Jad węża to trujący, zazwyczaj żółty płyn, przechowywany w zmodyfikowanych gruczołach ślinowych jadowitych węży. Istnieją setki jadowitych gatunków węży, które polegają na wytwarzanym przez nich jadu w celu osłabienia i unieruchomienia ofiary. Jad składa się z kombinacji białek, enzymów i innych substancji molekularnych. Te toksyczne substancje działają niszcząc komórki, zakłócając impulsy nerwowe lub oba te czynniki. Węże ostrożnie wykorzystują swój jad, wstrzykując ilości wystarczające do unieruchomienia ofiary lub bronić się przed drapieżnikami. Jad węża działa rozkładając komórki i tkanki, co może prowadzić do porażenia, krwawienia wewnętrznego i śmierci ofiary ugryzienia węża. Aby jad działał, musi zostać wstrzyknięty do tkanek lub dostać się do krwioobiegu. Podczas gdy jad węża jest trujący i zabójczy, badacze wykorzystują również składniki jadu węża do opracowywania leków do leczenia chorób u ludzi.
Podstawowym składnikiem jadu węża jest białko. Te toksyczne białka są przyczyną większości szkodliwych skutków jadu węża. Zawiera również
enzymy, które pomagają przyspieszyć reakcje chemiczne, które przerywają wiązania chemiczne między dużymi cząsteczkami. Enzymy te pomagają w rozpadzie węglowodanybiałka fosfolipidy, i nukleotydy w ofierze. Toksyczne enzymy działają również w celu obniżenia ciśnienia krwi, niszczenia czerwonych krwinek i hamowania kontroli mięśni.Dodatkowym składnikiem jadu węża jest toksyna polipeptydowa. Polipeptydy to łańcuchy aminokwasów składające się z 50 lub mniej aminokwasy. Toksyny polipeptydowe zakłócają funkcje komórkowe, prowadząc do śmierci komórki. Niektóre toksyczne składniki jadu węża występują we wszystkich trujących gatunkach węża, podczas gdy inne składniki występują tylko u określonych gatunków.
Chociaż jad węża składa się ze złożonego zbioru toksyn, enzymów i nietoksycznych substancje, historycznie zostały one podzielone na trzy główne typy: cytotoksyny, neurotoksyny i hemotoksyny. Inne rodzaje toksyn wężowych wpływają na określone typy komórek i obejmują kardiotoksynę, miotoksyny i nefrotoksyny.
Cytotoksyny są trującymi substancjami, które niszczą komórki organizmu. Cytotoksyny prowadzą do śmierci większości lub wszystkich komórek w tkance lub narządzie, co jest stanem znanym jako martwica. Niektóre tkanki mogą ulec martwicy upłynniającej, w której tkanka jest częściowo lub całkowicie upłynniona. Cytotoksyny pomagają częściowo strawić ofiarę, zanim zostanie ona nawet zjedzona. Cytotoksyny są zazwyczaj specyficzne dla rodzaju komórek, na które wpływają. Kardiotoksyny to cytotoksyny, które uszkadzają komórki serca. Miotoksyny atakują i rozpuszczają komórki mięśniowe. Nefrotoksyny niszczą komórki nerek. Wiele gatunków jadowitych węży ma kombinację cytotoksyn, a niektóre mogą również wytwarzać neurotoksyny lub hemotoksyny. Cytotoksyny niszczą komórki przez uszkodzenie błony komórkowej i indukowanie lizy komórek. Mogą również powodować zaprogramowaną śmierć komórek lub apoptoza. Większość obserwowalnych uszkodzeń tkanek spowodowanych przez cytotoksyny występuje w miejscu ukąszenia.
Neurotoksyny są substancjami chemicznymi, które są trujące dla układu nerwowego. Neurotoksyny działają poprzez zakłócanie sygnałów chemicznych (neuroprzekaźników) przesyłanych między neuronami. Mogą zmniejszać produkcję neuroprzekaźników lub blokować miejsca odbioru neuroprzekaźników. Inne neurotoksyny węża działają poprzez blokowanie zależnych od napięcia kanałów wapniowych i zależnych od napięcia kanałów potasowych. Kanały te są ważne dla przekazywania sygnałów wzdłuż neuronów. Neurotoksyny powodują paraliż mięśni, co może również powodować trudności w oddychaniu i śmierć. Węże z rodziny Elapidae zazwyczaj wytwarzają jad neurotoksyczny. Te węże mają małe, wyprostowane kły i obejmują kobry, mambę, węże morskie, sumatory śmierci i koralowe węże.
Hemotoksyny to trucizny krwi, które mają działanie cytotoksyczne, a także zakłócają normalne procesy krzepnięcia krwi. Substancje te działają, powodując otwarcie czerwonych krwinek, zakłócając czynniki krzepnięcia krwi oraz powodując śmierć tkanek i uszkodzenie narządów. Zniszczenie czerwonych krwinek i niezdolność krwi do krzepnięcia powoduje poważne krwawienie wewnętrzne. Nagromadzenie martwych czerwonych krwinek może również zaburzać prawidłowe funkcjonowanie nerek. Podczas gdy niektóre hemotoksyny hamują krzepnięcie krwi, inne powodują zlepianie się płytek krwi i innych komórek krwi. Powstałe skrzepy blokują krążenie krwi w naczyniach krwionośnych i mogą prowadzić do niewydolności serca. Węże z rodziny Viperidae, w tym żmije i żmijowce, wytwarzają hemotoksyny.
Większość jadowitych węży wstrzykuje jad swoim ofiarom kłami. Kły są bardzo skuteczne w dostarczaniu jadu, ponieważ przebijają tkankę i umożliwiają przepływ jadu do rany. Niektóre węże są również w stanie pluć lub wyrzucać jad jako mechanizm obronny. Układy do wstrzykiwania jadu zawierają cztery główne elementy: gruczoły jadowe, mięśnie, przewody i kły.
Węże z rodziny Viperidae mieć bardzo rozwinięty system wtrysku. Jad jest stale produkowany i przechowywany w gruczołach jadowych. Zanim żmije ugryzą zdobycz, wyprostują przednie kły. Po ugryzieniu mięśnie wokół gruczołów przepychają część jadu przez kanały i do zamkniętych kanałów kłów. Ilość wstrzykiwanego jadu jest regulowana przez węża i zależy od wielkości ofiary. Zazwyczaj żmije uwalniają swoją ofiarę po wstrzyknięciu jadu. Wąż czeka na działanie jadu i unieruchamia ofiarę, zanim pochłonie zwierzę.
Węże z rodziny Elapidae (dawny. kobry, mambas i sumatory) mają podobny system dostarczania i wstrzykiwania jadu jak żmije. W przeciwieństwie do viperów, elapidy nie mają ruchomych przednich zębów. Adder śmierci jest wyjątkiem od elapidów. Większość elapidów ma krótkie, małe kły, które są nieruchome i pozostają wyprostowane. Po ugryzieniu ofiary elapidy zazwyczaj utrzymują przyczepność i żują, aby zapewnić optymalną penetrację jadu.
Jadowite węże rodziny Colubridae mieć jeden otwarty kanał na każdym zębie, który służy jako przejście dla jadu. Jadowite kolubrydy zazwyczaj mają ustalone tylne kły i żują swoją ofiarę podczas wstrzykiwania jadu. Jad kolubrydu ma zwykle mniej szkodliwy wpływ na ludzi niż jad elapidów lub żmiji. Jednak jad z bumerangu i węża gałązkowego spowodował śmierć ludzi.
Ponieważ niektóre węże użyj jadu, aby zabić swoją ofiarę, dlaczego wąż nie zostanie ranny, gdy zjada zatrute zwierzę? Jadowitych węży nie szkodzi trucizna użyta do zabicia ich ofiary, ponieważ podstawowym składnikiem jadu węża jest białko. Aby toksyny białkowe były skuteczne, należy je wstrzykiwać lub wchłaniać do tkanek lub krwioobiegu. Spożycie lub połknięcie jadu węża nie jest szkodliwe, ponieważ toksyny białkowe są rozkładane przez kwasy żołądkowe i enzymy trawienne na ich podstawowe składniki. To neutralizuje toksyny białkowe i rozkłada je na aminokwasy. Jeśli jednak toksyny dostaną się do krążenia krwi, wyniki mogą być śmiertelne.
Jadowite węże mają wiele zabezpieczeń, które pomagają im pozostać odpornym lub mniej podatnym na własny jad. Gruczoły jadu węża są ułożone i zbudowane w taki sposób, aby uniemożliwić jadowi powrót z powrotem do ciała węża. Trujące węże mają także przeciwciała lub jad przeciwko własnym toksynom, aby chronić je przed narażeniem, na przykład, jeśli zostały ugryzione przez innego węża tego samego gatunku.
Naukowcy również to odkryli kobry mają zmodyfikowane receptory acetylocholiny na swoich mięśniach, które zapobiegają wiązaniu własnych neurotoksyn z tymi receptorami. Bez tych zmodyfikowanych receptorów neurotoksyna węża byłaby w stanie związać się z receptorami, powodując paraliż i śmierć. Zmodyfikowane receptory acetylocholiny są kluczem do tego, dlaczego kobry są odporne na jad kobry. Podczas gdy jadowite węże mogą nie być wrażliwe na własny jad, są wrażliwe na jad innych jadowitych węży.
Oprócz rozwoju przeciw jadowi, badanie jadów węża i ich działań biologicznych staje się coraz ważniejsze dla odkrywania nowych sposobów walki z chorobami ludzkimi. Niektóre z tych chorób obejmują udar, chorobę Alzheimera, raka i zaburzenia serca. Ponieważ toksyny węża atakują określone komórki, badacze badają metody, za pomocą których toksyny te pracują nad opracowaniem leków, które są w stanie atakować określone komórki. Analiza składników jadu węża pomogła w opracowaniu silniejszych środków przeciwbólowych, a także skuteczniejszych rozrzedzaczy krwi.
Naukowcy wykorzystali właściwości przeciwzakrzepowe hemotoksyny opracować leki stosowane w leczeniu wysokiego ciśnienia krwi, zaburzeń krwi i zawału serca. Neurotoksyny zostały wykorzystane do opracowania leków do leczenia chorób mózgu i udaru mózgu.
Pierwszym lekiem na bazie jadu, który został opracowany i zatwierdzony przez FDA, był kaptopryl, pochodzący z brazylijskiej żmii i stosowany w leczeniu wysokiego ciśnienia krwi. Inne leki pochodzące z jadu obejmują eptyfibatyd (grzechotnik) i tirofiban (afrykańska żmija piła) do leczenia zawału serca i bólu w klatce piersiowej.