سم الثعابين هو السائل السام الأصفر المخزن في الغدد اللعابية المعدلة للثعابين السامة، وهناك المئات من أنواع الثعابين السامة التي تعتمد على السم التي تنتجها لإضعاف وشل حركة فرائسها، ويتكون السم من مزيج من البروتينات والإنزيمات والمواد الجزيئية الأخرى، وتعمل هذه المواد السامة على تدمير الخلايا، وتعطيل النبضات العصبية، أو كليهما، والثعابين تستخدم سمها بحذر عن طريق ضخ كميات كافية لشل الفريسة أو للدفاع عن نفسها ضد الحيوانات المفترسة، ويعمل سم الثعابين عن طريق تدمير الخلايا والأنسجة مما قد يؤدي إلى حدوث شلل ونزيف داخلي وموت الضحية بسبب لدغة الثعابين، ولكي يصبح السم فعال، يجب حقنه في الأنسجة أو دخول مجرى الدم، وفي حين أن سم الثعابين سام ومميت، يستخدم الباحثون أيضا مكونات سم الثعابين لتطوير عقاقير لعلاج الأمراض التي تصيب الإنسان.
ماذا يوجد في سم الثعابين ؟
سم الثعابين هو إفرازات سائلة من الغدد اللعابية المعدلة من الثعابين السامة، وتعتمد الثعابين على السم لشل الفريسة ويساعد في عملية الهضم، والمكون الرئيسي لسم الثعابين هو البروتينات، وهذه البروتينات السامة هي سبب معظم الآثار الضارة لسم الثعابين، كما أنه يحتوي على إنزيمات والتي تساعد على تسريع التفاعلات الكيميائية التي تكسر الروابط الكيميائية بين الجزيئات الكبيرة، وتساعد هذه الإنزيمات في تدمير الكربوهيدرات والبروتينات والفوسفوليبيد والنيوكليوتيدات في الفرائس، وتعمل الإنزيمات السامة أيضا على خفض ضغط الدم وتدمير خلايا الدم الحمراء وتثبيط التحكم في العضلات.
عنصر إضافي من سم الأفعى هو توكسين الببتيد، والبوليبتيدات هي سلاسل من الأحماض الأمينية تتكون من 50 أو أقل من الأحماض الأمينية، وتفسد سموم الببتيد وظائف الخلايا التي تؤدي إلى موت الخلايا، وتوجد بعض المكونات السامة لسم الثعبان في جميع أنواع الثعابين السامة، بينما توجد مكونات أخرى فقط في أنواع محددة.
ما هي أنواع سم الثعابين ؟
على الرغم من أن سم الثعابين يتكون من مجموعة معقدة من السموم والإنزيمات والمواد غير السامة، فقد تم تصنيفه تاريخيا إلى ثلاثة أنواع رئيسية وهي السموم الخلوية، والسموم العصبية، والسموم الدموية، وتؤثر الأنواع الأخرى من سموم الثعابين على أنواع معينة من الخلايا وتشمل السموم القلبية والسموم الفطرية والسموم الكلية.
السموم الخلوية :
هي مواد سامة تدمر خلايا الجسم، وتؤدي السموم الخلوية إلى موت معظم أو كل الخلايا في النسيج أو العضو، وهي حالة تعرف باسم النخر، وقد تواجه بعض الأنسجة نخرا تسييًا يكون فيه النسيج مسالا جزئيا أو كليا، وتساعد السموم الخلوية على هضم الفريسة جزئيا حتى قبل تناولها، والسموم الخلوية عادة ما تكون خاصة بنوع الخلية التي تؤثر عليها، والسموم القلبية هي سموم خلوية تتلف خلايا القلب، والسموم الفطرية تستهدف وتحلل خلايا العضلات، والسموم الكلوية تدمر خلايا الكلى، وتحتوي العديد من أنواع الثعابين السامة على مزيج من السموم الخلوية وبعضها قد ينتج أيضا سموم عصبية أو سموم دموية، والسموم الخلوية تدمر الخلايا عن طريق إتلاف غشاء الخلية وتحفيز تحلل الخلايا، كما أنها قد تتسبب في موت الخلايا المبرمج، ويحدث معظم تلف الأنسجة الملحوظ الناجم عن السموم الخلوية في موقع اللدغة.
السموم العصبية :
هي مواد كيميائية سامة للجهاز العصبي، وتعمل السموم العصبية عن طريق تعطيل الإشارات الكيميائية (الناقلات العصبية) المرسلة بين الخلايا العصبية، وقد تقلل من إنتاج الناقل العصبي أو تحجب مواقع استقبال الناقلات العصبية، وتعمل السموم العصبية لدى الثعابين الأخرى عن طريق منع قنوات الكالسيوم ذات الجهد الكهربائي وقنوات البوتاسيوم ذات الجهد الكهربائي، وهذه القنوات مهمة لنقل الإشارات على طول الخلايا العصبية، والسموم العصبية تسبب شلل العضلات مما قد يؤدي أيضا إلى صعوبة في التنفس والموت، والثعابين في عائلة العرابيد تنتج عادة السم العصبي، وهذه الثعابين لها أنياب صغيرة منتصبة وتشمل الكوبرا والمامبا والثعابين البحرية وأفعى الموت والثعابين المرجانية.
من أمثلة السموم العصبية لدى الثعابين ما يلي :
الكالسيسبتين: يعطل هذا السم العصبي انتقال النبضات العصبية عن طريق منع قنوات الكالسيوم ذات الجهد الكهربائي، وتستخدم ثعبين المامبا السوداء هذا النوع من السم.
الكوبروتوكسين: الذي تنتجه الكوبرا ويحجب مستقبلات أسيتيل كولين النيكوتين مما يؤدي إلى الشلل.
كالسيكلودين: مثل الكالسيسبتين، يمنع هذا السم العصبي قنوات الكالسيوم بوابات الجهد التي تعطل إشارات الأعصاب، وجدت في ثعابين المامبا الخضراء الشرقية.
فاسيكيولين 1: الموجود أيضا في المامبا الخضراء الشرقية، ويمنع وظيفة أستيل كولينستريز مما يؤدي إلى حركة عضلية لا يمكن السيطرة عليها، وتشنجات، وشلل في التنفس.
كاليوتوكسين: الذي تنتجه الثعابين المرجانية الزرقاء يستهدف قنوات الصوديوم ويمنعها من الإغلاق، مما يؤدي إلى شلل كامل الجسم.
الهيموتوكسينات :
هي سموم دموية لها آثار سامة للخلايا وتعطل أيضا عمليات تخثر الدم الطبيعية، وهذه المواد تعمل على إنفجار خلايا الدم الحمراء عن طريق التدخل في عوامل تخثر الدم، والتسبب في موت الأنسجة وتلف الأعضاء، وتدمير خلايا الدم الحمراء وعدم قدرة الدم على التجلط يسبب نزيف داخلي خطير، ويمكن لتراكم خلايا الدم الحمراء الميتة أيضا تعطيل وظيفة الكلى، وبينما تمنع بعض الهيموتوكسينات تخثر الدم، فإن بعضها الآخر يتسبب في تراكم الصفائح الدموية وغيرها من خلايا الدم، والجلطات الناتجة تسد الدورة الدموية عبر الأوعية الدموية ويمكن أن تؤدي إلى فشل القلب، والثعابين من عائلة الأفعويات أو الحيات تحتوي الثعابين السامة والثعابين الحفارة تنتج هذه السموم الدموية.
تسليم سم الثعابين ونظام الحقن :
معظم الثعابين السامة تحقن السم في فرائسها بالأنياب، والأنياب فعالة للغاية في إيصال السم لأنها تخترق الأنسجة وتسمح للسم بالتدفق إلى الجرح، وبعض الثعابين هي أيضا قادرة على البصق أو إخراج السم كآلية دفاع، وتحتوي أنظمة حقن السم على أربعة مكونات رئيسية، وهي غدد السم والعضلات والقنوات والأنياب.
* غدد السم: توجد هذه الغدد المتخصصة في رأس الثعابين وتعمل كمواقع إنتاج وتخزين للسم.
* العضلات: تساعد عضلات رأس الثعابين بالقرب من غدد السم في الضغط على السم من الغدد.
* القنوات: القنوات توفر طريقا لنقل السم من الغدد إلى أنياب الثعابين.
* الأنياب: هذه الهياكل هي أسنان معدلة ذات قنوات تسمح بحقن السم.
الثعابين من عائلة الحيات لديها نظام الحقن الذي تم تطويره للغاية، ويتم إنتاج السم بشكل مستمر وتخزينه في غدد السم، وقبل أن تلدغ الثعابين فرائسها، فإنها تنصب الأنياب الأمامية، وبعد اللدغة، تجبر العضلات المحيطة بالغدد بضخ السم من خلال القنوات وفي قنوات الأنياب المغلقة، ويتم تنظيم كمية السم التي يتم حقنها بواسطة الثعابين ويعتمد على حجم الفريسة، وعادة ما يطلق الأفاعي فرائسها بعد حقن السم، وتنتظر الثعبين أن تسري هذه السموم في الفريسة وتشلها قبل أن تتناولها.
ثعابين عائلة العرابيد (مثل الكوبرا، والمامبا) لها نفس السموم ونظام الحقن، على عكس الأفاعي، لا تحتوي العرابيد على الأنياب الأمامية المتحركة، وأفاعي الموت هي إستثناء لهذا، ومعظم العرابيد لها أنياب قصيرة صغيرة، تظل ثابتة، وبعد لدغ فرائسها تحافظ اللدغة عادة على قبضها ومضغها لضمان الاختراق الأمثل للسم.
الثعابين السامة لعائلة الأحناش لها قناة واحدة مفتوحة على كل ناب والتي تعد بمثابة ممر للسم، وعادة ما تكون لدى الأحناش السامة أنياب خلفية ثابتة وتمضغ فرائسها أثناء حقن السم، وسم الأحناش يميل إلى أن يكون له آثار أقل ضررا على البشر من سم العرابيد أو الأفاعي، ومع ذلك، فقد أسفر سم الثعابين الشجرية والأغصان عن وفيات بشرية.
هل سم الثعابين يضر الثعابين نفسها ؟
بما أن بعض الثعابين تستخدم السم لقتل فريستها، فلماذا لا يصاب الثعبان عندما يأكل الحيوان المسموم؟ لا تتضرر الثعابين السامة من السم المستخدم لقتل فرائسها لأن المكون الرئيسي لسم الثعابين هو البروتين، ويجب حقن السموم التي تحتوي على البروتين أو امتصاصها في أنسجة الجسم أو مجرى الدم لتكون فعالة، وإن تناول سم الثعابين أو بلعه ليس ضارا لأن السموم التي تحتوي على البروتين تتحلل بواسطة أحماض المعدة والإنزيمات الهاضمة إلى مكوناتها الأساسية، وهذا يحيد سموم البروتين ويفككها في الأحماض الأمينية، ومع ذلك، إذا دخلت السموم الدورة الدموية، فقد تكون النتائج قاتلة.
الثعابين السامة لديها العديد من الضمانات لمساعدتها على البقاء في مأمن من السم أو أقل عرضة لسمومها، ويتم وضع غدد سم الثعابين وهيكلتها بطريقة تمنع السم من التدفق مرة أخرى إلى جسم الثعابين وتحتوي الثعابين السامة أيضا على أجسام مضادة أو سموم لسمومها للحماية من التعرض، على سبيل المثال، إذا تم عضها بواسطة ثعبان آخر من نفس النوع.
اكتشف الباحثون أيضا أن الكوبرا قد عدلت مستقبلات الأسيتيل كولين في عضلاتها، مما يمنع السموم العصبية الخاصة بها من الإرتباط بهذه المستقبلات، وبدون هذه المستقبلات المعدلة سيكون السم العصبي لدى الثعابين قادرا على الإرتباط بالمستقبلات الناتجة عن الشلل والموت، ومستقبلات الأسيتيل كولين المعدلة هي مفتاح السبب في كون الكوبرا محصنة من سم الكوبرا، وفي حين أن الثعابين السامة قد لا تكون عرضة لسمومها، فإنها عرضة لسم الثعابين السامة الأخرى.
سم الثعابين والطب :
بالإضافة إلى تطور مضادات السم، أصبحت دراسة سم الثعابين وأفعالها البيولوجية ذات أهمية متزايدة لإكتشاف طرق جديدة لمكافحة الأمراض التي تصيب الإنسان، وبعض هذه الأمراض تشمل السكتة الدماغية ومرض الزهايمر والسرطان واضطرابات القلب، ونظرا لأن سموم الثعابين تستهدف خلايا معينة، يبحث الباحثون في الطرق التي تعمل بها هذه السموم على تطوير عقاقير قادرة على استهداف خلايا معينة، وقد ساعد تحليل مكونات سم الثعابين في تطوير مسكنات الألم أكثر قوة وكذلك سيولة الدم أكثر فعالية، وقد استخدم الباحثون الخصائص المضادة للتجلط في الهيموتوكسينات لتطوير عقاقير لعلاج ارتفاع ضغط الدم واضطرابات الدم والنوبات القلبية، واستخدمت السموم العصبية في تطوير الأدوية لعلاج أمراض الدماغ والسكتة الدماغية.
