Lastnosti tetradotoksina (TTX), patofiziologija in toksičnost



The tetradotoksina (TTX) je strup aminoperhidrokinazolina, ki se večinoma nahaja v jetrih in jajčnikih rib v vrstnem redu Tetraodontiformes. 

Je močan morski nevrotoksin, poimenovan po vrstnem redu rib, od katerih je najpogosteje povezan, Tetraodontiformes (tetras-štiri in odontos-zob) ali napihajoče ribe.

Tetraodon je opremljen s štirimi velikimi zobmi, ki so skoraj stisnjeni, tvorijo strukturo, podobno kljunu, ki se uporablja za luščenje mehkužcev in drugih nevretenčarjev, ter za strganje koral in splošno paša grebenov..

Člani tega ukaza vključujejo puhaste ribe fahake (Tetraodon fahaka), napihljive ribe v Kongu (Tetraodon miurus) in ogromne napihljive ribe mbu (Tetraodon mbu)..

Puferske ribe rodu Fugu (F. flavidus, F. poecilonotus in F. niphobles), Arothron (A. nigropunctatus), Chelonodon (Chelonodon spp.) In Takifugu (Takifugu rubripes) prav tako shranjujejo TTX in sorodne analoge v njihovih tkivih (Johnson). , SF).

Tetrodotoksin (TTX) je naravni toksin, ki je odgovoren za zastrupitev ljudi in smrt. Najpogostejši način zastrupitve je zaužitje te vrste kontaminiranih rib, obravnavanih kot a delikatese v nekaterih kulinaričnih kulturah.

TTX naj bi bil omejen na regije jugovzhodne Azije, vendar so nedavne študije pokazale, da se je toksin razširil na regije v Pacifiku in Sredozemlju. Za TTX ni znanega antidota, ki bi bil močan inhibitor natrijevih kanalov (Vaishali Bane, 2014)..

Indeks

  • 1 Lastnosti
  • 2 Fiziopatologija
  • 3 Stopnje zastrupitve in toksičnosti
  • 4 "Zombie prah"
  • 5 Reference

Lastnosti

Empirična formula tetradotoksina je C11H17N3O8, njegova molekulska masa pa je 319,268 g / mol. To je brezbarvna kristalinična trdna snov, ki se segreje na temperaturo nad 220 ° C (Nacionalni inštitut za varnost in zdravje pri delu (NIOSH), 2014).

Molekula je zelo topna v vodi in se lahko raztopi 1 x 106 gramov na liter. Ima pKa 8,76 in je toplotno stabilen, razen v alkalnem mediju, kjer sprosti strupene hlape dušikovega oksida (Nacionalni center za biotehnološke informacije, 2017)..

Varnostni list za tetrodotoksin določa, da je medialna smrtna doza (LD50) za peroralno uporabo pri miših 334 μg na kg. Ob predpostavki, da je smrtni odmerek za ljudi podoben, se pričakuje, da bo 25 miligramov tetrodotoksina ubilo 75-kilogramsko osebo.

Količina, potrebna za dosego letalnega odmerka na injekcijo, je veliko nižja, 8 μg na kg, ali malo več kot pol miligrama, da se ubije 75 kg (170 lb) osebe (Gilbert, 2012)..

Nedavna študija, ki je terapevtsko uporabljala tetrodotoksin, kaže, da tetrodotoksin, ki se uporablja skupaj z bupivakainom, podaljša lokalni anestetični učinek..

Tetrodotoksin preučujejo zdravilo Wex Pharmaceuticals za zdravljenje kronične bolečine in študij pri bolnikih z napredovalim rakom, kot tudi za zdravljenje odvisnosti od opioidov (Benzer, 2015).

Patofiziologija

Pretok natrijevih ionov v živčnih celicah je nujen korak pri prenašanju živčnih impulzov v razdražljivih živčnih vlaknih in vzdolž aksonov. Normalne aksonske celice imajo visoke koncentracije K + ionov in nizke koncentracije Na + ionov in imajo negativen potencial.

Stimulacija aksona ima za posledico akcijski potencial, ki izhaja iz toka ionov Na + v celici in nastajanja pozitivnega membranskega potenciala. Širjenje te depolarizacije vzdolž živčnega terminala predpostavlja vse druge dogodke.

Ioni Na + tečejo skozi celično membrano z uporabo natrijevega ionskega kanala, kanala, ki je selektiven za natrijeve ione na kalijevih ionih za red velikosti.

Kanal je sestavljen iz ene same peptidne verige s štirimi ponovljenimi enotami, vsaka enota sestoji iz šestih transmembranskih spiral. Trans-membranske pore se oblikujejo, ko so štiri enote zložene v grozd z porami v sredini (slika 3)..

Tetrodotoksin deluje tako, da blokira prevod živčnih impulzov vzdolž živčnih vlaken in aksonov. Žrtev na koncu umre zaradi dihalne paralize.

Molekula je precej specifična, da blokira kanal ionov Na + in s tem pretok ionov Na +, ne da bi imel vpliv na ione K +. Stik s kanalom je relativno ozek (Kd = 10-10 nM). Medtem ko se hidrirani natrijev ion reverzibilno veže na nanosekundno časovno lestvico, je tetrodotoksin vezan na desetine sekund.

Tetrodotoksin, veliko večji od natrijevega iona, deluje kot pluta v steklenici, kar preprečuje pretok natrija, dokler se ne raztopi počasi. Smrtni odmerek tetrodotoksina je le en miligram.

Tetrodotoksin tekmuje s hidriranim natrijevim kationom in vstopi v kanal Na +, na katerega se veže. Predlagano je, da je ta unija rezultat interakcije gvanidino skupine, pozitivno nabite v tetrodotoksinu, in negativno nabitih karboksilatnih skupin v stranskih verigah na ustju kanala..

Saxitoxin, naravni produkt dinoflagelatov, deluje na podoben način in je tudi močan nevrotoksin..

Natrijev ionski kanal v gostitelju se mora razlikovati od kanala žrtev, ker ne sme biti dovzeten za toksin. Dokazano je bilo, da je za balonske ribe protein natrijevega ionskega kanala podvržen mutaciji, ki spreminja aminokislinsko zaporedje, zaradi česar je kanal neobčutljiv na tetrodotoksin.

Spontana mutacija, ki je povzročila to strukturno spremembo, je koristna za puferske ribe, saj mu je omogočila, da je vključila simbiotične bakterije in uporabila toksin, ki je v njegovi najboljši prednosti..

Stopnje zastrupitve in toksičnosti

Prvi simptom zastrupitve je rahla odrevenelost ustnic in jezika, ki se pojavi med 20 minutami in 3 urami po zaužitju puferske ribe..

Naslednji simptom je naraščajoče parestezije v obrazu in okončinah, ki jim lahko sledijo občutki lahkotnosti ali lebdenja. Lahko se pojavi tudi glavobol, epigastrična bolečina, slabost, driska in / ali bruhanje.

Občasno se lahko pojavi nekaj bobnanja ali težka hoja. Druga stopnja zastrupitve je rastoča paraliza. Mnoge žrtve se ne morejo premakniti in celo sedenje je težko.

Obstaja povečano dihalno stisko, kjer je prizadet govor, žrtva pa je ponavadi prisotna z dispnejo, cianozo in hipotenzijo. Poveča se paraliza in se lahko pojavijo napadi, duševno poslabšanje in srčna aritmija.

Žrtev, čeprav je popolnoma paralizirana, je lahko zavestna in v nekaterih primerih povsem lucidna šele tik pred smrtjo. Smrt se običajno pojavi v 4 do 6 urah, z znanim obsegom od približno 20 minut do 8 ur.

Od leta 1974 do 1983 je bilo na Japonskem 646 primerov zastrupitve s fugu, 179 smrtnih primerov. Poročali so o ocenah do 200 primerov na leto s smrtnostjo blizu 50%.

Izbruhi zunaj Indo-pacifiških držav so redki, v Združenih državah pa so poročali le o nekaj primerih. Sushi kuharji, ki želijo pripraviti fugu, morajo odobriti japonska vlada.

Tetrodotoksin je desetkrat bolj smrtonosen kot južnoazijski kraitski strup, ki je 10 do 100-krat bolj smrtonosen kot strup črne vdove, če ga dajo mišim in več kot 10.000-krat bolj smrtonosni kot cianid.

Ima enako strupenost kot saxitoxin, ki povzroča zastrupitev z lupinarji (TTX in saxitoxin blokirajo kanal Na + in oba sta najdena v tkivih puferske ribe)..

"Zombie prah"

Posebej zanimiva podrobnost glede TTX je njegova uporaba v tako imenovanem zombi prahu. Po številnih poročilih so vudu duhovniki, znani kot bokor, ustvarili belo in prašno zmes, imenovano coupé poudre.

Sestavine v tem prahu naj bi osebo spremenile v zombija. V osemdesetih letih je Harvardski etnobotanist Wade Davis odpotoval na Haiti, da bi raziskal zombije in "prah zombijev"..

Čeprav so različni bokorji uporabili različne sestavine v prahu, je Davis ugotovil, da "obstaja pet konstantnih živalskih sestavin: človeški ostanki so požgani in pokopani (ponavadi kosti), majhna drevesna žaba, poliketni črv, velika nova svetovna žaba in ena ali več vrst. balonskih rib.

Najmočnejše sestavine so globefish, ki vsebujejo smrtonosne nevrotoksine, znane kot tetrodotoksin, «je zapisal Davis v reviji Harper's Magazine..

Čeprav je znanstvena skupnost kritizirala Davisove raziskave, ni mogoče zanikati, da ima njegova identifikacija tetrodotoksina kot aktivne sestavine v zombi prahu precejšnjo znanstveno vrednost (Lallanilla, 2013).

Reference

  1. Benzer, T. (2015, 28. december). Toksičnost tetoksotoksina. Obnovljeno iz emedicine.medscape.com.
  2. Gilbert, S. (2012, 13. maj). Tetrodotoksin Vzpostavljeno s toxipedia.org.
  3. Johnson, J. (S.F.). Tetrodotoksin ... starodavni alkaloid iz morja ... Vzpostavljeno iz chm.bris.ac.uk.
  4. Lallanilla, M. (2013, 24. oktober). Kako narediti zombi (resno). Vzpostavljeno iz livescience.com.
  5. Nacionalni center za biotehnološke informacije. (2017, 4. marec). PubChem Compound Database; CID = 11174599. Vzpostavljeno iz PubChem.
  6. Tetrodotoksin: način delovanja. (2001). Vzpostavljeno iz life.umd.edu.
  7. Nacionalni inštitut za varnost in zdravje pri delu (NIOSH). (2014, 20. november). TETRODOTOKSIN: Biotoksin. Izterjano iz cdc.gov.
  8. Vaishali Bane, M. L. (2014). Tetrodotoksin: kemija, toksičnost, vir, porazdelitev in odkrivanje. Toksini 6 (2), 693-755.