眼鏡蛇咬傷致潰爛毒性機轉探討

Abstract

蛇類咬傷是(亞)熱帶地區重要且特有的疾病。台灣民眾最常被咬傷的三種陸生蛇種，分屬兩科，蝮蛇科(龜殼花與青竹絲)以及眼鏡蛇科(中華眼鏡蛇)。共同臨床症狀為疼痛與持續腫脹，中華眼鏡蛇咬傷的病人有高比例呈現傷口潰爛與組織壞死。台灣抗蛇毒血清成功降低了蛇咬傷病人的死亡率，但臨床研究發現血清似乎無法立即改善進展性腫脹或傷口潰爛，因此何時需要手術介入，一直是臨床決策困擾之處。隨著研究發現，使用超音波監測模組可以判斷蛇咬傷後進展性腫脹是否產生急性腔室症候群，臨床醫師依據結果建議病人是否需要接受筋膜切開術。然而眼鏡蛇咬傷後傷口潰爛的機轉與血清中和效果仍是待釐清的問題。推測此潰爛機轉可能為蛇毒引發的免疫反應與毒素組織破壞作用的兩者共同效果。先前研究發現黑頸眼鏡蛇蛇毒會吸引嗜中性球參與免疫反應；蛇毒成分中的細胞毒素，磷脂酶A2，及蛇毒金屬蛋白酶也具有破壞組織作用。本研究目標在探討中華眼鏡蛇蛇毒造成皮膚組織潰爛的機轉，分析蛇毒粗毒是否誘發嗜中性球胞外陷阱的免疫反應，使用細胞毒性方式分析毒素中主要致潰爛成分，同時評估現行使用血清中和潰爛的有效性。 首先利用不同溶解度與滲透度的特性，分離出健康成年人之嗜中性白血球，使用中華眼鏡蛇的不同粗毒濃度刺激180分鐘，西方墨點法定量第四型蛋白精氨酸脫亞氨酶和第三型瓜氨酸化組織蛋白，隨著粗毒濃度上升會誘發嗜中性球胞外陷阱反應。有別於以半數致死劑量與存活率討論血清的有效性，本研究採用世界衛生組織建議的最小致潰爛劑量方式做細胞毒性評估，來確立中華眼鏡蛇毒粗毒中何者為主要致潰爛毒素且評估血清的中和效果。然而使用中華眼鏡蛇粗毒進行動物潰爛評估測時，動物會死亡而未出現傷口潰爛。因此本研究先移除中華眼鏡蛇毒中對於動物的致命毒素，神經毒素，再以不同濃度注射於小鼠背部皮內，三天後，測量潰爛面積是否達直徑5毫米，實驗結果最小致潰爛濃度為0.494±0.029 µg/g。以組織切片的方式觀察潰爛進展，越深層的皮膚，潰爛情形越嚴重。再依序去除其他主要毒素成分，釐清主要致潰爛成分為細胞毒素。最後以不同稀釋倍數血清與挑戰劑量(兩倍最小致潰爛濃度)蛇毒混合後，打入小鼠背部皮膚，三天後，不論何種稀釋倍數，相比於挑戰劑量造成的潰爛直徑，均無法使其減少一半以上。 蛇毒誘發嗜中性球胞外陷阱後，蛇毒毒素被胞外陷阱圈住，阻止擴散反而提高局部環境的毒素濃度，附著於胞外陷阱網狀骨架上的蛋白酶，也會造成局部組織破壞。研究指出破壞胞外陷阱結構，可以減少毒素與蛋白酶對組織破壞但卻使毒素散布，反而會降低小鼠存活率。因此為了避免蛇咬傷後傷口組織潰爛而破壞胞外陷阱結構，整體效益仍有待評估。至於不同蛇種產生的胞外陷阱現象，過往研究有不同的結果。歸納而言，蝮蛇科與眼鏡蛇科誘發嗜中性球胞外陷阱機轉不同，蝮蛇科可能為自殺性胞外陷阱，需要刺激一段時間後才會出現，且隨刺激濃度增高而反應增加；眼鏡蛇科則為存活性胞外陷阱，可以短時間內出現。本研究的結果與先前其他種類眼鏡蛇的結果相似，嗜中性球胞外陷阱反應會在毒素刺激後短時間內產生，隨著毒素濃度上升但是高濃度時會減少。中華眼鏡蛇有別於黑頸眼鏡蛇，有較多的神經毒素成分，中華眼鏡蛇需先移除神經毒素才能在動物模式上觀察到傷口潰爛變化。病人被中華眼鏡蛇咬傷後幾乎無神經症狀，表示神經毒素在人體似乎作用不大，因此移除神經毒素後探討傷口變化的動物模式更貼近臨床狀況。台灣抗蛇毒血清抗體計量為田中單位，以往由動物實驗獲得半數致死劑量再求得半數有效劑量，進而推估建議的血清施打劑量。近年學者建議根據臨床症狀來調整施打劑量。然而根據本研究，現行血清並無法中和中華眼鏡蛇致潰爛效果。 本研究釐清了中華眼鏡蛇的粗毒會引起嗜中性球胞外陷阱，主要致潰爛成分為細胞毒素。毒素引發嗜中性球胞外陷阱的免疫反應與細胞毒素的破壞作用，兩者協同結果造成中華眼鏡蛇咬傷後潰爛變化，且現行血清並無中和中華眼鏡蛇毒致潰爛的效果。展望未來，中華眼鏡蛇咬傷的病人除了接受現行血清以減少系統性毒素，也許還要合併其他輔助治療，如對細胞毒素的單株抗體，或是有效的除汙治療。