Zmijski otrov je otrovna, tipično žuta tekućina spremljena u modificiranim žlijezdama slinovnica otrovnih zmija. Postoje stotine otrovnih vrsta zmija koje se oslanjaju na otrov koji proizvode kako bi oslabio i imobilizirao svoj plijen. Venom se sastoji od kombinacije proteina, enzima i drugih molekularnih tvari. Ove toksične tvari djeluju na uništavanje stanica, poremećaj živčanih impulsa ili oboje. Zmije koriste svoj otrov oprezno, ubrizgavajući količine dovoljne da onemoguće plijen ili život obraniti se od grabežljivca. Zmijski otrov djeluje na razgradnju stanica i tkiva, što može dovesti do paralize, unutarnjeg krvarenja i smrti žrtve zmijskog ugriza. Da bi otrov dobio učinak, mora se ubrizgati u tkiva ili ući u krvotok. Iako je zmijski otrov otrovan i smrtonosan, istraživači također koriste sastojke zmijskih otrova kako bi razvili lijekove za liječenje ljudskih bolesti.
Primarna komponenta zmijskog otrova je protein. Ovi otrovni proteini uzrok su većine štetnih učinaka zmijskih otrova. Sadrži i
enzimi, koji pomažu u ubrzavanju kemijskih reakcija koje prekidaju kemijske veze između velikih molekula. Ti enzimi pomažu u raspadu i ugljikohidrati, proteini, fosfolipidi, i nukleotidi u plijenu. Toksični enzimi također djeluju na snižavanje krvnog tlaka, uništavaju crvene krvne stanice i inhibiraju kontrolu mišića.Dodatna komponenta zmijskog otrova je polipeptidski toksin. Polipeptidi su lanci aminokiselina koji se sastoje od 50 ili manje aminokiseline. Polipeptidni toksini narušavaju stanične funkcije što dovodi do smrti stanice. Neke otrovne komponente zmijski otrov nalaze se u svim otrovnim vrstama zmija, dok se druge komponente nalaze samo u određenim vrstama.
Iako se zmijski otrov sastoji od složene kolekcije toksina, enzima i netoksičnih tvari, povijesno su svrstane u tri glavne vrste: citotoksini, neurotoksini i hemotoxins. Ostale vrste zmijskih toksina utječu na specifične vrste stanica i uključuju kardiotoksine, miotoksine i nefrotoksine.
toksina u su otrovne tvari koje uništavaju tjelesne stanice. Citotoksini dovode do smrti većine ili svih stanica u tkivu ili organu, stanje poznato kao nekroza. Kod nekih tkiva može doći do likvidne nekroze u kojoj je tkivo djelomično ili potpuno ukapljeno. Citotoksini pomažu da se djelomično probavi plijen prije nego što ga i pojedu. Citotoksini su obično specifični za vrstu stanice na koju utječu. Kardiotoksini su citotoksini koji oštećuju srčane stanice. Miotoksini ciljaju i otapaju mišićne stanice. Nefrotoksini uništavaju bubrežne stanice. Mnoge vrste zmijskih vrsta imaju kombinaciju citotoksina, a neke mogu stvarati i neurotoksine ili hemotoksine. Citotoksini uništavaju stanice oštećujući staničnu membranu i izazivajući staničnu lizu. Također mogu uzrokovati da stanice podliježu programiranoj staničnoj smrti ili apoptoza. Većina opaženih oštećenja tkiva uzrokovanih citotoksinima nastaju na mjestu ugriza.
neurotoksini kemijske su tvari otrovne za živčani sustav. Neurotoksini djeluju tako da poremete kemijske signale (neurotransmitere) koji se šalju između neurona. Oni mogu smanjiti proizvodnju neurotransmitera ili blokirati mjesta prijema neurotransmitera. Drugi neurotoksini zmija djeluju blokirajući kalcijeve kanale sa naponom i kalijeve kanale sa naponom. Ti su kanali važni za transdukciju signala duž neurona. Neurotoksini uzrokuju paralizu mišića što može rezultirati respiratornim poteškoćama i smrću. Zmije obitelji otrovni guževi obično proizvode neurotoksični otrov. Ove zmije imaju male uspravne očnjake i uključuju kobre, mambe, morske zmije, dodaci smrti i koraljne zmije.
Hemotoxins su otrovi u krvi koji imaju citotoksične učinke i također narušavaju normalne procese zgrušavanja krvi. Ove tvari djeluju tako da crvene krvne stanice otvoreno puknu, intervenirajući na faktor zgrušavanja krvi i uzrokujući smrt tkiva i oštećenje organa. Uništavanje crvenih krvnih stanica i nemogućnost zgrušavanja krvi uzrokuju ozbiljna unutarnja krvarenja. Akumulacija mrtvih crvenih krvnih stanica može također poremetiti pravilno funkcioniranje bubrega. Dok neki hemotoksini inhibiraju zgrušavanje krvi, drugi uzrokuju stvaranje trombocita i drugih krvnih stanica. Nastali ugrušci blokiraju cirkulaciju krvi kroz krvne žile i mogu dovesti do zatajenja srca. Zmije obitelji ljutice, uključujući gutljaje i jare, stvaraju hemotoksine.
Većina otrovnih zmija ubrizgava otrov u svoj plijen svojim očnjacima. Krpe su vrlo učinkovite za isporuku otrova jer probijaju tkivo i omogućavaju otrovima da struji u ranu. Neke zmije također su u mogućnosti da pljuju ili izbacuju otrov kao obrambeni mehanizam. Sustavi ubrizgavanja otrova sadrže četiri glavne komponente: otrovne žlijezde, mišiće, kanale i očnjake.
Zmije obitelji ljutice imati sustav ubrizgavanja koji je vrlo razvijen. Venom se kontinuirano proizvodi i skladišti u otrovnim žlijezdama. Prije nego što zmijari ugrize svoj plijen, uspravljaju prednje očnjake. Nakon ugriza, mišići oko žlijezda izbacuju dio otrova kroz kanale i u zatvorene vene kanale. Količinu ubrizganih otrova regulira zmija i ovisi o veličini plijena. Tipično, zubi otpuštaju svoj plijen nakon ubrizgavanja otrova. Zmija čeka da otrov stupi na snagu i imobilizira plijen prije nego što životinja pojede.
Zmije obitelji otrovni guževi (Npr. kobre, mambe i aditivi) imaju sličan sustav za dostavu i ubrizgavanje otrova kao vipers. Za razliku od vipera, elapidi nemaju pomične prednje očnjake. Dodatak smrti izuzetak je od ovoga među elapidima. Većina elapida ima kratke, male igle koje su fiksne i ostaju uspravne. Nakon ugriza svog plijena, elapidi obično održavaju svoj stisak i žvaču kako bi se osigurala optimalna penetracija otrova.
Otrovne zmije iz obitelji guževi imaju po jedan otvoreni kanal na svakoj peraji koji služi kao prolaz za otrov. Venomirani kolubridi obično imaju fiksne stražnje očnjake i žvaću svoj plijen dok ubrizgavaju otrov. Kolobridni otrov ima manje štetnih utjecaja na ljude od otrova elapida ili zuba. Međutim, otrov brijeg i grančica zmije rezultirao je ljudskom smrću.
Budući da neki zmije koristiti otrov da ubije svoj plijen, zašto zmija ne našteti kad pojede otrovanu životinju? Otrovnim zmijama ne šteti otrov koji se koristi za ubijanje njihovog plijena, jer je glavna komponenta zmijskih otrova protein. Toksini koji se temelje na proteinima moraju se ubrizgati ili apsorbirati u tkiva tijela ili u krvotok kako bi bili učinkoviti. Unošenje ili gutanje zmijskog otrova nije štetno jer se toksini na bazi proteina razgrađuju želučanim kiselinama i probavnim enzimima na njihove osnovne komponente. To neutralizira proteinske toksine i rastavlja ih u aminokiseline. Međutim, ako bi toksini ušli u krvotok, rezultati bi mogli biti smrtonosni.
Venomne zmije imaju brojne zaštitne mjere koje će im pomoći da ostanu imuni na ili manje osjetljivi na vlastiti otrov. Žlijezde zmijske otrovnice smještene su i strukturirane na način koji sprečava povratak struje natrag u tijelo zmije. Otrovne zmije također imaju protutijela ili anti-otrove na vlastite toksine kako bi se zaštitile od izlaganja, na primjer, ako ih je ugrizla druga zmija iste vrste.
To su otkrili i istraživači kobre imaju modificirane acetilkoline receptore na svojim mišićima, koji sprečavaju njihove vlastite neurotoksine da se vežu na te receptore. Bez ovih modificiranih receptora, zmijski neurotoksin mogao bi se vezati za receptore što bi rezultiralo paralizom i smrću. Modificirani acetilkolinski receptori ključni su zbog toga što su kobre imune na otrov kobre. Iako otrovne zmije možda nisu ranjive na vlastiti otrov, one su ranjive na otrov drugih otrovnih zmija.
Pored razvoja za anti-otrov, proučavanje zmijskih otrova i njihovo biološko djelovanje postalo je sve važnije za otkrivanje novih načina borbe protiv ljudskih bolesti. Neke od ovih bolesti uključuju moždani udar, Alzheimerovu bolest, rak i srčane bolesti. Budući da zmijski toksini ciljaju specifične stanice, istraživači istražuju metode pomoću kojih ti toksini rade na razvoju lijekova koji su u stanju ciljati određene stanice. Analiza komponenata zmijskih otrova pomogla je razvoju snažnijih sredstava protiv bolova, kao i učinkovitijih sredstava za razrjeđivanje krvi.
Istraživači su koristili svojstva protiv zgrušavanja hemotoxins razviti lijekove za liječenje visokog krvnog tlaka, krvnih smetnji i srčanog udara. neurotoksini su korišteni u razvoju lijekova za liječenje moždanih bolesti i moždanog udara.
Prvi lijek na bazi otrova koji je FDA razvio i odobrio bio je kaptopril, izveden iz brazilske zmije i koji se koristio za liječenje visokog krvnog tlaka. Ostali lijekovi koji su dobiveni iz otrova uključuju eptifibatid (zveketava zmija) i tirofiban (afrička zmija) s ciljem liječenja srčanog udara i bolova u prsima.