ТЕТРОДОТОКСИН: СТРУКТУРА, ХАРАКТЕРИСТИКИ, СПОСОБИ ВИКОРИСТАННЯ, ЕФЕКТИ - ХІМІЯ - 2025

Тетродотоксин (ТТХ) є отруйним aminoperhidroquinazolina, знайдений в печінці і яєчників рибу порядок скелезубоподібні; включаючи листкову рибу. Так само він зустрічається у тритонів, плоских черв’яків (плоских черв’яків), крабів, синьокільцевих восьминогів, у великій кількості бактерій.

Серед бактеріальних видів, у яких зустрічається тетродотоксин (скорочено - TTX), є: Vibrio algynolyticus, Pseudoalteromonas tetraodonis, а також інші бактерії роду Vibrio та Pseudomonas. Звідси можна зрозуміти, що його походження є бактеріальним.

Молекула тетродотоксину та одне з природних джерел: рибка листкова. Джерело: Оригінальне зображення (GFDL / cc-by-sa): Liné1 Похідне: Capaccio

Однак наявність екзокринних залоз для секреції ТТХ у риб'ячих риб, а також її зберігання в слинних залозах синьокольцевої восьминога показали, що певні тварини також можуть мати здатність її синтезувати.

TTX чинить свою дію на організм, блокуючи натрієві канали нейронних аксонів та скелетних та гладком’язових клітин; за винятком клітин серцевих м’язів, у яких стійкі до ТТХ «ворота».

Основною причиною раптової смерті людини, опосередкованої TTX, є його паралізуюча дія на діафрагму та міжреберні м’язи; м’язи, необхідні для дихання. Тому смерть настає протягом декількох годин після прийому ТТХ.

Середня смертельна пероральна доза (LD50) тетродотоксину для мишей становить 334 мкг / кг маси тіла. Тим часом LD50 для ціаніду калію становить 8,5 мг / кг. Це означає, що TTX є приблизно в 25 разів потужнішою отрутою, ніж ціанід калію.

Структура тетродотоксину

Молекулярна структура тетродотоксину. Джерело: Benjah-bmm27

На верхньому зображенні показана молекулярна структура тетродотоксину з моделлю сфер та стрижнів. Червоні сфери відповідають атомам кисню, сині - атомам азоту, а білі та чорні - гідрогену та вуглецю відповідно.

Якщо на мить зупинитися на атомах О, ви побачите, що шість з них знайдені як гідроксильні групи, ОН; тому на периферії молекули є шість ОН-груп. Тим часом два атоми, що залишилися, схожі на мости кисню в конденсованих циклічних одиницях.

З іншого боку, навряд чи є три атоми азоту, але вони належать до унікальної групи: гуанідіно. Ця група може нести позитивний заряд, якщо C = NH отримує іон водню, перетворюючись у C = NH ₂ ⁺ ; Тому він був би розташований у нижній частині молекули. Перебуваючи вгорі, верхній -OH може бути депротонований і як -O ^- .

Таким чином, тетродотоксин може мати два іонні заряди одночасно в різних регіонах своєї структури; що, хоча це може здатися складним, спрощується, вважаючи його кліткою.

Клітинні та водневі мости

Потім тетродотоксин можна візуалізувати як клітку, оскільки його злиті цикли представляють компактну структуру. Вище було сказано, що в його периферії є шість ОН-груп (якщо вона не має негативного заряду), крім трьох NH-груп, що належать до групи гуанідино (якщо вона не має позитивного заряду).

В цілому, молекула здатна подарувати до дев'яти водневих зв'язків; І в рівній мірі він може прийняти однакову кількість мостів і ще два через внутрішні атоми кисню в його циклах. Тому зазначена клітка є досить активною з точки зору міжмолекулярних взаємодій; Він не може "ходити" навколо, не помітивши.

Це означає, що існує достатня кількість азоту чи кисню, щоб тетродотоксин був закріплений завдяки сильній взаємодії. Фактично, це причина, по якій він блокує натрієві канали, поводячись як пробкова клітка, що перешкоджає проходженню іонів Na ⁺ в клітини.

характеристики

Нижче згадуються деякі характеристики або властивості тетродотоксину:

-Молекулярна формула C ₁₁ H ₁₇ N ₃ O ₈ і молекулярна маса 319,27 г / моль.

-TTX можна приготувати з яєчників листкової риби. Після гомогенізації білки осаджують, і супернатант піддають хроматографії з активованим вугіллям; одержання 8-9 г чистого ТТХ на 1000 г козулі.

-Забезводнений TTX - це білий порошок, розчинний у воді та розведеному оцтовій кислоті; але практично нерозчинний в органічних розчинниках.

-Теплостійкий, за винятком лужного середовища. Він також нестабільний при нагріванні до 100ºC в кислому середовищі.

-При нагріванні до 220 ºC він темніє, не розкладаючись.

-TTX руйнується сильними кислотами та лугами.

-У ньому константа дисоціації, pKa = 8,76 у воді, а pKa = 9,4 у 50% спирті.

-Монокислотна основа, стабільна між рН 3 - 8,5.

-ТТХ токсичність усувається дією 2% гідроксиду натрію протягом 90 хвилин.

Оцінено щільність TTX 1,3768 г / см ³ . Аналогічно було оцінено температуру кипіння 458,31 ºC.

Механізм дії

Блок натрієвих каналів

TTX блокує Na ⁺ канали , запобігаючи поширенню потенціалів дії або нервових імпульсів у збудливих клітинах.

Запобігаючи поширенню потенціалів дії, TTX призводить до паралічу м’язових клітин, що призводить до загибелі тварин за короткий час.

Na ⁺ канали , як і інші іонні канали, є білками, які перетинають плазматичну мембрану. Це залежні від напруги; тобто вони здатні реагувати на відповідну варіацію мембранного потенціалу при їх відкритті.

TTX - молекула діаметром приблизно 8 Å, яка розміщена на зовнішній стороні Na ⁺ каналу ; саме в гирлі, який дає доступ до каналу, перешкоджаючи входу Na ⁺ через нього. Однієї молекули TTX вважають достатньою для блокування Na ⁺ -каналу .

Параліч

TTX, блокуючи вхід Na ^+, перешкоджає утворенню потенціалу дії в клітині нейрона, а також його розповсюдженню по аксону. Таким же чином запобігається утворенню потенціалів дії в м’язових клітинах, вимога до їх скорочення.

Тому, оскільки м’язові клітини не скорочуються, відбувається їх параліч. У разі діафрагмового м’яза та міжреберних м’язів їх параліч блокує дихання, спричиняючи смерть протягом декількох годин.

Програми

Низька доза TTX має знеболюючу дію у пацієнтів із сильним болем, який не полегшується звичайними методами лікування. 24 пацієнтів, які страждають від термінального раку, піддавали лікуванню 31 циклу лікування дозами TTX між 15 та 90 мкг / добу.

Як результат, клінічно значне зниження інтенсивності болю спостерігалось у 17 із 31 циклу. Полегшення болю зберігалося протягом двох і більше тижнів. TTX ефективно полегшує сильний і рефрактерний біль у більшості хворих на рак.

Крім того, компанія Wex Pharmaceuticals вивчає використання тетродотоксину для лікування болю у пацієнтів із запущеним раком. А також у споживачів опію, щоб зменшити споживану дозу препарату.

Вплив на організм

Парестезія

Низька доза TTX викликає парестезію, тобто поколювання і оніміння навколо рота, пальців і ніг. Ці симптоми також є частиною загальних симптомів отруєння TTX.

Симптоми

Спостерігаються скорочення скелетного м’яза в цілому, що проявляється утрудненням артикуляції слів і ковтання. Зіниці отруєних людей закріплені і розширені. Найдраматичніше - люди повністю паралізовані, але свідомі.

Серцево-судинні ознаки та симптоми характеризуються болем у грудях, гіпотонією та серцевою аритмією. Порушення дихання проявляється задишкою і ціанозом; тобто синюватого кольору шкіри та ротової порожнини.

Нудота, блювота і діарея поширені в шлунково-кишковій системі.

Смерть

Коефіцієнт смертності людей, які приймали ТТХ та не лікувалися, перевищує 50%. Смерть настає через 4 - 6 годин після отруєння.

У деяких випадках смерть може настати за 20 хвилин. TTX може вбити людину в дозі від 1 до 4 мг.

Фугус: смертельна страва

У минулому більшість отруєнь TTX були викликані прийомом фугу. Фугус - блюдо, яке вважається делікатесом японської їжі і готується з листкової риби; який представляє найвищу концентрацію ТТХ у печінці та статевих залозах.

В даний час встановлено контроль, щоб зменшити ризик отруєння від цієї причини. Людям, які переробляють листкову рибу і готують фугу, потрібна підготовка в кілька років, щоб отримати спритність, яка дозволяє їм готувати страву.

Список літератури

1. Lago, J., Rodríguez, LP, Blanco, L., Vieites, JM, & Cabado, AG (2015). Тетродотоксин, надзвичайно потужний морський нейротоксин: розподіл, токсичність, походження та терапевтичне використання. Морські наркотики, 13 (10), 6384-6406. doi: 10,3390 / md13106384
2. Національний центр інформації про біотехнології. (2019). Тетродотоксин. PubChem База даних. CID = 11174599. Відновлено з: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
3. Вікіпедія. (2019). Тетродотоксин. Відновлено з: en.wikipedia.org
4. Хімічна книга. (2017). Тетродотоксин. Відновлено з: chemicalbook.com
5. Банк наркотиків. (2019). Тетродотоксин. Відновлено з: drugbank.ca