Змеиные яды представляют собой бесцветную или слегка желтоватую, более или менее мутную жидкость без запаха и со слегка затхлым привкусом. В яде есть примеси из ротовой полости змеи (клетки эпителия, бактерии). Реакция свежего яда слабо кислая или нейтральная. При хранении в жидком виде яды быстро теряют свою активность и загнивают, в сухом же виде сохраняются очень долго и почти не теряют активности в течение 20-30 лет. Отсыревание ведет к порче яда.
Нагревание до 80-100° почти полностью инактивирует яды гадюк и гремучих змей, но мало влияет на яды кобры и других аспидов.
Змеиные яды - это сложная смесь органических и неорганических веществ. Главной составной частью их являются построенные из аминокислот белки и пептиды разной степени сложности. На долю этих веществ приходится 65-85% веса сухого остатка яда. Кроме того, в ядах змей имеются свободные аминокислоты, жиры, жирные кислоты, неорганические соли и другие вещества.
В настоящее время хорошо изучено, из каких основных элементов состоят змеиные яды. Оказалось, что, как и все другие продукты животного происхождения, входящие в их состав сложные соединения состоят, в основном, из четырех элементов таблицы Менделеева: углерода, водорода, азота и кислорода. В сухом остатке яда содержится 43-49% углерода, 11 - 17% азота, 6 - 9% водорода и 15-22% кислорода. На все остальные элементы приходится 5-8% веса высушенного яда. Из этого веса наибольшая часть падает на серу (1,62 - 4,27% веса сухого остатка яда). Известно, что в белках сера образует весьма важные реактивные группы в виде так называемых сульфгидрильных (соединения серы с водородом) и дисульфидных (валентная связь двух атомов серы между собой) соединений. Сравнительно большое содержание серы в белках змеиных ядов служит косвенным показателем их высокой реактогенности и биологической активности. Имеются данные, что по крайней мере у части ядов химическая блокада их дисульфидных групп ведет к резкому ослаблению отравляющего действия этих веществ. Так, действие на нервную систему яда индийской кобры в значительной степени ослабляется при добавлении веществ превращающих дисульфидные группы в сульфгидрильные (Михеель и Шмитц; Бинэ и соавторы; Хинрикс и др.).
По содержанию элементов и по составу аминокислот яды всех змей мало отличаются друг от друга. По биохимическим же свойствам и отравляющему (токсическому) действию они резко различны. Следовательно, тайну исключительно высокой биологической активности змеиных ядов следует искать не в особенностях элементарного и аминокислотного их состава, а в строении более сложных соединений - белков и пептидов. Как из одинаковых кирпичей строят совершенно различные здания, так и из одного и того же набора аминокислот могут быть синтезированы белки с различными свойствами.
Современные методы фракционирования смесей органических соединений (электрофорез, ультрацентрифугирование, ультрафильтрация, фиксация на ионообменных смолах и др.) позволили провести разделение белков, входящих в состав змеиных ядов, определить их биохимические свойства и ядовитость. Оказалось, что в состав змеиных ядов входит от 5 до 11 различных белковых фракций. Белки змеиных ядов обладают свойствами либо ферментов, либо ферментных ядов.1 На этой основе сложился общепринятый в настоящее время взгляд, согласно которому основными действующими началами змеиных ядов являются простые или сложные белки, обладающие свойствами ферментов или ферментных ядов.
Не вдаваясь в подробное объяснение, укажем лишь что основная трудность состояла в том, чтобы установить, какие именно ферменты ответственны за токсическое действие яда. Долгое время ответить на этот вопрос нельзя было даже предположительно. Дело в том, что змеиные яды оказались настоящей кладовой различных сильнодействующих ферментов. Перечисление их заняло бы слишком много места, в связи с чем мы укажем лишь основные группы: протеолитические ферменты (от эндо - и экзопептидаз до узкоспециализированных энзимов, как брадикининогеназа, плазмин и др.); свертывающие кровь ферменты (типа протеаз и зстераз), полифосфатазы; мукополисахаридазы; оксиредуктазы и др.
Состав и активность ферментов в ядах разных групп змей неодинаковы. Так, по данным лаборатории профессора Я. X. Туракулова и сообщениям ряда зарубежных ученых, участвующие в расщеплении белков протеолитические ферменты в ядах гадюк и гремучих змей несравненно более сильны и многообразны, чем в ядах аспидов. В последних же имеется фермент холинэстераза , участвующий в гидролитическом расщеплении важнейшего передатчика нервных импульсов - ацетилхолина, тогда как в ядах гадюк и гремучих змей этого фермента нет. Ферменты, вызывающие ввертывание крови, напротив, имеются в ядах большинства гадюк и гремучих змей и отсутствуют в ядах аспидов (кроме некоторых австралийских видов). Вместе с тем имеются ферменты, обнаруженные в ядах всех змей.
Вполне понятно, что при таком обилии в ядах различных ферментов было трудно установить, какие из них несут главную ответственность за отравляющие свойства этих соединений. Конечно, можно было бы считать, что каждый из них вносит свою лепту в общую картину отравления. Так одно время и делали, объясняя, например, повреждение стенок кровеносных сосудов действием гиалуронидазы яда, разрушение клеток крови влиянием фосфолипазы А, омертвение тканей в зоне укуса - действием протеаз и т. д. Однако такой подход (он встречается в некоторых книгах и по сей день), не выделявший главные факторы и звенья отравления и ставивший на одну доску множество разных ферментов, представлялся с научной точки зрения мало обоснованным, а с врачебной - бесперспективным. Подчас очень трудно найти противоядие против одного какого-нибудь отравляющего вещества. Отыскать же средство, которое блокировало бы действие нескольких десятков различных веществ, не только практически, но и теоретически невозможно.
К счастью, дальнейшие исследования показали, что эти опасения напрасны. Уже первые опыты по разделению ядов на отдельные белковые фракции, проведенные в 30-х годах настоящего столетия, показали, что из ядов может быть выделено ограниченное число компонентов, являющихся главными носителями токсичности. Эти фракции в малых дозах воспроизводили у животных типичную картину отравления змеиным ядом, тогда как остальные были мало токсичны даже в дозах, превосходивших в несколько раз абсолютно смертельное количество цельного яда. Сопоставление ядовитости отдельных фракций яда с их ферментными свойствами послужило основанием для заключения о том, какие белки и ферменты ядов играют ведущую роль в отравляющем действии.
Так, удалось выделить один из основных токсинов яда индийской кобры, который оказался низкомолекулярным белком или полипептидом, богатым аминокислотами, содержащими серу. Это вещество получили независимо друг от друга в 1936 г. немецкие ученые Ф. Михеель и Ф. Юнг и индийские исследователи Б. Гхош и С. Де. В дальнейшем было установлено, что этот кобротоксин - ферментный яд, который в очень малых дозах (в 17 раз меньших, чем цельный яд кобры) вызывает типичный для данного отравления паралич нервной системы. Много позже (в 1959 г.) в яде кобры было обнаружено еще одно нейротоксичное вещество, свойства которого еще точно не установлены. Все другие части яда кобры оказались сравнительно мало токсичными и не вызывали главных признаков отравления этим ядом.
Значительно труднее оказалось определить токсические начала ядов гремучих змей и гадюк. Правда, при анализе свойств отдельных фракций этих ядов неизменно устанавливали, что наиболее ядовитыми компонентами их являются белки, обладающие протеолитическим и свертывающим кровь действием. Это же показало и изучение фракций ядов змей фауны СССР - гюрзы, песчаной эфы и др. Опытами, проведенными как у нас в стране (3. С. Баркаган, А. А. Жаворонков, Ф. Ф. Талызин и соавторы), так и за рубежом (Ахуджа и Брукс, Клобузицкий и др.), установлено также, что введение веществ, блокирующих свертывающие ферменты и протеазы ядов, делает животных нечувствительными к введению в вену 2-20 абсолютно смертельных доз ядов гадюк и гремучих змей. Все это подтверждало мнение, что именно протеолитические ферменты этих ядов являются главными виновниками их отравляющего действия. Однако выделить эти ферменты в очищенном виде долгое время не удавалось.
Лишь в 1959-1962 гг. группой японских исследователей (Маэно, Мицухаси, Саваи, Оконоги, Осака и др.) были получены из змеиного яда два очищенных фермента: Н-альфа - и Н-бета-протеиназы. Эти ферменты, особенно Н-альфа-протеиназа, при введении животным без всех остальных составных частей яда вызывали все характерные признаки отравления от местных и общих кровоизлияний и повышения сосудистой проницаемости до внутрисосудистого свертывания крови, шока, малокровия и омертвения тканей в зоне поражения. Н-альфа-протеиназа оказалась в 3 раза более ядовитой, чем цельный яд. Удаление или нейтрализация указанных выше ферментов почти полностью лишали яд токсичности. В течение последних лет эти данные подтвердились исследованиями большой группы ученых, изучавших яды других гадюк и гремучих змей. Нужно сказать, что полная идентификация этих ферментов пока еще не закончена, по их принадлежность к протеолитическим не вызывает никакого сомнения.
Помимо этого, в ядах некоторых наиболее опасных гремучих змей Южной Америки найдена также особая токсическая фракция, действующая на центральную нервную систему и кровообращение, которая обладает свойствами ферментного яда. Это токсическое начало выделили из яда бразильской гремучей змеи в 1938 г. К. Слотта и X. Френкель-Конрат (Сан-Пауло, Бразилия). Авторы назвали его кротоксином и установили, что он обладает фосфолипазным действием, т. е. является ферментом, катализирующим расщепление лецитина с образованием токсического вещества - лизолецитина. В процессе этой реакции разрушаются оболочки красных кровяных телец (эритроцитов), в которых много лецитина, и возникают другие нарушения в организме. Отсюда было высказано предположение, что фермент фосфолипаза является одним из важных токсических начал змеиного яда. Поскольку же фосфолипаза имеется в ядах всех змей, ее начали считать важным действующим началом и других ядов. Правда, при этом оставалось неясным, почему отравления ядами гадюк или гремучих змей, аспидов и морских змей не имеют между собой никакого сходства.
Ясность в этот вопрос внесли в 1956 г. немецкие ученые Е. Хаберман и В. Нейман, которым удалось доказать, что кротоксин не является одним неделимым веществом, а состоит из смеси двух веществ - фосфолипазы и низкомолекулярного простого белка, который не обладает фосфолипазным действием. Выделенная авторами чистая фосфолипаза яда оказалась малотоксичной и не воспроизводила основных признаков отравления змеиным ядом, тогда как второй компонент был очень ядовитым. Авторы это токсическое начало назвали кротактином .
Разделение других ядов также показало, что фосфолипазная активность часто обнаруживается вне зоны распределения основных носителей токсичности. Протеолитическая же активность всегда совпадает в ядах гадюк и гремучих змей с участками максимальной токсичности.
Таким образом, современной науке удалось уже получить важные сведения об основных действующих началах змеиных ядов, хотя химические свойства их расшифрованы не до конца и требуют дальнейшего изучения. Такие исследования проводятся в научных лабораториях ряда стран, в том числе и в СССР. Основным центром изучения химических и ферментных свойств ядов змей нашей фауны является специализированная лаборатория при Академии наук Узбекской ССР, руководимая лауреатом Ленинской премии профессором Я. X. Туракуловым.
