文：嚴宏洋（國立海洋生物博物館特聘講座教授）
話說從頭——蠍毒也有殺菌的位居功能？
最近，來自墨西哥國立自治大學（Universidad Nacional Autonoma de Mexico）的首的死還研究人員卡加莫・諾利加（Edson Norberto Carcamo-Noriega）和他的團隊，採集一種棲息於墨西哥的蠍毒蠍子——梁龍蠍（Diplocentrus melici）毒囊內的毒液。
令人驚訝的人於是，當毒液一曝露到空氣中，妙用立即顯現出紅色及藍色兩種化合物。位居他們將這兩種化合物送到美國史丹佛大學（Leland Stanford Junior University）札爾（Richard N. Zare）教授的首的死還實驗室，經後續的蠍毒質譜儀和核磁共振光譜學（nuclear magnetic resonance spectroscopy，NMR）進行分析，人於確定了兩種苯醌（benzoquinone，妙用圖一）的位居存在。不過，首的死還由於從每隻蠍子身上能採到的蠍毒毒液量很少，無法直接進行生物檢定（bioassay）測試。人於幸好這兩種毒素是妙用小分子化合物，因而研究人員得以在實驗室內，使用商業上的前驅物進行合成，再使用這些人工合成的毒素，進行結晶定序以確定其3-D結構。
Photo Credit: 科學月刊 接著，這兩樣合成物被送到墨西哥國家醫學及營養學研究所（Instituto Nacional de Ciencias Médicas y Nutrición）病理實驗室，由曼杜扎・圖基羅（Monserrat Mendoza-Trujillo）的團隊進行生物檢定測試。他們先使老鼠感染金黃葡萄球菌（Staphylococcus aureus）及肺結核分枝桿菌（Mycobacterium tuberculosis），再用這兩種化合物投藥。結果發現，紅色成份可以殺死金黃葡萄球菌，其最低抑制濃度（minimal inhibitory concentration, MIC）為4 μg∕mL；藍色化合物則是可以殺死肺結核分枝桿菌，MIC亦為4μg∕mL。對於具有多重抗藥性的「肺結核分枝桿菌株」，也有相同的殺菌效用，且不會傷害老鼠肺臟表襯細胞的活性。
是毒藥，也是良方！那些年他們研究的蠍毒
回顧過去50年，蠍毒的研究可以分為三個階段：
- 第一階段研究：被蠍子螫到會發生什麼事？
第一階段的研究，著重於患者被蠍子螫後的生理反應描述，醫界將中毒的反應分為三級：第一級有局部的疼痛，只要給予止痛藥即可；第二級反應包括心搏過速（tachycardia）、心律不整（arrhythmia）、呼吸困難（dyspnea）、無法控制的流淚、口吐白沫、嘔吐、高血壓或低血壓等生理反應。治療方式主要為施打抗血清加速代謝毒物或給予藥物抑制痙攣；第三級反應包括有：心臟衰竭、心因性休克（cardiogenic shock）和電解質失調等，這種病患要立即送入加護病房急救。
- 第二階段的研究：它們怎麼讓人中毒的？
第二階段的研究，著重於蠍毒內含物的結構分析及致毒的生理機制的探討。截至2010年，超過一千種的蠍毒蛋白結構已被定序。其中有許多種毒蛋白，都是胱胺酸的衍生物，但也有不屬於這一類的。它們共同的特徵是皆為小分子結構，分子量小於3001道爾頓（Da），且具有干擾細胞膜表面的鉀離子、鈉離子、鈣離子和氯離子的通道活性，從而造成被螫者中毒。
- 第三階段：抑炎抗菌，反轉死神鐮刀
第三階段的研究，則是從實用的角度探討蠍毒的醫療應用價值。例如從墨西哥阿茲特克蠍子（Hadrurus aztecus）分離出的抗菌蛋白（hadrurin）有殺菌的作用；而帝王蠍（Pandinus imperator，圖二）毒素中分離出的蠍毒（scorpine）有殺死細菌及瘧原蟲的效應。史密斯墨西哥蠍（Vaejovis mexicanus smithi）分離出的鉀離子管道阻斷分子，則有抑制發炎的作用等。而前述卡加莫-諾利加團隊最新發現的紅色及藍色化合物，含有抗生素作用，則代表目前研究者們努力的方向。
Photo Credit: 科學月刊 未來研究方向：蠍子身上帶有毒液為何不會毒到自己？
截至目前為止，有關蠍毒的研究仍有一個重要的題目尚未有研究者著手：既然蠍毒會干擾被螫動物細胞膜表面的鉀離子、鈉離子、鈣離子和氯離子的通道活性，為何這毒液不會對蠍子本身造成損害呢？
以箭毒蛙（poison dart frog）為例，其會在體內儲藏毒液作為禦敵使用，帶有表巴蒂啶（epibatidine）毒的分趾蟾科毒蛙具備尼古丁乙醯膽鹼受體，而受體上有一個胺基酸序列的變異，使得蛙體內尼古丁乙醯膽鹼受體靈敏度的降低，因而不會與表巴蒂啶蛙毒結合。意即，蛙體內累積的毒素，並不會對毒蛙自己造成毒害。
但是，乙醯膽鹼是毒蛙存活的必要神經傳導物質，雖然受體上的突變可避免與累積的蛙毒結合，但也會降低與乙醯膽鹼的結合。因此，演化上的另一傑作，就是乙醯膽鹼受體上有另一個胺基酸序列的變異，使得它能與乙醯膽鹼正常結合，進行神經訊號的傳導。換句話說，受體上兩個胺基酸的替換，一方面可使毒蛙不被自己儲存的毒素殺死；而另一方面，卻又能維持正常的乙醯膽鹼神經傳導功能。
蠍子體內是用哪種機制，以避免被自己體內儲存的毒液所害？筆者認為，這是未來值得研究的好題材。
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