ארס הנחש הוא הנוזל הרעיל והצהוב בדרך כלל המאוחסן בבלוטות הרוק המותנות של נחשים ארסיים. ישנם מאות מיני נחשים ארסיים הנשענים על הארס שהם מייצרים בכדי לשבש ולנטרל את טרפם. הארס מורכב משילוב של חלבונים, אנזימים וחומרים מולקולריים אחרים. חומרים רעילים אלו פועלים להשמדת תאים, שיבוש דחפים עצביים או שניהם. נחשים משתמשים בארסם בזהירות, ומזריקים כמויות מספיקות להשבית טרף או להתגונן מפני טורפים. ארס הנחש פועל על ידי פירוק תאים ורקמות, מה שעלול להוביל לשיתוק, דימום פנימי ומוות לקורבן נשיכת הנחש. כדי שהארס ייכנס לתוקף, יש להזריק אותו לרקמות או להיכנס לזרם הדם. בעוד ארס הנחש רעיל וקטלני, החוקרים משתמשים גם ברכיבי ארס הנחש כדי לפתח תרופות לטיפול במחלות אנושיות.
המרכיב העיקרי בארס הנחש הוא חלבון. חלבונים רעילים אלו הם הגורם לרוב ההשפעות המזיקות של ארס הנחש. זה מכיל גם אנזימיםהמסייעים להאיץ תגובות כימיות המפרקות קשרים כימיים בין מולקולות גדולות. אנזימים אלה מסייעים בפירוק של פחמימותחלבונים, פוספוליפידים, ו נוקליאוטידים בטרף. אנזימים רעילים מתפקדים גם להורדת לחץ הדם, הרס כדוריות דם אדומות ומעכבים את שליטת השרירים.
מרכיב נוסף בארס הנחש הוא רעלן פוליפפטיד. פוליפפטידים הם שרשראות של חומצות אמינו, המורכבות מ- 50 או פחות חומצות אמינו. רעלים מפוליפפטיד משבשים את תפקודי התא המובילים למוות בתאים. חלק מהמרכיבים הרעילים של ארס הנחש נמצאים בכל מיני הנחש הרעילים, בעוד שמרכיבים אחרים נמצאים רק במינים ספציפיים.
אם כי ארסי הנחש מורכבים מאוסף מורכב של רעלים, אנזימים, ואינם רעילים מבחינה היסטורית, הם סווגו לשלושה סוגים עיקריים: ציטוטוקסינים, נוירוטוקסינים, ו- המוטוקסינים. סוגים אחרים של רעלני נחשים משפיעים על סוגים מסוימים של תאים וכוללים קרדיוטוקסין, מיוטוקסינים ונפרוטוקסינים.
ציטוטוקסינים הם חומרים רעילים ההורסים תאי גוף. ציטוטוקסינים מביאים למוות של רוב התאים או כולם ברקמה או באיבר, מצב המכונה נמק. רקמות מסוימות עשויות לחוות נמק נוזלי בו הרקמה נוזלת חלקית או מלאה. ציטוטוקסינים עוזרים לעכל את הטרף חלקית עוד לפני שאוכלים אותו. ציטוטוקסינים הם בדרך כלל ספציפיים לסוג התא שהם משפיעים עליו. קרדיוטוקסינים הם ציטוטוקסינים הפוגעים בתאי לב. מיוטוקסינים מכוונים וממיסים תאי שריר. נפרוטוקסינים משמידים תאי כליה. מיני מינים נחש ארסיים כוללים שילוב של ציטוטוקסינים וחלקם עשויים לייצר גם נוירוטוקסינים או המוטוקסינים. ציטוטוקסינים הורסים תאים על ידי פגיעה בקרום התא וגרימת תמוגה של התא. הם עלולים גם לגרום לתאים לעבור מוות תאים מתוכנת או אפופטוזיס. מרבית הפגיעה ברקמות הניתנות לצפייה הנגרמת על ידי ציטוטוקסינים מתרחשת באתר הנגיסה.
נוירוטוקסינים הם חומרים כימיים רעילים למערכת העצבים. נוירוטוקסינים פועלים על ידי שיבוש אותות כימיים (מעבירים עצביים) שנשלחים בין נוירונים. הם עשויים להפחית את ייצור הנוירוטרנסמיטרים או לחסום את אתרי הקליטה של העצבים. נוירוטוקסינים נחשים אחרים פועלים על ידי חסימת תעלות סידן מגודרות מתח ותעלות אשלגן מגודרות מתח. ערוצים אלה חשובים להולכת אותות לאורך תאי עצב. נוירוטוקסינים גורמים לשיתוק שרירים שעלולים לגרום גם לקשיי נשימה ולמוות. נחשים מהמשפחה Elapidae בדרך כלל מייצרים ארס נוירוטוקסי. לנחשים האלה יש ניבים קטנים וזקופים וכוללים קוברות, ממבות, נחשי ים, מוספי מוות, ו נחשי אלמוגים.
המוטוקסינים הם רעלים בדם שיש להם השפעות ציטוטוקסיות ומשבשים גם תהליכי קרישת דם תקינים. חומרים אלה פועלים על ידי גרימת כדוריות הדם האדומות להתפרץ, על ידי הפרעה לגורמי קרישת הדם ועל ידי גרימת מוות רקמות ונזק לאיברים. הרס של תאי דם אדומים וחוסר יכולת של דם להיווצר קריש גורמים לדימום פנימי קשה. הצטברות תאי דם אדומים מתים יכולה גם לשבש את תפקוד הכליות התקין. בעוד שחלק מההמוטוקסינים מעכבים את קרישת הדם, אחרים גורמים לטסיות הדם של טסיות הדם ותאי הדם האחרים. הקרישים שנוצרים חוסמים את זרימת הדם דרך כלי הדם ויכולים להוביל לאי ספיקת לב. נחשים מהמשפחה Viperidae, כולל צפעונים וצפע בור, מייצרים המוטוקסינים.
רוב הנחשים הארסיים מזריקים ארס לטרף שלהם עם הניבים שלהם. ניבים יעילים מאוד בהעברת ארס כשהם חודרים רקמות ומאפשרים לארס לזרום לפצע. נחשים מסוימים מסוגלים גם לירוק או להוציא ארס כמנגנון הגנה. מערכות הזרקת ארס מכילות ארבעה מרכיבים עיקריים: בלוטות ארס, שרירים, צינורות וניבים.
נחשים מהמשפחה Viperidae יש מערכת הזרקה שהיא מאוד מפותחת. הארס מיוצר ונשמר ברציפות בבלוטות הארס. לפני שצפע נוגס בטרף הם מקימים את הניבים הקדמיים שלהם. לאחר הנשיכה, שרירים סביב הבלוטות מכריחים חלק מהארס דרך הצינורות ואל תעלות הניבים הסגורות. כמות הארס המוזרק מוסדרת על ידי הנחש ותלויה בגודל הטרף. בדרך כלל צפע משחרר את טרפם לאחר הזרקת הארס. הנחש ממתין שהארס ייכנס לתוקף ויטול את הטרף לפני שהוא אוכל את החיה.
נחשים מהמשפחה Elapidae (למשל קוברות, ממבות ותוספות) יש מערכת משלוח וזריקה ארסית דומה לצפעווים. בניגוד לצפעווים, לאלפידים אין ניבים קדמיים הניתנים להזזה. תומך המוות הוא היוצא מן הכלל בזה בקרב האלפים. ברוב האלפים יש ניבים קצרים וקטנים קבועים ונשארים זקופים. לאחר עקיצת טרף, האלפידים בדרך כלל שומרים על אחיזתם ועיסתם כדי להבטיח חדירה מיטבית של הארס.
נחשים ארסיים של המשפחה קולוברידה יש תעלה פתוחה אחת על כל נינג המשמשת כמעבר לארס. בדרך כלל colubrids ארסית יש ניבים אחוריים קבועים ללעוס את טרף שלהם תוך הזרקת ארס. ארס קולואברידי נוטה להשפיע פחות מזיק על בני אדם מאשר הארס של האלפים או צפע. עם זאת, ארס מנחש ה בום-סלנג והענף הביא למקרי מוות אנושיים.
מאז כמה נחשים השתמש בארס כדי להרוג את הטרף שלהם, מדוע הנחש לא נפגע כשהוא אוכל את החיה המורעלת? נחשים ארסיים אינם נפגעים מהרעל המשמש להרגת טרפם מכיוון שהמרכיב העיקרי בארס הנחש הוא חלבון. יש להזריק או להיספג רעלים על בסיס חלבונים ברקמות הגוף או לזרם הדם כדי להיות יעילים. בליעת ארס נחשים או בליעה אינה מזיקה מכיוון שהרעלים על בסיס החלבון מתפרקים על ידי חומצות קיבה ואנזימי עיכול למרכיביהם הבסיסיים. זה מנטרל את רעלני החלבון ומפרק אותם לחומצות אמינו. עם זאת, אם הרעלים היו נכנסים למחזור הדם, התוצאות עלולות להיות קטלניות.
לנחשים ארסיים אמצעי הגנה רבים המסייעים להם להישאר חסינים בפני או פחות רגישים לארס שלהם. בלוטות ארס הנחש ממוקמות ומובנות באופן שמונע את הארס לזרום חזרה לגוף הנחש. לנחשים רעילים יש גם נוגדנים או אנטי-ארס לרעלים שלהם להגנה מפני חשיפה, למשל, אם הם ננשכו על ידי נחש אחר מאותו המין.
חוקרים גילו זאת קוברות שינו קולטני אצטילכולין על שריריהם, אשר מונעים את הקשר העצבי שלהם לקולטנים אלה. ללא קולטנים שהשתנו אלה הנוירוטוקסין הנחש היה מסוגל להיקשר לקולטנים כתוצאה משיתוק ומוות. קולטני האצטילכולין שהשתנו הם המפתח לכך שקוברות חסינות מפני ארס הקוברה. בעוד שנחשים ארסיים אינם עשויים להיות חשופים לארס שלהם, הם חשופים לארס של נחשים רעילים אחרים.
בנוסף להתפתחות של נגד ארס, מחקר ארסי הנחש ופעולותיהם הביולוגיות הפך חשוב יותר ויותר לגילוי דרכים חדשות להילחם במחלות אנושיות. חלק ממחלות אלה כוללות אירוע מוחי, מחלת אלצהיימר, סרטן והפרעות לב. מכיוון שרעלני נחש מכוונים לתאים ספציפיים, חוקרים חוקרים את השיטות בהן פועלים הרעלים לפיתוח תרופות המסוגלות למקד לתאים ספציפיים. ניתוח מרכיבי ארס הנחש סייע להתפתחות של משככי כאבים חזקים יותר כמו גם מדללי דם יעילים יותר.
החוקרים השתמשו בתכונות האנטי קרישתיות של המוטוקסינים לפתח תרופות לטיפול בלחץ דם גבוה, הפרעות דם והתקף לב. נוירוטוקסינים שימשו בפיתוח תרופות לטיפול במחלות מוח ושבץ מוחי.
התרופה הראשונה מבוססת הארס שפותחה ואושרה על ידי ה- FDA הייתה קפטופריל, שהופקה מהצפע הברזילאי ומשמשת לטיפול בלחץ דם גבוה. תרופות אחרות שמקורן בארס כוללות אפטיפיבטייד (נחש רעש) וטירופיבן (צפע אפריקאי-מסורתי) לטיפול בהתקף לב וכאבים בחזה.