Свойства пчелиного яда

Пчела медоносная (Apis mellifera) и оса – перепончатокрылые насекомые, распространенные на всех континентах мира; среди них и среднерусские расы.

Тело пчелы состоит из головы, груди и брюшка. Питаются пчелы нектаром и пыльцой, которые собирают хоботком. Обоняние у пчел развито очень сильно. Имеют жало и ядовитые железы.

Живут пчелы семьями. Пчелиная матка откладывает яйца, рабочие пчелы строят гнездо, трутни оплодотворяют яйца.

У жалоносных перепончатокрылых (пчелы, осы) яйцеклад превращен в жало, которое служит для защиты и нападения. У медоносной пчелы яйцеклад соединен с кислой и щелочной ядовитыми железами, впадающими в общий резервуар, который соединен с жалом (1). Жалоносным аппарат находится под последним брюшным кольцом. Аппарат этот состоит из так называемых салазок, двух стилетов, трех пар хитиновых пластинок (продолговатых, треугольных, квадратных) и двух ядовитых желез (большой и малой). Стилет представляет собой тонкую иглоподобную хитиновую палочку с 10 зазубринками на конце. При ужалении стилет выдвигается за пределы салазок и вонзается в кожу, а с салазками жала соединены ядовитые железы. Большая ядовитая железа (с сильнокислым секретом) состоит из длинной нитевидной трубки, начинающейся развилкой и заканчивающейся расширенной частью - резервуаром ядовитой железы. В нитевидной части большой ядовитой железы вырабатывается яд, который поступает до момента ужаления в резервуар - ядовитый пузырек. Малая ядовитая железа (со слабощелочным секретом) - короткая трубка, открывающаяся у основания салазок. Пчелиный яд стекает в ранку по желобку на нижней поверхности салазок. При ужалении жалоносный аппарат открывается, и в результате автономных мышечных сокращений стилета жало все глубже проникает в ранку кожи (3). Вместе с ядом пчела вводит в ранку смесь изоамилацетата, изоамилпропионата и изоамилбутирата, являющихся аттрактантами, привлекающими к жертве других пчел. При ужалении пчела круто изгибает конец брюшка книзу и наносит удар жалом, в результате чего стержень жала, состоящий из непарного стилета и парных колющих щетинок, погружается в кожные покровы тела животного и человека. После ужаления пчела пытается улететь, оставляя в коже жало вместе с ядовитыми железами и последним ганглием нервной цепочки, и погибает (1). При попытках пчелы вытащить свое жало обратно из кожи оно обрывается, так как снабжено тончайшими, обращенными назад зазубринками, застревающими в коже (3). У ос строение жала сходно с пчелиным, однако оно длиннее и саблевидно-изогнутое (1). Однако, пчела, ужалившая другую пчелу или какое-нибудь насекомое (это естественное назначение ее ядовитого оружия), не теряет жала и вообще не испытывает при этом никакого ущерба (3).

Яд пчел и ос – прозрачная бесцветная жидкость горького вкуса с ароматическим запахом. При ужалении пчела выделяет 0,2-0,3мг яда. Пчелиный яд быстро разрушается окислителями, протеолитическими ферментами желудочно-кишечного тракта и адсорбируется животным активированным углем.

Пчелы чаще жалят лошадей, работающих в поле. При многочисленном ужалении к них возможны повышение температуры и тяжелые аллергические реакции, нередко заканчивающиеся гибелью.

Известны случаи, когда пчелы нападали на лошадей и коз, жалили их до наступления смерти. Утки и гуси, проглатывающие пчел, погибают через несколько минут.

Яд ос действует на животных аналогично (1).

пчела токсикодинамика яд апитоксин

1. Токсикодинамика

Реакция яда кислая, содержание сухого вещества - 41%. При высушивании пчелиный яд теряет вместе с водой до 25% своих летучих кислот, однако в сухом виде его основные свойства могут сохраняться длительное время.

Яд пчелиный (апитоксин, от латинского apis - "пчела", toxikon - "яд") является продуктом секреторной деятельности двух специальных желез рабочей пчелы. Одна из этих желез выделяет кислый, а другая - щелочной секрет, каждый из которых в отдельности менее ядовит, чем в смеси (4). Как лекарственное средство его рекомендовали еще античные врачи - Гиппократ, Гален и др. В железах одной пчелы в среднем содержится 0,2-0,8мг яда; от 1000 пчел можно получить 50-70мг яда (М. Н. Султанов, 1977) (1).

Яды перепончатокрылых (пчелы, осы) - обычно слабоподвижные, бесцветные или слабоокрашенные, густые, коллоидные жидкости; растворимые в Н₂О (8). Апитоксин имеет характерный резкий, медовым запах и острый жгуче-горький вкус, кислую реакцию; удельный вес его равен 1,1313 (3). Пчелиный яд устойчив к колебанию температур (выдерживает нагревание до 100 градусов, замораживание, которое не изменяет его состав), влиянию кислот и щелочей (4). При высыхании образует буроватые пластинки и превращается в массу, похожую на клей; очень стоек, в твердом состоянии сохраняет активность несколько лет, а в водном растворе пчелиный яд, несмотря на имеющиеся антибиотические свойства, быстро загнивает - постепенно инактивируется (1). Органические растворители, соли тяжелых металлов, прямое солнечное облучение, концентрированные щелочи и кислоты, окислители инактивируют яды. Нагревание (~100°С, ~30 мин) частично или полностью инактивирует яды. Некоторые яды обладают относительно высокой токсичностью; напр., для мышей ЛД₅₀мг/кг, в/в, составляют: 0,25 - Pogonomyrmex comanche; 0,45 - P. badius и P. rugosus; 2,5 - шершень Vespa orientalis и oca H. joglandis; 3,5 - обыкновенная пчела Apis mellifera; 7,2 - шмель Bombus impatiens. Хотя количество выделяемого при ужалении яда невелико (напр., у осы H. joglandis ~ 0,013мм³), даже единичные укусы (особенно шершней и ос тропической зоны) могут привести к смертельному исходу, если возникает быстро развивающаяся аллергическая реакция (8).

Свойства пчелиного яда изменяются лишь в результате длительного нагревания его с соляной кислотой или едкой щелочью; активность пчелиного яда снижается под воздействием марганцовокислого калия и других окислителей.

Пчелиный яд обладает антибиотическими свойствами. Исследованиями было установлено, что водный раствор пчелиного яда стерилен, т. е. не содержит микроорганизмов. Парамеции (одноклеточные из класса инфузорий) при концентрации пчелиного яда 1:10000 погибают моментально, а в растворах 1:50000 - в течение 30 сек. В разведении же 1:500000 - 1:600000 он стимулирует размножение парамеций. Эти опыты показывают, что пчелиный яд в зависимости от степени разведения обладает различной биологической активностью (3).

Количество яда, которое можно получить от одной пчелы, зависит от следующих показателей:

- пищи, получаемой особью;

- ее возраста (у молодой пчелы яда нет или его очень мало, максимальное количество его у пчел 2 - 3-недельного возраста);

- времени года (наибольшее количество яда пчела вырабатывает весной и летом).

Пчелиный яд имеет сложный состав, до конца не изученный. Большинство ученых подразделяет его на ряд фракций:

- белковая;

- минеральная;

- жировая;

- фракция мелкомолекулярных органических соединений (биогенные амины - гистамин, ацетилхолин, норадреналин, дофамин, холин, фосфалин, серотонин - катехоломины);

- свободные аминокислоты (аланин, гликокол, лейцин, изолейцин, триптофан, аргинин, метионин, гистидин, фенилаланин, тирозин, цистин, глютаминовая кислота, аспарагиновая кислота и другие);

- нуклеиновые кислоты;

- органические кислоты: муравьиная, соляная, ортофосфорная кислоты;

- жиры;

- стероидоподобные вещества;

- летучие масла (4);

- минеральные вещества (магний, медь, кальций, железо, фосфор, цинк, сера, марганец, йод, хлор, калий и другие);

- ферменты (фосфолипаза, гиалуронидаза, фосфатаза, альфа-глюкозидаза, бета-галактозидаза);

- токсические полипептиды (мелиттин, апамин, МСД-пептид, терциапин/тертиапин, секапин);

- вещества типа половых гормонов и коры надпочечников.

В яде пчелином содержится 41% сухого вещества (1). Белковый комплекс, составляющий около 80% сухого вещества пчелиного яда, разделена на 3 основные фракции:

- Нулевая (Ф - 0);

- Фракция 1 (Ф - 1);

- Фракция 2 (Ф - 2).

Белки нулевой фракции лишены ядовитого действия и представляют собой балластные вещества (неядовиты).

Из фракции Ф - 1 выделены 13 аминокислот и другие сложные вещества, например мелиттин - биологически активный белок с молекулярным весом около 35000, являющийся основным действующим токсическим веществом апитоксина (около 50%). Мелиттин устойчив к перепадам температур (при замораживании и кипячении его свойства сохраняются), не разрушается в сильнокислой среде, но менее устойчив в щелочной (4). Но кроме того известно, что метилин повышает стойкость животных к рентгеновским лучам, проявляя, таким образом, лучезапретное действие и обладает выраженным противомикробным действием (1).

С этим веществом связаны многие фармакологические свойства пчелиного яда:

- способность растворять красные кровяные тельца (вызывать гемолиз крови);

- сокращать гладкие мышцы;

- снижать кровяное давление;

- воздействовать на стенки кровеносных сосудов;

- парализовать центральные и периферические нервно-мышечные синапсы.

Мелиттин состоит из 26 аминокислотных остатков и оказывает цитолитическое действие – понижает поверхностное натяжение, влекущее за собой разрушение мембран эритроцитов и лейкоцитов крови (прямой гемолиз), нарушение структуры клеточных органелл (лизосом и митохондрий), в результате этого освобождаются биогенные амины из тучных клеток - серотонин и гистамин (лизосомальныЕ ферментЫ). Меллитин уменьшает свертывающую способность крови. Нарушает целостность клеточных мембран, приводит к лизису фибропластов, активизирует внутриклеточную фосфолипазу и гипофизарно-надпочечниковую систему. Белок устойчив к щелочам и кислотам, высоким и низким температурам. Попадая под кожу, вызывает сильное раздражение, гиперемию, способствует разрушению эритроцитов.

Фракция Ф - 2 сравнительно малотоксична при внутривенном введении, в ее состав входят 18 аминокислот, 13 из которых аналогичны кислотам фракции 1. Во фракции 2 обнаружено присутствие ферментов гиалуронидазы и фосфолипазы А.

Гиалуронидаза, растворяя основное вещество соединительной ткани, способствует распространению яда по тканям и усиливает его местное действие. Этот фермент обладает способностью повышать проницаемость кровеносных сосудов, способствует более быстрому рассасыванию гематом и шрамов, образующихся при заживлении ран и язв, используется при лечении хронических воспалений фаллопиевых труб и матки (4). Кроме того, гиалуронидаза, повышая проницаемость кровеносных сосудов, ускоряет всасывание и общее действие пчелиного яда на организм.

Фосфолипаза состоит из 129 аминокислотных остатков, разрушающих мембраны эритроцитов и тучных клеток и нарушающих высвобождение медиаторов в области нервных окончаний (1). Фосфолипаза А расщепляет лецитин с образованием токсичного продукта лизоцитина, способного оказывать цитолитическое действие и вызывать непрямой гемолиз (распад эритроцитов). Эти ферменты не выдерживают воздействие высоких температур (4). Гиалуронидаза вместе с фосфолипазой – главные антигены пчелиного яда (1).

Белковая фракция 2 угнетает тромбокиназу - фермент, необходимый для свертывания крови, в результате чего снижается свертываемость крови, при передозировке пчелиного яда происходит кровоизлияние во внутренние органы.

Пептиды и биогенные амины являются наиболее важными биологическими соединениями апитоксина (4). Апамин обладает нейротропным действием, состоит из 18 аминокислотных остатков и вызывает тремор скелетных мышц. В отличие от других пептидов пчелиный яд содержит серу (1). Он токсичен, возбуждающе действует на нервную систему, активизирует функцию желез внутренней секреции, повышает артериальное давление. Апамин блокирует каналы мембран и ингибирует действие адреналина, который должен открывать эти каналы.

Пептиды - фрагменты белковых молекул, состоящих из остатков аминокислот, соединенных между собой так называемой пептидной связью. Это меллитин, апамин, пептид 401 (МСД-пептид), адолапин, терциапин и другие (4).

МСД-пептид состоит из 22 аминокислотных остатков. Пептид 401 (МСД-пептид) при повышении дозировки действует токсически (1). Он дегранулирует тучные клетки и высвобождает из них в свободном виде в организме биогенных аминов (гистамина и серотонина), обладающих многосторонним биологическим действием: повышает проницаемость стенок капилляров, возбуждает ЦНС, понижает кровяное давление.

Гистамин является продуктом декарбоксилирования аминокислоты гистидина, расширяет кровеносные сосуды, понижает кровяное давление. В результате чрезмерного накопления его производных в организме может наступить шоковое состояние.

Cеротонин - гормон, образующийся из аминокислоты триптофана. Оказывает противосудорожное действие, защищает от ионизирующей радиации, вызывает сужение просвета артериол, усиливает перистальтику кишечника, способствует свертыванию крови.

Пептид адолапин - компонент пчелиного яда, обладающий болеутоляющим действием. Он препятствует агрегации (склеиванию) эритроцитов крови и предупреждает тромбообразование.

Пептиды серапин и терцапин оказывают успокаивающее действие (4).

В результате гистаминного действия пчелиного яда увеличивается проницаемость сосудов. Пчелиный яд оказывает выраженное действие также на сердечно-сосудистую систему, в результате чего снижается кровяное давление. Он обладает антикоагуляционным свойством, блокуруя ферментную активность тромбокиназы печени (1).

Яды пчел и ос имеют много общих элементов состава (табл. 3) и характеризуются относительно невысоким содержанием ферментов, например, в нативном яде пчел: воды - 88%, пептидов - 7%, ферментов 1-2%. Характер токсического действия определяют в основном полипептиды и биогенные амины. При поражении ядом шершней характерны геморрагии и гемолиз, что связывают с несколько иным соотношением компонентов.

Таблица 1.- Основные компоненты ядов пчел, ос и шершней