Раскрыть структуру яда кокой удалось американскому химику и биохимику Б. Виткопу. Марта Лэтам в своих воспоминаниях об экспедиции в джунгли Колумбии приводит слова доктора Виткопа, сказанные ей: «Не исключена возможность, что из яда кокой можно получить хороший лечебный препарат. Подобные яды уже используются как сердечные стимуляторы. Ничего нельзя знать заранее. Во всяком случае, это очень интересное вещество, оно заслуживает серьезного внимания».
Трудности в его изучении возникли в первую очередь в связи с тем, что лягушки очень малы. Взрослое животное немногим более одного грамма достигает в длину 2 – 3 см и может уместиться в чайной ложке. Из 100 лягушек можно получить 275 мг сырого экстракта и затем выделить около 1 мг очищенного яда. М. Лэтам удалось собрать тысячи лягушек кокой. Однако при пересылке в Вашингтон они погибли, а в коже мертвой лягушки яд разрушился. Тогда М. Лэтам разработала метод экстракции яда на месте, и в лабораторию Б. Виткопа поступал для исследования готовый экстракт. Чтобы окончательно решить проблему сырья, в лаборатории Виткопа был построен специальный террариум для разведения кокой. Трудность была также в том, что яд оказался нестойким соединением и быстро разрушался при хранении. Удалось выделить четыре основных компонента действующего начала яда: батрахотоксин, гомобатрахотоксин, псевдобатрахотоксин и батрахотоксин А. Наиболее стойкое соединение – батрахотоксин А. Оно было получено в кристаллическом виде, изучено с помощью современных физических методов. Было расшифровано его строение. Затем была установлена структура и батрахотоксина. Этот яд имеет стероидную структуру с несколькими заместителями и представляет собой эфир батрахотоксина А с 2,4-диметилпиррол-З-карбоновой кислотой; батрахотоксин является дериватом стероида прегнина
Батрахотоксин
В настоящее время удалось осуществить синтез батрахотоксина и создать его аналог, в два раза превышающий токсичность природного яда. Фармакологическое изучение показало, что механизм действия яда сходен с действием кураре. Была обнаружена различная чувствительность животных к этому яду. Кролики и собаки в 100 раз чувствительнее к нему, чем мыши. Смертельные дозы для лягушек и жаб в тысячи раз выше, чем для мышей.
Батрахотоксин – наиболее токсичный яд среди стероидных алкалоидов земноводных. Доза, вызывающая 50%-ную смертность у мышей (LD50), выраженная в мкг/кг, составляет: батрахотоксин – 2, гомобатрахотоксин – 3, самандарин – 300, батрахотоксин А – 1000, пумилиотоксин А – 1500, пумилиотоксин В – 2500. Эти сведения приведены в книге «Зоотоксинология» Б. Н. Орловым и Д. Б. Гелашвили (1985 г.).
Для сравнения токсичности батрахотоксина с известными ядами мы приводим таблицу, из которой видно, что он является самым сильным небелковым ядом.
| Токсин | Смертельная доза для мышей, мкг/кг | Молекулярная масса |
|---|---|---|
| Белковые яды | ||
| Ботулинотоксин А | 3 х 10^-5 | 150 000 |
| Ботулинотоксин В | 1 х 10^-5 | 167 000 |
| Тетанотоксин | 1 х 10^-4 | 140 000 |
| Палитоксин | 0,15 | 3 300 |
| Кобранейротоксин | 0,30 | 7 819 |
| Небелковые яды | ||
| Батрахотоксин | 2,0 | 538 |
| Тетродотоксин | 8,0 | 319 |
| β-бунгаротоксин | 25,0 | 28 500 |
| Кротоксин | 50,0 | 30 000 |
| Яд морской змеи | 100,0 | 6600 - 7800 |
| Кураре | 500 | 696 |
| Стрихнин | 500,0 | 397 |
| Мускарин | 11 х 102 | |
| Самандарин | 15 х 102 | 397 |
| Голотурин | 1 х 10^4 | 1 172 |
| Цианид калия | 1 х 10^4 | 65 |
При длительном введении батрахотоксин оказывает сильное кардиотоксическое действие, сопровождающееся нарушением ритма сердечной деятельности, фибрилляцией миокарда и смертью. Яд оказывает сильное нейротропное действие. Он обладает свойством вызывать деполяризацию мышечной мембраны за счет увеличения ее проницаемости для ионов натрия. С помощью батрахотоксина в настоящее время проводится изучение функции натриевых каналов, возбудимых мембран клеток.
В природе батрахотоксин обнаружили еще у четырех видов лягушек (кроме кокой) рода Phyllobates, обитающих в Южной Америке.
Высокая токсичность яда затрудняет его использование с лечебной целью. Эффективного противоядия еще не найдено, кроме тетродотоксина (яда из рыбы фугу), который является антагонистом батрахотоксина и также обладает высокой токсичностью.
Фармакологические свойства биологически активных веществ других земноводных изучены значительно хуже, чем жаб и лягушек.
Из хвостатых амфибий для медицинской практики может представлять интерес кожный секрет саламандр, который содержит целый ряд алкалоидоподобных веществ: самандарин, самандарон, О-ацетилсамандарин, самандаридин и др. Они обладают выраженной антимикробной активностью. Из лягушкозубов – хвостатых земноводных, обитающих в реках Джунгарского Ала-Тау в Казахстане, – китайские знахари готовили средство для возвращения молодости и продавали его за большие деньги.
Следует отметить, что самым дорогим вьетнамским лекарством животного происхождения является ящерица гекко, препараты из которой обладают тонизирующим и афродизиатическим действием и применяются при лечении туберкулеза и астмы.
Нельзя не сказать о том, какую огромную роль сыграли лягушки в познании живой природы и ее законов. Если оценивать количественное участие животных в различных научных опытах, то одно из первых мест будет принадлежать им. «... я лягушку распластаю да посмотрю, что у нее там внутри делается; а так как мы с тобой те же лягушки, только на ногах ходим, я буду знать, что у нас внутри делается», – говорил герой тургеневского произведения «Отцы и дети» Базаров.
В течение многих столетий лягушки служили и сейчас служат зоологам, анатомам, физиологам, врачам и фармакологам. Еще совсем недавно (до разработки методов радиоиммунологического определения хориального гонадотропина в моче, повышение содержания которого является признаком беременности) для диагностики беременности применяли самцов лягушек. Своевременно проведенная реакция на этих животных спасла не одну женщину с внематочной беременностью. В свое время лягушка сослужила неоценимую службу итальянским ученым Луиджи Гальвани и Александру Вольту в проведении опытов, которые привели к открытию гальванического тока и «магнитного электричества». Опыты Гальвани на лягушках положили начало важной науке – электрофизиологии.
Большое количество опытов на лягушках было проведено отечественным физиологом И. М. Сеченовым. Результаты исследований обобщены им в знаменитой монографии «Рефлексы головного мозга». Эта книга нанесла удар по идеализму, против Сеченова было возбуждено судебное дело. «Зачем мне адвокат? Я возьму с собой в суд лягушку и проделаю перед судьями все мои опыты: пускай тогда прокурор опровергнет меня?» Таков был ответ ученого на обвинения мракобесов.
Когда число лягушек, погибших в экспериментах, достигло 100 000, студенты-медики города Токио воздвигли памятник лягушке. Такой же памятник бесславному помощнику был открыт в конце XIX в. в Сорбонне – Парижском университете.
Змея-целительница
С давних времен образ змеи связан с врачеванием. Существует такая легенда в греческой мифологии: когда сын Аполлона — исцелитель всех недугов Асклепий (римляне называли его Эскулапом) прибыл на Крит, у местного покровителя умер сын. В этот период Асклепий увидел на своем жезле змею и, чтобы избежать укуса, убил ее. Через некоторое время появилась вторая змея с чудодейственной травой во рту и оживила убитую. Исцелитель воспользовался этой травой и оживил юношу, а в дальнейшем лечил ею многие заболевания. В древние времена верили, что Асклепий бессмертно живет в земле в образе змеи, одаренной разумом и речью. Согласно легенде, в его жилище ползали прирученные жрецами неядовитые, так называемые эскулаповы змеи. Такая картина изображена на одном из древних рельефов на камне, найденном в городе Эпидавре. Надпись рассказывает, как один грек, страдавший от раны на ноге, обессиленный заснул около святилища и приползшая змея заживила его рану. Город Эпидавр считался самым известным центром почитания Асклепия, и когда в Риме вспыхнула эпидемия чумы, из Эпидавра на корабле доставили священную змею. Римляне во II в. н. э. выпустили памятные монеты в честь 900-летия основания своего города. На одной из них изображено божество реки Тибра, которое приветствует прибытие в его владения змеи Эскулапа. Змею изображали не только рядом с Асклепием, а также рядом с его отцом Аполлоном и дочкой Гигиеей (у римлян Салюс). Гигиея олицетворяла собой здоровье, от ее имени произошло распространенное слово «гигиена». Змею можно увидеть вместе с Аполлоном обвившейся вокруг чашеобразного трона, ползущей по жезлу Асклепия, вкушающей нектар из чаши Гигиен. На отождествление змей с божествами-исцелителями указывал еще ученый античного мира Плиний Старший в знаменитой «Естественной истории».