传统上,新药的发现和开发工作依赖于民族药理学信息,并侧重于具有药用特性的植物。在寻找结构新颖和机制独特的先导化合物的过程中,这些项目越来越多地转向动物生物多样性提供的生物活性分子。这不仅涉及来自海洋和陆地无脊椎动物(如昆虫和节肢动物)的生物活性成分,还涉及来自两栖动物和其他“高级”脊椎动物(如爬行动物)的生物活性成分。蜥蜴和蛇的毒液是由几十种具有药理活性的化合物组成的复杂混合物。到目前为止,这些物质为我们带来了重要的药物,如治疗高血压和某些类型的充血性心力衰竭的血管紧张素转换酶抑制剂卡托普利及其衍生物,治疗2型糖尿病的胰高血糖素样肽-1受体激动剂艾塞那肽。这些药物是从巴西蝮蛇的毒液中提炼出来的具窍蝮蛇属jararaca(蝰蛇科)和吉拉蛇毒蜥属suspectum分别(毒蜥科)。随后,从蜥蜴和蛇的毒液中发现了数十种具有潜在治疗作用的化合物,其中一些正在进行临床评估。此外,来自这些动物的免疫系统成分,以及来自海龟和鳄鱼的免疫系统成分,已被发现能激发对抗各种疾病的活性。就像蜥蜴和蛇的毒液一样,动物的免疫系统在数百万年的进化过程中不断完善,以提高它们的进化成功率。本文介绍了一些来自爬行动物的生物活性化合物,并详细阐述了其中一些作为抗凝血剂和抗血小板药物的治疗潜力,以及促进伤口愈合、抗利什曼原虫、抗病毒、免疫调节、抗菌和抗癌化合物。
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从历史上看,新药的发现和开发计划依赖于从植物中鉴定新的先导化合物。这是可以理解的,因为几千年来,植物一直是治疗人类疾病的主要来源,如果不是唯一的来源的话[1]。直到1806年,从一种植物(罂粟)中提取的一种具有药理活性的成分(吗啡)果实(Papaveraceae))首次从植物中分离得到[2]。目前,吗啡被用于缓解严重的慢性疼痛,例如晚期癌症患者[2],并作为大量阿片类药物的前体,如止咳可待因和止泻剂洛哌丁胺[2]。鉴定吗啡来自p .果实很快就有了许多其他的,比如,从咖啡树的豆子中提取的中枢神经系统兴奋剂咖啡因Coffea阿拉比卡(Rubiaceae)于1819年[3],从金鸡纳树的树皮中提取抗疟疾奎宁金鸡纳树皮officinalis(Rubiaceae)于1820年发现[4],而止痛剂水杨苷则是从白柳树的树皮中提取的柳属阿尔巴(Salicaceae)于1828年[5]。
从那时起,更多的突破性药物从植物中被开发出来,包括从长春花植物中提取的抗肿瘤药物长春新碱和紫杉醇Catharanthus roseus也叫(夹竹桃科)[6]和太平洋红豆杉水松杂草(红豆杉科)[7];山药属植物雌激素薯蓣皂苷元的研究薯蓣属(Dioscoreaceae),作为口服避孕药和可的松的前体[8];以及从法国丁香中提取的口服降糖双胍二甲双胍Galega officinalis(豆科)[9]。其他重要的新药来源是微生物。真菌青霉菌鲁本斯(毛霉菌科)和放线菌属细菌Saccharopolyspora erythraea(假心科)分别给予青霉素[10]和红霉素[11]两种抗菌剂。另一种细菌,链霉菌属nodosus(Streptomycetaceae),产生抗真菌和抗利什曼原虫药两性霉素B[12]。子囊菌真菌Tolypocladium inflatum(Ophiocordycipitaceae)导致免疫抑制剂他克莫司[13],以及土传真菌曲霉属真菌terreus(Trichocomaceae)产生特异性降低ldl - HMG-CoA还原酶抑制他汀类药物,如辛伐他汀,可降低动脉阻塞、心脏病发作、中风和糖尿病的风险[14]。
最近,新药发现和开发领域的研究人员也转向了动物王国。这导致了许多重要的药物,如齐iconotide,一种强效镇痛药,其结构基础是由掠食性锥螺产生的极其有效的concontoxins芋螺(鸡心螺)[15];trabectedin是一种治疗软组织肉瘤和卵巢癌的孤儿药,最早是在红树林被囊动物中发现的Ecteinascidia turbinata(Perophoridae)[16]。各种爬行动物也产生了重要的救命药物。血管紧张素转换酶抑制剂卡托普利及其衍生物用于治疗高血压和某些类型的充血性心力衰竭,是从巴西毒蛇的毒液中开发出来的具窍蝮蛇属jararaca(Viperidae)[17]。治疗2型糖尿病的艾塞那肽最初是从吉拉蛇的毒液中分离出来的毒蜥属suspectum(Helodermatidae)[18](图1)。
图1所示。吉拉怪兽毒蜥属suspectum(线虫科)(来源:https://images.app.goo.gl/dPs91WnmiHayS6S36)
在本文中,从爬行动物亚目Lacertilla(蜥蜴)和Serpentes(蛇)的几个成员(都属于鳞片目或有鳞爬行动物)以及Testudines(海龟等)和Crocodylia(鳄鱼等)的成员(鳄鱼等)中提取的一些生物活性化合物被广泛地用于临床有用的药物潜力。由于缺乏关于其潜在医学适用性的文献资料,第四种爬行动物目舌头目(tuataras)和鳞片亚目两栖目(Amphisbaenia)被排除在本文之外。每一节之前都有关于所处理的(子)顺序的背景信息。最后,对爬行动物生物活性化合物在新药开发中的应用提出了几点建议。
爬行动物的进化发展:爬行动物是一类四足动物,有鳞片般的皮肤和肺,是变温动物,在陆地上产有壳的蛋。它们包括现存的蜥蜴、蛇和虫蜥蜴;海龟、陆龟和水龟;鳄鱼、短吻鳄、凯门鳄和大腹鳄;大蜥蜴;以及它们已经灭绝的近亲[19]。这些动物可能起源于3.6 - 3亿年前石炭纪的高级爬行类[20]。由于这些爬行动物的祖先有四条腿,因此爬行动物被归类为四足动物,尽管存在一些四肢退化和无四肢的物种,如蛇[21]。爬行动物的皮肤上覆盖着一层连续的鳞片,其中含有角蛋白和蜡质脂质,这有助于减少体内水分的流失,是一种重要的适应能力,使它们能够在陆地上生活[22]。另一方面,闭塞的皮肤阻碍了像两栖动物一样的皮肤呼吸,需要发育出高效的肺[23]。
爬行动物能够产出适合陆地的卵,这些卵被羊膜包裹着,并被坚硬的外壳保护着,这可以被视为地球进化史上的重大事件之一,当然也是这些动物进化成功的主要决定因素之一。这使得它们不像它们的直接祖先两栖动物,它们的繁殖不依赖水。值得注意的是,即使是水生爬行动物也会返回陆地产卵[24],而适应陆地的两栖动物则会寻找水来产卵,以确保其后代[25]。爬行动物卵的外壳为发育中的胚胎提供保护,并允许水潴留,同时可渗透气体交换[24]。在内部,胚胎被羊膜包围,羊膜形成一个充满液体的囊,胚胎悬浮在其自身的水生环境中[24]。这些优势使早期爬行动物能够向更干燥的环境扩展,并使它们能够完全占领许多陆地生态位[24]。
直到大约3.1亿年前的晚石炭世,与数量众多的两栖动物祖先相比,早期的类爬行动物羊膜动物只是一个小而不起眼的群体[26]。随着3.05亿年前石炭纪雨林崩溃和5400万年后二叠纪-三叠纪物种灭绝事件的发生,这种情况发生了根本性的变化,这是地球上有史以来最大的物种灭绝事件[27]。石炭纪雨林崩塌是一次相对较小的灭绝事件,其特征是全球变暖以及覆盖前超级大陆欧美的大部分热带雨林遭到破坏[27]。随后的二叠纪-三叠纪大灭绝事件,通俗地称为大灭绝,使在石炭纪雨林崩溃中幸存下来的90%至96%的生命灭绝[27,28]。在这种恶劣和干燥的条件下,能够生产出硬壳羊膜卵的幸存爬行动物相对较少,成为了全面的赢家[28]。因此,它们可以茁壮成长、多样化,占据空缺的生态位,并取代两栖动物成为占主导地位的四足动物[29]。这是“爬行动物崛起”的基础,在2.52亿至6600万年前的中生代(三叠纪、侏罗纪和白垩纪)达到顶峰,这个地质时期被称为爬行动物时代[29]。
爬行动物的特点:如上所述,现代爬行动物包括一类恒温的四足脊椎动物,它们在陆地上产有壳的蛋,皮肤上有鳞片保护它们免受干燥,通过肺呼吸,利用内部受精,并有羊膜发育。爬行动物属于超纲四足动物,原则上有四条从身体侧面伸出的腿[21]。蛇和鳗科(慢虫)中的无腿蜥蜴在进化过程中完全失去了四肢,依靠腹部的鳞片和肋骨来移动[30]。因此,这类动物的名字是“爬行动物”,它来源于拉丁语中的表达。reptilis'和'rēpō,分别是“爬行”和“爬行”的意思,显然是指许多爬行动物用腹部移动或用短小的腿爬行。爬行动物在地球上随处可见,尤其是在温带和热带地区。大多数爬行动物生活在陆地上,但有些物种,如鳄鱼目,是两栖的,既生活在水里也生活在陆地上。
与其他变温动物一样,爬行动物使用相对较少的食物代谢能量来维持身体机能,并且能够以同等大小的恒温动物所需热量的10%左右生存[31]。另一方面,爬行动物不像恒温动物那样通过自身代谢产生热量,而是依靠环境作为体温的主要来源[32]。为此,它们已经发展出行为适应来帮助调节体温,例如在阳光充足的地方晒太阳取暖,寻找阴凉的地方或到地下降温[32]。在极端的环境条件下,一些爬行动物可能会进入休眠期,暂时停止生长、发育和身体活动,从而减少代谢活动,节约能量。例如,为了应对非常炎热或干燥的环境,北美沙漠龟和某些种类的鳄鱼可能会进入冬眠期[33],而某些蜥蜴、乌龟、乌龟、青蛙和蛇在非常寒冷的温度下会发生冻伤[33]。
在蜥蜴、蛇和蜥蜴中,不透水、不透水的皮肤完全被重叠的表皮鳞片覆盖[22]。海龟的壳和鳄鱼的板上覆盖着鳞片,这些鳞片是真皮而不是表皮的,并融合成坚韧的保护性盔甲[22]。爬行动物在其一生中通过蜕皮不断蜕皮,包括在旧皮肤下形成一层新皮肤,并借助于蛋白水解酶和淋巴液将旧皮肤与新皮肤分离[22]。海龟、陆龟和陆龟的壳不经过蜕皮,因为它们是由大约50块骨骼组成的,包括它们的脊柱和胸腔,并与动物一起生长[22]。然而,贝壳表面的鳞片脱落或剥落,为更新的、更大的鳞片让路[22]。一些爬行动物的鳞片是彩色的,用于伪装或伪装。著名的例子是马达加斯加叶尾壁虎Uroplatus phantasticus(Gekkonidae),可以迅速改变身体颜色以更好地适应环境,避免被接近的捕食者或潜在猎物发现[34,35];属Elapidae科的剧毒新大陆珊瑚蛇(图2),它们以鲜明的红色、黄色/白色和黑色警示带来宣传它们的毒性[36];以及无毒的墨西哥奶蛇环状三角小鳗(Colubridae),模仿珊瑚蛇的警告色[37]。
图2。水生珊瑚蛇Micrurus surinamensis(Elapidae)(来源:https://images.app.goo.gl/ZPUuV2RzTzkUufaB7)
大多数爬行动物通过肺呼吸,与哺乳动物相比,肺在身体中所占的面积要小得多,但比两栖动物的肺要大[23]。通常有两个肺,但蛇的左肺发育不全,甚至完全消失[23]。大多数鳞片动物和豚鼠都有一个由两个心房和一个心室组成的三室心脏,以及两条通往体循环的主动脉[38]。鳄鱼有一个四腔心脏,类似于鸟类,但也有两个系统主动脉[38]。血液由两个相对较小的肾脏过滤,尿液储存在膀胱中。在大多数物种中,尿酸是主要的含氮废物[39]。主要的例外是水生海龟,它们的大部分含氮废物以尿素或氨的形式排出[39]。在所有爬行动物中,泌尿生殖管与肛门一起进入泄殖腔[39]。
大多数爬行动物是肉食性或食虫性的。由于它们的食物相当容易分解和消化,因此它们的消化道通常相对简单且相对较短[40]。然而,由于它们是变温动物,并且不能咀嚼食物,因此它们的消化速度比哺乳动物慢[40]。海龟以及一些阿伽马和鬣蜥是唯一的食草爬行动物。它们也会整餐吞下,但经常吞下胃石来帮助消化。有趣的是,咸水鳄是食肉动物,但它们也使用胃石,不是为了帮助消化植物物质,而是作为压舱物,帮助它们稳定在水中或帮助它们潜水[41]。
与两栖动物一样,爬行动物的神经系统基本由前脑、中脑和后脑组成的中枢脑,以及脊髓和遍布全身的神经,包括12对脑神经[42]。由于大多数爬行动物是白天的肉食性猎人,它们通常具有出色的视力,使它们能够在远距离上敏锐地探测颜色(包括紫外线波长)、形状、运动和深度[43]。许多蛇在头顶上有“第三只眼”(松果体),不能形成图像,但对明暗变化很敏感,可以探测到运动[43]。此外,一些蛇,如蝮蛇,还有蟒蛇和蟒蛇,在头部两侧鼻孔后面和眼睛前面都有凹坑,这些凹坑对红外辐射很敏感,使它们能够感知猎物的体温并在黑暗中捕猎(图3)[44]。
图3。在眼睛和鼻孔之间有清晰可见的坑的蝮蛇(来自:https://images.app.goo.gl/GDtm464p7zZ2oHBw6)
许多爬行动物使用位于鼻子和上颚的化学敏感器官来寻找猎物[45]。与其他脊椎动物类似,鼻上皮的一部分由嗅感觉细胞组成,用于检测空气中的气味[45]。在口腔上颚——雅各布森器官——通常还有第二种化学感受器,作为非空气传播气味的短程化学感受器[46]。值得注意的是,连接雅各布森器官和大脑的神经是嗅觉神经的一个分支[46]。雅各布森器官的作用在蛇身上表现得最为明显,它们的舌头快速地进出,每次收缩时,附着在舌头上的气味颗粒就会转移到靠近该器官开口的上颚。
爬行动物有性繁殖,尽管有些物种能够无性繁殖[47]。蛇和蜥蜴的雄性标本有一对称为半阴囊的交配器官,位于泄殖腔尾端尾部尾部尾部的尾袋中[48]。这些器官充满性兴奋,每次只使用一个器官来穿透雌性的泄殖腔并储存精液[48]。雄性龟和鳄目动物有一个中位阴茎[48]。蜥蜴缺乏交配器官,交配时雄性和雌性的泄殖腔相结合,雄性排出精子[48]。所有的海龟、鳄鱼和鳄蜥以及一些种类的蜥蜴和蛇都是卵生的[47]。海蛇、吊带蛇、蟒蛇、蝮蛇、吐舌眼镜蛇,以及石龙子和夜蜥蜴都有类似胎盘的结构,能够将营养物质传递给胎儿,产下活的幼崽,因此是胎生的[47],而慢虫、产前水蟒和蝰蛇是卵胎生的。即。在美国,胚胎在卵子内发育,卵子留在母亲体内,直到它们准备孵化,但胎儿不是通过胎盘而是通过卵子来维持的[47]。在蜥蜴科,壁蜥,龙蜥和变色龙以及盲蛇科中都有通过孤雌生殖进行无性生殖的描述[49]。
爬行动物分类:截至2020年12月,爬虫纲包括4目92科1216属11440种[19]。这4个目是鳞片目、鳖目、鳄鱼目和舌头目(方案1)[19]。Squamata是最大的爬行动物目,包括超过11,000种已知的爬行动物,占所有已知爬行动物的95%以上[19]。鳞片亚目包括3个亚目:蜥目(蜥蜴,6972种),蛇目(蛇,3879种)和两栖目(蠕虫蜥蜴;201种)(方案1),尽管一些分类将Amphisbaena归入Lacertilia[19]。根据考古发现,Squamata的起源可以追溯到早三叠纪,距今2.519亿至2.472亿年前[50,51]。Squamata这个名字来源于拉丁语squamatus的“有鳞”和“有鳞”,指的是这种爬行动物的一个显著特征,即它们皮肤上的角质鳞片或盾牌[22]。鳞片的另一个典型特征是存在可移动的方形骨,使它们能够相对于神经头盖骨移动上颌[52]。这一点在蛇身上最为明显,它们能够把嘴张得很大,以容纳相对较大的猎物[52]。Squamata的另一个特点是雄性成员中存在两个半胚[48],并且除了大多数爬行动物通常的卵生外,还通过胎生和卵生来生产后代[47]。
方案1。爬行动物分类学
鳖目,也被称为龟纲,包括361种海龟、陆龟和龟鳖,约占所有爬行动物的3%[19]。像其他爬行动物一样,这些动物是恒温的,皮肤上覆盖着鳞片,通过肺呼吸,在陆地上产卵。然而,条尾纲动物特有的是由肋骨和骨骼的其他部分发育而来的骨性或软骨壳,它包裹着它们的身体,起到盾牌的作用[22]。鳖目动物是最古老的爬行动物群体之一,比蛇或鳄鱼更古老,它们已知的最早成员可以追溯到中侏罗世,距今1.741亿至1.635亿年前[53]。其生殖生物学的一个重要方面是雌性在其输卵管中长时间储存活精子的能力[54]。
鳄鱼科是大型、食肉、半水生爬行动物的一目,包括26种已知的鳄鱼、短吻鳄、凯门鳄和大腹鳄[19]。它们约占所有现存爬行动物物种的0.3%[19]。鳄鱼最早出现在9500万年前的白垩纪晚期(1.45亿至6600万年前),是鸟类的近亲[55]。鳄鱼具有独特的身体形态,使眼睛、耳朵和鼻孔露出水面,而动物的其余部分隐藏在水面以下[56]。尾巴长而结实,皮肤上覆盖着骨鳞,背部有厚厚的骨板保护,使它们能够承受恶劣干燥的环境,并在陆地和水中生存[56]。在科和属之间,相对较长的鼻子在形状和比例上差别很大[56]。
鼻头类或tuataras是最小的爬行动物目,体长可达80厘米,重约1公斤,只有两种现存的类蜥蜴(亚)种,斑马莲和斑蝽楔齿蜥科[19]。它们出现在2.52亿至6600万年前的中生代爬行动物时代[50],目前只在新西兰海岸附近相对难以到达的小岛上发现[57]。尽管与蜥蜴相似,但其头骨和下颚的几个独特特征却将鳄蜥与有鳞动物明显区分开来。首先,它们的牙列在现存物种中是独一无二的,上颌的两排牙齿与下颌的一排牙齿重叠在一起[58]。其次,它们在头顶有第三只眼睛,有视网膜、晶状体和神经末梢[58]。这种所谓的顶眼仅在幼龟中可见,在4至6个月后被鳞片和色素覆盖,不用于视觉,而是帮助判断一天中的时间或季节[59]。在大约2亿年前的中生代恐龙时代,许多物种都很好地代表了蜥头纲(Rhynchocephalia)中唯一幸存的成员[58]。
蜥蜴
关于蜥蜴的概述:鳞片亚目Lacertilia or Sauria,俗称蜥蜴,是一种分布广泛的有鳞爬行动物,现有近7000种,分55科和亚科[19]。在本节中进一步广泛讨论的知名蜥蜴物种是Helodermatidae科的Gila monsters和Varanidae科的巨蜥[19]。这一爬虫亚目的名称“Lacertilia”和“Sauria”来自拉丁单词“蝎虎星座’表示“蜥蜴”和“髂骨的意思是“相似”,还有古希腊语中的“sauros'或'01“为了”蜥蜴'或'爬行动物”。在体型最小的蜥蜴中有矮壁虎Sphaerodactylus ariasae和美国parthenopion它们分别来自多米尼加共和国和维尔京群岛,都属于球形蛛科,从鼻子到尾巴底部的长度为1.6至2.0厘米[60],以及2至3厘米长的马达加斯加矮变色龙枯叶属变色龙微米(Chamaeleonidae)[61]。最大的蜥蜴是长3米,重约70公斤的科莫多巨蜥Varanus komodoensis(Varanidae),分布于印度尼西亚[62](图4)。
图4。科莫多巨蜥Varanus komodoensis(瓦尼科)(来源:https://images.app.goo.gl/eaLt1Hu9YMs4z2dN6)
蜥蜴的一个特征(它们与蛇共有)是可移动的方形骨,这使它们与具有更坚硬的双足颅骨的大蜥蜴区别开来[50]。大多数蜥蜴都有圆形的躯干,短脖子上的头,长尾巴,四肢交替使用左右四肢,导致典型的左右运动。有些,比如慢虫Anguis fragilis(鳗科)无腿,有长长的蛇形身体[63]。其他如栖息在森林中的飞行蜥蜴属德拉科(Agamidae)能够滑翔60米的距离[64]。还有一些物种,如壁虎(Gekkota)和变色龙(Chamaeleonidae),可以在范德华力的帮助下,使用带有数百万细小毛发状结构的粘着垫,粘附在光滑的垂直表面上,包括玻璃和天花板[65]。当逃离捕食者时,蛇蜥属的蜥蜴Basiliscus(Corytophanidae)可以收集足够的动量在水中奔跑一小段距离,同时将大部分身体伸出水面[66]。
蜥蜴在各大洲都有发现,特别是在热带栖息地,它们主要生活在地面、岩石、树上和地下[19]。然而,它们具有很强的适应性,除了南极洲和大多数海洋岛链外,它们可以在相当极端的环境中遇到[19]。例如,红尾蟾蜍蜥蜴Phrynocephalus erythrurus(Agamidae)生活在西藏北部羌塘高原,海拔4.5 ~ 5.3公里[67]。还有海鬣蜥Amblyrhynchus cristatus(鬣蜥科)来自Galápagos群岛,完全适应海洋,几乎完全以藻类为食[68]。
所有的蜥蜴都像其他脊椎动物一样拥有视觉、触觉、嗅觉和听觉,但根据它们所生活的栖息地的不同,有一种特殊的感官更为突出。例如,穴居石龙子严重依赖嗅觉和触觉[69],而壁虎则主要依靠敏锐的视觉来捕猎,并在攻击前估计与猎物的距离[70]。蜥蜴利用内部受精,交配时雄性将其中一个半边阴茎插入雌性泄殖腔[48]。大多数种类是卵生的,父母的照顾是罕见的,雌性通常在产卵后放弃卵。飞蛾科的各种飞蛾都是通过孤雌生殖进行繁殖的,即。即由未受精卵产生幼体[71]。
大多数蜥蜴是肉食性动物,捕食从昆虫到大型脊椎动物等多种动物[72]。反过来,许多蜥蜴也会被鹰、猫头鹰、鹰、蛇、黄鼠狼甚至更大的蜥蜴捕食[72]。由于这些原因,它们发展了许多有效的防御机制。其中包括试图逃脱捕食者或逃到洞或裂缝中[73];将它们的身体膨胀成一个吓人的带刺气球[74];装死[75];从眼睛下方的眼袋里喷出一股恶臭的血液流到对手身上[76];改变皮肤上的颜色和图案,使其与周围环境相似[77];并使它们的尾巴自动化,以分散对手的注意力,创造逃跑的机会[78]。
此外,一些蜥蜴科的蜥蜴(如吉拉怪)h . suspectum还有墨西哥串珠蜥蜴h . horridum还有危地马拉珠蜥h . charlesbogerti)和一些巨蜥属的巨蜥Varanus(比如科莫多龙诉komodoensis斑点树监测仪诉scalaris,以及蕾丝显示器瓦瑞斯诉)使用毒液来制服猎物和保护自己[79-81]。与在上颚分泌毒液的蛇不同[79-81],这些蜥蜴在下颚变异的唾液腺中分泌毒液[79-81]。每个腺体都有一个独立的管道通往牙齿的底部,毒液通过咀嚼咬伤造成的伤口被送到受害者身上[79-81]。此外,巨蜥以多种食物为食,包括腐烂的动物[82],它们的唾液中含有高度败血性细菌,这些细菌也会被传递给被咬的猎物和捕食者[83,84]。然而,这些动物经常进行恶毒的领土斗争[85],有时会给对方造成严重的伤害,但似乎不会造成严重的伤害[86]。这导致了一种假设,即变异类具有强大的先天免疫系统,可以保护它们免受其他巨蜥叮咬导致的潜在败血症[86]。
来自蜥蜴的生物活性化合物:几个世纪以来,蜥蜴一直被世界各地不同社会的民族医学实践所使用。来自阿塞拜疆的中世纪手稿提到了高加索agama的使用Paralaudakia高加索和普通壁虎Tarentola mauritanica(Phyllodactylidae)用于治疗麻风病和性无能等[87]。从棘尾蜥蜴属动物的脂肪中提取的油Uromastyx在北非和印度地区,长时间被用作局部治疗阳痿和壮阳药[88]。这些蜥蜴的其他部分和产品在马来西亚被推广用于治疗二十多种疾病,包括糖尿病、心脏病、高血压、痛风、肾病和性功能障碍[89]。在传统中医中,蟾蜍属Phrynocephalus(Agamidae)被干燥粉碎,也用于治疗勃起功能障碍等[90]。在莫桑比克,变色龙的尾巴被加工成治疗哮喘的药物制剂[91]。在一些群体中,人们食用各种巨蜥的肉和血来增强力量、活力、耐力和性欲[92]。
蛇皮蜥蜴和变种蜥蜴的毒液中含有多种蛋白质和多肽,包括蛇皮形成蛋白、伸展蛋白、钾氨酸、利钠肽、血清素、磷脂酶a2(中国人民解放军2s)、三指毒素样肽(3FTXs)、富含半胱氨酸的分泌蛋白(CRiSPS)和透明质酸酶[79-81]。这些化合物,无论是单独的还是共同的,都是导致组织破裂、炎症、水肿、体温过低、低血压、周围平滑肌麻痹、促进纤维蛋白原裂解、抑制血小板聚集和咬伤这些动物后持续出血的原因[79-81]。因此,这些蜥蜴的毒液代表了药理活性化合物的丰富来源。
认识到这一点,吉拉怪物的毒液h . suspectum已被深入研究,鉴定出含有39个氨基酸的肽exendin-4可降低2型糖尿病患者的空腹和餐后血糖[18]。Exendin-4似乎可以改善β细胞对葡萄糖的敏感性,并作为胰高血糖素样肽1 (GLP-1)的激动剂,GLP-1是一种来自消化道的激素,有助于调节胰岛素和胰高血糖素的分泌[18]。如前所述,随后的努力导致了合成exendin-4类似物exenatide (Byetta®)的开发,这是第一个用于治疗2型糖尿病的GLP-1激动剂[18]。同样,巨蜥毒液中的抗凝血活性和这些动物的弹性先天免疫系统成分可能分别代表治疗血栓性疾病和新型抗菌伤口愈合刺激化合物的新先导化合物。
巨蜥的抗凝血和抗血小板药物:止血是一个复杂而复杂的调节过程,它为机体提供了在受伤后迅速止血的能力,以防止大量失血和感染[93]。为此,血液凝固系统的多个组成部分被激活以响应血管损伤[93]。这发生在一系列事件中,包括血小板聚集和血管收缩以止血;堵塞:由血小板、纤维蛋白和血细胞组成的堵塞,以阻止进一步的失血;以及伤口愈合后纤维蛋白凝块的分解(纤维蛋白溶解)[93]。健康人的凝血和纤溶是平衡的,即。血液会形成凝块,并在需要时将其分解。血液中凝血率过低会导致血友病、凝血因子缺乏、血管性血友病、高凝状态和深静脉血栓形成等出血性疾病[94]。另一方面,血液凝块的增加可导致血管中形成危险的血块,并导致血栓性疾病的发展,如冠状动脉疾病、深静脉血栓形成、缺血性中风、心肌梗死、肺栓塞和心力衰竭[95]。
后一种情况可使用抗凝剂或抗血小板药物治疗[96]。抗凝剂可延长凝血时间,从而减少纤维蛋白的形成,而抗血小板药物可阻止血小板聚集[96]。然而,最终,这两类药物都可以防止血栓形成和血栓大小的增加,降低血液循环阻塞和心脏病发作或中风的风险[96]。抗凝剂的例子有维生素K拮抗剂如华法林,直接凝血酶抑制剂如达比加群,直接Xa因子抑制剂如阿哌沙班,以及低分子量肝素抗凝剂如达特帕林[96]。一些常用的抗血小板药物是糖蛋白血小板抑制剂,如依替巴肽(从东南侏儒响尾蛇毒液中的一种蛋白质中提取)西特鲁·米利乌斯·巴布里(Viperidae)[97]),以及血小板聚集抑制剂(如阿司匹林)和蛋白酶激活受体-1拮抗剂(如vorapaxar)[96]。
如上所述,蜥蜴的毒液具有防止血液凝固的能力。越来越多的证据表明,这至少通过两种机制发生,即通过切割纤维蛋白原和阻断血小板聚集。对前一种机制的支持是由来自不同种类的蛇的毒液的能力提供的Varanus裂解纤维蛋白原[98]。然而,这一过程与凝血酶通常产生的血块覆盖伤口的过程不同[98]。利用血栓弹性成像技术Varanus研究发现,毒液会导致纤维蛋白链错误地交联,在一种称为破坏性、非凝血切割的过程中产生非功能性凝块[81,99]。
蜥蜴毒液抗血小板活性的证据来自于蕾丝监测仪毒液的有效阻断作用瓦瑞斯诉还有科莫多巨蜥诉komodoensis关于血小板聚集和凝血[80,100,101]。这些活动被归于(III型)PLA2S存在于动物毒液中[102],已发现其可促进出血和抑制血小板聚集[100,101,103]。中国人民解放军2据报道,S可以去除磷脂(包括花生四烯酸)甘油主链第二位置的脂肪酸,从而抑制血小板对血栓烷的生物合成,从而抑制血栓的形成[104]。
虽然是初步的,但这些观察结果表明,蜥蜴毒液中的凝血毒性化合物可能为设计和开发治疗凝血障碍的新药提供了潜在的新的先导化合物。重要的是,尽管helodermatid蜥蜴的毒液可能也有这种能力,但由于各种原因,变种蜥蜴的毒液被认为更适合这种目的。首先,如上所述,蜥蜴的毒液可能通过切割纤维蛋白原ánd阻断血小板聚集来阻止血液凝固[98-103],而helodermatid蜥蜴的毒液仅具有抗血小板活性[105]。其次,变种蜥蜴的毒液极其多样和复杂[49],而蛇皮蜥蜴的毒液可能高度保守[106],这可能是因为与后者相比,前者在生态位和猎物方面的全球变化要大得多[80]。因此,与蛇皮蜥蜴相比,变种蜥蜴的毒液可能含有更多种类的毒素来阻止血液凝固,这为开发一系列不同效力的新型抗凝血剂和/或抗血小板化合物提供了机会。
巨蜥中促进伤口愈合的化合物:伤口可以被描述为创伤导致的活组织细胞、解剖和功能连续性的丧失或破坏[107]。伤口可分为切口、撕裂、擦伤等开放性伤口和挤压伤、各类血肿等闭合性伤口[108]。伤口也可以根据微生物污染程度来区分,即。、清洁伤口、污染伤口、感染伤口和殖民伤口[109]。显然,大量细菌感染的伤口会严重阻碍愈合过程,并可能导致危及生命的并发症[109]。
为了修复受伤的组织,身体通过一系列动作来处理损伤。这涉及到一个复杂的、动态的、但高度调控的生化和细胞事件级联,包括四个重叠的阶段:止血;炎症;扩散;成熟和重塑[107]。止血涉及血小板聚集形成纤维蛋白凝块[107]。在炎症过程中,细菌和细胞碎片被白细胞清除[107]。在增殖阶段,伤口开始闭合,因为新的肉芽组织(主要由胶原和细胞外基质组成)通过浸润血管重建,随后被上皮细胞覆盖[107]。在成熟和重塑过程中,新形成的胶原蛋白增加了伤口区域的抗拉强度,而细胞和血管生成活动停止[107]。
这些过程的有序和及时的表现对于恢复受伤部位的解剖和功能完整性至关重要[107]。因此,伤口愈合过程中任何阶段的失败都可能导致慢性伤口的发展。即。如三个月内不能自愈的伤口[110]。糖尿病、血管性溃疡和压疮是此类伤口的例子,它们对患者、其家庭、卫生保健专业人员和卫生保健系统造成了越来越大的负担[111]。这在很大程度上是由于糖尿病、肥胖和血管疾病等阻碍伤口愈合的疾病在全球的发病率不断上升[111]。因此,慢性伤口预计将在不久的将来成为重要的公共卫生问题[111]。
治疗慢性伤口有多种选择,包括几种形式的清创和使用防腐剂和抗生素;使用生长因子和细胞因子等刺激伤口愈合的内在过程;以及用适当的敷料支撑伤口,直到伤口闭合[112]。几条线索的证据表明,巨蜥血浆中的化合物也可能对处理伤口有用。这一假设主要基于上述各种研究报告,在被同种昆虫叮咬后,巨蜥没有明显的伤害[83,84]。这表明这些动物拥有强大的先天免疫系统,使它们能够有效地应对伤口愈合级联的炎症阶段,防止慢性伤口的发展。
确实是科莫多龙的血清诉komodoensis有效而迅速地抑制潜在致病菌菌株的培养生长链球菌表皮炎,鼠伤寒沙门氏菌,Providencia stuartii,弗氏志贺菌的,中等到强烈的大肠杆菌,金黄色葡萄球菌,克雷伯氏菌oxytoca[86]。这些活性可归因于,至少部分地,强大的抗菌肽VK25的血浆诉komodoensis[113]。VK25的合成类似物DRGN-1可以有效地杀死培养的耐药菌株铜绿假单胞菌和金黄色葡萄球菌通过渗透其质膜[113]。DRGN-1也能显著促进BALB/c小鼠未感染创面和生物膜创面的组织再生铜绿假单胞菌和金黄色葡萄球菌[113],并在划痕伤口闭合实验中刺激HEKa角质形成细胞的迁移,可能是通过激活EGFR/STAT1/3通路[113]。有趣的是,在48个新的潜在阳离子抗菌肽鉴定诉komodoensis血浆中,有7个对铜绿假单胞菌和金黄色葡萄球菌[114]。值得注意的是,基因组的测序、组装和分析诉komodoensis揭示了多种在宿主防御和先天免疫中起重要作用的基因的存在,其中许多基因聚集在一起,支持这些动物强大的先天免疫系统[115]。这些见解和发展提出了希望,以确定瓦拉尼地抗菌肽,可用于治疗慢性伤口的新方法。
蛇
关于蛇的概论:有鳞亚目蛇类或蛇类包括约3900种,隶属于30科的恒温、羊膜类爬行动物,身体细长、无腿,在地板上爬行[19]。一些著名的蛇科是蟒蛇科(蟒蛇),蟒蛇科(蟒蛇),蛇科(金鱼),Elapidae (elapids)和蝰蛇科(毒蛇和坑蛇)。这个爬行动物亚目的名字“蛇”来自拉丁单词“搜索引擎ĕ再保险意思是“蠕动”。然而,一些物种保留骨盆带,在泄殖腔两侧有一对退化的爪子[21]。虽然蛇与蜥蜴属于同一目,但蛇没有蜥蜴的眼睑和外耳[116]。如前所述,蛇也有非常灵活的头骨,因为存在几个旋转关节和下颌骨,使它们能够吞下比头部大得多的猎物[52]。为了适应它们狭窄的身体,蛇的成对器官(如肾脏)彼此位于前面而不是并排,大多数种类只有一个功能肺[117]。
在几乎所有的温带到热带陆地和水生栖息地,包括沙漠、森林(地上和树上)、海洋、溪流和湖泊,以及在不寻常的地方,都能遇到蛇。例如,喜马拉雅赤背Herpetoreas platyceps(蛇科),喜马拉雅蝮蛇Gloydius himalayanus(蛇科)和西藏温泉蛇Thermophis baileyi(Colubridae)可以在喜马拉雅山海拔3000米以上的栖息地找到[118-120]。也有一些完全属于远洋的蛇,比如有毒的黄腹海蛇Hydrophis platurus(Elapidae)[121]和广泛分布于印度洋和太平洋的水螅亚科(Elapidae)的珊瑚礁蛇[121]。
一些证据表明,蛇可能是在1.45亿至6600万年前的白垩纪时期由穴居蜥蜴进化而来的[122]。这些蛇的地下祖先进化出流线型的身体以适应穴居,最终变得没有四肢,并发育出了突起(覆盖眼睛的透明鳞片),并且失去了外耳以应对灰尘和角膜和耳朵的损伤[122]。已知最小的蛇种是巴巴多斯线蛇,只有10.4厘米长Tetracheilostoma carlae(小盲蛇科)[123]。其中最大的种类是网蟒Malayopython reticulatus(蟒蛇科)产于南亚和东南亚,平均身长6.5米,平均体重59公斤[124],缅甸蟒Python bivittatus(蟒蛇科)可以长到5米长,重75公斤[125],以及南美洲的绿色水蟒Eunectesmurinus(Boidae),体长可达5.21米,体重30至70公斤[126]。
蛇主要通过嗅觉来定位猎物和捕食者,它们用分叉的舌头探测空气中的颗粒并将其传递给Jacobson器官[46]。蝮蛇、一些蟒蛇和蟒蛇可以利用它们的“坑”来探测温血猎物和捕食者[44]。对大多数蛇来说,视觉是次要的,它只允许动物追踪运动[127]。一般来说,树栖蛇的视力最好,穴居蛇的视力最弱[127]。此外,蛇没有外耳和耳膜,但有完全形成的内耳结构,使它们能够探测穿过地面的振动[128]。
与蜥蜴一样,蛇也采用内部受精的方式进行繁殖,交配时雄蛇将其分叉的半阴茎插入雌蛇的泄殖腔中[48]。大多数种类的蛇产卵后不久就弃卵[129]。环颈吐舌眼镜蛇属Hemachatus(蛇科),吊带蛇属Thamnophis(响尾蛇科),响尾蛇属Crotalus和Sistrurus(蝰蛇科)和水蟒属Eunectes(Boidae),是卵胎生的,将卵保留在体内,直到它们几乎准备孵化[129]。普通蟒蛇蟒蛇(水蟒科)和绿水蟒大肠murinus完全胎生,通过胎盘和卵黄囊滋养幼崽[130]。一些蛇类,如东部铜头蛇蕲蛇contortrix还有水腹蛇蕲蛇piscivorus这两种蛇都属于北美洲的毒蛇科,它们可以通过兼性孤雌生殖进行繁殖[131]。
所有的蛇都是肉食性的,以小动物为食,包括蜥蜴、青蛙、其他蛇类、小型哺乳动物、鸟、蛋、鱼、蜗牛、蠕虫和/或昆虫[21]。另一方面,许多蛇是蜈蚣、蝎子、黄鼠狼、雪貂、鸟类和其他爬行动物(包括其他蛇)的猎物[132]。由于这些原因,蛇已经发展出了一套复杂的典型防御武库,其中包括防御姿态、嘶嘶声、威胁表现、攻击姿势、攻击和咬人(例如,参见文献[133,134])。虽然有些蛇会咬人,但只有少数几种蛇是有毒的,它们主要用毒液杀死和制服猎物,并开始消化,而不是自卫。毒蛇科的例子有毒蛇科(其中包括响尾蛇、大毒蛇和蝮蛇)、蝮蛇科(如细尾蛇和食蛇者)、蛇科(包括澳大利亚铜头蛇、海蛇、珊瑚蛇、眼镜蛇、金刀蛇和曼巴蛇)和一些蛇科(如树蛇、非洲树蛇)Dispholidus typus(如赤背蛇和袜带蛇)[19]。
蛇的毒液是在它们脑后的唾液腺中产生的。毒液通过收缩头部肌肉,对毒腺施加压力来传递[135]。更“高级”的毒蛇,如毒蛇和elapids,通过上颚中空的毒牙注射毒液[79-81,135],而像非洲树蛇这样的后毒牙蛇的牙齿上(也在上颚)有一个凹槽,将毒液导入伤口[79-81,135]。然而,莫桑比克吐舌眼镜蛇眼镜蛇mossambica(Elapidae)向攻击者吐出毒液[136]。赤背蛇和袜带蛇本身并不产生毒液:前者从它们吃的有毒蟾蜍中吸收毒素,并从颈腺分泌毒素[137],后者使用来自粗皮蝾螈的神经毒素河豚毒素Taricha颗粒(蝾螈科),它们捕食[138]。
来自蛇的生物活性化合物:蛇是许多宗教和神话中的象征。在基督教和犹太教中,《圣经》第一卷中出现了一条蛇,它用分别善恶树上的禁果诱惑了第一对夫妇亚当和夏娃[139]。蛇在古埃及也扮演着重要的角色,作为法老王冠上的装饰,以原始蛇神Nehebkau的形式出现,并在克利奥帕特拉的自杀仪式中出现[140]。在希腊神话中,美杜莎是蛇发女妖三姐妹之一,她的目光使那些看着她的人变成石头[141]。在古希腊,蛇也被视为医学的象征,大概是因为它的皮肤周期性更新与愈合有关[142]。因此,希腊医神阿斯克勒庇俄斯(Asclepius)的杖上缠绕着一条蛇,这一符号至今仍被用来表示医学[142]。另外两个与蛇有关的医学符号至今仍在使用,即代表一般医学的Caduceus和象征药学的卫生盆[142]。
在许多文化的传统医学实践中,蛇也有很长的使用历史。在墨西哥,用干地响尾蛇肉制成的响尾蛇丸被用来治疗各种各样的疾病,包括面部杂质、癌症、瘙痒、风湿病、静脉曲张、压力、心脏病、糖尿病、痔疮和性无能[143]。然而,摄入这些药片与沙门氏菌病有关[144]。在南非祖鲁文化中,传统的治疗师穿着蟒蛇皮,因为蟒蛇与权力有关[145]。在许多其他传统的非洲文化中,蟒蛇的头被认为可以逆转咒语和厄运,防止潜在的事故发生,并有助于吸引婚姻伴侣[146]。在许多非洲社会,蟒蛇脂肪被局部用于缓解风湿痛[146],在许多亚洲国家,将活眼镜蛇的血液与酒精饮料混合饮用,以增加男子气概[147]。众所周知,日本人有离开habu蛇的习俗Protobothrops flavoviridis(Viperidae)将其浸泡在米酒或谷物酒精中,制成habushu或habu清酒[148]。
与蛇皮蜥蜴和变种蜥蜴一样[79-81],蛇毒由蛋白质和非蛋白质的复杂混合物组成,具有广泛的生物和药理活性[149,150]。其中包括酶,如分泌的聚乳酸2s、l -氨基酸氧化酶(LAAOs)、磷酸二酯酶、乙酰胆碱酯酶、蛇毒金属蛋白酶(SVMP)和蛇毒丝氨酸蛋白酶(SVSP),以及蛋白酶抑制剂、利钠肽、3ftx、CRiSPs、kuniz型抑制剂和解体素等非酶化合物[149,150]。这些化合物,无论是单独使用还是组合使用,都会引起三种类型的药理作用,即血液毒性、神经毒性和细胞毒性[150]。例如,某些PLA2s和3FTX作为离子通道和烟碱或毒蕈碱受体的拮抗剂作用于突触前或突触后连接,导致麻痹和呼吸衰竭(例如,参见文献[151]),而其他PLA2s和3ftx与svmp一起引起局部组织损伤,导致肿胀、起泡、瘀伤和坏死,以及低血容量性休克等全身效应(例如,参见文献[152])。
大量的药物开发研究已经探索了蛇毒中许多生物活性化合物的药理活性[150]。这导致了上述血管紧张素转换酶抑制剂卡托普利及其衍生物从巴西毒蛇的毒液的发展b . jararaca[17],以及其他各种重要药物。依替巴肽抑制血小板聚集,降低急性心脏缺血事件的风险,并且是从响尾蛇毒液中的一种崩解素中提取的巴布里[97]。替罗非班还能防止血液凝固,它是从锯鳞毒蛇的毒液中提取出来的Echis鳍(Viperidae)[153]。Batroxobin是一种类似凝血酶的丝氨酸蛋白酶,可切割纤维蛋白原,降低纤维蛋白原水平,从巴西蝰蛇科成员的毒液中提取b . moojeni和b . atrox[154]。还有抗衰老物质Syn-Ake®它通过放松面部肌肉来减少皱纹的形成,是基于一种合成的三肽,这种三肽是根据神庙毒蛇毒液中的waglerin 1的结构开发出来的Tropidolaemus wagleri(Viperidae)[155]。
从蛇中提取的抗利什曼化合物:利什曼病是一类由鞭毛虫引起的寄生虫病利什曼虫(锥虫科)。这些寄生虫包括两个亚属,利什曼虫和Viannia[156]它们在旧世界和新世界都有,而且分别只在新世界有[156]。这种寄生虫由该属的雌性沙蝇传播Phlebotomus在旧大陆和Lutzomyia当它们从被感染的宿主(包括人类)身上吸血时[157]。的利什曼虫寄生虫在宿主巨噬细胞内以无鞭毛的无尾线虫形式存在,在白蛉肠道内以有鞭毛的前鞭毛线虫形式存在[157]。已知的30个中有21个利什曼虫物种对人类具有致病性[157],并且取决于物种,它们引起广泛的疾病形式,从皮肤利什曼病和皮肤粘膜利什曼病到严重的嗜内脏利什曼病和黑热病后皮肤利什曼病[158]。皮肤利什曼病在某些情况下是自限性的,但在其他情况下可能导致严重的致残[158],而内脏利什曼病——其特征是寄生虫侵入骨髓、肝脏和脾脏——如果不及时治疗,总是致命的[158]。
各种形式的利什曼病在全世界近100个国家流行[159],特别是在世界热带和亚热带地区的贫困人口、灾区和饱受战争蹂躏的地区[160],每年产生70万至100万新病例[159]。治疗主要是系统给予五价锑药,如抗己糖酸钠和锑酸三聚氰胺;两性霉素B及其类似物(特别是脂质体两性霉素B);口服miltefosine;和/或帕罗霉素[158]。然而,这些药物会产生严重的副作用,引起耐药性,价格昂贵且超出许多流行地区的覆盖范围,需要长期治疗,和/或必须通过复杂的程序制备和给药[158]。这些考虑表明,迫切需要开发新的、更有效的药物来对付各种形式的利什曼病。
蛇毒及其成分显示出大量的抗寄生虫活性,包括抗利什曼病的活性[161]。例如,巴西毒蛇的全部粗毒液b . jararaca还有索诺兰七弦蛇三角鱼(响尾蛇科),以及那些响尾蛇虎爪草(蝰蛇科)(图5)以及Marajó和塞拉多矛头蝰蛇具窍蝮蛇属marajoensis和b . lutzi抑制原毛菌的生长l(l)主要[162163]l(l)amazonensis分别(164 - 166)。已知这两种利什曼原虫都可引起皮肤利什曼病[158]。的原始毒液b . lutzi和b . marajoensis以及沙漠角蝰的那些角蝰角蝰(毒蛇科)和埃及眼镜蛇眼镜蛇haje(Elapidae),也抑制了成员的promastigote的生长l . donovani复合体[165-167],内脏利什曼病的病原体[158]。
图5。响尾蛇虎爪草(蝰蛇科)(来源:https://images.app.goo.gl/dP4RjuPpKtpteCrG7)
各种各样的证据都与解放军有关2s、laao和CriSPs在这些蛇类和其他蛇类毒液的抗利什曼动物活动中的作用。涉蛇毒解放军2这些化合物对原毛菌和无尾毛菌的生长发育和侵染能力有明显的抑制作用l(l)主要[163],l(l)amazonensis[168],l(l)infantum[169]l(l)amazonensis[170]。重要的是,抗利什曼原虫的作用与寄生虫的线粒体、细胞核和质膜的扰动有关[162,168],也与宿主中性粒细胞释放的细胞毒性细胞因子有关[170]。后一种观察结果与中亚眼镜蛇一小部分毒液的细胞毒性作用一致Naja Naja xiana(眼镜蛇科)L. (L.)婴儿免疫系统刺激后的原刚体和无尾刚体[171]。该毒液还促进活性氧的产生和凋亡样机制,并抑制精氨酸酶的活性,精氨酸酶是细胞代谢的关键酶利什曼虫寄生虫[171]。
从上述蛇毒中提取的含有laao的部分对蛇毒原毛蚴的生长有明显的抑制作用,这支持了laao抗利什曼原虫的活性l(l)amazonensis,l(l)infantum,l(V。)braziliensis,l(l)donovani,l(l)主要(165172 - 176)。进一步分馏含laao的组分海棠毒液产生的蛋白陀螺蛋白、克罗米胺和惊厥蛋白也具有重要的抗虫活性l(l)amazonenesispromastigates对培养的J774小鼠BALB/c单核巨噬细胞无细胞毒性,并在利什曼病BALB/c小鼠模型中显示出活性[164]。LAAOs的抗利什曼病作用可能归因于它们通过形成氧自由基和过氧化氢引起氧化应激的能力[177,178]。
蛇毒CRiSPs的抗利什曼动物活性迄今为止只报道了草原响尾蛇的毒液绿豆,绿豆(蝰蛇科),称为crovirin[179]。该化合物显示出良好的抗真菌活性亚马孙草并且仅对正常哺乳动物细胞(包括腹膜巨噬细胞)具有细胞毒性,其浓度远高于其抗利什曼原虫作用所需的浓度[179]。CRiSPs被认为主要作为离子通道阻滞剂起作用[179,180],但其抗利什曼原虫活性是否C.翠绿CRiSP是否与这种机制有关至今尚不清楚。然而,综合起来,这些数据支持了蛇毒作为抗利什曼病新药来源的潜力。
来自蛇的抗病毒化合物:致病性病毒自出现以来就一直困扰着人类,大约12000年前,当人类从新石器时代开始在人口更密集的农业社区定居时,病毒首次引起了流行病[181]。在这些条件下,病毒能够迅速传播并成为地方病[181]。以家畜(或驯化植物)为宿主的病毒出现频率也有所增加,其中一些病毒进化成能够感染人类的突变版本[182]。最著名的源自人畜共患的古老而具有破坏性的病毒是天花病毒,它在人类历史上造成了许多大规模的流行病[183],仅在20世纪就造成全世界约3亿人死亡[184]。这些病毒可能在大约11000年前首次出现在印度的农业社区,可能是啮齿动物的痘病毒的后裔[185]。
在大规模人类社区建立后引起流行病的其他病毒有麻疹、腮腺炎、风疹和脊髓灰质炎,它们被认为与天花病毒同时出现[182]。然而,甲型流感病毒是人类历史上最具破坏性的流行病的罪魁祸首,在20世纪初,被称为“西班牙流感”的甲型流感夺走了4000万至5000万人的生命[186]。流感大流行在1957年以“亚洲流感”的名义卷土重来,然后在1968年以“香港流感”的名义卷土重来,造成约300万人死亡[186]。一些流感病毒据信已经跨越了物种屏障,从鸭子和水禽传染给猪,再从猪传染给人类[182]。
最近出现的被认为是通过一个或多个动物宿主出现的人畜共患病毒有人类免疫缺陷病毒(HIV)、埃博拉病毒和严重急性呼吸综合征冠状病毒(SARS-CoVs)[187]。hiv是获得性免疫缺陷综合征(AIDS)的病原体,埃博拉病毒引起严重且往往致命的出血热,sars - cov引起严重的呼吸系统问题[187]。尽管SARS-CoV-1毒性强,传播迅速,但并未引起人们所担心的大流行[188]。然而,2019年11月在中国武汉首次出现的SARS-Cov-2已在全球迅速传播,是当前大流行的罪魁祸首,特别是老年人和已存在合并症的人的病死率极高[188]。
今天,许多以前致命的病毒性疾病,如麻疹、腮腺炎、黄热病和脊髓灰质炎,可以用疫苗治疗[189],而其他各种疾病,如引起疱疹、艾滋病和肝炎的疾病,可以用针对病毒生命周期特定阶段的抗病毒药物加以控制[190]。然而,目前仍没有针对登革热病毒和埃博拉病毒等病毒的疫苗或有效疗法,尽管这些病毒对全世界数千万人构成巨大的公共卫生威胁(例如,见参考文献[191 - 192])。此外,正如2009年流感大流行[193]和当前的SARS-CoV-2大流行[188]所表明的那样,毒性更强的耐药病毒株可以在世界范围内迅速发展和传播,因此需要不断努力预防和控制疫情。这些考虑表明迫切需要更有效的抗病毒治疗。
各种证据表明,蛇毒中的成分可能是新型抗病毒药物的先导化合物[194,195]。首先,使用黑颈吐舌眼镜蛇的毒液眼镜蛇nigricollis来自撒哈拉以南非洲的(Elapidae)(图6)以及从毒液中分离的细胞毒素导致仙台病毒感染的人红细胞溶解,而正常细胞基本不受影响[196]。此外,响尾蛇的原始毒液桔梗,以及毒液的主要成分响尾蛇毒素,可以抑制培养的Vero非洲绿猴肾细胞感染麻疹病毒、登革热病毒和黄热病病毒[197,198],而不影响正常Vero培养物的生存能力[197,198]。已经发现响尾蛇毒素由两种成分组成,响尾蛇素和聚乳酸2[199],两者都表现出抗病毒作用,并相互增强作用[197,198]。这在随后用感染了JFH-1型丙型肝炎病毒株的培养的hh7.5人肝癌细胞的研究中得到了证实[200]:发现crotapotin能够干扰病毒颗粒进入宿主细胞并从宿主细胞中释放出来,而crotapotin能够阻止病毒颗粒和聚乳酸的释放2干扰了病毒的进入和复制[200]。
图6。黑颈吐舌眼镜蛇眼镜蛇nigricollis(Elapidae)(来源:https://images.app.goo.gl/vkum2vsDp1MMoXMh7)
抗病毒活性似乎与干扰病毒生命周期的初始阶段有关,即。即病毒颗粒吸附到宿主细胞的质膜并渗透到细胞内[197,198]。进一步的研究表明PLA的活性2在桔梗此外,针对登革热病毒和其他包膜病毒的毒液可能涉及病毒脂质双层包膜中的甘油磷脂的切割,导致病毒基因组RNA的部分暴露[201]。支持人民解放军的重要性2的抗病毒作用桔梗毒是由重组聚乳酸的磷脂酶活性和抗病毒作用提供的2基孔肯雅病毒、登革热病毒、黄热病病毒和寨卡病毒[202]。
蛇毒及其某些成分也能激发抗艾滋病毒的活性。几种蛇毒PLA2s保护人类原代血液白细胞免受原代HIV-1分离物的感染,可能是通过干扰病毒颗粒的剥膜过程,从而阻止感染[203]。中国人民解放军2蛇毒液中的响尾蛇毒素桔梗显示在体外抗HIV的活性可能与细胞表面肝素的不稳定有关,肝素参与HIV附着在宿主细胞的质膜上并进入细胞[204]。此外,从斯杰尼格蝮蛇的毒液中分离出一种LAAOTrimeresurus stejnegeri(Viperidae)抑制C8166人T细胞白血病的HIV-1感染,并在对宿主细胞活力影响不大的浓度下抑制病毒在细胞中的复制[205]。Immunokine®从印度支那吐痰眼镜蛇的毒液中提取的α-毒素的氧化衍生物眼镜蛇siamensis(Elapidae),通过阻断趋化因子受体CCR5和CXCR4抑制HIV和猫免疫缺陷病毒(FIV)对淋巴细胞的感染[206]。重要的是,管理的准备与商品名称Samayz®据报道,在对多药耐药艾滋病毒患者进行抗逆转录病毒治疗的同时,含有从蛇毒中提取的各种成分,导致病毒载量下降和CD4升高+细胞计数[207],为蛇毒成分的抗hiv活性提供了额外的支持。
龟鳖目
研究概况:鳖目或龟目包括乌龟、陆龟和陆龟。像其他爬行动物一样,这些动物是恒温的,皮肤上覆盖着鳞片,通过肺呼吸,在陆地上产卵。然而,鳖类的独特之处在于它们包裹身体的骨壳[22,208]。这一特点体现在这种爬行动物的名字上,这些名字都是基于古典拉丁语的陆龟,代表“乌龟”和古希腊语单词“khelone表示“互锁盾牌或盔甲”。与其他动物的爪子、指甲、角和喙不同,鳖类的外壳含有神经末梢,这些神经末梢对压力和振动等机械刺激做出反应,但也对引起疼痛的刺激做出反应[208]。家鼠的骨壳不是外骨骼,而是胸腔的一种改型,具有脊柱、椎骨、锁骨和锁骨间的元素,不脱落,并随动物一起生长[22208]。壳的背面部分是甲壳,可以是高而圆的,平坦的,或者是介于两者之间的形状,腹侧部分是覆盖动物底部大部分或部分的板层[208]。甲壳和腭板通过骨桥或柔性韧带相互连接[208]。在许多物种中,壳上覆盖着鳞片,鳞片经常被蜕皮所取代[22208],但软壳龟的壳上覆盖着皮革或橡胶皮[22208]。
海龟、陆龟和陆龟之间的区别不是基于分类学标准,而是基于一些武断和地理上的考虑。“龟”一词可以用来指所有的龟目动物,包括陆龟,但不是所有的龟都是陆龟。这是因为陆龟属于鳖科,鳖科是鳖目中较大的一组。此外,在美国,“海龟”指的是水生或半水生动物,“乌龟”指的是陆生物种,而在英国,淡水物种被称为“龟”,咸水物种被称为“海龟”。在澳大利亚,所有不生活在海洋中的海龟都被称为“乌龟”。在这篇论文中,“海龟”指的是很少离开海洋的海龟(如棱皮龟)Dermochelys-coriacea(Dermochelyidae;图7),“陆龟”指的是大部分时间在陆地上生活的龟类(如陆龟属的巨龟)Chelonoidis(来自Galápagos群岛的鳖科动物),“龟”,以及在陆地和咸水沼泽中生活的海龟(如北美常见的鳄龟)Chelydra serpentina(鳄龟科)。
图7。棱皮海龟Dermochelys coriacea(皮蝇科)(来源:https://images.app.goo.gl/FwwZ4R88LnRnvSXPA)
鳖是现存的最古老的爬行动物之一,只有鳄蜥被认为是更原始的[209]。现存最大的海龟是棱皮龟D.coriacea它们的总长度可达3米,重量可超过900公斤[210]。它是继三种鳄鱼之后第四重的现代爬行动物[210]。它的甲壳覆盖着坚韧的皮肤和油性的肉,在所有热带和亚热带海洋甚至北极圈内都有发现[210]。一些最小的动物——平均甲壳长度为10厘米,体重略高于100克——是斑点角龟Chersobius signatus(鳖科)产于南非西部[211],扁平的麝香龟Sternotherus depressus(赤蠵龟科),产于美国南部[212],以及沼泽龟Glyptemys muhlenbergii(蝶科)产于美国东部[213]。
现存的大约361种龟、陆龟和陆龟被归入14科97属[19]。根据它们在壳内缩回头部和颈部的方式,龙目动物被分为两个亚目,即胸蛛目和隐蛛目[214]。侧颈龟也被称为侧颈龟,它们把长长的脖子向侧面折叠,把头伸进壳里。胸龙目包括现存的3个科,其中包括南美洲河龟podocnemiddae科[215]。隐颈龟(cryptodirans)或隐颈龟(hidden neck turtles)会把脖子放低,把头向后拉,把它藏在壳里[216]。它们包括剩下的11个科,其中包括皮龟科和龟科的高度洄游海龟[217]。
动物在获取食物、寻找配偶、寻找合适的筑巢区域、识别和定位捕食者以及许多其他日常活动中严重依赖气味[218]。一些物种可以看到近紫外线到红色之间的颜色,许多物种可能具有特殊的夜视能力[218]。大多数物种可以听到声音,但对高频不太敏感[218]。龙目动物没有牙齿,但它们的下颚上有坚硬平坦的表面,这使它们能够抓住并撕下植物或动物的碎片作为食物[218]。动物表现出各种各样的交配行为,但不形成成对纽带或社会群体[219]。大多数种类将卵埋在土壤、沙子或腐烂的植被中,但也有一些将卵放在露天的地面上。父母都不孵蛋或以任何方式照顾它们;相反,卵是通过环境热孵化的[219]。经过45 - 90天的发育,幼鸟利用卵齿或卵爪脱离卵,孵化后自生自灭[219]。
动物没有獠牙或毒液来保护自己。当受到威胁或受到攻击时,它们就会缩回壳里。当遇到危险时,那些壳较少的物种不能提供足够的保护,它们会使用额外的防御策略。例如,麝香龟,如Sternotherus odoratus和泥龟等Kinosternon subrubrum-都属于Kinosternidae科-通过甲壳下的两个气味腺释放出恶臭的麝香气味来阻止捕食者[220];贝尔的折背龟Kinixys belliana当处理时,从泄殖腔中散发出一种气味强烈的粘性物质;辐射的乌龟Astrochelys放射虫纲(Testudinidae)在受到捕食者攻击时会反刍胃中的内容物[221]。虽然大多数海龟会咬人,但只有少数用咬人作为防御手段。一些值得注意的例子是常见的鳄龟c .蛇形还有鳄鱼鳄龟Macrochelys temminckii(龟鳖科)和北美软壳龟属Apalone(鳖科)[222]。
动物的生物活性化合物:长期以来,海龟、陆龟和陆龟的肉一直被认为是一种美味,在中国、日本、非洲和英美等国家的菜肴中,它们的肉通常与皮和肠子一起加入汤和炖菜中。最常食用的品种是中华软壳龟Pelodiscus sinensis(鳖科),中国三条纹箱龟Cuora trifasciata(鳖科),中国大头龟Platysternon megacephalum地鼠龟科,地鼠龟g .波吕斐摩斯以及常见的鳄龟c . serpentina.用研究人员的身体部位制作的菜肴和饮料也被认为对健康有益。例如,在中国文化中,海龟是长寿、个人财富、生育能力、力量和幸福家庭的象征[223],海龟成分被认为有助于保持女性的年轻美丽,并提高男性的性能力[223,224]。此外,在中国传统医学中,海龟和乌龟的壳和其他部分被加工成药片、粉末和软膏,用于治疗各种疾病,从咳嗽、头痛到难产和癌症[225,226]。
在西非,包括棱皮龟在内的海龟的身体部位d . coriacea也被认为具有治疗作用,用于治疗各种疾病,包括疟疾、癫痫、发烧、贫血、肝炎、性行为不佳、儿童佝偻病,以及由恶灵引起的疾病[227,228]。在几个拉丁美洲和加勒比国家,海龟和陆龟的身体部位可以治疗各种疾病,从呼吸系统疾病、耳痛到风湿病、糖尿病和癌症[229]。其中一些产品甚至以预先包装的形式或包含在药妆品中。一些例子是亚马逊河龟的脂肪Podocnemis expansa(足足螈科)和绿海龟c . mydas在市场上被称为tortuga奶油(海龟霜)[230]或被纳入生产的沐浴皂、乳液、护肤产品、抗皱配方和指甲霜[231]。
这些应用得到药理学研究结果的支持,其中包括绿海龟脂肪中维生素E含量高c . mydas[230]以及亚马逊河龟脂肪中存在大量具有重要抗菌和抗氧化活性的酚类化合物和脂肪酸p . expansa[232]。值得注意的是,早期的研究[233]已经提供了乌龟和乌龟油的抗炎、抗喉痛(止痒和抗荨麻疹)和镇痛活性的适应症,并暗示它们在预防和/或治疗心血管疾病和牛皮癣方面的潜在用途。迄今为止,对部分菊科植物的药理性质及其潜在的药用价值的研究还很少。下面,讨论了一些这些制剂作为免疫调节化合物的潜在用途。
研究中癌症免疫调节化合物免疫调节包括旨在改变免疫反应的治疗性干预,使不同免疫细胞群的比例恢复平衡,从而使免疫系统能够正常运作[234]。免疫调节可包括免疫抑制或免疫刺激。免疫抑制可减少对移植器官的免疫反应,以防止排斥反应[235],并可用于治疗自身免疫性疾病,如天疱疮、狼疮或过敏[236,237]。免疫抑制可以通过干扰抗原呈递、T细胞活化或T细胞增殖来实现[234],使用抗cd154单克隆抗体、环孢素A、雷帕霉素或皮质类固醇等[238]。
在感染性疾病、原发性或继发性免疫缺陷以及肿瘤疾病等情况下,免疫刺激被用于增强免疫反应并恢复健康的免疫功能[234]。传染病可以通过接种疫苗来预防,这是最有效的免疫调节技术[239]。原发性免疫缺陷通常可以通过同种异体干细胞移植来控制[240],而由营养不良或艾滋病毒等引起的继发性免疫缺陷则可以通过治疗病因来最有效地控制[241]。癌症的免疫调节疗法试图提高免疫系统攻击和消除癌细胞的能力,其中使用免疫检查点抑制剂去除免疫检查点途径的抑制作用,从而(重新)激活靶向癌症的细胞毒性T细胞;调节免疫细胞成熟、生长和反应的细胞因子;激活促进T细胞介导的适应性免疫反应途径的激动剂;以及通过刺激一般免疫反应来帮助攻击癌细胞的佐剂[242,243]。
从小鼠中提取的制剂也可能具有免疫刺激特性。例如,给药血浆,脾脏提取物的一小部分,或从俄罗斯龟的血细胞中提取的提取物Agrionemys horsfieldii(Testudinidae)——被认为是最耐辐射的动物之一[244]——对受辐射的小鼠可以恢复小鼠的骨髓细胞群,并提高动物的存活率[245-248]。用乌龟制剂处理的动物外周血白细胞、脾脏菌落和骨髓有丝分裂的数量以及辐照后骨髓细胞的rna合成活性也有所增加[246,247]。此外,从红耳滑龟的干燥壳的水提取物Trachemys scripta elegans(Emydidae)导致正常BALB/c小鼠和使用免疫抑制剂环磷酰胺治疗的小鼠血清IgG水平以及各种淋巴细胞群水平升高[249]。
俄罗斯陆龟脾脏中的免疫调节物质答:horsfieldii被鉴定为分子量高达2000 D的寡肽,被命名为FTGN[244]。这种化合物在两种浓度都很低的情况下加速了辐照骨髓的再生在活的有机体内和体外FTGN的荧光标记衍生物选择性结合CD34+干细胞[244]。因此,FTGN可能在CD34的增殖中发挥重要作用+辐照后细胞与造血系的再生[244]。有趣的是,FTGN还可以保护实验动物免受脱发[244]。这些发现表明,从龙参中提取的部分可能含有一种免疫刺激活性,可能对因放疗或化疗导致骨髓损伤的癌症患者和接受自体或异体骨髓移植的个体有用。
顺便说一句,从中国软壳龟肉中提取的口服粉末p . sinensis减轻C3H/He小鼠模型实验实体瘤直径和重量的增加,延长动物的生存期[250]。该散对小鼠腹水肿瘤无影响,提示其不直接杀伤肿瘤细胞,可能通过激活免疫系统起作用[250]。其他关于龟类部位抗肿瘤活性的研究报道了希腊龟壳提取物的细胞毒性作用Testudo graeca(鳖科)和从中国三棱箱龟蛋白质酶解物中分离的肽c . trifasciata各种动物和人类癌细胞系[251,252]。此外,从中国软壳龟肽p . sinensis在AGS人胃腺癌细胞系中,microRNA表达发生改变,其中包括几种肿瘤抑制mirna的上调[253]。
总之,这些观察结果表明,小鼠衍生的制剂可能通过免疫调节和直接抗癌作用来抑制癌症的生长。这一假设有待验证,但如果属实,则支持了中药中使用各种鳖类器官改善癌症放化疗患者预后的观点[254]。
鳄鱼
关于鳄鱼的概述:鳄鱼目共有26个已被确认的物种[19],分为三科,即鳄鱼科(包括真鳄鱼属)Crocodylus),短吻鳄科(包括短吻鳄属)鳄鱼和凯门鳄)和大吻鲨科(只包括大吻鲨和假大吻鲨)[19]。根据鼻子的形状可以区分这三个鳄鱼科[56]。大腹蛇有一个长而窄的鼻子,成年雄性在鼻尖处长出一个球根状的生长体,称为ghara,用于加强声音交流[56]。短吻鳄和凯门鳄有一个宽阔的鼻子,当嘴巴闭上时,下颌的第四颗牙齿是看不见的[56]。鳄鱼科成员的口部形状各异,但当嘴巴闭上时,下颌的第四颗牙齿总是可见的[56]。
除了长而扁平的鼻子外,鳄鱼的特点是体型庞大,结实,像蜥蜴一样的外表。因此,这类爬行动物的名字来源于古希腊语和拉丁语中的单词krokodeilos'和'crocodilus,两者的意思都是“小蜥蜴”。此外,它们有厚厚的皮肤,上面覆盖着不重叠的鳞片;侧压尾;眼睛、耳朵和鼻孔长在头顶,使它们能够在大部分身体都在水下的情况下跟踪猎物;圆锥形,像钉子一样的牙齿,有效地抓住和抓住猎物,而不是咀嚼,因为它们吞下没有咀嚼的食物;以及巨大而有力的颌部闭合肌肉,使它们能够施加巨大的咬合力[56]。与鸟类一样,鳄鱼也有四腔心脏和肺部周围的单向气流系统[56]。所有鳄鱼都是优秀的游泳者,尽管它们的四肢缩小了[56],但它们也能在陆地上很好地移动。生活在没有海岸线的地方的物种甚至爬上树来捕捉阳光[255]。
鳄鱼主要生活在淡水、咸水和半咸水的栖息地,这些栖息地的温度相对较高,它们大部分时间都在水中度过。主要的例外是美洲鳄鳄鱼mississippiensis(短吻鳄科)(图8)[256],生活在美国温带的东南部地区和扬子鳄扬子鳄(短吻鳄科)[257],在中国长江沿岸相对温和的地区。现存最小的鳄鱼是居维叶矮凯门鳄Paleosuchus palpebrosus(短吻鳄科),主要生活在亚马逊盆地中部主要河流和湖泊附近的淹没森林中[258]。成虫一般重6 - 7公斤,雄性平均体长1.4米,雌性通常不超过1.2米[258]。世界上最大的鳄鱼是咸水鳄Crocodylus porosus(鳄鱼科)来自整个亚洲和太平洋热带地区的咸水栖息地和半咸水湿地[259]。雌性很少超过3米,而雄性体长可达4.6 - 5.2米,体重可达1200公斤[259]。
图8。美国鳄鱼鳄鱼mississippiensis(短吻鳄科)(来源:https://images.app.goo.gl/AAhg2HhNoVT7uEZZ9)
图9。暹罗鳄鱼Crocodylus siamensis(鳄鱼科)(来源:https://images.app.goo.gl/55RgKVqBcwvtNA9CA)
鳄目动物通常是独居的,尽管占统治地位的雄性通常会垄断繁殖的雌性,并巡逻和保卫雌性的领地[260]。交配发生在水中[260]。雌性在洞穴或土堆中产卵,与大多数其他非鸟类爬行动物不同,雌性照顾孵化的幼崽[260]。一窝蛋的数量从10到50不等[260]。鳄鱼卵由碳酸钙制成的硬壳保护[260]。潜伏期为2 ~ 3个月[260]。雏鸟的性别是由卵孵化的温度决定的:恒定的巢温高于32°C会产生更多的雄性,而低于31°C则会产生更多的雌性[260]。
鳄鱼主要是肉食性动物,以鱼类、甲壳类动物、软体动物、鸟类和哺乳动物为食,尽管也观察到一些物种以水果为食[261]。有些物种,比如印度大鳄Gavialis gangeticus(鳄鱼科)和澳大利亚淡水鳄鱼Crocodylus johnsoni(鳄鱼科)专门以鱼、昆虫和甲壳类动物为食,而扬子鳄答:中国以及南美宽嘴凯门鳄凯门鳄latirostris(短吻鳄科)专食硬壳软体动物[261]。另一方面,咸水鳄鱼c . porosus和美洲短吻鳄答:mississippiensis有广泛的饮食和机会性地以无脊椎动物、鱼类、两栖动物、其他爬行动物、鸟类和哺乳动物为食[261]。相反,鳄鱼有少数天敌和天敌[262]。一些猛禽(如鹰)和许多食肉哺乳动物(如野猪)捕食幼鳄[262]。狮子、老虎、美洲虎和豹子等大型猫科动物有时会攻击、杀死并吃掉成年凯门鳄、鳄鱼和短吻鳄[262]。大型蟒蛇可能捕食鳄鱼,有领地意识的河马经常杀死大型鳄鱼,大象为了保护幼崽,会毫不犹豫地攻击鳄鱼[262]。相对较小的鳄鱼种类,如澳大利亚淡水鳄鱼c . johnsoni甚至是像咸水鳄这样更大更危险物种的受害者吗c . porosus[262]。然而,鳄鱼最重要的防御机制被认为是它们进化成功的基础,那就是它们强大的先天免疫系统。
鳄鱼类动物的生物活性化合物:与其他爬行动物的器官相似[263],鳄目动物的器官在不同大陆的各种传统医学中都有长期的用途。从鳄鱼脂肪组织中提取的鳄鱼油在古埃及、中国和印度的传统医疗体系中已经使用了几个世纪,用于治疗各种疾病,包括烧伤、脱发和伤口;胸部疾病和呼吸系统疾病;胃肠障碍;风湿病;高血压;癌症,并作为阴道避孕溶液[264-266]。根据亚马逊美洲印第安部落数百年前的信息[267],许多巴西人使用宽嘴凯门鳄的新鲜脂肪c . latirostris黑凯门鳄Melanosuchus尼日尔(短吻鳄科)和居维叶矮凯门鳄.palpebrosus减轻风湿病[268-270]这些物种的牙齿也被佩戴以防止蛇咬伤[271]。鳄鱼油被用于化妆品和个人护理产品中,因为它在人类志愿者中具有抗衰老特性[272],在临床前和临床研究中具有抗菌和抗炎活性[264],在实验室大鼠中具有伤口愈合作用[265]。
最近的见解揭示了鳄鱼的独特资产——尽管与上面提到的巨蜥[86]相当——这使得它们对药理评估更感兴趣。这涉及到这些动物明显强大而有弹性的免疫系统,使它们能够在严重侵染的水生环境中茁壮成长[273],抵御危及生命的感染,并在几乎没有微生物感染症状的情况下从严重伤害中迅速恢复[274]。事实上,即使是在与捕食者、猎物或同种动物的战斗中留下的伤口和四肢缺失,似乎也不会严重地使鳄鱼丧失行为能力[274]。此外,作为机会主义捕食者,许多鳄鱼会清除死亡和腐烂的肉或其他细菌滋生的食物,积极地从其他捕食者那里窃取食物,或者故意让食物分解,以便更好地撕裂和消化软化的肉而不会生病[275]。
鳄鱼还能够承受长期暴露于高浓度的重金属,如砷、镉、钴、铬、汞、镍、铅和硒,以及高水平的辐射,并且仍然可以活到100岁,而不会患癌症或其他使人衰弱的疾病[276,277]。这些观察结果和前面几篇文章中提到的结果都支持鳄鱼的免疫系统能够非常有效地应对寄生和微生物感染以及致癌损伤[278,279]。这种特性可能代表了这些动物强大的进化适应性,这可能解释了为什么它们是白垩纪-第三纪大灭绝事件中为数不多的幸存者[277]。这也可以解释为什么它们能够在不卫生的、被害虫感染的栖息地中茁壮成长[280]。
许多深入的研究支持鳄鱼血清中抗寄生虫、抗菌、抗病毒和抗癌实体的存在[281]。这些发现可能为对抗传染病和癌症的新一代药物铺平道路,下面将更全面地讨论这些发现。值得注意的是,用于宿主防御感染的天然抗生素化合物(特别是抗生素肽)也存在于其他生物中,包括细菌、古细菌、原生生物、真菌、植物和其他动物[281,282],包括巨蜥[113-115]。这些化合物对细菌、酵母、真菌、病毒和癌细胞具有广谱活性[281,283]。由于存在带正电荷的氨基酸,如精氨酸、赖氨酸和组氨酸,它们显示出+2至+9的净正电荷,并且含有高比例的非极性氨基酸[283,284]。因此,它们能够很容易地结合到带负电荷的细菌膜上[283,284],之后它们通过其非极性部分插入细胞膜,并被吸收到细胞中[285]。
鳄鱼的抗菌化合物如前所述,在整个人类历史上,传染病一直是造成发病率和死亡率的主要原因[181]。这些疾病可能随着大规模人类住区的建立、人们从农村向城市地区的迁移以及动物的驯化而变得更加普遍[181]。除了前面提到的由致病性病毒引起的天花和流感大流行[183,186]外,这些发展还伴随着由致病性细菌和寄生虫引起的严重的全球和区域爆发,如鼠疫[286]、霍乱[287]、结核病[288]和梅毒[289],以及疟疾[290]、利什曼病[159,160]和肠道感染[291]。几个世纪以来,这些疾病一直是导致死亡的主要原因,直到20世纪下半叶[292]被非传染性疾病所取代。
尽管近几十年来取得了进展,但传染病造成的发病率和死亡率仍然非常普遍。据世界卫生组织(WHO)估计,2010年全球有3 - 5亿疟疾病例、3.33亿性传播疾病病例、3300万艾滋病毒/艾滋病病例、1400万结核病病例和300 - 500万霍乱病例[293]。此外,世界上三分之一的死亡可归因于传染病,最显著的是下呼吸道感染(346万)、腹泻(246万)、艾滋病毒/艾滋病(178万)、结核病(134万)、疟疾(110万)或麻疹(90万)[293]。因此,尽管目前可用的抗寄生虫、抗菌和抗病毒化合物种类繁多[294],但这些发展表明需要新的传染病治疗形式。
向前发展的一种方法可能涉及鳄鱼血清中抗菌肽的探索。尤其是美洲鳄的血清答:mississippiensis还有暹罗鳄鱼Crocodylus siamensis(鳄鱼科)已经调查了这些化合物的存在。在这两种情况下,研究人员发现,新鲜和冷冻干燥的粗血清以及部分纯化的血清样本对多种细菌菌株和几种致病菌的临床分离株具有细胞毒性[295-301]。粗血清还能抑制多种真菌的生长[296298],但不影响小鼠巨噬细胞样细胞系RAW 264.7的活力[300]。此外,答:mississippiensis血清诱导抗HIV-1、西尼罗河病毒和单纯疱疹病毒类型1[296,302]。
粗血清的部分纯化鉴定出几种具有抗菌活性的低分子量、疏水性和阳离子肽,包括对多重耐药菌株的抗菌活性[301],这些肽能够扰乱和破坏细菌膜并渗透到细胞质空间[295,296,299-301,303,304]。用微粒从生物样本中获取阳离子多肽然后新创对捕获的肽进行测序,鉴定出45个潜在的抗菌肽答:mississippiensis[305]。其中8种肽是化学合成的,对多种细菌菌株具有活性[305]。此外,这两种肽均分离自c . siamensis白细胞和合成的白细胞红素I衍生物NY15抑制各种细菌参考菌株和临床分离株的生长,靶向细菌质膜,并且在溶菌浓度下对哺乳动物细胞无毒[306,307]。由水解得到的肽c . siamensis血红蛋白对大肠杆菌,金黄色葡萄球菌,以及……k .肺炎和铜绿假单胞菌其机制可能涉及铁调节失调和氧化应激[308]。
鳄鱼抗菌肽的抗菌作用可能至少部分是由抗氧化和抗炎活性介导的[309-312]。这些活性与血红蛋白部分、血红蛋白水解物、粗白细胞提取物和动物血浆有关[309,311,312]。因此,鳄鱼的免疫系统似乎含有保护性分子,可以作为新一代抗生素的先导化合物。从这个概念中出现的第一批药物之一是含有原油的抗痤疮凝胶c . siamensis白细胞提取物[313]显示相当可观在体外抗菌活性丙酸菌属曼秀雷敦并对感染小鼠耳中的促炎标志物和炎症迹象有明显的抑制作用[313]。
鳄鱼类动物的抗癌化合物:癌症是一组超过200种不同的疾病形式,几乎可以在身体的任何器官或组织中开始,其特征是异常细胞不受控制地生长,侵入邻近组织,并通过血液和淋巴管扩散到远处器官[314]。后一个过程,即转移,是癌症死亡的主要原因[314]。癌症发生的基础生物学事件是癌基因、肿瘤抑制基因和/或修复基因的畸变[314],这些畸变导致正常细胞转化为癌前病变,随后在多阶段过程中发展为恶性肿瘤[314]。这些变化是生物或内部因素的结果,如年龄较大,是男性还是女性,和/或遗传基因缺陷;环境和/或职业暴露于致癌化学品、放射性物质、氡、紫外线辐射、细颗粒物和/或石棉等;以及与生活方式相关的因素,如不适当的饮食习惯、缺乏体育活动、吸烟和/或饮酒[315]。
根据国际癌症研究机构(International Agency for Research on Cancer)的估计,2020年估计有1930万新的癌症病例,近1000万癌症死亡[316]。最常诊断的癌症是女性乳腺癌(11.7%)、肺癌(11.4%)、结直肠癌(10.0%)、前列腺癌(7.3%)和胃癌(5.6%),癌症死亡的主要原因是肺癌(18%)、结直肠癌(9.4%)、肝癌(8.3%)、胃癌(7.7%)和女性乳腺癌(6.9%)[316]。值得注意的是,2019年,在全球183个国家中,癌症是导致70岁以下人群死亡的第一或第二大原因,在另外23个国家中,癌症排名第三或第四[317]。治疗癌症的治疗方式包括手术、放疗、化疗、免疫治疗、使用小分子药物或单克隆抗体的靶向治疗和/或激素治疗[318]。然而,大多数癌症仍然是致命的,特别是在晚期发现时[314]。这意味着需要更有效的肿瘤疾病治疗形式。为了实现这一目标,人们正在做出许多努力,包括改进早期诊断、更好的支持性护理、开发高度特异性的靶向治疗,以及鉴定新的、更有效的抗肿瘤化合物。
如前所述,鳄鱼可以存活长达100年而不患癌症,同时经常暴露于众所周知的致癌化合物[276,279]。各种各样的证据表明,除了微生物和寄生虫感染外,它们的免疫系统还能够非常有效地应对致癌损害。首先,提取c . siamensis白细胞[319,320],一小部分c . siamensis被称为ESC-3的胆汁[321],以及血清和心脏裂解液、胆囊裂解液和鳄鱼的胆汁c . palustris(Crocodylidae)[322]在培养中抑制多种肿瘤细胞系的增殖。的c . siamensis白细胞提取物不影响非癌细胞的生存能力[320],但会刺激癌细胞中活性氧的过量产生[320],抑制癌细胞菌落的形成及迁移和侵袭[319,320]。后一种观察结果可能是由于血管内皮生长因子和整合素介导的信号通路中断后,基质金属蛋白酶-2和-9的活性和水平下降[319]。
值得注意的是,c . siamensis白细胞提取物和ESC-3胆汁组分刺激促凋亡蛋白如caspase-3、caspase-8、p53和XIAP的表达,抑制凋亡调节蛋白如Bcl-2的表达,使癌细胞通过线粒体依赖途径发生凋亡[319-321]。进一步的研究表明,鳄鱼制剂中的抗癌活性可归因于参与其抗菌活性的相同肽。例如,从原油中提取的KT2、RT2和RP9肽c . siamensis白细胞提取物对多种肿瘤细胞系具有细胞毒性,并通过凋亡杀死这些细胞[323,324],而不影响非癌细胞系的生存能力[324]。细胞毒性作用可能归因于参与细胞周期调节的细胞内信号通路受到干扰[324,325],而由此导致的细胞凋亡也可能与促凋亡基因表达减少和肿瘤抑制基因表达增加有关[324]。在RT2或KT2肽处理的BALB/c裸鼠的HCT116人结肠癌异种移植物中,除了移植物的体积和重量减少外,还观察到促凋亡和抗凋亡蛋白的表达和水平的变化[326,327]。
平行细胞培养研究表明,RT2和KT2肽与癌细胞的质膜相互作用,通过内吞作用被内化,导致核凝聚和明显的凋亡迹象,支持它们发挥与抗菌作用相当的癌细胞杀伤作用[328]。因此,鳄鱼的抗癌活性似乎与作为其先天免疫系统一部分的抗菌肽有关[276,279,329]。这些(带正电的)抗癌肽可能通过与抗菌作用相同的分子原理发挥其杀死癌细胞的作用,即通过静电相互作用扰动癌细胞的质膜[329]。这是因为癌细胞细胞膜通常过度表达阴离子分子,表现出与细菌细胞相似的净负电荷[330][331]。因此,抗癌肽选择性地扰乱癌细胞细胞膜,而不影响健康哺乳动物细胞的细胞膜[330],导致线粒体溶解系统导致细胞凋亡,或通过细胞膜溶解导致细胞坏死[332]。对这些鳄鱼类化合物的进一步研究可能会为治疗癌症的新方式打开大门。
与许多无脊椎动物[333-335]和两栖动物[336]的生物活性化合物相似,从爬行动物中探索生物活性化合物可能会产生结构新颖和机制独特的先导化合物,用于开发突破性药物。本文只是揭开了这一面纱的一角,回顾了各种爬行动物物种、属或科的抗凝血剂和抗血小板药物以及促进伤口愈合、抗利什曼原虫、抗病毒、免疫调节、抗微生物和抗癌化合物的发展机会。ACE抑制剂卡托普利及其类似物、GLP-1激动剂艾塞那肽和血小板抑制剂依替巴肽就是这些机会的活生生的证明[17,18,97]。
到目前为止,只有一小部分复杂的有毒混合物和相对少数爬行动物的弹性免疫系统得到了研究。这表明,这类动物代表了一个相当大的、迄今为止尚未开发的新疗法的来源。事实上,蛇皮蜥蜴的毒液可能产生第二代GLP-1激动剂,用于治疗2型糖尿病[337]和阿尔茨海默病的新疗法[338]。蛇毒中的血液毒性、神经毒性和细胞毒性化合物[150]可能产生除血栓性疾病外治疗多种人类疾病的有希望的先导化合物[150,195]。对类人猿、动物和鳄鱼类动物生物学的进一步探索可能会产生令人惊讶的结果,为进一步的探索开辟新的途径。例如,安博纳箱龟肠道细菌的条件培养基Cuora amboinensisGeoemydidae具有广泛而有效的抗菌活性,包括抗甲氧西林的活性金黄色葡萄球菌而不影响人类细胞的活力[339],提示另一种爬行动物的临床应用。
这些设想成为现实的一个重要条件是对这类动物进行细致的保护。然而,栖息地的破坏、污染、气候变化(许多海龟具有环境性别决定)以及入侵物种的引入导致了包括爬行动物在内的巨大的生物多样性损失[340]。虽然全世界对爬行动物的需求不断增长,但许多爬行动物物种仍被不可持续地过度开发,用于食物、宠物、皮革以及传统和仪式目的,这进一步导致了这类动物的减少[263,341-343]。事实上,目前国际自然与自然资源保护联盟(IUCN)已将332种爬行动物列为极度濒危物种,588种为濒危物种,538种为易危物种[344]。
由于这些原因,必须通过适当的国家立法、强制控制以及公众对环境态度的文化转变来控制人类原因(栖息地破坏、污染和气候变化)对生物多样性丧失的影响。显然,反对释放可能对爬行动物种群有害的外来物种的程序也必须被禁止。此外,必须达成国际协议,限制易受伤害和濒临灭绝的爬行动物的贸易,并且必须通过扩大在非洲的种群来拯救濒临灭绝的物种非原位通过适当的栖息地保护、文化态度的改变和加强国际贸易法规,进行圈养繁殖计划并将其重新引入野外。希望这些步骤能够避免爬行动物数量的惊人下降,以及创新疗法中潜在有价值的先导化合物来源的丧失。
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