Давно известно, что яд кобры оказывает нейротоксическое действие. То есть он действует на нервную систему и блокирует мускульные сокращения. Это приводит к параличу мускулатурной системы, в том числе и отвечающей за дыхание. Поэтому, если человеку вовремя не оказана медицинская помощь, он может умереть от остановки дыхания. Но даже после ввода противоядия укус кобры часто вызывает кровоизлияния, что приводит к осложнениям и иногда к смерти. В то же время предыдущие исследования показали, что яд змеи не разрушает клетки сосудов, поэтому причина кровоизлияний оставалась загадкой. Поэтому существующие противоядия не всегда эффективны. Теперь же ученым удалось выяснить как яд кобры действует на кровеносную систему.

Яд индийской кобры не только вызывает остановку дыхания, но и разрушает сосуды. Источник фото: wikipedia.org

Почему противоядие против яда кобры не всегда эффективно

Змеиные укусы по сей день остаются серьезной проблемой здравоохранения, особенно в субтропических регионах. По статистике ВОЗ, ежегодно от укусов змей страдают от 1,8 до 2,7 миллиона человек. При этом от 81 000 до 138 000 случаев оканчиваются летальным исходом. Также часто змеиные укусы приводят к тяжелым последствиям — слепоте, хроническим заболеваниям органов и т.д. Одной из причин летальных исходов и осложнений, как уже было сказано выше, являются кровоизлияния.

В ходе предыдущих исследований воздействия яда на кровеносную систему, ученые использовали двухмерные модели эндотелиальных клеток, то есть клеток, которые выстилают сосуды. Как оказалось, химически они устойчивы к действию яда, поэтому, как уже было сказано выше, причина кровоизлияний оставалась загадкой.

Действие яда многих змей науке до конца неизвестно. Источник фото:natworld.info

Органоиды и орган на чипе — что это такое

В недавнем исследовании ученые использовали новую технологию, которая называется “орган на чипе”. По сути, они использовали органоид кровеносных сосудов человека совместно со специальным устройством (чипом). Органоид включал в себя эндотелиальные клетки и внеклеточный матрикс, известный еще как физическая структура, которая поддерживает клетки.

Ранее мы уже рассказывали, что органоиды представляют собой трехмерные скопления клеток того или иного типа, выращенные в лабораторных условиях. Несмотря на то, что они представляют собой не полноценный орган человека, значительно расширяют возможности ученых в плане новых исследований. Например, благодаря органоидам ученые могут выяснить как развиваются те или иные органы эмбрионов, тестируют на них противоядия и лекарственные препараты, выясняют как на организм действуют вирусы и т.д.

Устройство для создания органа на чипе. Источник фото:nbcnews.com

«Орган на чипе», а точнее сам «чип» создан специально для выращивания различных клеточных культур. Он состоит из микроконтейнеров и микроканалов, что позволяет не только выращивать различные клеточные культуры, но и симулировать работу отдельных систем органов, органа целиком или даже нескольких органов одновременно. Таким образом исследователи смогли создать свою крошечную модель кровеносных сосудов.

Почему яд кобры убивает человека

Как сообщается в исследовании, опубликованном в журнале Scientific Reports, ученые подвергли модель кровеносных сосудов воздействию яда четырех видов змей: индийской кобры, западноафриканской ковровой гадюки, многополосных крайтов и мозамбикской плюющейся кобры. Все они относятся к наиболее ядовитым семействам змей — гадюкам и элапидам.

Также ученые использовали специальные методы визуализации, которые позволяли наблюдать в реальном времени за процессами, происходящими внутри чипа. Как выяснилось, существует два различных механизма воздействия ядов на кровеносный сосуд. В одном случае они вызывают отслоение эндотелиальных клеток от его матрикса, то есть фактически “выбивают” клетки, что вызывает коллапс сосудов. Во втором случае приводят к разрушению мембраны эндотелиальных клеток.

3D-реконструкция кровеносного сосуда на чипе. Источник фото: livescience.com

Как несложно догадаться, двухмерные модели клеток могли показать разрушение мембран клеток некоторыми ядами, но механические повреждения, связанные с отслоением клеток, они показать не могли. Теперь исследователи собираются испытать свою модель кровеносных сосудов на большем количестве ядов, чтобы создать эффективные противоядия.

Напоследок напомним, что индийская кобра — далеко не самая ядовитая змея. Например, черная мамба, о которой мы рассказывали ранее, более ядовитая. Ее яд убивает в 100% случаев.