ТЕТРОДОТОКСИН: СТРУКТУРА, ХАРАКТЕРИСТИКИ, ПРИМЕНЕНИЕ, ЭФФЕКТЫ - ХИМИЯ - 2025

Тетродотоксин (ТТХ) является ядовитым aminoperhidroquinazolina, найденный в печени и яичников рыбу порядок иглобрюхообразные; включая рыбу фугу. Точно так же он встречается у тритонов, плоских червей (плоских червей), крабов, осьминогов с синими кольцами и у большого количества бактерий.

Среди видов бактерий, у которых обнаружен тетродотоксин (сокращенно ТТХ), находятся: Vibrio algynolyticus, Pseudoalteromonas tetraodonis, а также другие бактерии рода Vibrio и Pseudomonas. Отсюда можно догадаться, что его происхождение - бактериальное.

Молекула тетродотоксина и один из его природных источников: рыба фугу. Источник: Исходное изображение (GFDL / cc-by-sa): Liné1, производное: Capaccio

Однако наличие экзокринных желез для секреции ТТХ у рыб фугу, а также его хранение в слюнных железах синекольчатого осьминога показали, что некоторые животные также могут обладать способностью синтезировать его.

ТТХ оказывает свое действие на организм, блокируя натриевые каналы нейрональных аксонов, а также скелетных и гладкомышечных клеток; за исключением клеток сердечной мышцы, у которых есть ТТХ резистентные «ворота».

Основной причиной внезапной смерти человека, опосредованной ТТХ, является его парализующее действие на диафрагму и межреберные мышцы; мышцы, необходимые для дыхания. Следовательно, смерть наступает в течение нескольких часов после приема ТТХ.

Средняя летальная пероральная доза (LD50) тетродотоксина для мышей составляет 334 мкг / кг массы тела. Между тем, LD50 для цианида калия составляет 8,5 мг / кг. Это означает, что ТТХ примерно в 25 раз более сильный яд, чем цианистый калий.

Структура тетродотоксина

Молекулярная структура тетродотоксина. Источник: Benjah-bmm27

Верхнее изображение показывает молекулярную структуру тетродотоксина с моделью сфер и стержней. Красные сферы соответствуют атомам кислорода, синие сферы - атомам азота, а белые и черные сферы - атомам водорода и углерода соответственно.

Если вы остановитесь на мгновение на атомах O, вы увидите, что шесть из них находятся в виде гидроксильных групп, OH; следовательно, на периферии молекулы имеется шесть ОН-групп. Между тем, два оставшихся атома подобны кислородсодержащим мостикам в конденсированных циклических единицах.

С другой стороны, практически нет трех атомов азота, но они принадлежат к уникальной группе: гуанидино. Эта группа может нести положительный заряд, если C = NH приобретает ион водорода, превращаясь в C = NH ₂ ⁺ ; поэтому он будет располагаться в нижней части молекулы. Находясь наверху, верхний -ОН может быть депротонирован и как -O ^- .

Таким образом, тетродотоксин может иметь два ионных заряда одновременно в разных областях своей структуры; что, хотя это может показаться сложным, упрощается, если рассматривать его как клетку.

Клеточные и водородные мосты

Затем тетродотоксин можно представить в виде клетки, поскольку его слитые циклы представляют собой компактную структуру. Выше было сказано, что он имеет шесть групп ОН на своей периферии (если он не имеет отрицательного заряда) в дополнение к трем группам NH, принадлежащим гуанидиногруппе (если он не имеет положительного заряда).

Таким образом, в общей сложности молекула способна отдавать до девяти водородных связей; И в равной степени он может принимать такое же количество мостиков и еще два из-за внутренних атомов кислорода в его циклах. Следовательно, указанная клетка довольно активна с точки зрения межмолекулярных взаимодействий; Он не может «ходить» незамеченным.

Это означает, что существует достаточно азотной или насыщенной кислородом поверхности, чтобы тетродотоксин мог закрепиться из-за сильных взаимодействий. Фактически, это причина, по которой он блокирует натриевые каналы, ведя себя как пробковая клетка, которая предотвращает проникновение ионов Na ⁺ в клетки.

характеристики

Некоторые характеристики или свойства тетродотоксина упомянуты ниже:

-Его молекулярная формула C ₁₁ H ₁₇ N ₃ O ₈ и молекулярная масса 319,27 г / моль.

-TTX можно приготовить из яичников рыбы фугу. После гомогенизации белки осаждают, и супернатант подвергают хроматографии на активированном угле; получение 8-9 г чистого ТТХ на 1000 г икры рыбы.

-Обезвоженный ТТХ представляет собой белый порошок, растворимый в воде и разбавленной уксусной кислоте; но практически не растворяется в органических растворителях.

-Он термостабилен, за исключением щелочной среды. Он также нестабилен при нагревании до 100ºC в кислой среде.

-При нагревании до 220 ºC темнеет, не разлагаясь.

-TTX разрушается сильными кислотами и щелочами.

-Он имеет константу диссоциации, pKa = 8,76 в воде и pKa = 9,4 в 50% спирте.

-Это одноосновное основание, стабильное при pH 3-8,5.

Токсичность -TTX устраняется действием 2% гидроксида натрия в течение 90 минут.

-Плотность ТТХ составляет 1,3768 г / см ³ . Аналогичным образом, температура кипения составляет 458,31 ºC.

Механизм действия

Блок натриевого канала

ТТХ блокирует каналы Na ⁺ , предотвращая распространение потенциалов действия или нервных импульсов в возбудимых клетках.

Предотвращая распространение потенциалов действия, ТТХ приводит к параличу мышечных клеток, что за короткое время приводит к гибели животных.

Каналы Na ⁺ , как и другие ионные каналы, представляют собой белки, пересекающие плазматическую мембрану. Они зависят от напряжения; то есть они способны реагировать на соответствующее изменение мембранного потенциала своим открытием.

ТТХ представляет собой молекулу диаметром приблизительно 8 Å, которая находится снаружи канала Na ⁺ ; точно во рту, что дает доступ к каналу, предотвращая попадание через него Na ⁺ . Одной молекулы ТТХ считается достаточно, чтобы заблокировать канал Na ⁺ .

Паралич

ТТХ, блокируя проникновение Na ^+, предотвращает образование потенциала действия в нейрональной клетке, а также его распространение по аксону. Таким же образом предотвращается образование потенциалов действия в мышечных клетках, необходимое для их сокращения.

Следовательно, поскольку мышечные клетки не сокращаются, происходит их паралич. В случае мышцы диафрагмы и межреберных мышц их паралич блокирует дыхание, вызывая смерть в течение нескольких часов.

Приложения

Низкие дозы ТТХ обладают обезболивающим действием у пациентов с сильной болью, не купирующейся традиционными методами лечения. Были пролечены 24 пациента, страдающих от неизлечимой формы рака, в рамках 31 цикла лечения дозами ТТХ от 15 до 90 мкг / день.

В результате клинически значимое снижение интенсивности боли наблюдалось в 17 из 31 цикла. Обезболивание сохранялось в течение двух и более недель. ТТХ эффективно облегчает тяжелую и рефрактерную боль у большинства онкологических больных.

Кроме того, компания Wex Pharmaceuticals изучает использование тетродотоксина для лечения боли у пациентов с запущенным раком. А также у потребителей опиума, чтобы уменьшить потребляемую дозу препарата.

Воздействие на организм

Парестезия

Низкая доза ТТХ вызывает парестезию, то есть покалывание и онемение вокруг рта и пальцев рук и ног. Эти симптомы также являются частью общих симптомов отравления ТТХ.

симптомы

Наблюдаются сокращения скелетных мышц в целом, проявляющиеся в затруднении произношения слов и глотания. У отравленных зрачки фиксированы и расширены. Самое драматичное, что люди полностью парализованы, но находятся в сознании.

Сердечно-сосудистые признаки и симптомы характеризуются болью в груди, гипотонией и сердечной аритмией. Нарушение дыхания проявляется одышкой и цианозом; то есть голубоватый цвет кожи и ротовой полости.

Тошнота, рвота и диарея распространены в желудочно-кишечной системе.

Смерть

Смертность людей, принимавших ТТХ и не получавших лечения, превышает 50%. Смерть наступает через 4-6 часов после отравления.

В некоторых случаях смерть может наступить всего за 20 минут. TTX может убить человека при дозе от 1 до 4 мг.

Фугус: смертельное блюдо

В прошлом большинство отравлений ТТХ было вызвано употреблением фугуса. Фугус - блюдо, которое считается деликатесом японской кухни и готовится из фугу; который представляет собой самую высокую концентрацию ТТХ в печени и гонадах.

В настоящее время установлены меры по снижению риска отравления по этой причине. Людям, которые обрабатывают фугу и готовят фугу, требуется несколько лет обучения, чтобы получить навыки, которые позволят им приготовить блюдо.

Ссылки

1. Лаго, Дж., Родригес, Л. П., Бланко, Л., Вьейтес, Дж. М., и Кабадо, А. Г. (2015). Тетродотоксин, чрезвычайно мощный морской нейротоксин: распространение, токсичность, происхождение и терапевтическое применение. Морские препараты, 13 (10), 6384-6406. DOI: 10.3390 / md13106384
2. Национальный центр биотехнологической информации. (2019). Тетродотоксин. База данных PubChem. CID = 11174599. Получено с: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
3. Wikipedia. (2019). Тетродотоксин. Получено с: en.wikipedia.org
4. Химическая книга. (2017). Тетродотоксин. Получено с: chemicalbook.com
5. Банк наркотиков. (2019). Тетродотоксин. Получено с: drugbank.ca