Slangengif is de giftige, meestal gele vloeistof die wordt opgeslagen in de gemodificeerde speekselklieren van giftige slangen. Er zijn honderden gifslangensoorten die vertrouwen op het gif dat ze produceren om hun prooi te verzwakken en te immobiliseren. Vergif bestaat uit een combinatie van eiwitten, enzymen en andere moleculaire stoffen. Deze giftige stoffen werken om cellen te vernietigen, zenuwimpulsen te verstoren of beide. Slangen gebruiken hun gif voorzichtig en injecteren voldoende om prooi uit te schakelen verdedigen tegen roofdieren. Slangengif werkt door cellen en weefsels af te breken, wat kan leiden tot verlamming, inwendige bloedingen en dood voor het slachtoffer van de slangenbeet. Om gif te laten werken, moet het in weefsels worden geïnjecteerd of in de bloedbaan terechtkomen. Hoewel slangengif giftig en dodelijk is, gebruiken onderzoekers ook slangengifcomponenten om geneesmiddelen te ontwikkelen voor de behandeling van menselijke ziekten.
Het primaire bestanddeel van slangengif is eiwit. Deze giftige eiwitten zijn de oorzaak van de meeste schadelijke effecten van slangengif. Het bevat ook
enzymen, die helpen om chemische reacties te versnellen die chemische bindingen tussen grote moleculen verbreken. Deze enzymen helpen bij de afbraak van koolhydrateneiwitten, fosfolipidenen nucleotiden in prooi. Giftige enzymen werken ook om de bloeddruk te verlagen, rode bloedcellen te vernietigen en spiercontrole te remmen.Een extra component van slangengif is polypeptidetoxine. Polypeptiden zijn ketens van aminozuren, bestaande uit 50 of minder aminozuren. Polypeptide-toxines verstoren celfuncties die leiden tot celdood. Sommige giftige componenten van slangengif zijn te vinden in alle giftige slangensoorten, terwijl andere componenten alleen in specifieke soorten worden gevonden.
Hoewel slangengif bestaat uit een complexe verzameling toxines, enzymen en niet-toxisch stoffen, ze zijn historisch ingedeeld in drie hoofdtypen: cytotoxinen, neurotoxinen en hemotoxines. Andere soorten slangtoxinen beïnvloeden specifieke soorten cellen en omvatten cardiotoxine, myotoxinen en nefrotoxinen.
Cytotoxinen zijn giftige stoffen die lichaamscellen vernietigen. Cytotoxinen leiden tot de dood van de meeste of alle cellen in een weefsel of orgaan, een aandoening die bekend staat als necrose. Sommige weefsels kunnen liquefactieve necrose ervaren waarbij het weefsel gedeeltelijk of volledig vloeibaar is. Cytotoxinen helpen om de prooi gedeeltelijk te verteren voordat deze zelfs wordt gegeten. Cytotoxinen zijn meestal specifiek voor het type cel waarop ze invloed hebben. Cardiotoxinen zijn cytotoxinen die hartcellen beschadigen. Myotoxinen richten zich op spiercellen en lossen deze op. Nefrotoxinen vernietigen niercellen. Veel gifslangensoorten bevatten een combinatie van cytotoxines en sommige kunnen ook neurotoxines of hemotoxines produceren. Cytotoxinen vernietigen cellen door het celmembraan te beschadigen en cellysis te induceren. Ze kunnen er ook voor zorgen dat cellen geprogrammeerde celdood ondergaan of apoptose. De meeste waarneembare weefselschade veroorzaakt door cytotoxinen vindt plaats op de plaats van de beet.
Neurotoxinen zijn chemische stoffen die giftig zijn voor het zenuwstelsel. Neurotoxinen werken door chemische signalen (neurotransmitters) tussen neuronen te verstoren. Ze kunnen de productie van neurotransmitters verminderen of ontvangstlocaties van neurotransmitters blokkeren. Andere slangneurotoxinen werken door spanningsafhankelijke calciumkanalen en spanningsafhankelijke kaliumkanalen te blokkeren. Deze kanalen zijn belangrijk voor de transductie van signalen langs neuronen. Neurotoxinen veroorzaken spierverlamming die ook kan leiden tot ademhalingsmoeilijkheden en de dood. Slangen van de familie Elapidae produceren meestal neurotoxisch gif. Deze slangen hebben kleine, rechte hoektanden en omvatten cobra's, mamba's, zeeslangen, doodsadders, en koraal slangen.
Hemotoxinen zijn bloedvergiften die cytotoxische effecten hebben en ook normale bloedstollingsprocessen verstoren. Deze stoffen werken door rode bloedcellen open te barsten, door bloedstollingsfactoren te verstoren en door weefselsterfte en orgaanschade te veroorzaken. Vernietiging van rode bloedcellen en het onvermogen van bloed om te stollen, veroorzaken ernstige interne bloedingen. De ophoping van dode rode bloedcellen kan ook de goede nierfunctie verstoren. Terwijl sommige hemotoxines de bloedstolling remmen, veroorzaken andere dat bloedplaatjes en andere bloedcellen samenklonteren. De resulterende stolsels blokkeren de bloedcirculatie door bloedvaten en kunnen leiden tot hartfalen. Slangen van de familie Viperidae, inclusief adders en pit-adders, produceren hemotoxinen.
De meeste giftige slangen injecteren gif in hun prooi met hun tanden. Hoektanden zijn zeer effectief in het afleveren van gif omdat ze het weefsel doorboren en het gif in de wond laten stromen. Sommige slangen kunnen ook gif spugen of uitwerpen als een afweermechanisme. Gifinjectiesystemen bevatten vier hoofdcomponenten: gifklieren, spieren, kanalen en hoektanden.
Slangen van de familie Viperidae een injectiesysteem hebben dat zeer ontwikkeld is. Gif wordt continu geproduceerd en opgeslagen in gifklieren. Voordat adders hun prooi bijten, richten ze hun voorste slagtanden op. Na de beet, dwingen spieren rond de klieren een deel van het gif door de kanalen en in de gesloten hoektandkanalen. De hoeveelheid geïnjecteerd gif wordt gereguleerd door de slang en is afhankelijk van de grootte van de prooi. Meestal laten adders hun prooi los nadat het gif is geïnjecteerd. De slang wacht tot het gif in werking treedt en de prooi immobiliseert voordat het het dier verteert.
Slangen van de familie Elapidae (ex. cobra's, mamba's en adders) hebben een soortgelijk gifafgifte- en injectiesysteem als adders. In tegenstelling tot adders hebben elapids geen beweegbare voorste hoektanden. De doodsadder is hierop een uitzondering onder elapids. De meeste elapids hebben korte, kleine hoektanden die vast zitten en rechtop blijven. Na het bijten van hun prooi, behouden elapids meestal hun grip en kauwen om een optimale penetratie van het gif te garanderen.
Gifslangen van de familie Colubridae hebben een open kanaal op elke hoektand die dient als een doorgang voor gif. Giftige colubrids hebben meestal vaste hoektanden en kauwen hun prooi tijdens het injecteren van gif. Colubrid-gif heeft meestal minder schadelijke gevolgen voor de mens dan het gif van elapids of adder. Gif van de boomslang en twijgslang heeft echter geleid tot de dood van mensen.
Sinds enkele slangen gebruik gif om hun prooi te doden, waarom raakt de slang niet gewond wanneer hij het vergiftigde dier opeet? Gifslangen worden niet geschaad door het gif dat wordt gebruikt om hun prooi te doden, omdat het primaire bestanddeel van slangengif eiwit is. Op eiwit gebaseerde toxines moeten worden geïnjecteerd of opgenomen in lichaamsweefsels of de bloedbaan om effectief te zijn. Slangengif inslikken of slikken is niet schadelijk omdat de op eiwit gebaseerde toxines worden afgebroken door maagzuren en spijsverteringsenzymen in hun basiscomponenten. Dit neutraliseert de eiwittoxines en demonteert ze in aminozuren. Als de toxines echter in de bloedcirculatie terechtkomen, kunnen de resultaten dodelijk zijn.
Gifslangen hebben veel waarborgen om hen te helpen immuun te blijven voor of minder vatbaar voor hun eigen gif. Slangengifklieren zijn zodanig geplaatst en gestructureerd dat het gif niet terugstroomt in het lichaam van de slang. Giftige slangen hebben ook antilichamen of anti-gif tegen hun eigen gifstoffen om te beschermen tegen blootstelling, bijvoorbeeld als ze door een andere slang van dezelfde soort zijn gebeten.
Onderzoekers hebben dat ook ontdekt cobra's hebben gemodificeerde acetylcholinereceptoren op hun spieren, die voorkomen dat hun eigen neurotoxinen zich binden aan deze receptoren. Zonder deze gemodificeerde receptoren zou de slangneurotoxine kunnen binden aan de receptoren, wat verlamming en de dood tot gevolg heeft. De gemodificeerde acetylcholinereceptoren zijn de sleutel tot waarom cobra's immuun zijn voor cobragif. Hoewel giftige slangen mogelijk niet kwetsbaar zijn voor hun eigen gif, zijn ze wel kwetsbaar voor het gif van andere giftige slangen.
Naast de ontwikkeling van anti-gif, is de studie van slangengif en hun biologische acties steeds belangrijker geworden voor het ontdekken van nieuwe manieren om menselijke ziekten te bestrijden. Sommige van deze ziekten zijn beroerte, de ziekte van Alzheimer, kanker en hartaandoeningen. Omdat slangentoxines zich richten op specifieke cellen, onderzoeken onderzoekers de methoden waarmee deze toxines werken om medicijnen te ontwikkelen die zich op specifieke cellen kunnen richten. Het analyseren van slangengifcomponenten heeft geholpen bij de ontwikkeling van krachtigere pijnstillers en effectievere bloedverdunners.
Onderzoekers hebben de antistollingseigenschappen van gebruikt hemotoxines om medicijnen te ontwikkelen voor de behandeling van hoge bloeddruk, bloedaandoeningen en een hartaanval. Neurotoxinen zijn gebruikt bij de ontwikkeling van medicijnen voor de behandeling van hersenziekten en beroertes.
Het eerste op gif gebaseerde medicijn dat werd ontwikkeld en goedgekeurd door de FDA was captopril, afgeleid van de Braziliaanse adder en gebruikt voor de behandeling van hoge bloeddruk. Andere geneesmiddelen die van gif zijn afgeleid, zijn eptifibatide (ratelslang) en tirofiban (Afrikaanse zaagschaaladder) voor de behandeling van een hartaanval en pijn op de borst.