为什么身体的免疫系统无法抵御毒蛇的“毒液”?

在美国,每年都会发生大约8,000起毒蛇咬人事件,大部分是响尾蛇造成的,死亡案例不超过十几个。响尾蛇就和其他蝮蛇那样,毒液多为出血性的,作用的目标是血液,而不是作用在神经上的神经性毒液。

虽然人们经常提到出血性毒液和神经性毒液,好像这两种性质是对立的,不过毒液不会只属于两者中的一种,而是具备不同程度的出血性与神经性。最致命的毒液是那些几乎完全或纯粹是神经性的,因为这些毒液会使得传递到横膈膜、胸肌和心脏等攸关性命的肌肉的神经讯息受到阻碍或是过度激发,造成麻痹。主要为出血性的毒液,引发的效果是出血和坏疽,虽然看起来可怕,但没那么致命。

坏疽的定义是组织坏死,不过这个临床定义无法完全说明这个“组织坏死”是有多么恶心与恐怖。坏疽毒液会让大片皮肤甚至是整个肢体腐烂败坏,流出脓血、发出腐烂的恶臭。原本健康的粉红色组织呈现意味死亡的黑色,液化的组织造成肿胀,最后从骨头剥落下来,成为腐臭的肉块。难怪医生和科学家喜欢用“坏疽”这个词来代替上面这样详细的伤口描述。

当然,毒液会有这样的效果,一定是制造毒液者所希望的。出血性毒液会摧毁部分血肉,这是毒液的目的:帮助毒液展开消化的程序,毒液中有另一群成分与酵素专门帮忙完成这项工作。响尾蛇利用出血性毒素放倒猎物,同时进行把皮毛骨肉转变成食物的漫长过程。有些出血性物种利用毒液让受害者液体化,在毒液发挥作用之后,吸食那充满营养的肉浆。不幸的是,当这些动物为了自保而咬人时,毒液中有消化能力的成分会撕裂人体组织,造成疼痛、肿胀以及坏疽。

响尾蛇属于蝮蛇科。响尾蛇的近亲粗鳞矛头蝮,这种蛇类的毒液中满是剧毒成分。各种成分彼此合作,使得它的猎物体内心血管系统完全崩溃。当然,人不是蛇想要捕获的猎物,它们咬人只是为了保护自己。由于人类的体型比猎物大多了,不会立即死亡。粗鳞矛头蝮和与它同属的矛头蝮蛇类,都以造成毁灭性的坏疽而知名。

部分原因在于有些最穷困的地区中,这些蛇类与人类共存。地方上的医生又很少,更别提备有抗毒素的医院了。在南美洲、非洲与印度的乡下地区,许多被蛇咬的人几乎没有接受治疗,腿部、手上的小咬伤很快就会化脓,直到几个星期后整个肢体几乎全都出现坏疽,受害者才获得被咬当天就需要接受的适当医疗。

就算是接受了抗毒素的治疗,蛇咬引起的坏疽依然可能非常严重。抗毒素能与在血液中流动的毒液成分结合,让毒素不再造成伤害,但是对已经造成的损伤却无能为力。出血性毒液作用的速度很快,会造成严重的局部损伤,抗毒素只能确保不会恶化成全身性伤害而造成死亡。更糟的是,科学家发现造成坏疽的毒液中,有些成分不会引起免疫反应,制造抗毒素动物的免疫系统会忽略这些成分,所以在抗毒素中根本没有抑制这些成分的抗体。最糟糕的是,坏疽性毒液不但自己会破坏细胞,还会召集身体的免疫系统一起来进行破坏、造成死亡。抗毒素对此无能为力。

蛇类的坏疽性毒液从毒牙注入受害者身体时,就开始运作了。金属蛋白酶首先展开攻击,分解掉构成血管与组织结构的重要成分,其中包括重要的黏连蛋白,这种蛋白质能让血管壁中的细胞连接在一起,血液才不会渗漏出去。微血管开始出血后,附近的部位马上充满体液而出现水肿。蛋白酶会继续攻击组织,这是经由骨骼肌的死亡所造成的,不过我们还不了解确实的作用方式。

磷脂酶也不甘示弱,开始攻击肌肉细胞的细胞膜,造成肌肉坏死。有些磷脂酶所催化的作用是切断磷脂,在细胞膜上造成孔洞;另一些磷脂酶不会切断脂质,但一样造成肌肉坏死,原因依然不明。毒液中还有玻尿酸酶与丝胺酸蛋白酶,一起加入屠杀的工作。当毒液进入的伤口周围战事打得火热,毒液中其他分子并没有加入其中,而是流到身体其他部位让血管扩张,使得血压快速下降,这可能会导致休克、甚至死亡,或使得全身的骨骼肌死亡,这种状况称为横纹肌溶解症,死亡的肌肉会释放出大量的肌红蛋白,阻塞肾小管,有可能造成肾脏衰竭,令人丧命。

以上种种只是刚开始而已。毒液中的蛋白质不只能造成损害,还能欺骗身体细胞,让这些细胞攻击身体。大量的细胞死亡加上毒液的某些作用,使得免疫细胞涌向伤口。在毒液的作用中,特别值得注意的是金属蛋白酶所造成的肿瘤坏死因子释出,以及磷脂酶产生具有生物活性的脂质。

身体的免疫细胞经过训练,能尽全力杀死对手,这在对抗细菌和病毒时是好事,但遇到毒液时却没出现真正的对手。毒液分子是各自作战的蛋白质,而不是汇集在一起的入侵大军,可是我们身体里的军队无法区分。淋巴球和其他免疫细胞开始引发发炎反应,制造与释放白细胞介素,例如介白素-6,这是一种传递信息的分子,能号召免疫系统展开猛攻,但实际上并没有细菌或其他外来物可以破坏与攻击,身体的武器缺乏目标。免疫系统想的就是要破坏入侵者,但事实上英勇的炮火射到的是友军,让无辜的身体组织损伤更严重。