Yılan zehri, zehirli yılanların özelleştirilmiş tükürük bezlerinde depolanan zehirli ve tipik olarak sarı bir sıvıdır. Avlarını zayıflatmak ve hareketsiz hale getirmek için ürettikleri zehri kullanan yüzlerce zehirli yılan türü vardır. Zehirler, protein, enzim ve diğer moleküler maddelerin bir kombinasyonundan oluşur.
Bu toksik maddeler hücreleri yok etmeye, sinir uyarılarına veya her ikisine birden zarar vermeye çalışır. Yılanlar zehirlerini dikkatli kullanır, avını etkisiz hale getirmek veya avcılara karşı savunmak için yeterli miktarda enjekte eder. Yılan zehri, ısırılan kurbanda felce, iç kanamaya ve ölüme yol açabilecek şekilde hücreleri ve dokuları parçalar. Zehrin etkili olması için, dokulara enjekte edilmesi veya kan dolaşımına dahil olması gerekir. Yılan zehri çok etkili ve ölümcül olsa da, araştırmacılar insan hastalıklarını tedavi etmeye yönelik ilaçlar geliştirmek için yılan zehri bileşenlerinden yararlanırlar.
Yılan zehrinin içeriği
Yılan zehri, zehirli yılanların özelleştirilmiş tükürük bezlerinden çıkan sıvı salgılardır. Yılanlar, avını etkisiz hale getirmek ve sindirim sürecine yardımcı olmak için zehrini kullanırlar.
Yılan zehrinin ana bileşeni proteindir. Bu toksik proteinler, yılan zehrinin zararlı etkilerinin çoğunun nedenidir. Ayrıca, büyük moleküller arasındaki kimyasal bağları kıran kimyasal reaksiyonları hızlandırmaya yardımcı olan enzimler içerir. Bu enzimler avdaki karbonhidratların, proteinlerin, fosfolipitlerin ve nükleotitlerin parçalanmasına yardımcı olur. Toksik enzimler ayrıca kan basıncını düşürür, kırmızı kan hücrelerini tahrip eder ve kas kontrolünü engeller.
Yılan zehrinin ek bir bileşeni de polipeptit toksinidir. Polipeptitler, 50 veya daha az amino asitten oluşan amino asit zincirleridir. Polipeptid toksinler, hücre ölümüne yol açarak hücre fonksiyonlarını bozar. Yılan zehrinin bazı toksik bileşenleri tüm zehirli yılan türlerinde bulunurken, diğer bileşenler yalnızca belirli türlerde bulunur.
Yılan zehrinin üç ana türü: Sitotoksinler, Nörotoksinler ve Hemotoksinler
Yılan zehirleri karmaşık toksinler, enzimler ve toksik olmayan maddelerden oluşmakla birlikte, bilimsel olarak üç ana tipte sınıflandırılmıştır: Sitotoksinler, nörotoksinler ve hemotoksinler. Diğer yılan toksin tipleri spesifik hücre tiplerini etkiler ve kardiyotoksin, miyotoksinler ve nefrotoksinleri içerir.
Sitotoksinler, vücut hücrelerini tahrip eden zehirli maddelerdir. Sitotoksinler, nekroz olarak bilinen bir durum olan, bir doku veya organdaki hücrelerin çoğunun veya hepsinin ölümüne yol açar. Bazı dokular, dokunun kısmen veya tamamen sıvılaştığı, sıvılaştırıcı nekroz yaşayabilir. Sitotoksinler, avın yenmeden önce kısmen sindirilmesine yardımcı olur. Sitotoksinler, genellikle etkiledikleri hücre tipine özgüdür. Kardiyotoksinler, kalp hücrelerine zarar veren sitotoksinlerdir. Miyotoksinler kas hücrelerini hedef alır ve çözer. Nefrotoksinler böbrek hücrelerini tahrip eder. Birçok zehirli yılan türü sitotoksin kombinasyonuna sahiptir ve bazıları ayrıca nörotoksin veya hemotoksin üretebilir. Sitotoksinler, hücre zarına zarar vererek ve hücre parçalanmasını indükleyerek hücreleri tahrip eder. Ayrıca, hücrelerin programlanmış hücre ölümü veya apoptoz geçirmesine neden olabilirler. Sitotoksinlerin neden olduğu gözlemlenebilir doku hasarının çoğu ısırık bölgesinde meydana gelir.
Nörotoksinler, sinir sistemi için zehirli olan kimyasal maddelerdir. Nörotoksinler, nöronlar arasında gönderilen kimyasal sinyalleri (nörotransmiterler) keserek çalışır. Nörotransmitter üretimini azaltabilir veya nörotransmitter alım alanlarını engelleyebilirler. Yılan nörotoksinleri, voltaj kapılı kalsiyum kanallarını ve voltaj kapılı potasyum kanallarını bloke ederek çalışır. Bu kanallar, sinyallerin nöronlar boyunca iletilmesinde önemlidir. Nörotoksinler, solunum güçlüğü ve ölümle sonuçlanabilecek kas felcine neden olur. Elapidae familyasının yılanları tipik olarak nörotoksik zehir oluşturur. Bu yılanlar küçük, dik dişlere sahiptir ve kobra, mambalar, deniz yılanları, ölüm engereği ve mercan yılanlarını içerir.
Yılan nörotoksinlerine örnekler:
- Calciseptine: Bu nörotoksin, voltaj kapılı kalsiyum kanallarını bloke ederek sinir impuls iletimini bozar. Kara Mamba bu tür bir zehir kullanır.
- Kobralar tarafından üretilen Cobrotoxin, nikotinik asetilkolin reseptörlerini bloke ederek felce neden olur.
- Calcicludine: Calciseptin gibi, bu nörotoksin sinir sinyallerini bozan voltaj kapılı kalsiyum kanallarını tıkar. Doğu Yeşil Mamba'da bulunur.
- Doğu Yeşil Mamba'da da bulunan Fasciculin-I, kontrol edilemeyen kas hareketi, kasılmalar ve solunum felci ile sonuçlanan asetilkolinesteraz fonksiyonunu inhibe eder.
- Mavi Mercan Yılanı tarafından üretilen Calliotoxin, sodyum kanallarını hedefliyor ve kapanmalarını önleyerek tüm vücudun felce uğramasına neden oluyor.
Hemotoksinler, sitotoksik etkileri olan ve ayrıca normal kan pıhtılaşma süreçlerini bozan kan zehirleridir. Bu maddeler, kırmızı kan hücrelerinin açılıp kapanmasına, kan pıhtılaşma faktörlerine müdahale ederek ve doku ölümü ve organ hasarına neden olarak çalışır. Kırmızı kan hücrelerinin tahrip olması ve kanın pıhtılaşamaması ciddi iç kanamaya neden olur. Ölü kırmızı kan hücrelerinin birikmesi de uygun böbrek fonksiyonlarını bozabilir. Bazı hemotoksinler kanın pıhtılaşmasını engellerken, diğerleri trombositlerin ve diğer kan hücrelerinin bir araya gelmesine neden olur. Oluşan pıhtılar kan damarlarında kan dolaşımını engeller ve kalp yetmezliğine yol açabilir. Viperidae ailesinin yılanları, engerekler ve çukur engerekleri dahil, hemotoksinler üretir.
Yılan zehri dağıtım ve enjeksiyon sistemi
Çoğu zehirli yılan, avlarına dişleriyle birlikte zehir enjekte eder. Dişler, dokuyu delerken, zehrin yaraya akmasına izin verdiği için zehir sağlamada oldukça etkilidir. Bazı yılanlar ayrıca bir savunma mekanizması olarak zehir tükürebilir veya çıkarabilirler. Zehir enjeksiyon sistemleri dört ana bileşen içerir: Zehir bezleri, kaslar, kanallar ve dişler.
- Zehir bezleri: Bu özel bezler başlarda bulunur ve zehir için üretim ve depolama alanı olarak hizmet eder.
- Kaslar: Yılan kafasındaki zehir bezlerinin yakınında bulunan kaslar, bezlerdeki zehri sıkıştırmaya yardımcı olur.
- Kanallar: Kanallar, zehrin bezlerden dişlere taşınması için bir yol sağlar.
- Dişler: Bu dişler, zehrin enjekte edildiği tipik kanalların yerine geçmiştir.
Viperidae ailesinin yılanları çok gelişmiş bir enjeksiyon sistemine sahiptir. Zehir sürekli olarak zehir bezlerinde üretilir ve depolanır. Engerekler avlarını ısırmadan önce ön dişlerini dikleştirir. Isırmadan sonra, bezlerin etrafındaki kaslar, zehri kanallardan ve kapalı diş kanallarından geçirmeye başlar. Enjekte edilen zehir miktarı yılan tarafından düzenlenir ve avın büyüklüğüne bağlıdır. Tipik olarak engerekler, zehri enjekte ettikten sonra avlarını serbest bırakırlar. Yılan, zehrin etkili olmasını ve avının hareketsiz hale gelmesini bekler.
Elapidae familyasının yılanları (ör. kobra, mambalar ve engerek), engereklerle benzer bir zehir üretme ve enjeksiyon sistemine sahiptir. Viper ailesinin aksine, elapidlerin hareketli ön dişleri yoktur. Ölüm Engereği, elapitler arasında bunun istisnasıdır. Çoğu elapit, sabit ve dik kalan kısa, küçük dişlere sahiptir. Isırdıktan sonra elapitler, tipik olarak optimal bir zehir üreterek, avlarını kavramayı ve çiğnemeyi tercih ederler.
Colubridae familyasının zehirli yılanları, her diş üzerinde zehir için bir geçiş yolu görevi gören tek bir açık kanala sahiptir. Zehirli kolubridler tipik olarak sabit arka dişlere sahiptir ve zehri enjekte ederken avlarını çiğnerler. Kolubrid zehri insanlar üzerinde elapid ya da engerek zehrine göre daha az zararlı etkiye sahip olma eğilimindedir. Ancak, boomslang ve Thelotornis yılanlarının zehri insan ölümleriyle sonuçlanıyor.
Yılan zehri yılanlara zarar verebilir mi?
Bazı yılanlar avlarını öldürmek için zehir kullanıyor bunu biliyoruz. Peki, yılan zehirli hayvanı yerken neden zarar görmez? Zehirli yılanlar avlarını öldürmek için kullandıkları zehirden zarar görmezler. Çünkü yılan zehrinin birincil bileşeni proteindir. Protein bazlı toksinlerin etkili olması için enjekte edilmeli veya vücut dokularında ya da kan dolaşımında yer almalıdır. Yılan zehrini yutmak veya dokunmak zararlı değildir, çünkü protein bazlı toksinler, mide asitleri ve sindirim enzimleri tarafından temel bileşenlerine parçalanır. Bu, protein toksinlerini nötralize eder ve bunları amino asitlere ayırır. Ancak, toksinler kan dolaşımına girerse, sonuçlar ölümcül olabilir.
Zehirli yılanların, kendi zehirlerine karşı bağışık veya daha az hassas olmalarına yardımcı olacak birçok güvenceden bahsedilebilir. Yılan zehri bezleri, zehrin yılanın vücuduna geri akmasını önleyecek şekilde yerleştirilmiş ve yapılandırılmıştır. Zehirli yılanlar aynı türden başka bir yılan tarafından ısırılırsa kendi toksinlerine karşı koruma sağlayan antikorlar veya zehirler salgılarlar.
Araştırmacılar ayrıca kobraların, kaslarında özelleştirilmiş asetilkolin reseptörlerine sahip olduğunu ve bunun da kendi nörotoksinlerinin bu reseptörlere bağlanmasını önlediğini keşfetmişlerdir. Bu modifiye edilmiş reseptörler olmadan, yılan nörotoksini, felç ve ölümle sonuçlanan reseptörlere bağlanacaktır. Özelleştirilmiş asetilkolin reseptörleri, kobraların kobra zehrine neden bağışıklık kazandığının anahtarıdır. Zehirli yılanlar kendi zehirlerine karşı savunmasız değilken, diğer zehirli yılanların zehirlerine karşı savunmasızdırlar.
Yılan zehri ve tıp
Panzehir geliştirilmelerine ek olarak, yılan zehirlerinin ve biyolojik etkilerinin incelenmesi, insan hastalıklarına karşı savaşmanın yeni yollarının keşfi için giderek daha önemli hale gelmiştir. Bu hastalıkların bazıları inme, Alzheimer hastalığı, kanser ve kalp hastalıklarıdır. Yılan toksinleri spesifik hücreleri hedeflediğinden, araştırmacılar belirli hücreleri hedefleyebilecek ilaçlar geliştirmek için bu toksinlerin çalışma mekanizmalarını araştırmaktadır. Yılan zehri bileşenlerinin analiz edilmesi, daha güçlü ağrı kesicilerin ve daha etkili kan inceltici maddelerin geliştirilmesine yardımcı olmuştur.
Araştırmacılar, yüksek tansiyon, kan hastalıkları ve kalp krizi tedavisinde kullanılan ilaçlar geliştirmek için hemotoksinlerin pıhtılaşma önleyici özelliklerinden yararlandılar. Beyin hastalıklarının ve felç tedavisine yönelik ilaçların geliştirilmesinde nörotoksinler kullanılmıştır.
FDA tarafından geliştirilen ve onaylanan ilk zehir bazlı ilaç, Brezilya engereklerinden elde edilen ve yüksek tansiyon tedavisinde kullanılan kaptoprildi. Zehirden türetilen diğer ilaçlar arasında kalp krizi ve göğüs ağrısının tedavisi için eptifibatid (Çıngıraklı Yılan) ve tirofiban (Afrika testere pullu engerek yılanı) bulunur.
