Kačji strup je strupena, običajno rumena tekočina, ki je shranjena v spremenjenih žlez slinavk strupenih kač. Obstaja na stotine strupenih vrst kač, ki se zanašajo na izčrpavanje in imobiliziranje svojega plena. Venom je sestavljen iz kombinacije beljakovin, encimov in drugih molekularnih snovi. Te strupene snovi delujejo na uničenje celic, motenje živčnih impulzov ali oboje. Kače uporabljajo svoj strup previdno, vbrizgavajo količine, ki zadostujejo za onemogočanje plena oz branijo pred plenilci. Kačji strup deluje tako, da razgradi celice in tkiva, kar lahko privede do paralize, notranje krvavitve in smrti žrtev kačjega ugriza. Da bi strup začel učinkovati, ga je treba vbrizgati v tkiva ali vstopiti v krvni obtok. Medtem ko so kačji strupi strupeni in smrtonosni, raziskovalci uporabljajo tudi sestavine kačjega strupa za razvoj zdravil za zdravljenje človeških bolezni.
Primarna sestavina kačjih strupov je beljakovina. Ti strupeni proteini so vzrok za večino škodljivih učinkov kačjih strupov. Vsebuje tudi
encimi, ki pomagajo pospešiti kemične reakcije, ki pretrgajo kemične vezi med velikimi molekulami. Ti encimi pomagajo pri razgradnji ogljikovi hidrati, beljakovine, fosfolipidi, in nukleotidi v plenu. Strupeni encimi delujejo tudi na nižji krvni tlak, uničujejo rdeče krvne celice in zavirajo nadzor mišic.Dodatna sestavina kačjih strupov je polipeptidni toksin. Polipeptidi so verige aminokislin, sestavljene iz 50 ali manj amino kisline. Polipeptidni toksini motijo delovanje celic, kar vodi v celično smrt. Nekatere strupene sestavine kačjih strupov najdemo v vseh strupenih vrstah kač, druge sestavine pa le v določenih vrstah.
Čeprav so kačji strupi sestavljeni iz zapletene zbirke toksinov, encimov in netoksičnih snovi, v preteklosti so jih razvrstili v tri glavne vrste: citotoksini, nevrotoksini in hemotoksini. Druge vrste kačjih strupov vplivajo na specifične vrste celic in vključujejo kardiotoksin, miotoksine in nefrotoksine.
Citotoksini so strupene snovi, ki uničujejo telesne celice. Citotoksini vodijo do smrti večine ali vseh celic v tkivu ali organu, stanje znano kot nekroza. V nekaterih tkivih se lahko pojavi utekočinjena nekroza, pri kateri je tkivo delno ali v celoti utekočinjeno. Citotoksini pomagajo delno prebaviti plen, še preden ga sploh pojemo. Citotoksini so običajno značilni za vrsto celic, na katere vplivajo. Kardiotoksini so citotoksini, ki poškodujejo srčne celice. Miotoksini ciljajo in raztapljajo mišične celice. Nefrotoksini uničijo ledvične celice. Mnoge strupene vrste kač imajo kombinacijo citotoksinov, nekatere pa lahko proizvajajo tudi nevrotoksine ali hemotoksine. Citotoksini uničijo celice s tem, da poškodujejo celično membrano in povzročijo celično lizo. Prav tako lahko celice povzročijo programirano celično smrt ali apoptoza. Večina opaznih poškodb tkiva, ki jih povzročajo citotoksini, se pojavi na mestu ugriza.
Nevrotoksini so kemične snovi, ki so strupene za živčni sistem. Nevrotoksini delujejo tako, da motijo kemične signale (nevrotransmiterje), poslane med nevrone. Lahko zmanjšajo proizvodnjo nevrotransmiterjev ali blokirajo sprejemna mesta nevrotransmiterjev. Drugi nevrotoksini kače delujejo tako, da blokirajo kalcijeve kanale z napetostjo in napetostne kalijeve kanale. Ti kanali so pomembni za transdukcijo signalov vzdolž nevronov. Nevrotoksini povzročajo mišično paralizo, kar lahko povzroči tudi težave z dihali in smrt. Kače družine Elapidae običajno tvorijo nevrotoksični strup. Te kače imajo majhne pokončne koprive in vključujejo kobre, mambe, morske kače, smrtniki, in koralne kače.
Hemotoksini so krvni strupi, ki imajo citotoksične učinke in tudi motijo normalne procese strjevanja krvi. Te snovi delujejo tako, da rdeče krvne celice razpadejo, tako da posegajo v dejavnike strjevanja krvi in povzročijo smrt tkiva in poškodbe organov. Uničenje rdečih krvnih celic in nezmožnost strjevanja krvi povzročajo resne notranje krvavitve. Kopičenje odmrlih rdečih krvnih celic lahko tudi moti pravilno delovanje ledvic. Medtem ko nekateri hemotoksini zavirajo strjevanje krvi, drugi povzročajo strjevanje trombocitov in drugih krvnih celic. Nastali strdki blokirajo prekrvavitev krvnih žil in lahko privedejo do srčnega popuščanja. Kače družine Viperidae, vključno z viperji in jami, proizvajajo hemotoksine.
Večina strupnih kač vbrizga strup v svoj plen s svojimi očicami. Igle so zelo učinkovite pri odvajanju strupa, saj prebadajo tkivo in omogočajo strupu strup v rano. Nekatere kače so sposobne izpljuniti ali odvrniti strup kot obrambni mehanizem. Sistemi za injiciranje strupov vsebujejo štiri glavne sestavine: strupe žlez, mišice, kanale in očesce.
Kače družine Viperidae imajo sistem za injiciranje, ki je zelo razvit. Venom se nenehno proizvaja in hrani v žlezah. Preden grozdji ugriznejo svoj plen, postavijo sprednje klice. Po ugrizu mišice okoli žlez silijo del strupov skozi kanale in v zaprte kanale. Količina vbrizganega strupa uravna kača in je odvisna od velikosti plena. Običajno viperji pustijo svoj plen po vbrizganju strupa. Kača čaka, da se bo začel pojavljati strup, in ubeležiti plen, preden žival zaužije.
Kače družine Elapidae (npr. kobre, mambe in dodatki) imajo podoben sistem za dovajanje in injiciranje strupov kot viperji. Za razliko od viperjev, elapidi nimajo premičnih sprednjih klešč. Dodajalec smrti je izjema od tega med elapidi. Večina elapidov ima kratke, majhne igle, ki so pritrjene in ostanejo pokončne. Po ugrizu svojega plena elapidi običajno ohranijo oprijem in žvečijo, da se zagotovi optimalna penetracija strupa.
Izrazite kače družine Colubridae imajo na vsakem pegju en sam odprt kanal, ki služi kot prehod za strup. Venomirani kolubridi imajo običajno pritrjene zadnje kleče in žvečijo svoj plen, medtem ko vbrizgavajo strup. Kolobridni strup ima manj škodljive učinke na človeka kot strup gnojevke ali grozdja. Vendar pa je strup iz kače in vejice privedel do človeške smrti.
Ker nekateri kače uporabljaj strup za ubijanje svojega plena, zakaj kača ne škodi, ko poje zastrupljeno žival? Strupe, ki se uporabljajo za ubijanje njihovega plena, ne poškodujejo strupenih kač, ker je glavna sestavina kačjih strupov beljakovin. Toksine na osnovi beljakovin je treba vbrizgati ali absorbirati v tkiva telesa ali v krvni obtok, da so učinkovite. Zaužitje ali zaužitje kačjih strupov ni škodljivo, ker toksini na osnovi beljakovin razgrajujejo želodčne kisline in prebavne encime na njihove osnovne sestavine. Ta nevtralizira beljakovinske toksine in jih razstavi na aminokisline. Če pa bi strupi vstopili v krvni obtok, bi lahko bili rezultati smrtonosni.
Vomske kače imajo veliko zaščitnih ukrepov, s katerimi lahko ostanejo imune na ali manj dovzetne za svoj strup. Kačeve strupene žleze so nameščene in strukturirane na način, ki preprečuje, da bi se strup vrnil nazaj v telo kače. Strupene kače imajo tudi protitelesa ali anti-strupe za lastne toksine za zaščito pred izpostavljenostjo, na primer, če jih je ugriznila druga kača iste vrste.
To so odkrili tudi raziskovalci kobre so spremenili acetilholinske receptorje na svojih mišicah, ki preprečujejo, da bi se njihovi nevrotoksini vezali na te receptorje. Brez teh spremenjenih receptorjev bi se kačji nevrotoksin lahko vezal na receptorje, kar bi povzročilo paralizo in smrt. Spremenjeni acetilholinski receptorji so ključni za to, da so kobre imunske na kobrov strup. Medtem ko strupene kače morda niso ranljive za svoj strup, so ranljive za strupe drugih strupenih kač.
Poleg razvoja anti-strup, je raziskovanje kačjih strupov in njihovih bioloških učinkov postalo vse bolj pomembno za odkrivanje novih načinov boja proti človeškim boleznim. Nekatere od teh bolezni vključujejo možgansko kap, Alzheimerjevo bolezen, rak in bolezni srca. Ker kačji strupi ciljajo na specifične celice, raziskovalci raziskujejo metode, s katerimi ti toksini delujejo, da razvijejo zdravila, ki so sposobna ciljati na določene celice. Analiza sestavin kačjih strupov je pomagala pri razvoju močnejših zdravil proti bolečinam in učinkovitejših sredstev za redčenje krvi.
Raziskovalci so uporabili lastnosti proti strjevanju hemotoksini razviti zdravila za zdravljenje visokega krvnega tlaka, krvnih motenj in srčnega infarkta. Nevrotoksini so bili uporabljeni pri razvoju zdravil za zdravljenje možganskih bolezni in možganske kapi.
Prvo zdravilo na osnovi strupenja, ki ga je FDA razvila in odobrila, je bil kaptopril, pridobljen iz brazilske viperke in uporabljen za zdravljenje visokega krvnega tlaka. Ostala zdravila, pridobljena iz strupa, vključujejo eptifibatid (klopotica) in tirofiban (afriška žabica) z namenom zdravljenja srčnega napada in bolečine v prsih.