TETRODOTOKSIN: STRUKTURA, LASTNOSTI, UPORABE, UČINKI - KEMIJA - 2025

Tetrodotoxin (TTX) je strupena aminoperhidroquinazolina, najdenih v jetrih in jajčnikov ribolov red Tetraodontiformes; vključno s puffer ribami. Prav tako ga najdemo v nogah, ploščatih črvih (ravnih črvi), rakov, modro obročanih hobotnicah in v velikem številu bakterij.

Med bakterijskimi vrstami, v katerih najdemo tetrodotoksin (okrajšano kot TTX), sodijo: Vibrio algynolyticus, Pseudoalteromonas tetraodonis, pa tudi druge bakterije iz rodov Vibrio in Pseudomonas. Od tu je mogoče intuitivno ugotoviti, da je njen izvor bakterijski.

Molekula tetrodotoksina in eden od njegovih naravnih virov: riba iz prašičkov. Vir: Izvirna slika (GFDL / cc-by-sa): Liné1Deriva: Capaccio

Vendar pa je prisotnost eksokrinih žlez za izločanje TTX v puhastih ribah, pa tudi njegovo shranjevanje v slinastih žlezah modro obročane hobotnice, pokazalo, da imajo nekatere živali lahko tudi sposobnost njegove sinteze.

TTX izvaja svoje delovanje na telo z blokiranjem natrijevih kanalov nevronskih aksonov ter skeletnih in gladkih mišičnih celic; razen za srčne mišične celice, ki imajo "vrata" odporna na TTX.

Glavni vzrok nenadne smrti pri človeku, ki ga posreduje TTX, je njegovo ohromno delovanje na diafragmo in medrebrne mišice; mišice, potrebne za dihanje. Zato smrt nastopi v nekaj urah po zaužitju TTX.

Srednji smrtonosni peroralni odmerek (LD50) tetrodotoksina za miši je 334 µg / kg telesne teže. Medtem je LD50 za kalijev cianid 8,5 mg / kg. To pomeni, da je TTX približno 25-krat močnejši strup kot kalijev cianid.

Struktura tetrodotoksina

Molekularna struktura tetrodotoksina. Vir: Benjah-bmm27

Zgornja slika prikazuje molekularno strukturo tetrodotoksina z modelom sfer in palic. Rdeče krogle ustrezajo atomom kisika, modre krogle pa dušikovim atomom, bele in črne pa vodikom in ogljikom.

Če se za trenutek ustavite pri atomih O, boste videli, da jih je šest kot hidroksilne skupine, OH; zato je na obodu molekule šest skupin OH. Medtem sta dva preostala atoma kot mostova s ​​kisikom znotraj kondenziranih cikličnih enot.

Na drugi strani so skoraj trije dušikovi atomi, vendar spadajo v edinstveno skupino: guanidino. Ta skupina lahko nosi pozitiven naboj ali C = NH pridobi vodikov ion, preoblikovanje C = NH ₂ ⁺ ; bi bil torej nameščen v spodnjem delu molekule. Medtem ko je na vrhu, se zgornji -OH lahko odstrani in kot -O ^- .

Tako ima lahko tetrodotoksin dva ionska naboja hkrati v različnih regijah svoje strukture; kar je, čeprav se morda zdi zapleteno, poenostavljeno tako, da ga obravnavamo kot kletko.

Kletke in vodikovi mostovi

Tetrodotoksin lahko nato predstavimo kot kletko, saj njegovi spojeni cikli predstavljajo kompaktno strukturo. Zgoraj je bilo rečeno, da ima na obrobju šest OH skupin (če nima negativnega naboja), poleg treh NH skupin, ki pripadajo skupini guanidino (če nima pozitivnega naboja).

Skupno je torej molekula sposobna podariti do devet vodikovih vezi; In enako lahko sprejme isto število mostov in še dva zaradi notranjih atomov kisika v njegovih ciklih. Zato je omenjena kletka precej aktivna v smislu medmolekulskih interakcij; Ne more "hoditi" naokoli, ne da bi ga opazil.

To pomeni, da je dovolj močne površine, da se tetrodotoksin zasidra zaradi močnega medsebojnega delovanja dušika ali kisika. Pravzaprav je to razlog, da blokira natrijeve kanale, obnaša se kot plutasta kletka, ki preprečuje prehod Na ⁺ ionov v celice.

značilnosti

Spodaj so navedene nekatere značilnosti ali lastnosti tetrodotoksina:

-Ima molekularna formula C ₁₁ H ₁₇ N ₃ O ₈ in molekulska masa 319,27 g / mol.

-TTX lahko pripravimo iz jajčnikov ribe. Po homogenizaciji se proteini oborijo in supernatant se podvrže kromatografiji z aktivnim ogljem; pridobivanje 8-9 g čistega TTX na 1.000 g rib srnjadi.

-Dehidrirani TTX je bel prah, topen v vodi in razredčena ocetna kislina; vendar praktično netopen v organskih topilih.

-To je termostabilno, razen v alkalnem okolju. Nestabilna je tudi pri segrevanju na 100 ° C v kislem okolju.

-Ko se segreje na 220 ° C, potemni brez razpada.

-TTX uničijo močne kisline in alkalije.

-Ima konstanto disociacije, pKa = 8,76 v vodi, pKa = 9,4 v 50% alkoholu.

-To je monokislinska baza, stabilna med pH 3 - 8,5.

-TTX strupenost se odstrani z delovanjem 2% natrijevega hidroksida 90 minut.

Ocenjena je bila gostota TTX 1,3768 g / cm ³ . Prav tako je bilo ocenjeno vrelišče 458,31 ºC.

Mehanizem delovanja

Blok natrijevega kanala

TTX blokira Na ⁺ kanale in preprečuje širjenje akcijskih potencialov ali živčnih impulzov v vznemirljivih celicah.

S preprečevanjem širjenja akcijskih potencialov TTX privede do paralize mišičnih celic, ki vodi v kratkem času do smrti živali.

Na ⁺ kanali so , tako kot drugi ionski kanali, beljakovine, ki prečkajo plazemsko membrano. Te so odvisne od napetosti; to pomeni, da se lahko odzovejo na primerno variacijo membranskega potenciala s svojim odpiranjem.

TTX je molekula s premerom približno 8 A, ki je nameščena na zunanji strani Na ⁺ kanala ; točno v ustih, ki omogoča dostop do kanala, preprečuje vstop Na ⁺ skozi njega. Šteje se, da ena sama molekula TTX blokira Na ⁺ kanal .

Paraliza

TTX z blokiranjem vstopa Na ⁺ preprečuje nastanek akcijskega potenciala v nevronski celici, pa tudi njegovo širjenje vzdolž aksona. Na enak način preprečimo tvorbo akcijskih potencialov v mišičnih celicah, kar je zahteva za njihovo krčenje.

Ker se mišične celice ne krčijo, pride do njihove paralize. V primeru diafragme in medrebrnih mišic njihova paraliza blokira dihanje, kar povzroči smrt v nekaj urah.

Prijave

TTX z majhnimi odmerki ima analgetično delovanje pri bolnikih s hudo bolečino, ki je ni mogoče olajšati z običajnimi zdravljenji. 24 bolnikov, ki trpijo za terminalnim rakom, so zdravili 31 ciklusov zdravljenja z odmerki TTX med 15 in 90 µg / dan.

Kot rezultat tega so v 17 od 31 ciklov opazili klinično pomembno zmanjšanje intenzivnosti bolečine. Lajšanje bolečine je trajalo dva ali več tednov. TTX je učinkovito ublažil hude in ognjevzdržne bolečine pri večini bolnikov z rakom.

Poleg tega podjetje Wex Pharmaceuticals proučuje uporabo tetrodotoksina za zdravljenje bolečine pri bolnikih z napredovalim rakom. In tudi pri uživalcih opija, da bi zmanjšali zaužit odmerek zdravila.

Učinki na telo

Parestezija

Nizek odmerek TTX povzroča parestezijo, to je mravljinčenje in otrplost okoli ust in prstov in prstov. Ti simptomi so tudi del splošnih simptomov zastrupitve s TTX.

Simptomi

Obstajajo kontrakcije skeletne mišice kot celote, ki se kažejo s težavo pri artikuliranju besed in požiranju. Učenci zastrupljenih ljudi so pritrjeni in razširjeni. Najbolj dramatično je, da so ljudje popolnoma ohromljeni, a zavestni.

Za srčno-žilne znake in simptome so značilne bolečine v prsih, hipotenzija in srčna aritmija. Motnje dihanja se kažejo s kratko sapo in cianozo; torej modrikasto barvo kože in ustne votline.

V prebavilih so pogoste slabost, bruhanje in driska.

Smrt

Stopnja smrti ljudi, ki so zaužili TTX in niso bili zdravljeni, je večja od 50%. Smrt nastopi v 4 do 6 urah po zastrupitvi.

V nekaterih primerih smrt lahko nastopi v samo 20 minutah. TTX lahko človeka ubije v odmerku od 1 do 4 mg.

Fugu: smrtonosna jed

V preteklosti je bila večina zastrupitev s TTX povzročena z zaužitjem fugusa. Fugus je jed, ki velja za poslastico japonske hrane in je pripravljena s puff ribami; ki predstavlja njegovo najvišjo koncentracijo TTX v jetrih in žlezah.

Trenutno je bil vzpostavljen nadzor za zmanjšanje tveganja zastrupitve zaradi tega vzroka. Ljudje, ki obdelujejo ribe iz puhaste ribe in pripravljajo fug, potrebujejo večletno usposabljanje, da pridobijo veščine, ki jim bodo omogočile pripravo jedi.

Reference

1. Lago, J., Rodríguez, LP, Blanco, L., Vieites, JM, & Cabado, AG (2015). Tetrodotoksin, izjemno močan morski nevrotoksin: porazdelitev, strupenost, izvor in terapevtske uporabe. Morske droge, 13 (10), 6384-6406. doi: 10,3390 / md13106384
2. Nacionalni center za informacije o biotehnologiji. (2019). Tetrodotoksin. Baza podatkov PubChem. CID = 11174599. Pridobljeno: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
3. Wikipedija. (2019). Tetrodotoksin. Pridobljeno: en.wikipedia.org
4. Kemijska knjiga. (2017). Tetrodotoksin. Pridobljeno: chemicalbook.com
5. Banka drog. (2019). Tetrodotoksin. Pridobljeno: drugbank.ca