水母是膠質狀浮遊動物，身體柔軟，全身含水量達95%以上，廣泛分布於全球各個海域。近年來，全球氣候變化、海水富營養化及過度捕撈等因素導致水母暴發現象逐年增多，引起了社會的廣泛關注。水母暴發不但給海洋漁業生產、海洋生態環境、海濱旅遊以及海軍訓練等涉海活動帶來巨大影響，還造成遊客、漁民和海軍等人員頻繁的蜇傷。據報導，美國夏威夷沿海地區每年約有50萬人被水母蜇傷，澳大利亞海域每年至少有1萬人被水母蜇傷，由水母蜇傷引起的致殘甚至死亡案例很多。我國沿海也是水母爆發的重災區之一，近年來在青島、營口、大連和威海等海濱浴場多次出現水母蜇人致死案例，對人民的健康及生命安全構成了極大威脅，水母蜇人已成為嚴重的公共健康與安全問題。
中國科學院海洋研究所的研究團隊以白色霞水母（Cyanea nozakii）為研究對象，運用毒理學和病理學分析方法，結合蛋白質組學技術和生物信息學分析以及實驗驗證等方法，深入研究了水母毒素的毒性作用及致當機製，為研製水母蜇傷治療藥物提供了重要線索。
凶猛的白色霞水母
目前，我國海域已知的常見有毒水母約19種，其中，白色霞水母是主要的蜇人水母之一。白色霞水母隸屬刺胞動物門缽水母綱旗口水母目霞水母科霞水母屬，是一種大型暖水性水母，夏季大量分布於我國黃海等海域。
白色霞水母的傘狀體扁平，呈圓盤狀，表面平滑，直徑（傘徑）通常在20～30厘米，最大可達50厘米以上，其中內傘部分布有8束淡紅色的觸手，每束觸手又分出很多條觸手在海水中隨波逐流，宛如傳說中的“白發魔女”。白色霞水母的觸手長可達數米，因此可實施遠距離攻擊，即使對方尚未發現白色霞水母的蹤影，它仍可通過長長的觸手利用毒液襲擊對方，十分凶猛。
近年來，全球水母爆發現象頻發，大量白色霞水母在我國近海區域出沒。其觸手錶面附著了大量刺絲囊細胞，捕獵或禦敵時，水母會通過刺絲將儲存在刺絲囊細胞內的毒液注入獵物或敵方。人們在海裡游泳或捕魚時，裸露的皮膚一旦碰觸到水母觸手，水母就會條件反射地注射毒液，導致人被蜇傷。
剝繭抽絲，揭示水母毒液組成
毒液是造成水母蜇傷症狀的根本原因。因此，近十幾年來，每到夏季的8—9月份白色霞水母成熟期時，我們都駕船出海捕撈白色霞水母，在現場將其觸手剪下後運輸至實驗室—80℃的超低溫冰箱中儲存，隨後將冰凍的水母觸手浸泡在4℃的純淨海水中解凍，同時攪拌以加快刺絲囊細胞從觸手錶面脫落。浸泡結束後，將未融化的觸手及浸泡液上清部分移除，將下層含刺絲囊細胞沉澱物的浸泡液依次經過篩絹和分樣篩，過濾掉大片的觸手碎片。最後，用離心機收集溶液中的刺絲囊細胞，並利用物理破碎法（如組織勻漿機或超聲波細胞破碎儀）讓毒液從刺絲囊細胞中釋放出來，這樣就獲得了水母毒液。
以往的研究發現，水母毒液主要由蛋白質類物質組成，可達數千種甚至上萬種。如何鑒定種類如此龐大的蛋白質組分呢？傳統方法是將各個組分逐個分離後再鑒定分析，但是分離難度很大並且費時費力。隨著現代科技的發展，蛋白質組學和生物信息學分析技術不斷更新，已經可以從整體上分析水母毒液的主要成分，而且效果很好。我們最終從白色霞水母毒液中鑒定出1 556種蛋白質，其中有174個毒素蛋白，包括金屬蛋白酶、磷脂酶A2、絲氨酸蛋白酶抑製劑、鉀離子通道抑製劑等心髒毒素、血液毒素和神經毒素。
水母毒素是如何傷人的？
想知道水母毒素是如何傷人的，首先要了解水母毒液有哪些特點，這就需要進行動物實驗來觀察和驗證。我們通過小鼠實驗發現，白色霞水母毒素具有明顯的神經毒性、血液毒性、心髒毒性、腎髒和肝髒毒性等作用，可造成小鼠出現眼球突出、走路失調、抽搐、耳朵發白和小便失禁等行為。此外，毒素還會造成小鼠血液電解質紊亂，心率和血壓嚴重降低，肝細胞顆粒變性、局部肝細胞腫脹壞死，腎小管上皮細胞變形壞死和纖維化等，引起急性心肌梗死、腎髒衰竭和肝髒損失，最終導致小鼠死亡。
如果人被白色霞水母蜇傷，會出現哪些症狀呢？分析眾多水母蜇人的案例後，我們發現傷者的第一反應是感到劇烈的疼痛。這是水母毒液中的神經毒素作用於人體神經系統的結果，讓傷者感到劇烈的疼痛以及持續而強烈的瘙癢感。水母毒液中的肌肉毒素還會使蜇傷部位出現紅腫、皰疹和潰爛等皮炎症狀。水母毒素進入血液後可造成血紅細胞裂解，導致血液電解質失衡、血液運輸氧能力下降等症狀；同時，血液循環系統將水母毒素運輸到身體各處，會造成心髒、腎髒、肝髒和肺髒等多個器官損傷，通常表現為血壓和心率下降、急性心肌梗死、腎髒衰竭、肝髒損傷以及肺水腫等，若搶救不及時，嚴重者可能致死。
水母蜇傷藥物研製亟待解決
由於水母爆發現象頻發，我國每年都有水母蜇傷甚至致死的事件發生。但是，目前我國沒有針對水母蜇傷的專用特效治療藥物，多數受害者被水母蜇傷後只能用民間土法、驗方處理，如塗抹明礬和小蘇打溶液等；即使就醫，醫護人員往往也只能根據症狀使用局部止痛、抗炎和抗過敏的藥物。
針對這一現狀並結合我們的研究結果，目前急需從以下兩方面研製水母蜇傷治療藥物。第一個方面是針對輕度水母蜇傷患者。絕大多數受害者會出現皮膚紅腫、瘙癢、皰疹、潰爛和過敏等水母皮炎症狀，因此，研製治療水母皮炎的特效藥物十分重要，可盡快減輕被蜇傷者的痛苦。第二個方面是針對重症水母蜇傷患者開發水母抗毒血清。抗毒血清（如抗蛇毒血清）是應對有毒動物嚴重咬傷或蜇傷的最有效手段，可最大限度地降低受害者的死亡率，對保護受害者生命安全起到至關重要的作用。此外，目前對水母蜇傷還沒引起足夠重視，建議在我國各個海濱浴場設立水母蜇人警示牌，提醒遊客注意觀察，遠離水母，提高防範意識。
本文圖片除說明外，均由作者提供
作者部門：中國科學院海洋研究所
本文轉自大自然雜誌
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