巴西巴伊亚地区Micrurus蛇毒的种间和种内变异及其对抗蛇毒血清疗效的挑战

《Biochimie》：Inter and Intraspecific variation in Micrurus venoms from Bahia, Brazil and challenges for antivenom efficacy

本研究分析了巴西巴伊亚州两种珊瑚蛇（Micrurus ibiboboca和M. bonita）毒液的生化、毒理及免疫学特征，发现其毒液表型因物种和地理分布差异显著，生物活性如 lethality 和 edema 影响较大，Sample I 最毒，Sample II 对现有抗蛇毒血清反应不佳，强调区域特异性抗蛇毒血清设计的重要性及新型疗法探索的必要性。

　　

卢西拉娜·卡萨伊斯-埃-席尔瓦（Luciana Casais-e-Silva）| 塔乌阿内·瓦卡斯（Tauane Vaccas）| 拉里萨·格拉纳·达·席尔瓦·莱特（Larissa Granna da Silva Leite）| 利维亚·玛丽亚·佩雷拉·达·席尔瓦（Lívia Maria Pereira da Silva）| 布鲁诺·塞萨尔·罗西尼（Bruno Cesar Rossini）| 杜尔西内娅·费雷拉·安德拉德（Dulcineia Ferreira Andrade）| 玛丽亚·德·法蒂玛·多明戈斯·富尔塔多（Maria de Fátima Domingues Furtado）| 伊尔卡·比翁迪（Ilka Biondi）| 卢西莱内·德拉扎里·多斯·桑托斯（Lucilene Delazari dos Santos）

巴西巴伊亚联邦大学健康科学研究所（Institute of Health Sciences, ICS）生物调节系神经免疫内分泌学与毒素学实验室，邮编40110-902，萨尔瓦多（Salvador），巴伊亚州（BA）

摘要

尽管珊瑚蛇咬伤较为罕见，但由于Micrurus毒液的神经毒性，其仍构成严重风险。巴西巴伊亚州报告的珊瑚蛇咬伤事件发生率较高，但该地区毒液成分的差异尚未得到充分研究。本研究利用SDS-PAGE、鸟枪法蛋白质组学以及生物学检测（如小鼠致死剂量[LD₅₀、出血效应、凝血效应及抗毒血清中和作用）和酶学检测（如PLA₂、蛋白酶活性、肌肉毒性、水肿生成活性），对来自巴伊亚州不同地区的Micrurus ibiboboca和M. bonita成年蛇的毒液进行了生化、毒理学和免疫学分析。蛋白质组学研究根据分类学和地理分布特征识别出三种毒液类型：样本I和III主要为PLA₂型（约占67–69%），而样本II则富含三指毒素（约占46%）和蛋白酶抑制剂（约占23%）。生物学检测显示这些毒液的致死性（1.02–3.87 mg/kg）、水肿生成能力和肌肉毒性存在显著差异，其中样本I的毒性最强。虽然未观察到出血和凝血效应，但各样本的酶学特征存在差异。ELISA检测结果显示，布塔坦抗毒血清（Butantan antivenom）能有效中和样本I和III的毒液，但样本II无法被中和，即使在最高剂量下也是如此。这些发现表明Micrurus毒液在种间和种内存在显著差异。我们强调迫切需要基于地区差异设计抗毒血清，并探索重组疗法和下一代治疗技术。

引言

珊瑚蛇（Elapidae科）包含超过80个物种，主要分为Micrurus、Leptomicrurus和Micruroides三个属。这些物种分布于美国南部至阿根廷的地区，栖息于多样的生态环境中[1]、[2]、[3]。

在巴西，已描述了35种Micrurus物种，它们分布在亚马逊雨林、塞拉多（Cerrado）大草原、大西洋森林（Atlantic Forest）和卡廷加（Caatinga）等不同生物群落中。

蛇毒

毒液样本来自巴伊亚州多个地区的27条健康的成年Micrurus ibiboboca和M. bonita雄性和雌性蛇：萨尔瓦多大都会区（萨尔瓦多、劳罗德弗雷塔斯和卡马萨里，共5条）、中北部地区（费拉德桑塔纳，共3条）、中南部地区（伊图阿苏，共1条）、南部地区（特谢拉德弗雷塔斯、波尔图塞古罗和巴拉诺瓦，共3条）以及圣弗朗西斯科山谷（伊塔帕里卡和辛戈水电站，共15条）。

SDS-PAGE电泳分析

根据分类学、地理分布和个体SDS-PAGE电泳谱型（数据未显示），研究人员制备了三种毒液混合物。后续分析使用这些混合样本进行，分别命名为样本I（萨尔瓦多大都会区、中北部地区和南中部地区）、样本II（南部地区）和样本III（圣弗朗西斯科山谷，见图1）。分析发现不同样本间的蛋白质谱型存在显著差异。

讨论

Micrurus蛇属包含约84个物种，分布于美国东南部至南美洲南部，其中35种分布于巴西[1]、[3]。本研究揭示了巴伊亚州不同地理区域的Micrurus ibiboboca种群之间以及M. ibiboboca与M. bonita物种之间的毒液差异。这些差异突显了分类学在研究毒液特性中的重要性。

结论

本研究揭示了巴伊亚州Micrurus蛇群的毒液多样性，表明其毒液在种内和种间存在显著变异，这种变异具有重要的进化和临床意义。通过整合蛋白质组学、功能学和免疫反应性数据，我们发现毒液差异与毒素组成和相对丰度的差异有关，这些差异可能受地理分布和物种差异的影响，并直接影响生物体的功能。

作者贡献声明

卢西莱内·德拉扎里·多斯·桑托斯（Lucilene Delazari dos Santos）：负责撰写、审稿与编辑、初稿撰写、数据可视化、项目监督、资源管理、方法设计、实验实施、资金申请、数据分析、概念构思。 伊尔卡·比翁迪（Ilka Biondi）：负责撰写、审稿与编辑、初稿撰写、数据可视化、项目监督、资源管理、实验实施、资金申请、数据分析、概念构思。 拉里萨·格拉纳·达·席尔瓦·莱特（Larissa Granna da Silva Leite）：

数据可用性声明

质谱数据已上传至加州大学圣地亚哥分校计算机科学与工程系的MassIVE数据库，代码为MassIVE MSV0000098216（链接：https://massive.ucsd.edu/ProteoSAFe/dataset.jsp?task=1c9af4d2ef854f26a95b150186d66c25）。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。

伦理批准

所有实验均遵循ARRIVE指南和巴西国家动物实验控制委员会（CONCEA）的建议进行。本研究已获得巴伊亚联邦大学健康科学研究所实验动物委员会（CEUA-ICS）的批准（批准编号91/2015）。

生成式AI声明

作者声明在撰写过程中使用了ChatGPT 4.0和/或Grammarly工具来提升文本的可读性和语言表达。使用这些工具后，作者对内容进行了必要的修订，并对最终发表的内容负全责。

资金支持

本研究由巴西国家科学技术发展委员会（CNPq）资助，项目编号为437089/2018-5（LDS）。

利益冲突声明

作者声明不存在利益冲突。

致谢

作者感谢IBTEC/UNESP在质谱分析方面的支持。卢西莱内·德拉扎里·多斯·桑托斯（Lucilene Delazari dos Santos）是CNPq项目的研究员（项目编号315026/2021–9）。