Гепарин защитил мышей от яда черношеей кобры

Ежегодно от укусов змей погибают более 130 тысяч человек. На данный момент при укусах применяют противоядия на основе антител, полученных от иммунизированных животных. Такие препараты видоспецифичны, требуют особых условий хранения и внутривенного введения в медицинском учреждении. Более того, антитела защищают лишь от системного действия яда и не способны предотвращать локальный цитотоксический эффект в месте укуса, который может привести к некрозу и ампутации конечности. Авторы статьи в Science Translational Medicine показали, что подкожные инъекции гепарина могут в значительной степени снижать некротический эффект укусов плюющихся кобр.

Для выявления молекулярных механизмов, задействованных в цитотоксическом действии яда, авторы использовали культуру гаплоидных клеток человека линии HAP1. Исследователи проводили нокаутный скрининг при помощи CRISPR-библиотеки TKOv3, после чего обрабатывали культуры клеток ядом черношеей кобры (Naja nigricollis) и красной плюющейся кобры (N. pallida). Оказалось, что нокаут групп генов, задействованных в путях синтеза гепарина и гепарансульфата, блокировал цитотоксическое действие ядов. Индивидуальный нокаут генов, задействованных в этих сигнальных путях, также обеспечивал защиту клеток.

Авторы предположили , что введение в культуру клеток большого количества свободного гепарина или его низкомолекулярных аналогов (гепариноидов) может обеспечить защиту от действия яда. Действительно, введение в культуру клеток гепарина или гепариноида тинзапарина блокировало токсический эффект. При этом эффект сохранялся при введении препарата вплоть до 90 минут после обработки клеток ядом.

Действие гепарина и гепариноидов обуславливается связыванием свободных молекул. Исследователи предположили, что защитные свойства гепарина работают по тому же принципу — он может связывать цитотоксические факторы в яде и препятствуя их взаимодействию с клетками. Для проверки этой гипотезы яд кобры пометили флуорофором и проанализировали его взаимодействие с клетками при помощи проточной цитометрии. Было показано, что гепарин эффективно блокирует связывание составляющих змеиного яда с клетками.

Для идентификации составляющих яда, на которые действует гепарин, использовали аффинную хроматографию. Анализ показал, что гепарин преимущественно связывается с трехпетельными цитотоксинами (three-finger cytotoxins, 3FTx) и цитотоксинами 3 и 4 (CTx3, CTx4). В подтверждение этих результатов, гепарин не блокировал действие змеиных ядов, не содержащих 3FTx.

Наконец, исследователи проверили способность гепарина и аналогов предотвращать вызванное ядом повреждение кожных тканей. В культурах клеток гепарин успешно проявлял свои защитные свойства в отношении эпидермальных кератиноцитов. In vivo исследования на мышах показали, что при одновременном введении с ядом тинзапарин приводил к наибольшему снижению размера некротических поражений (вплоть до 94%). По этой причине его выбрали для тестирования в качестве противоядия. В этих опытах тинзапарин вводили мышам интрадермально или подкожно в дозировке 3 мг/кг или 21,5 мг/кг после введения яда черношеей кобры — наиболее ядовитого вида из исследуемых (ежедневное подкожное введение тинзапарина одобрено управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США). Интрадермальные инъекции снизили размер некротических поражений на 66% и 60% для малой и средней доз соответственно. При подкожных инъекциях эффективность показала только доза в 21,5 мг/кг, снизив размер поражений на 50%. В обоих случаях гистологический анализ показал, что введение тинзапарина снижает степень изъязвления и некроза тканей.

Таким образом, работа показала способность гепарина и подобных ему препаратов нейтрализовать локальное действие яда ряда видов кобр. Эти результаты перспективны для разработки новых видов противоядий, которые могут найти широкое применение в регионах Африки и Азии, где быстрый доступ населения к классическим противоядиям может быть затруднен. Авторы отмечают необходимость дальнейших исследований молекулярных механизмов работы змеиного яда и поиска других способов нейтрализовать его действие.