一、动物毒素的新一面:不仅伤神经,也能调控激素
提到动物毒素,人们往往会想到它们通过干扰神经传导、破坏心血管系统或造成组织损伤来发挥致命作用。然而,科学研究发现,自然界中的某些毒素并不依赖这些“传统手段”,而是精准作用于机体的激素调控系统。
部分以鱼类为猎物的海洋锥形螺(又称芋螺、锥螺),正是这一策略的代表。它们的毒液中含有类似胰岛素的分子,能够迅速诱发猎物发生严重低血糖,使其在短时间内丧失反应能力。
二、发现新型毒素:模仿生长抑素的“生物武器”
近期,一个由美国犹他大学牵头的国际研究团队,在地理锥螺(Conus geographus,又称“地图芋螺”)的毒液中,发现了一种此前未被描述的重要毒素。
该毒素是一种生长抑素(Somatostatin)的“改造版”,能够高度选择性地作用于生长抑素受体 2 型(SSTR2),其选择性甚至高于人体自身分泌的生长抑素。研究结果发表在《Nature Communications》期刊上。
当这一受体被激活后,会抑制胰高血糖素(胰岛素的拮抗激素)的释放,从而进一步放大胰岛素样毒素引发的低血糖效应。结果是,猎物血糖迅速下降,几乎无法作出逃避反应。
三、Consomatin nG1:从激素到毒素的进化改造
研究人员将这种新发现的毒素命名为 Consomatin nG1。它由一个“最小化”的脊椎动物生长抑素核心结构组成,并连接了一段高度糖基化的 N 端区域。
这一结构与鱼类胰腺中存在的糖基化生长抑素非常相似。研究团队认为,这很可能是生长抑素在进化过程中被“改造”为毒素的结果,即一种原本用于生理调控的激素,被自然选择转化为高效的捕食工具。
四、稳定而精准:化学拟态的典型案例
Consomatin nG1 还有一个引人注目的特点:它异常稳定。其分子结构中包含一种不常见的氨基酸,使其不易被酶降解,从而在体内维持较长的作用时间。
研究者将其称为“化学拟态”的惊人案例,即毒素通过模拟宿主自身的信号分子,悄无声息地劫持生理通路。同时,他们也指出,锥螺毒液通常由多种成分协同作用,很可能还存在其他毒素共同参与猎物血糖的急剧下降。
五、从致命毒素到药物设计蓝本
尽管 Consomatin nG1 本身毒性极强,并不适合作为药物直接使用,但研究人员认为,它可以为新型药物的开发提供重要蓝本。
团队在细胞实验中研究了该毒素与人类生长抑素受体的相互作用。与天然生长抑素不同,后者可作用于多种受体亚型,而 Consomatin nG1 几乎只作用于单一受体。这种高度选择性意味着,它潜在的“非靶向效应”(off-target effects)可能更少。
根据研究者的说法,其靶点特异性甚至优于目前最先进的一些合成生长抑素类似药。
六、毒素为何对药物研发如此重要
研究负责人 Helena Safavi 博士指出,毒动物在进化过程中,已经对毒液成分进行了高度“优化”,以精准干扰猎物的关键生理通路。
当科学家从复杂的毒液中分离出单一成分,并研究其如何扰乱正常生理功能时,往往会发现这些信号通路与人类疾病高度相关。对药物化学家而言,这相当于找到了一条“捷径”,直接指向具有治疗潜力的靶点。
从这个角度看,锥螺在漫长的进化过程中,已经成为“极其出色的化学家”。
七、锥螺毒素与人类药物:已有成功先例
地理锥螺广泛分布于红海、印度洋及整个印度—太平洋海域。其毒素(锥螺毒素,Conotoxine)长期以来一直是神经科学和药物研发的重要研究对象。
其中最著名的例子是来源于魔芋螺(Conus magus)的毒素齐考诺肽(Ziconotide),该药于 2005 年获批上市,用于治疗顽固性重度疼痛,商品名为 Prialt®。
Consomatin nG1 的发现,再次表明:看似致命的自然毒素,往往蕴含着极高的医学价值。通过理解它们如何精准调控人体信号通路,科学家或许能开发出更安全、更有效的治疗糖尿病及其他激素相关疾病的新型药物。