肉毒素簡(jiǎn)介

　　肉毒毒素(Botulinumneurotoxin，BoNT)是由厭氧的肉毒桿菌在生長(cháng)繁殖過(guò)程中產(chǎn)生的一種細菌外毒素，它能引起死亡率極高的中毒。自古以來(lái)，倒在這種毒素下的人類(lèi)生命不計其數，而且在西方尤其多見(jiàn)。西方人很早就發(fā)現，吃肉制品容易發(fā)生肉毒素中毒癥。Botulinum這個(gè)詞匯，就源自于“肉腸”的拉丁文botulus；而中文譯為“肉毒素”也是這個(gè)緣故。在分子數相同的條件下，其致死力是白喉毒素的300倍，蓖麻毒素的3萬(wàn)倍，銀環(huán)蛇毒素的300萬(wàn)倍，箭毒的10億倍，是目前已知的毒力最強的分子，被美國疾病控制預防中心(CDC)列為A級生物恐怖劑。

　　肉毒梭菌及其毒素根據毒素抗原性的不同，將其分為A、B、C、D、E、F和G七個(gè)亞型。其中A、B、E、F為人中毒型別，C、D型為動(dòng)物和家禽的中毒型別。C型肉毒梭菌在自然界廣泛分布。飲食污染有C型肉毒梭菌特別是C型肉毒毒素的水源或草料的動(dòng)物有可能發(fā)生C型肉毒中毒。動(dòng)物中毒后，20小時(shí)左右甚至幾小時(shí)內即可致死，死亡率極高，常常來(lái)不及用抗毒素進(jìn)行特異性治療。肉毒中毒發(fā)生后，若不及時(shí)采取措施，則會(huì )引起其它食肉動(dòng)物因食用中毒動(dòng)物尸體而死亡或攜帶肉毒梭菌，造成肉毒梭菌在自然界中的傳播與潛伏，有可能引起范圍更廣、更嚴重的肉毒中毒，并危害人類(lèi)健康。

　　肉毒毒素不耐熱，90℃情況下2分鐘可完全破壞；不耐堿，溶解在pH11的堿性溶液中3分鐘就可滅活。肉毒毒素溶液加0.6%的福爾馬林37℃下作用一個(gè)月以上可失去毒性，但仍保持抗原性和免疫原性，成為類(lèi)毒素。肉毒素對乙醇穩定；但可被鹵素滅活。粗制毒素較精制毒素穩定。毒素溶液在pH6.0，4℃下保存，效價(jià)可保持半年不變。凍干毒素在低溫條件下可長(cháng)期保存，毒性下降緩慢。

　　肉毒素發(fā)現及應用史

　　19世紀20年代：德國醫生JustinusKerner從變質(zhì)的香腸中發(fā)現了一種引起食物中毒的毒素。由于Kerner的“香腸之毒”導致麻痹癱瘓性疾病，因而獲得了“肉毒之毒”(來(lái)源于拉丁文“botulus”)的稱(chēng)號。Kerner推測，小劑量的肉毒素也許可以用于治療神經(jīng)紊亂性疾病以及多汗癥。1895年，比利時(shí)細菌學(xué)家EmilePierrevanErmengem發(fā)現，肉毒桿菌可以產(chǎn)生肉毒素。20世紀20年代，美國舊金山加利福尼亞大學(xué)的HermanSommer博士以穩定的酸沉淀形式最先從肉毒桿菌中提煉出A型肉毒素。

　　20世紀40年代，第二次世界大戰期間，美國科學(xué)家開(kāi)始探索肉毒素的潛在用途，試圖將它變成戰爭的武器。1949年，在英國倫敦，研究人員ArnoldBurgen博士和他的同事們發(fā)現，肉毒素可以阻斷神經(jīng)和肌肉的聯(lián)系。20世紀60年代，舊金山眼科醫生AlanScott將肉毒素注射入猴子體內，觀(guān)察它們是否可以令導致斜視的肌肉放松下來(lái)。1978年，Scott醫生獲得了美國食品和藥物管理局(FDA)的批準，進(jìn)行關(guān)于肉毒素用于治療人類(lèi)斜視問(wèn)題的廣泛動(dòng)態(tài)測試。他將這種藥物命名為Oculinum，并且創(chuàng )建了Oculinum公司來(lái)生產(chǎn)及出售這種藥物。1989年，Oculinum獲美國FDA批準用于治療斜視及眼瞼顫動(dòng)。

　　1986年，加拿大Carruther夫婦在用肉毒桿菌毒素治療眼瞼痙攣時(shí)，意外的發(fā)現了其良好的除皺效果。隨后，他們相繼用肉毒素對額紋、眉間紋、魚(yú)尾紋進(jìn)行了治療，經(jīng)過(guò)了一系列嘗試，于1992年首先報道，Carruther夫婦就成了此項技術(shù)的發(fā)明者和先驅。2002年4月15日，肉毒素獲美國FDA批準用作醫學(xué)美容材料，主要用于注射除皺，暫時(shí)性地改善中度至重度的眉間皺紋，這一重大事件無(wú)疑使肉毒素成為愛(ài)美人士的“面部救星”。時(shí)至今日，肉毒素仍然是很多愛(ài)美之人瘦臉、除皺的理想選擇。1993年，中國蘭州生物制品研究所自主研發(fā)的A型肉毒素制品——衡力問(wèn)世。2006年，GSK在中國上市保妥適(BOTOX)。

　　肉毒素的作用機制

　　CrystalstructureofbotulinumneurotoxinA1(BoNT/A1)

　　肉毒素是一種蛋白類(lèi)毒素。菌株細胞內所翻譯的原初蛋白為150kDa的一條多肽鏈；隨后通過(guò)蛋白酶的作用，在跨越二硫鍵的環(huán)狀區域進(jìn)行切割，形成成熟的肉毒毒素，由50kDa的輕鏈(L鏈)及100kDa重鏈(H鏈)構成，如上圖所示。重鏈和輕鏈之間通過(guò)一個(gè)分子內二硫鍵及不同結構域間的非共價(jià)相互作用而構成三維結構。目前科學(xué)人員已經(jīng)解析了BoNT/A1，BoNT/B1及BoNT/E1的晶體結構。同其他作用于細胞內靶點(diǎn)的細菌毒素類(lèi)似，BoNT也由功能不同的結構域所組成：輕鏈編碼毒性功能區，為一金屬蛋白酶活性區域，能夠特異性切割SNARE家族蛋白，后者對于神經(jīng)遞質(zhì)的分泌是必須的；HN結構域對于輕鏈穿越內吞小體轉位至神經(jīng)元細胞質(zhì)至關(guān)重要；而HC結構域負責突觸前結合和內吞，其自身由兩個(gè)不同結構的亞結構域所構成。氨基酸序列的保守性及結構分析表明：BoNT/C，BoNT/D和BoNT/G同BoNT/A及BoNT/B較為相似；而B(niǎo)oNT/E同BoNT/F之間相似度更高。肉毒毒素通常是由神經(jīng)毒素和血凝素組成的復合形式存在。

　　肉毒素的毒性機理主要為抑制神經(jīng)遞質(zhì)對細胞信號的傳遞過(guò)程?；瘜W(xué)突觸中的信號是由神經(jīng)遞質(zhì)介導的，這些神經(jīng)遞質(zhì)從突觸前神經(jīng)末梢釋放出來(lái)，并與位于突觸后細胞(如肌肉或外分泌細胞)的受體結合。神經(jīng)遞質(zhì)在神經(jīng)元胞漿中合成，并儲存在突觸前神經(jīng)末梢內的小突觸小泡中。在突觸囊泡腔中神經(jīng)遞質(zhì)的積累主要是由質(zhì)子電化學(xué)梯度所驅動(dòng)，后者由ATPase質(zhì)子泵產(chǎn)生的，它位于突觸囊泡膜上并利用ATP水解釋放的能量將ATP泵入突觸小泡。突觸小泡在神經(jīng)末梢形成一個(gè)神經(jīng)遞質(zhì)的儲備池，并與突觸前膜成為活性區域的特定部位結合，稱(chēng)為“docking”。多種蛋白分子逐步形成一個(gè)較大的復合體，來(lái)完成突觸小泡的docking過(guò)程。該復合體包括兩個(gè)突觸囊泡上的膜蛋白，VAMP(synaptobrevin)及Syt(synaptotagmin)；兩種位于突觸前膜的蛋白，SNAP25及syntaxin；以及胞漿蛋白complexin和Munc18，來(lái)參與后續步驟，即使得突觸囊泡能夠響應鈣離子內流的信號而快速同突觸前膜區域相融合。Syt分子同突觸前膜上的肌醇磷脂分子相互作用，而VAMP則同SNAP25及syntaxin形成coiled-coil結構，也被稱(chēng)之為SNARE復合體。Docking過(guò)程完成后，complexin同Munc18一起發(fā)揮剎車(chē)的作用而阻止融合過(guò)程的即刻發(fā)生，并促進(jìn)其他蛋白形成一個(gè)更大的超級SNARE復合體，這也是介導神經(jīng)遞質(zhì)釋放的最核心結構。神經(jīng)末梢的去極化會(huì )導致膜上鈣離子通道的打開(kāi)以及大量鈣離子的進(jìn)入，從而引發(fā)復合體的快速構象變化，使得突觸囊泡與突觸前膜融合而將神經(jīng)遞質(zhì)釋放至突觸間隙。神經(jīng)遞質(zhì)擴散到神經(jīng)末梢，并與突觸后受體結合，從而觸發(fā)突觸后細胞的信號傳導。在神經(jīng)遞質(zhì)釋放過(guò)程中，突觸囊腔瞬時(shí)對外開(kāi)放，但隨后通過(guò)內吞作用內化入神經(jīng)末梢。神經(jīng)遞質(zhì)的胞吐和內吞是嚴格耦合的：一個(gè)過(guò)程的抑制導致另一個(gè)過(guò)程的抑制。內化和脫殼后，突觸小泡再次填充入神經(jīng)遞質(zhì)，神經(jīng)傳遞的下一個(gè)周期重新開(kāi)始。