蚂蚁毒液击中神经的"奇异"方式揭示研究止痛的新途径

来自昆士兰大学分子生物科学研究所的 Angelo Keramidas 博士介绍说："来自蚂蚁和相关节肢动物（如蜜蜂和黄蜂）的毒液衍生肽是一种丰富而尚未开发的有趣分子来源，神经科学家将其作为了解离子通道靶点如何运作的工具，以及作为开发治疗慢性疼痛和癫痫等神经系统疾病药物的先导分子。"

昆士兰大学分子生物科学研究所的 Angelo Keramidas 博士

2023年，Keramidas和他的研究小组发现了蚂蚁毒液中的神经毒性分子是如何与人体细胞内的钠通道结合，从而引起包括炎症和出汗过多在内的一系列令人不快的症状。

现在，研究人员锁定了毒液肽Ta3a及其对电压门控钠通道和电过度刺激的影响，揭开了蜇伤导致这种不适背后的机制--这也是该大学长期毒液研究的一部分--使他们离找到阻断急性和慢性疼痛信号的有效方法更近了一步。

Keramidas说："通过电生理学，我们可以看到毒素与钠通道结合，并劫持了通道的内置激活机制，从而导致过度活跃。大量负离子被吸引到通道，而正离子则被排斥，这导致钠通道的过度活跃放大--这是我们以前从未见过的现象。这种亢奋会导致疼痛信号持续发射，从而解释了蚂蚁蜇伤的凶猛程度。 毒液激活了神经细胞膜上的多个通道，这些通道长时间处于活跃状态，无法复位。 我们认为，这种过度刺激最终会导致蜇伤部位麻木。"

多年来，世界各地的科学家一直在关注毒液的复杂细节，希望找到一种将人类痛苦转化为收益的方法，我们已经报道了其中的许多发现。 这些发现包括研究蜜蜂和黄蜂蜇伤的分子，以及蜘蛛和蝎子毒素。

虽然我们知道毒素和神经细胞之间存在联系，会导致受害者疼痛和不适（或更糟），但昆士兰大学的研究小组发现，动物王国中并非所有毒液都是一样的。

Keramidas说："随着我对毒液肽通常靶向的离子通道越来越感兴趣，我对毒液肽的研究也越来越积极。我们发现，来自蚂蚁蜇伤的毒液肽在结构上与来自其他节肢动物毒液的肽不同。 蚂蚁毒液肽还会以一种独特甚至有点怪异的方式影响离子通道。"

在最新研究中，研究人员重点研究了离子通道或电压门控钠通道。 这一通道在刺痛或咬伤后的疼痛感受中起着至关重要的作用。

Keramidas说："这条通道是大脑和感觉神经元中传递疼痛的电信号的关键分子介质。新论文中的发现揭示了一种从未见过的作用机制，可能是这类毒液肽所独有的。"

就像人类大脑一样，疼痛信号传递所涉及的复杂性也是巨大的，涉及许多并发因素，而且是高度个性化的。 然而，从分子和生化层面了解疼痛，有助于我们针对特定机制（如钠通道的过度刺激）开发更具影响力的药物和疗法。

"治疗策略的目标是针对特定的疼痛原因，由于疼痛原因众多，因此精准治疗的方法也将不止一种。当然，有些病因在社区中比其他病因更常见，因此会有让大多数人受益的治疗方法。 目前，我们感兴趣的是了解分子水平上发生了什么。 随着我们的理解不断深入，这很可能会激发出新的镇痛策略。"

澳大利亚绿头蚁与西非蚂蚁在分子水平上有很多共同点

虽然这看似是微观的、艰苦缓慢的进展，但由于技术的发展，我们有充分的理由期待这种研究和药物开发能够加速。 毕竟，AlphaFold2 人工智能系统帮助科学家破解了一个长达 50 年的蛋白质结构之谜，并因此获得了今年的诺贝尔化学奖。

Keramidas 认为，我们才刚刚开始发掘人工智能辅助科学研发的巨大潜力。他补充说："如果人工智能算法能够帮助我们重新设计天然肽，使其只在离子通道产生预期效果，那么一系列神经系统疾病的精准治疗就能更快实现。"这项技术已经起步。 在不久的将来，我们很可能会看到更多的人工智能设计药物，包括多肽。"

该研究发表在Journal of Biological Chemistry上。