דנדרוטוקסינים הם רעלנים, המורכבים מ-59 חומצות אמינו, הנקשרים לשערי תעלות יונים ממותגות מתח של אשלגן בקצה תא העצב. שערי תעלות האשלגן ממותגות מתח הם בעלי תפקיד מרכזי בתאי עצב ובתאי שריר. הם שולטים במתח מנוחה תא העצב כדי שתתבצע דפולריזציה של קרום התא בהתרחש דחף עצבי. כאשר דנדרוטוקסין מסוים נקשר לשערי התעלות אלה, הוא חוסם את הפעילות של תעלות האשלגן הללו. בצורה זו הדנדרוטוקסינים מאריכים את משך פעולת הדחף העצבי ומגבירים את שחרור האצטילכולין בצמתי עצב-שריר. כתוצאה מכך מתרחשות עוויתות והתכווצויות בלתי רצוניות של שרירים.
רעלנים אלה שכיחים במיוחד בקרב נחשי הממבה.
אלפא-נוירוטוקסינים (α-Neurotoxins).
אלפא-נוירוטוקסינים הם קבוצה גדולה, הכוללת מעל 100 רעלני תאי עצב קולט (בתר-סינפטי) אשר זוהו. רעלני אלפא-נוירוטוקסין תוקפים את קולטני האצטילכולין הניקוטיניים של תאי העצב הכולינרגיים. הם מחקים את צורת מולקולות האצטילכולין וכך מתאימים עצמם להיצמדות אל הקולטנים ונקשרים אליהם באופן בלתי הפיך. היקשרות זאת גורמת לפתיחת התעלות היוניות באופן בלתי מבוקר, דבר שמוביל לחוסר תחושה ושיתוק.
אלפא-בונגרוטוקסין (α-Bungarotoxin).
אלפא-בונגרוטוקסין שייך לקבוצת רעלני בונגרוטוקסין (Bungarotoxins) המהווים רכיב בארס חלק מנחשי משפחת הפתניים כגון נחש הקרייט. רעלן זה הוא סוג של אלפא-נוירוטוקסין, חלבון נוירוטוקסי הנקשר לקולטני האצטילכולין הניקוטיניים בצומת עצב-שריר, וגורם לשיתוק, כשל נשימתי ומוות. פרופ' שרה פוקס ממכון ויצמן למדע ניהלה מחקר ארוך שנים שבמהלכו הצליחה לזהות את האזור בקולטן שאליו נקשר הרעלן. מדובר במקטע המורכב מ-21 חומצות אמינו בלבד, בתוך קולטן העצב שמורכב מרצף של כ-3000 חומצות אמינו. בהמשך היא הצליחה לגלות מה מקנה לנחשים ולנמיות חסינות מסוימת כנגד ארס נחשים. מבנה קולטן האצטילכולין שלהם, שאליו נקשר הרעלן אלפא-בונגרוטוקסין, שונה במקצת משאר בעלי החיים, ולכן לא מאפשר לרעלן להקשר אליו. מאוחר יותר המשיכו צוות מדענים את מחקרה וגילו את צורתה של מולקולת הרעלן אלפא-בונגרוטוקסין בעלת שלוש האצבעות שעוטפת את אזור הקישור בקולטן. תגלית זאת עשויה להוות פריצת דרך בפיתוח חיסונים נגד ארס ובטיפול במחלות שונות הקשורות לפגמים בפעילות האצטילכולין.
המוטוקסינים.
המוטוקסינים גורמים להמוליזה (הרס תאי הדם האדומים), לפגיעה בדפנות כלי הדם ובתהליך הקרישה. רעלנים אלה פוגעים ביכולת שינוע החמצן בגוף ויכולים להוביל לכשל רב מערכתי. היסטמין וקטכולאמין, שמצויים בארס נחשים מסוימים, משפיעים על זרימת הדם באמצעות הרחבת כלי הדם או כיווצם.
רעלנים אלה שכיחים בקרב משפחת הצפעיים.
המורגינים (hemorrhagins).
ההמורגינים שכיחים בארס הצפעוניים וצפעוני גומה ומשבשים את המנגנון ה בגוף ואת האנדותליום ויוצרים המורגיות (שטפי דם) על ידי גרימת נקבים בדפנות כלי הדם אל הרקמות. ההמורגינים פוגעים במערכת קרישת הדם על ידי מניעת התלכדות טסיות הדם, ומניעה מהפיברינוגן להפוך לפיברין – חומר בלתי-מסיס שמסייע בתהליך סתימת הפריצה בכלי הדם (ראה תהליך קרישת הדם).
ההמורגינים כוללים אנזימי סרין פרוטאז, שמבקעים קשרי פפטידים בחלבונים ומשבשים פעילות של תרומבין ופיברינוליזיס. הם כוללים גם אנזימי מטאלופרוטאז שמפרקים חלבונים של המטריצה חוץ-תאית ושל המערכת ההמוסטטית שעלולה להוביל לאפקט כשל רעלן הציטוטוקסין המוזכר לעיל. בנוסף, ההמורגינים כוללים גם חלבונים שאינם אנזימטיים כגון דיסאינטגרין ומעכבי אינטגרין שמפעילים או מעכבים את פקטור גורמי הקרישה השונים, שפעול טסיות הדם ושיבוש האנדותליום.
קונוולקסין (Convulxin).
יש מין מסוים של עכסן שהארס שלו מכיל רעלן הקרוי קונוולקסין. רעלן זה גורם להפעלת טסיות דם, יוצר קרישי דם מפושטים ומעלה את לחץ הדם. הקונוולקסין פועל כאגוניסט לקולטנים גליקופרוטאיניים מסוג Glycoprotein VI, שהם קולטני קולגן חשובים. קשירתו לרצפטורים אלו גורמת לקרישיות יתר ואובדן דם, דבר שעלול להסתיים במוות.
קרדיוטוקסינים.
קרדיוטוקסינים עשויים ממרכיבים שפוגעים ספציפית ברקמת הלב והשריר. הם נקשרים באתר ספציפי על פני שטח תאי השריר וגורמים לדפולריזציה. הרעלנים מונעים מהשריר להתכווץ כסדרו וגורמים לפעימות לב בלתי סדירות, לעצירה מוחלטת של הלב, ולמוות. ישנו סוג של רעלן קרדיוטוקסי שנמצא בארס הקוברות והדבורים בלבד. הוא משפיע על כיווץ שרירי השלד וגורם להמוליזה של תאי הדם האדומים.
להלן רשימה חלקית ומצומצמת של סוגי הרעלנים ותיאור השפעתם השונה:
שימושים יוצאי דופן בארס.
כיום ידוע כי מינים מסוימים עושים שימוש משני במרכיבי הארס השונים שלהם למטרות שונות ומגוונות.
למשל, לאחר שצרעת אמפולקס קומפרסה מאתרת פונדקאי, שהוא מין ספציפי של תיקן אמריקני, היא תוקפת אותו בלסתותיה החזקות ואוחזת בגופו. העקיצה הראשונה מעבירה הישר לגופו של המקק כמות ארס מדויקת שמשתקת רק את רגליו, וזאת על מנת לבצע את פעולת העקיצה המדויקת השנייה ללא הפרעה, והפעם הישר אל מוחו של התיקן. לאחר העקיצה השנייה הארס משתק את התיקן והופך אותו למעין זומבי חסר תנועה, אולם לא ממית אותו. נהפוך הוא, מחקר ישראלי מצא כי במצב זה שרידותו טובה יותר. הצרעה גוררת את התיקן אל מחילה ואוטמת אותה עליו, לא לפני שמטילה לגופו ביצה שבוקעת לאחר כמה ימים. הפגית שבוקעת ניזונה מגופו הפנימי של התיקן החי ולאחר שאוכלת ומתפתחת די צורכה היא מתגלמת, ויוצאת מגופו המיובש של התיקן כצרעה בוגרת.
נקבת צרעה ממין "Polistes fuscatus" משתמשת בארס שלה באופן ייחודי, היא משחררת ארס המכיל פרומון מין המעורר את הזכרים לפעולת רבייה וחיזור. באופן דומה צרעה ממין "Polistes exclamans" משתמשת בארס שלה לצורך שחרור פרומון המעורר את יתר הצרעות במושבה להתגונן כנגד פולש או תוקף. צרעה ממין אחר, "Parischnogaster striatula" , חיה במושבות קטנות בהן מחלות עלולות לעבור במהירות בין הפרטים. הצרעה הזאת מתגוננת ממחלות מסוימות באמצעות איסוף טיפות זעירות של ארס מרגליה ופיזורן על כל גופה. הארס מכיל פפטידים הקוטלים מיקרואורגניזמים שגורמים למחלות בקרב צרעות אלה. למעשה צרעה זאת מחסנת עצמה ממחלות קטלניות באמצעות הארס שלה. באופן דומה מתנהגת גם נמלה ממין "Polyrhachis dives" המושחת את גופה בארס שלה כחיטוי מפתוגנים שונים.
הערפדים הם תת-משפחה של עטלפים הניזונים בעיקר מדם בעלי חוליות. באמצעות נשיכה הם מבצעים חתך קטן בעור בסמוך לכלי דם ומלקקים את הדם הניגר מפצע זה. אולם בעלי חוליות מצוידים במנגנון קרישת דם שתפקידו לחסום פצעים פתוחים ולמנוע מהדם לזרום החוצה. הקרשת הדם תמנע מהעטלפים ליטול מנת דם מספקת. נמצא כי ארס הערפדים מונע קרישת דם, גורם לאלחוש מקומי (דבר שמונע מהקורבן להרגיש בפציעה כלל) וכן מכיל מולקולות הגורמות להרחבת העורקים של הקורבן על מנת לאפשר זרימה מוגברת של הדם. בדומה לאבולוציית הנחשים, כך גם ארס הערפדים נשאר צעד אחד לפני הנוגדנים שמיוצרים כנגדו בגוף הקורבן. ארס הערפדים התפתח במהירות כדי להתגבר על מערכת החיסון של הקורבן שמייצרת נוגדנים כנגד מולקולות הארס הייחודי שלהם. ארס הערפדים מכיל צורות רבות של אותם רכיבים אקטיביים עם שינויים קטנים על פני שטח המולקולות השונות. כאשר הקורבן מפתח נוגדנים למולקולות מסוימות בארס, אחרות עדיין מסוגלות לחדור את הגנת מערכת החיסון ולגרום לדם להמשיך לזרום ללא קרישתו מפצע הנשיכה ממנו ניזונים הערפדים. הדבר מבטיח לערפד יכולת הזנה מאותו קורבן לילה אחר לילה ללא הפרעה. מחקרים גילו כי במקרים בהם ערפדים ניזונים לילה אחר לילה מאותה פרה, בשלב מסוים מערכת החיסון שלה מתגברת על הארס ומפתחת נוגדנים שגורמים להגלדת הפצע תוך זמן קצר יותר. תגלית זאת ממחישה את מרוץ התפתחות ארס הערפד אל מול מערכת החיסון של קורבנותיו.
ארס הערפדים התגלה לפני עשורים רבים, אולם מחקרים חדשים עדיין מוצאים בו אנזימים וחלבונים חדשים שלא היו מוכרים לפני כן למדע. אחד מסוגי החלבונים החדשים שהתגלו בארס הערפדים זכה לשם ההולם: דראקולין, על שם הדמות האגדית דרקולה.
כמה מינים של קרציות משתמשות אף הן בארס. מחקרים שנעשו על רוק קרציות אלה הראו כי הרכבו מכיל לא רק רעלנים קטלניים, אלה גם חלבונים הדומים לאלה הנמצאים בארס העכבישים והעקרבים. מאחר שקרציות, עקרבים ועכבישים הם משפחות במחלקת העכבישנים, הדמיון בהרכב הארס שלהם הוביל למסקנה כי הם חולקים מערכת ארס שמקורה באב קדמון משותף. קיימים מיני קרציות ארסיות המסוגלות לשבש את מנגנון קרישת הדם בדומה לערפדים כדי לאפשר את תזונתן, כ-9% מהמינים עלולים לגרום לשיתוק קרציות אשר עלול להסתיים במוות אם לא יינתן נסיוב נגד ארס בסמוך להופעת התסמינים. מקרה המוות הראשון כתוצאה משיתוק קרציות תואר לראשונה בשנת 1912 באוסטרליה. בדומה לקרציות, גם לחלק מהאקריות יש מערכות ארס דומות.
השפעות על האדם.
פציעות ומקרי מוות בעולם.
לפי הערכות ארגון הבריאות העולמי, מדי שנה מתרחשות ברחבי העולם כ-2.4 מיליון הכשות נחשים ארסיים, הגורמות כ-94,000 עד 125,000 מקרי מוות בכל שנה, וכ-400,000 מקרים מסתיימים בקטיעת איברים ובעיות רפואיות חמורות אחרות. עיקר הדיווחים על פגיעות קטלניות מגיעים ממדינות לא מפותחות ובעיקר מאזור דרום-מזרח אסיה ומאפריקה. בסביבה זאת שירותי הרפואה אינם זמינים ומפותחים, ובאזורים כפריים רבים הנסיוב נגד ארס של בעלי החיים ארסיים רבים אינו זמין די הצורך ועלותו גבוהה. לרוב הכשות הנחשים ומקרי המוות בדרום-מזרח אסיה אחראים המינים המכונים בעולם כארבעת הגדולים והם: