Яды и их великое назначение

Яд и лекарство — часто одно и то же, все дело в пропорции.
Элис Сиболд, из книги «Почти луна»

Яды. При упоминании данного слова, сразу же возникают негативные ассоциации - смерти от укусов ядовитых животных, отравления зложелателями. Но, на самом деле, уже давно известно и положительное влияние ядов на здоровье человека. Применение ядов в настоящее время имеет ограничение и немногие учёные занимаются изучением биохимических свойств ядов биологического происхождения.

Яды биологического происхождения имеют достаточно много преимуществ - одно из них заключается в их специфичности действия(это способствует низкому уровню побочных эффектов).Высокая специфичность взаимодействия яда с клеточными рецепторами, в результате чего блокируются процессы обмена веществ в организме, объясняется его структурным сходством с рецептором. Именно в этих случаях можно говорить о взаимодействии между ядом и рецептором как об отношении, напоминающем «ключ к замку» по Эрлиху.

Биологические яды - это химические вещества, которые в определенном количестве способны оказывать повреждающее влияние на живые организмы, вплоть до их гибели. Многие яды являются ингибиторами ферментативных процессов в организме животных, в том числе и человека. Ингибиторы - это такие вещества, которые снижают активность фермента. Биохимическая основа токсического действия ядов заключается в том, что они модифицируют активность ферментов как путем прямого взаимодействия с ними, так и косвенно. Таким образом, при помощи ингибирования ядами, в терапевтических дозах, можно регулировать скорость ферментативных процессов выбранного органа или патологического образования.

Биологические растительные и животные яды - универсальное явление в живой природе. Ядовитые формы животных обнаруживаются даже среди млекопитающих. О ядовитых растениях - известно достаточно много, и это пожалуй самая распространенная группа ядовитых организмов, чей яд применяется повсеместно в фармакологии. Так же, не мало известны бактериальные яды.
Эволюционно яды применялись для защиты, либо для нападения и в соответствии с этим, яды приобрели специфические виды токсичности (ядовитости):

1.Кардиотоксическое (Сердечные яды) - растительные (сердечные гликозиды и алкалоиды) и животные яды(зоотоксины). Приводят к нарушению ритма, дистрофии миокарда и нарушению проводимости сердца.
Между тем, сердечные яды занимают важнейшее положение в лечении заболеваний сердечно-сосудистой системы.
Наибольшее распространение получили вещества, которые содержат токсины, добытые из змеиных ядов в сфере лечения ишемических заболеваний (при абсолютном или относительном нарушении кровотока в мышцах). Змеиные яды служат базой для лучших лекарственных препаратов, применяемых при повышенном давлении, сердечной недостаточности, сердечном приступе.

Яд обыкновенной жарарки (лат. Bothrops jararaca) распространенной в Южной Америке, содержит токсины, на основе которых изготавливают лекарства содержащие АПФ ингибиторы (Ангиотензин превращающий фермент) – они защищают сердечно-сосудистую систему и регулируют кровяное давление.
Олигопептид яда бразильской жарарки активирует брадикинин и посредством брадикинин-потенцирующего пептида пролонгирует гипотензивное действие брадикинина, инактивируя пептидилдипептидазу, которая разрушает брадикинин и преобразует ангиотензин I в ангиотензин II. Это открытие способствовало разработке каптоприла и ангиотензин-преобразующих ферментов.
Лекарственные препараты на основе яда этой змеи помогают при несвертываемости крови, облегчают течение таких тяжелых заболеваний, как бронхиальная астма, эпилепсия, стенокардия
Яд израильской роющей аспидовой гадюки содержит сарафотоксины, на 60% гомологичные к эндогенным эндотелинам. Применяется учеными в усеченой форме как ингибитор матричной металлопротеиназы ( MMPI ) ингибирует металлопротеиназный матрикс.Поскольку они подавляют миграцию клеток, они обладают антиангиогенным действием. (Ингибитор матричной металлопротеиназы.

Сарафотоксины и эндотелины — это состоящие из 21 аминокислоты полипептиды, обладающие сильным вазоконстрикторным и снижающим атриовентрикулярную проводимость действием на коронарные и другие артерии.

2.Нейротоксическое (Нервные яды) - растительные яды (наркотики), бактериологические и животные яды. Вызывают нарушение психической активности, токсическую кому, параличи.

Онхидал  - это встречающийся в природе нейротоксин, вырабатываемый в качестве защитного секрета моллюском Onchidella binneyi и несколькими другими родственными видами Onchidella , рода небольших дышащих воздухом морских слизней.  Он действует как необратимый ингибитор ацетилхолинэстеразы , тот же механизм действия, что и у смертоносных нервно-паралитических агентов , однако онхидал не является фосфорорганическим или карбаматным соединением и мало похож на другие соединения этой природы.
Ингибитор ацетилхолинэстеразы замедляет  расщепление ацетилхолинэстеразой ацетилхолина на холин и ацетат, тем самым повышая уровень и продолжительность действия нейромедиатора   ацетилхолина в центральной нервной системе, вегетативных ганглиях  и   нервно-мышечных соединениях, которые богаты рецепторами ацетилхолина .
Ингибиторы АХЭ, подавляя активность этого фермента, приводят к накоплению ацетилхолина в синаптической щели. Таким образом, их действие в конечном счете сводится к чрезмерной стимуляции периферических и центральных холинорецепторов и приводят к параличу.
Ингибиторы АХЭ применяются в офтальмологии (в частности, при глаукоме), а также как средства для повышения сократительной активности ЖКТ и мочевого пузыря и усиления мышечных сокращений при миастении. Те из препаратов, которые проникают через гематоэнцефалический барьер, пытаются использовать при  болезни Альцгеймера .

Ботулотоксин — один из самых сложных белков, синтезируемых бактериями Clostridium  botulinum  в природе. Молекула представляет собой двудоменную глобулу. Домены А и В — линейные полипептиды, связанные одним цистиновым мостиком. Домен В отвечает за транспортирование токсина в организме, рецепцию на пресинаптической мембране нейрона и структурную перестройку околорецепторного участка этой мембраны с формированием в ней трансмембранного канала. Далее дисульфидная связь восстанавливается, домен А освобождается и проникает по этому каналу в цитоплазму нервной клетки, где препятствует выделению медиатора — ацетилхолина.
 
В яде Бурозубок (семейство землеройковых) -  содержатся нейротоксины, которые в перспективе можно будет использовать для диагностики и лечения онкологии. Это возможно благодаря тому, что клетки некоторых опухолей по своей молекулярной структуре напоминают естественную мишень токсинов (нейротоксины поражают клетки нервной системы и мозга). Учёные считают возможным в будущем превратить токсин яда бурозубки в диагностический маркер для раковых заболеваний.

3.Гепатотоксическое (печёночные яды) - яды грибов, растений и животных. Гепатопатии.
Мухоморы содержат сильно ядовитые аматоксины.Аматоксины — одни из самых сильных гепатотоксинов на свете. Аматоксины надёжно блокируют РНК-полимеразу II, что блокирует синтез матричной РНК и вызывают некроз гепатоцитов.
 Их основным представителем является:
 ;-аманитин, циклический пестицтид, содержащий восемь аминокислот. В крайне низких концентрациях ;-аманитин целенаправленно ингибирует полимеразу рибонуклеиновой кислоты (РНК-полимеразу) клеток печени и почек; Изменяя структуру РНК-полимеразы, альфа-аманитин препятствует попаданию нуклеотидов ДНК в активный центр полимеразы, тем самым блокируя перемещение фермента по матрице ДНК.
Подавление РНК-полимеразы в конечном счете блокирует синтез белка. Это ведет к медленному отмиранию клеток.Тем не менее ;-аманитин играет большую роль в биологических и медицинских исследованиях. Его можно использовать для выяснения механизма определенных процессов жизнедеятельности, а именно участия в них синтеза мРНК.
4.Яды без категории.

Ротенон  (растительный токсин, применяемый индейцами Амазонии при ловле рыбы, а также используемый в качестве инсектицида - ингибитор дыхательной цепи. Тормозит перенос водорода от ФМН к убихинону.
Формирование стабильного комплекса ингибитора с ферментом, ведущее к его необратимой инактивации. Случай необратимого ингибирования можно обнаружить по тому признаку, что при разбавлении раствора не происходит повышения удельной активности фермента, как в случае  обратимого ингибирования
В небольших концентрациях возможно применение как противогельминтного средства.
Также ротенон в виде порошка используется для лечения  чесотки   и   вшей   у людей и   паразитических   клещей   у   кур ,   сельскохозяйственных   и   домашних   животных.
 Синильная кислота   (цианистоводородная   кислота )  -  в свободном состоянии в природе синильная кислота не встречается. Она встречается в виде химических соединений, к числу которых относятся гликозиды   (амигдалин, пруназин, дуррин и др.).
Амигдалин содержится в семенах горького миндаля, косточках персиков, абрикосов, слив, вишен, в листьях лавровишни и др. Этот гликозид под влиянием  фермента эмульсина, а также под влиянием кислот разлагается на синильную кислоту и другие вещества. Пруназин содержится в пенсильванской вишне, а дуррин — в просе.
Синильная кислота  угнетает внутриклеточные железосодержащие дыхательные   ферменты . При угнетении   цитохромоксидазы   синильной кислотой   клетки   организма   не усваивают   кислород , поступающий с   кровью . В результате этого наступает клеточное кислородное голодание, несмотря на то, что   кровь   насыщенна   кислородом .   Цианиды   также могут блокировать   гемоглобин   крови , нарушая его функции.
Синильная кислота и ее соли применяются для синтеза ряда органических соединений , для дезинфекции и дезинсекции.

Галантамин  относится к числу   алкалоидов , содержащихся в клубнях и листьях подснежника Воронова. Кроме   галантамина   в этом подснежнике содержится   алкалоид   галантин .   Галантамин   содержится и в некоторых других видах подснежника.  В медицине применяется   гидробромид галантамина . По фармакологическим свойствам   галантамин   близок к   физостигмину , но менее токсичен. Он является сильным   ингибитором   холинэстеразы.   Галантамин   повышает тонус гладкой мускулатуры, усиливает   секрецию   пищеварительных и потовых   желез , вызывает сужение зрачков.   Гидробромид галантамина   применяется при мышечной дистрофии, радикулитах, при остаточных явлениях после нарушения мозгового кровообращения, при атонии кишок, мочевого пузыря и т. д.

Жёлтый скорпион (Leiurus quinquestriatus ) действие его яда является фатальным не только для добычи, но и для раковых клеток. В состав сильнодействующего яда входит Хлоротоксин, который селективно взаимодействует с клетками некоторых видов злокачественных
опухолей, например, глиомы (опухоль головного или спинного мозга).
Токсин снижает их инвазивные способности, предупреждая появление метастаз.
Высокоаффинное связывание с матриксной металлопротеазой MMP-2 клеток глиомы, которая экспрессируется раковыми клетками для инвазии, активно исследуется с целью противораковой терапии. Хлоротоксин ингибирует активность MMP-2 и снижает её экспрессию.
Синтетический аналог хлоротоксина TM-601 тестируется в клинических испытаниях для доставки к раковым клеткам йода-131.

Пчелиный яд.
В токсических дозах яд вызывает разрушение эритроцитов (гемолиз).
В результате угнетения фосфолипазой фермента, необходимого для нормальной свертываемости крови (тромбокиназы), пчелиный яд понижает ее, поэтому при отравлении возможны повышенная кровоточивость и кровоизлияния под кожу.
Широта терапевтического действия пчелиного яда позволяет подобрать лечебную дозу индивидуально для каждого больного.
Хотя пчелиный яд в больших дозах может вызвать тяжелую общую реакцию, анафилактический шок вплоть до смертельного исхода, в подобранных терапевтических дозах он является ценным лекарственным средством при самых разных заболеваниях. Фармацевтическая промышленность выпускает ряд очищенных препаратов пчелиного яда в виде инъекций, втираний, ингаляций. Введение свежего яда более эффективно, чем использование лекарственных форм.

В последнее время, был найден так же яд, который возможно будет  использовать я для лечения коронавируса, этот яд вырабатывается у змей и содержит особый фермент фосфолипазу А2 (PLA2) , который имеет широкий спектр биологических функций. В первую очередь они участвуют в метаболизме липидов в сигнальных путях. Оказалось, что PLA2 обладают сильной вирулицидной активностью против SARS-CoV-2(ковид) и блокируют взаимодействие спайкового белка коронавируса с рецептором ACE2, через который вирус проникает в здоровые клетки.

Яды не только наши враги, но и наши друзья. Нужно внимательно следить за окружающим миром, иногда даже в самых опасных вещах скрывается помощь в решении биологических задач. Но не стоит и забывать о том, что яды придуманы природой не с благими целями и лишь человек способен направить их силу в полезное русло.

(В данной статье используются некоторое цитирование из интернет-источников, научных журналов и статей. Произведение является околонаучной работой, использованные примеры приведены с ознакомительной целью и не являются исчерпывающе доказанными. Не в коем случае не следует забывать о технике безопасности. )