Właściwości tetradotoksyny (TTX), patofizjologia i toksyczność

The tetradotoksyna (TTX) to jad aminoperhidroquinazolina, który występuje głównie w wątrobie i jajnikach ryb w kolejności Tetraodontiformes. 

Jest to potężna morska neurotoksyna, nazwana na podstawie kolejności ryb, z którą jest najczęściej związana, Tetraodontiformes (tetras-four i odontos-tooth) lub puffer fish.

Tetraodon ma cztery duże zęby są niemal stopieniu, tworząc dzioba pękały mięczaki i struktury innych bezkręgowców i zeskrobać korale i ogólne rafy wypasu.

Członkowie tej kolejności obejmować Blowfish fahaka (tetraodon fahaka) Pufferfish Konga (Kongo Pufferfish) i gigantyczny MBU puffer (tetraodon mbu).

Pufferfish genus Fugu (F. flavidus, F. i F. poecilonotus niphobles) arothron (A. nigropunctatus) chelonodon (chelonodon spp.) I Takifugu (rozdymka tygrysia) sklep TTX i pokrewne analogi w swoich tkankach (Johnson SF).

Tetrodotoksyna (TTX) jest naturalną toksyną, która była odpowiedzialna za zatrucie i śmierć ludzi. Najczęstszym sposobem zatrucia jest spożycie tego typu skażonych ryb, uważane za delikatesy w niektórych kulturach kulinarnych.

Uważa się, że TTX ogranicza się do regionów Azji Południowo-Wschodniej, ale ostatnie badania wykazały, że toksyna rozprzestrzeniła się na regiony Pacyfiku i Morza Śródziemnego. Nie jest znane antidotum na TTX, który jest silnym inhibitorem kanału sodowego (Vaishali Bane, 2014).

Indeks

• 1 Właściwości
• 2 Fizjopatologia
• 3 Etapy zatrucia i toksyczności
• 4 „Kurz zombie”
• 5 referencji

Właściwości

Wzór empiryczny tetradotoksyny to C11H17N3O8, a jego masa cząsteczkowa wynosi 319,288 g / mol. Jest to bezbarwna krystaliczna substancja stała, która ciemnieje po podgrzaniu powyżej 220 ° C (Narodowy Instytut Bezpieczeństwa i Higieny Pracy (NIOSH), 2014).

Cząsteczka jest bardzo dobrze rozpuszczalna w wodzie, zdolna do rozpuszczenia 1 x 106 gramów na litr. Ma pKa 8,76 i jest stabilny termicznie, z wyjątkiem środowiska zasadowego, gdzie uwalnia toksyczne opary tlenku azotu (National Center for Biotechnology Information, 2017).

Karta bezpieczeństwa dla tetrodotoksyny określa, że ​​doustna średnia dawka śmiertelna (LD50) dla myszy wynosi 334 μg na kg. Zakładając, że śmiertelna dawka dla ludzi jest podobna, oczekuje się, że 25 miligramów tetrodotoksyny zabije osobę o masie 75 kg.

Ilość potrzebna do osiągnięcia śmiertelnej dawki na wstrzyknięcie jest znacznie niższa, 8 μg na kg lub nieco ponad pół miligrama, aby zabić osobę o wadze 75 kg (170 funtów) (Gilbert, 2012).

Niedawne badanie z zastosowaniem tetrodotoksyny terapeutycznie pokazuje, że tetrodotoksyna stosowana razem z bupiwakainą przedłuża miejscowe działanie znieczulające.

Tetrodotoksyna jest badana przez wex leków do leczenia przewlekłego bólu oraz badania u pacjentów z zaawansowanym rakiem oraz do leczenia uzależnienia od opiatów (Benzer, 2015).

Patofizjologia

Przepływ jonów sodu w komórkach nerwowych jest niezbędnym krokiem w przewodzeniu impulsów nerwowych w pobudliwych włóknach nerwowych i wzdłuż aksonów. Normalne komórki aksonalne mają wysokie stężenia jonów K + i niskie stężenia jonów Na + i mają potencjał ujemny.

Stymulacja aksonu powoduje potencjał działania wynikający z przepływu jonów Na + w komórce i generowania dodatniego potencjału błonowego. Propagacja tej depolaryzacji wzdłuż terminala nerwowego zapowiada wszystkie inne zdarzenia.

Jony Na + przepływają przez błonę komórkową za pomocą kanału jonowego sodu, kanału, który jest selektywny dla jonów sodu na jonach potasu o rząd wielkości.

Kanał składa się z pojedynczego łańcucha peptydowego z czterema powtarzającymi się jednostkami, z których każda składa się z sześciu helis transbłonowych. Trans-membranowy por tworzy się, gdy cztery jednostki są złożone w klaster z porami w środku (rysunek 3).

Tetrodotoksyna działa poprzez blokowanie przewodzenia impulsów nerwowych wzdłuż włókien nerwowych i aksonów. Ofiara ostatecznie umiera z powodu porażenia oddechowego.

Cząsteczka jest dość specyficzna, aby blokować kanał jonowy Na +, a tym samym przepływ jonów Na + bez żadnego wpływu na jony K +. Złącze do kanału jest stosunkowo wąskie (Kd = 10-10 nM). Podczas gdy uwodniony jon sodu wiąże się odwracalnie w nanosekundowej skali czasu, tetrodotoksyna jest związana przez dziesiątki sekund.

Tetrodotoksyna, znacznie większa niż jon sodowy, działa jak korek w butelce, zapobiegając przepływowi sodu, dopóki nie rozpuści się powoli. Śmiertelna dawka tetrodotoksyny wynosi tylko jeden miligram.

Tetrodotoksyna konkuruje z uwodnionym kationem sodu i wchodzi do kanału Na +, z którym się wiąże. Proponuje się, że związek ten wynika z oddziaływania grupy guanidynowej dodatnio naładowanej w tetrodotoksynie i ujemnie naładowanych grup karboksylanowych w łańcuchach bocznych przy ujściu kanału.

Saksytoksyna, naturalny produkt dinoflagellatów, działa w podobny sposób i jest również silną neurotoksyną.

Kanał jonowy sodu w organizmie gospodarza musi różnić się od kanału ofiary, ponieważ nie powinien być podatny na toksynę. Wykazano, że w przypadku ryb balonowych białko kanału jonowego sodu uległo mutacji, która zmienia sekwencję aminokwasów, czyniąc kanał niewrażliwym na tetrodotoksynę.

Spontaniczna mutacja, która spowodowała tę zmianę strukturalną, jest korzystna dla ryb puffer, ponieważ umożliwiła mu włączenie bakterii symbiotycznych i użycie toksyny, która produkuje z największą korzyścią.

Etapy zatrucia i toksyczności

Pierwszym objawem zatrucia jest lekkie drętwienie warg i języka, które pojawia się między 20 minutami a trzema godzinami po zjedzeniu ryby puffer.

Następnym objawem jest narastające parestezje na twarzy i kończynach, po których mogą nastąpić uczucie lekkości lub unoszenia się. Możesz także odczuwać ból głowy, ból w nadbrzuszu, nudności, biegunkę i / lub wymioty.

Czasami może zdarzyć się bębnienie lub trudności z chodzeniem. Drugim etapem zatrucia jest narastający paraliż. Wiele ofiar nie może się poruszać, a nawet siedzenie może być trudne.

Występuje narastająca niewydolność oddechowa, gdy mowa jest dotknięta, a ofiara zwykle ma duszność, sinicę i niedociśnienie. Może wystąpić zwiększenie paraliżu i drgawki, pogorszenie stanu psychicznego i zaburzenia rytmu serca.

Ofiara, chociaż całkowicie sparaliżowana, może być przytomna, aw niektórych przypadkach całkowicie przytomna, aż na krótko przed śmiercią. Śmierć zwykle występuje w ciągu 4 do 6 godzin, przy znanym zakresie około 20 minut do 8 godzin.

W latach 1974–1983 w Japonii odnotowano 646 przypadków zatrucia fugu, w tym 179 zgonów. Odnotowano szacunki do 200 przypadków na rok ze śmiertelnością bliską 50%.

Epidemie poza krajami indyjsko-pacyficznymi są rzadkie, a tylko kilka przypadków odnotowano w Stanach Zjednoczonych. Kucharze sushi, którzy chcą przygotować fugu, muszą uzyskać autoryzację japońskiego rządu.

Tetrodotoksyna dziesięć razy bardziej śmiertelna niż trucizna krait Azji Południowo-Wschodniej, co z kolei jest 10 do 100 razy bardziej śmiertelna niż jadu czarna wdowa przy podawaniu myszom i ponad 10000 razy bardziej śmiertelna niż cyjanek.

Ma taką samą toksyczność jak saksytoksyna, która powoduje zatrucie paraliżujące skorupiaki (zarówno TTX, jak i saksytoksyna blokują kanał Na + i oba znajdują się w tkankach ryb puffer).

„Kurz zombie”

Szczególnie ciekawym szczegółem dotyczącym TTX jest jego zastosowanie w tak zwanym kurzu zombie. Według licznych doniesień kapłani voodoo znani jako bokor tworzą biały i zakurzony związek zwany coupé poudre.

Składniki tego proszku mogą podobno zamienić osobę w zombie. W latach 80. etnobotanista z Harvardu, Wade Davis, udał się na Haiti, aby zbadać zombie i „pył zombie”.

Choć różni bokor wykorzystane różne składniki w ich proszków, Davis stwierdził, że „istnieje pięć składników stałych zwierzęta spalone szczątki ludzkie i pochowany (zwykle kości), mała żaba drzewo, wieloszczet robaka, duży ropuchę New World i jeden lub więcej gatunków z Pufferfish.

Najsilniejszymi składnikami są globefish, który zawiera śmiertelne neurotoksyny znane jako tetrodotoksyna ”, napisał Davis w Harper's Magazine.

Chociaż społeczność naukowa skrytykowała badania Davisa, nie można zaprzeczyć, że jego identyfikacja tetrodotoksyny jako składnika aktywnego w pyle zombie ma znaczną wartość naukową (Lallanilla, 2013).

Referencje

1. Benzer, T. (2015, 28 grudnia). Toksyczność toksyczna. Odzyskany z emedicine.medscape.com.
2. Gilbert, S. (2012, 13 maja). Tetrodotoksyna Źródło z toxipedia.org.
3. Johnson, J. (S.F.). Tetrodotoxin ... starożytny alkaloid z morza ... Źródło: chm.bris.ac.uk.
4. Lallanilla, M. (2013, 24 października). Jak zrobić zombie (poważnie). Źródło z livescience.com.
5. National Center for Biotechnology Information. (2017, 4 marca). PubChem Compound Database; CID = 11174599. Pobrane z PubChem.
6. Tetrodotoxin: tryb działania. (2001). Pobrane z life.umd.edu.
7. Narodowy Instytut Bezpieczeństwa i Higieny Pracy (NIOSH). (2014, 20 listopada). TETRODOTOKSYNA: Biotoksyna. Odzyskany z cdc.gov.
8. Vaishali Bane, M. L. (2014). Tetrodotoksyna: chemia, toksyczność, źródło, dystrybucja i wykrywanie. Toksyny 6 (2), 693-755.