為什麼蜈蚣能快速殺死比自己重15倍的動物呢？

短短30秒內，一隻45克重的小鼠很容易被一條僅為3克的紅頭蜈蚣毒死。這一「效率」令人驚嘆。

那麼，為什麼蜈蚣能快速地殺死比自己重15倍的動物呢？很多人都知道與其毒液密不可分，但其中的分子機制仍然是一個謎。

1月22日，我國科學家在美國《國家科學院學報》上發表的一篇論文破解了蜈蚣利用毒液捕殺大型獵物的秘密。更為重要的是，這一發現將有助於臨床救治蜈蚣叮咬中毒導致的心肌衰竭等嚴重癥狀。

蜈蚣毒液的秘密

與毒蛇不同，蜈蚣的毒腺並不在牙齒，而是在由腳進化而成的螯肢上。它的第一對腳呈星鉤狀，十分銳利。在鉤端有毒腺口，外部還有堅硬的甲殼質包裹。蜈蚣毒腺分泌淡黃色透明的黏稠毒液。

「雖然一般人被蜈蚣叮咬後不會致命，這可能取決於它叮咬的位置。如果叮咬發生在血管，血液循環會將毒液迅速擴散到身體主要血管，這些血管在毒液的作用下發生痙攣，造成急性高血壓、心肌缺血、心衰，嚴重者可能有生命危險。」該論文共同通訊作者之一、中國科學院昆明動物研究所博士楊仕隆在接受《中國科學報》記者採訪時表示。由於蜈蚣毒液的成分具有高度的結構功能複雜性，在基礎研究和藥物開發領域受到廣泛關注。楊仕隆所在的中國科學院昆明動物研究所天然藥物蛋白質組學研究團隊，選擇紅頭蜈蚣為研究對象，試圖破解蜈蚣毒液之謎。

紅頭蜈蚣又稱少棘蜈蚣或金頭蜈蚣，是出色的捕食者。「選擇金頭蜈蚣是因為它分布廣泛，在我國大陸、台灣地區以及日本等地都能見到，而且數量眾多。紅頭蜈蚣性情兇悍，傷人事件時有發生，特別是在農忙時節或露營時。」楊仕隆解釋說。更重要的是，他們的研究小組已經積累了多年研究紅頭蜈蚣的經驗。

2012年，他們對蜈蚣毒液的功能轉錄組學研究就已經證實，蜈蚣毒液中存在大量作用於離子通道的多肽毒素。2015年，在與其他研究小組合作研究後，該研究團隊又發現蜈蚣毒液中存在一種多肽毒素（RhTx），能夠激活哺乳動物的辣椒素受體（TRPV1），讓小鼠產生猶如品嘗辣椒一般劇烈的疼痛。

其實，全球對蜈蚣毒素的研究已有數十年的歷史。在2010年以後，該領域的科學家們開始引入轉錄組學、電生理和動物行為學等實驗技術，使得這一領域的研究進入一個高潮。2014年，澳大利亞昆士蘭大學Eivind等人完成了迄今為止蜈蚣毒液最為全面的轉錄組學研究，從分子進化的角度對蜈蚣毒液中的蛋白和多肽成分進行了翔實的闡述。該團隊又於2015年對蜈蚣活性多肽在先導藥物分子發掘方面進行了概述。

但這些研究，或是探索蜈蚣毒素的結構功能多樣性，或是挖掘蜈蚣活性分子的成藥潛力，對於蜈蚣叮咬導致的臨床癥狀未有涉及。更早年的研究報告顯示，蜈蚣毒液中含有磷脂酶A2及各種微量化學元素。「根據已有的信息，人類並未真正理解蜈蚣叮咬的致病機制，尤其是那些極為危險癥狀。」楊仕隆說，這也就意味著對於這類病人，臨床上一直缺乏具有理論依據的治療手段。

排除法找到致命根源

在基於多年研究的基礎上，從2014年開始，中科院昆明動物研究所的研究人員不再只一味分析毒液成分，而是從人類的中毒癥狀入手，分析臨床病例。「通過我們的文獻及臨床病例調研發現，臨床重症病人出現的共同特點是心肌缺血、心衰、呼吸抑制、心電圖T波倒置。」楊仕隆解釋說，「進而發現這可能是由於血管痙攣造成的。而能夠導致血管痙攣和呼吸抑制的原因不多，靶點的最大可能是離子通道。」

從結果入手，分析原因，再從可能的誘發因素中排除。最終研究人員發現，蜈蚣能快速捕食嚙齒類動物和導致嚴重臨床癥狀的原因都是一個：另一種多肽毒素（SsTx）阻斷KCNQ4的功能。

KCNQ是鉀離子通道家族中重要的一類，其基因突變與許多遺傳性疾病有關。當分布於血管和呼吸肌的KCNQ4被毒液中的SsTx結合時，興奮性細胞膜電位劇增並出現超興奮，血管平滑肌和呼吸肌發生強烈收縮，進而導致突發的高血壓和呼吸抑制。這類高血壓會嚴重影響心臟供血，造成心肌缺血和心肌梗塞。

在使用小鼠與猴子開展的動物實驗中，研究人員發現這種多肽毒素與蜈蚣毒液引起的中毒癥狀一致，且從毒液中去除該多肽毒素後，毒液便不再能引起血管痙攣、急性高血壓、心肌缺血等嚴重臨床癥狀。

雖然這項研究只針對紅頭蜈蚣，但是楊仕隆認為，不同種類的蜈蚣，其毒液成分應該會有相同的部分和不同的部分。基於趨同進化的原理，它們會通過相似的毒素來發揮相同的功能。因此，「我們相信，在其他蜈蚣中也存在SsTx或與其類似的物質」。

重要的臨床意義

「揭示蜈蚣毒液的致命成分，無疑會對解人類中蜈蚣之毒有極大的幫助。而且，人們對蜈蚣如何捕食、如何防禦和生存的狀態有了進一步了解。」楊仕隆介紹道，「除了弄清解毒機制，蜈蚣毒液中的毒素還存在一些非常有意義的毒素，它們可以調控人類重要的蛋白質機器，進而控制人類的感覺、循環和認知等。這些毒素作為探針，對於我們理解人類的生理反應產生原理有重要意義，同時也是在未來對這些生理反應加以控制的理論基礎。」

除了生物學意義，在藥物分子的發掘中，蜈蚣毒素也有應用前景，因為其中有部分活性物質具有疾病治療的作用，發掘並研究這些成分對開發新型藥物有一定的貢獻。

接下來，天然藥物蛋白質組學研究團隊還將對蜈蚣毒液進行了進一步的研究。楊仕隆舉例說，在蜈蚣叮咬後，SsTx阻斷KCNQ4的功能導致血管痙攣、高血壓、心肌缺血。那麼瑞替加濱作為KCNQ4的激活劑，用於救治被蜈蚣叮咬的重症患者應該是十分有效的。「目前，我們已經在猴子身上進行了實驗，效果明顯。所以未來的臨床試驗可以關注瑞替加濱在患者身上的療效，有望最終形成治療蜈蚣叮咬的臨床標準化方法。」

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