到全身出血症状,如凝血障碍、低纤维蛋白原血症、血小板减少和严重大出血等;烙铁头属的瓦氏蝮蛇(Tropidolaemus wagleri)毒液虽非致命,但具有较强的神经毒性,其所含的 Waglerins 能导致肌肉麻痹、心肌和神经系统功能障碍等。
目前,抗蛇毒血清是治疗蛇咬伤的主要手段。在泰国,有单价抗蛇毒血清(针对 Trimeresurus albolabris 毒液)和多价抗蛇毒血清(针对 Daboia siamensis、Calloselasma rhodostoma 和 Trimeresurus albolabris 毒液)。然而,不同蛇毒的成分存在差异,这会影响抗蛇毒血清的疗效,导致免疫反应性不同。而且,以往研究对蛇毒中特定蛋白质抗原的特征尚未完全阐明。为了解决这些问题,来自泰国玛希隆大学(Mahidol University)等机构的研究人员开展了一项关于 Trimeresurus albolabris 和 Tropidolaemus wagleri 毒液的研究。该研究成果发表在《Scientific Reports》上,为抗蛇毒血清的优化和蛇咬伤治疗策略的改进提供了重要依据。

研究人员采用了多种关键技术方法。首先,通过间接酶联免疫吸附试验(ELISA)测定两种抗蛇毒血清对两种蛇毒的免疫反应性;接着,运用二维聚丙烯酰胺凝胶电泳(2DE -PAGE)和液相色谱 - 质谱联用(LC-MS/MS)技术对毒液中的蛋白质进行分离、鉴定和分析;此外,还利用生物信息学和蛋白质结构分析方法,预测 B 细胞表位,探究免疫反应性和非免疫反应性蛋白质的抗原性差异。

在免疫反应性水平研究中,研究人员使用间接 ELISA 检测发现,Trimeresurus albolabris 毒液对单价抗蛇毒血清和多价抗蛇毒血清的免疫反应性相似;而 Tropidolaemus wagleri 毒液对两种抗蛇毒血清的免疫反应性总体低于 Trimeresurus albolabris 毒液,且对多价抗蛇毒血清的反应性高于单价抗蛇毒血清。

在蛋白质鉴定方面,2DE 凝胶银染结果显示,Trimeresurus albolabris 毒液有 235 个蛋白点,Tropidolaemus wagleri 毒液有 72 个蛋白点。经 LC-MS/MS 分析,这些蛋白点被归类为 9 个不同的蛋白家族。在 Trimeresurus albolabris 毒液中,与多价抗蛇毒血清免疫反应的蛋白主要是蛇毒金属蛋白酶(SVMP,48%)和蛇毒丝氨酸蛋白酶(SVSP,30%);在 Tropidolaemus wagleri 毒液中,主要是 L - 氨基酸氧化酶(LAAO,29%)、SVSP(23%)和 SVMP(19%)。同时,研究人员也鉴定出了两种毒液中不与抗蛇毒血清反应的蛋白,Trimeresurus albolabris 毒液中主要是磷脂酶 A2(PLA2,24%)、C 型凝集素(20%)和 SVMP(15%);Tropidolaemus wagleri 毒液中主要是 SVSP(41%)、PLA2(27%)和 SVMP(11%) 。

对于潜在 SVSP 表位区域的研究,研究人员发现 Trimeresurus albolabris 毒液中许多 SVSP 具有免疫反应性,而 Tropidolaemus wagleri 毒液中部分 SVSP 为非免疫反应性。通过免疫信息学分析预测 B 细胞表位,发现氨基酸残基 80 - 110 区域可能影响抗原性,该区域在免疫反应性 SVSP 中的得分普遍高于非免疫反应性 SVSP。

进一步分析丝氨酸蛋白酶选择性区域的抗原性特性,研究人员发现 Trimeresurus albolabris 毒液中免疫反应性 SVSP 的 Loop 2 区域(残基 100 - 110)比 Tropidolaemus wagleri 毒液中非免疫反应性 SVSP 的相应区域具有更高的亲水性、表面可及性和结构灵活性。这使得免疫反应性 SVSP 的 Loop 2 区域更易暴露于抗蛇毒血清抗体中,促进结合反应。

该研究全面分析了 Trimeresurus albolabris 和 Tropidolaemus wagleri 毒液的免疫反应性和蛋白质组成,明确了两种毒液中与抗蛇毒血清反应和不反应的蛋白类型,以及关键蛋白 SVSP 的抗原性差异。这些发现为深入了解不同蛇毒对抗蛇毒血清反应的差异提供了重要依据,有助于优化抗蛇毒血清配方,开发更有效的蛇咬伤治疗策略,对降低蛇咬伤的死亡率和致残率具有重要意义。同时,研究中鉴定出的非免疫反应性蛋白,也为未来研究针对这些毒素的特异性疗法提供了方向,有望进一步改善蛇咬伤患者的治疗效果。
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