TETRODOTOXÍN: ŠTRUKTÚRA, VLASTNOSTI, POUŽITIA, ÚČINKY - CHÉMIA - 2025

Tetrodotoxin (TTX) je jedovatý aminoperhidroquinazolina, nájdené v pečeni a vaječníkov ryby poradí Tetraodontiformes; vrátane črevných rýb. Podobne sa vyskytuje u mlokov, ploštíc, krabov, chobotnice modrej a vo veľkom počte baktérií.

Medzi bakteriálne druhy, v ktorých sa nachádza tetrodotoxín (skrátene TTX), patria: Vibrio algynolyticus, Pseudoalteromonas tetraodonis, ako aj ďalšie baktérie rodu Vibrio a Pseudomonas. Odtiaľ je možné intuitívne povedať, že jeho pôvod je bakteriálny.

Molekula tetrodotoxínu a jeden z jej prírodných zdrojov: ryšavka. Zdroj: Pôvodný obrázok (GFDL / cc-by-sa): Liné1Derivácia: Capaccio

Prítomnosť exokrinných žliaz na sekréciu TTX v črevných rybách, ako aj jej ukladanie v slinných žľazách chobotnice modroplutvej, však ukázali, že určité zvieratá môžu mať tiež schopnosť ich syntetizovať.

TTX účinkuje na tele blokovaním sodíkových kanálov neurónových axónov a buniek kostrového a hladkého svalstva; s výnimkou buniek srdcového svalu, ktoré majú „brány“ odolné voči TTX.

Hlavnou príčinou náhlej smrti u človeka sprostredkovanej TTX je jej paralyzujúci účinok na bránicu a medzirebrové svaly; svaly potrebné na dýchanie. Preto smrť nastane do niekoľkých hodín po požití TTX.

Stredná letálna orálna dávka (LD50) tetrodotoxínu pre myši je 334 ug / kg telesnej hmotnosti. Medzitým je LD50 pre kyanid draselný 8,5 mg / kg. To znamená, že TTX je asi 25krát silnejší jed ako kyanid draselný.

Štruktúra tetrodotoxínu

Molekulárna štruktúra tetrodotoxínu. Zdroj: Benjah-bmm27

Horný obrázok ukazuje molekulárnu štruktúru tetrodotoxínu pri modeli gule a tyčinky. Červené gule zodpovedajú atómom kyslíka, modré gule atómom dusíka a biele a čierne gule vodíkom a uhlíkom.

Ak sa na chvíľu zastavíte na atómoch kyslíka, uvidíte, že šesť z nich sa nachádza ako hydroxylové skupiny, OH; na obvode molekuly je preto šesť OH skupín. Medzitým sú dva zvyšné atómy ako okysličené mostíky v kondenzovaných cyklických jednotkách.

Na druhej strane sotva existujú tri atómy dusíka, ale patria do jedinečnej skupiny: guanidino. Táto skupina môže niesť pozitívny náboj, ak C = NH získa ión vodíka, transformuje do C = NH ₂ ⁺ ; preto by sa nachádzala v dolnej časti molekuly. Kým v hornej časti, horná OH možno deprotonaci a ako -O ^- .

Tetrodotoxín teda môže mať dva iónové náboje súčasne v rôznych oblastiach svojej štruktúry; čo sa síce môže zdať zložité, ale zjednodušenie sa považuje za klietku.

Klietkové a vodíkové mostíky

Tetrodotoxín sa potom môže vizualizovať ako klietka, pretože jeho kondenzované cykly predstavujú kompaktnú štruktúru. Vyššie bolo povedané, že má na svojom obvode šesť OH skupín (ak nemá záporný náboj), okrem troch NH skupín patriacich ku guanidínovej skupine (ak nemá kladný náboj).

Celkovo je teda molekula schopná darovať až deväť vodíkových väzieb; A rovnako môže prijať rovnaký počet mostov a dva ďalšie kvôli vnútorným atómom kyslíka vo svojich cykloch. Uvedená klietka je preto celkom aktívna, pokiaľ ide o intermolekulárne interakcie; Nemôže „chodiť“ bez toho, aby si toho všimol.

To znamená, že existuje dostatok dusíka alebo okysličeného povrchu, aby sa tetrodotoxín mohol ukotviť v dôsledku silných interakcií. V skutočnosti je to dôvod, prečo blokuje sodíkové kanály a správa sa ako korková klietka, ktorá zabraňuje prestupu iónov Na ⁺ do buniek.

vlastnosti

Niektoré charakteristiky alebo vlastnosti tetrodotoxínu sú uvedené nižšie:

-Its molekulárnej vzorec C ₁₁ H ₁₇ N ₃ O ₈ a molekulovú hmotnosť 319.27 g / mol.

-TTX sa môže pripraviť z vaječníkov črevnej ryby. Po homogenizácii sa proteíny vyzrážajú a supernatant sa podrobí chromatografii na aktívnom uhlí; Získa sa 8-9 g čistého TTX na 1 000 g ikier rýb.

- Dehydratovaný TTX je biely prášok, rozpustný vo vode a zriedenej kyseline octovej; ale prakticky nerozpustný v organických rozpúšťadlách.

- Je termostabilný, s výnimkou alkalického prostredia. Je tiež nestabilný, keď sa zahrieva na 100 ° C v kyslom prostredí.

- Po zahriatí na 220 ° C stmavne bez rozkladu.

-TTX je ničený silnými kyselinami a zásadami.

- má disociačnú konštantu, pKa = 8,76 vo vode a pKa = 9,4 v 50% alkohole.

-Je to monoacidová báza, stabilná medzi pH 3 - 8,5.

-TTX toxicita sa eliminuje pôsobením 2% hydroxidu sodného počas 90 minút.

Hustota -A TTX z 1.3768 g / cm ³ sa odhaduje . Podobne sa odhaduje teplota varu 458,31 ° C.

Mechanizmus akcie

Blok sodíkových kanálov

TTX blokuje kanály Na ⁺ , čím bráni šíreniu akčných potenciálov alebo nervových impulzov vo excitabilných bunkách.

Tým, že bráni šíreniu akčných potenciálov, vedie TTX k paralýze svalových buniek, čo vedie k smrti zvierat v krátkom čase.

Na ⁺ kanály , rovnako ako iné iónové kanály, sú proteíny, ktoré prechádzajú plazmatickou membránou. Sú závislé od napätia; to znamená, že sú schopné reagovať na vhodnú zmenu membránového potenciálu pri ich otvorení.

TTX je molekula s priemerom približne 8 Á, ktorá je umiestnená na vonkajšej strane kanálu Na ⁺ ; presne v ústach, ktoré umožňujú prístup k kanálu, čím bránia vstupu Na ⁺ cez tento kanál . Jedna molekula TTX sa považuje za postačujúcu na blokovanie kanálu Na ⁺ .

paralýza

TTX blokovaním vstupu Na ⁺ bráni tvorbe akčného potenciálu v neuronálnej bunke, ako aj jej množeniu pozdĺž axónu. Rovnakým spôsobom sa zabráni tvorbe akčných potenciálov vo svalových bunkách, čo je požiadavka na ich kontrakciu.

Preto, pretože sa svalové bunky nezmierňujú, dochádza k ich paralýze. V prípade bráničného svalu a medzirebrových svalov blokuje ich ochrnutie dýchanie a za niekoľko hodín spôsobuje smrť.

aplikácia

Nízka dávka TTX má analgetický účinok u pacientov so silnou bolesťou, ktorá sa nezmierňuje konvenčnou liečbou. Liečených bolo 24 pacientov s terminálnou rakovinou, ktorí boli podrobení 31 liečebným cyklom s dávkami TTX medzi 15 a 90 ug / deň.

Výsledkom bolo, že v 17 z 31 cyklov bolo pozorované klinicky významné zníženie intenzity bolesti. Úľava od bolesti pretrvávala dva alebo viac týždňov. TTX u väčšiny pacientov s rakovinou účinne zmiernil ťažkú ​​a refraktérnu bolesť.

Okrem toho spoločnosť Wex Pharmaceuticals študuje použitie tetrodotoxínu na liečenie bolesti u pacientov s pokročilou rakovinou. A tiež u užívateľov ópia, aby sa znížila konzumovaná dávka lieku.

Účinky na telo

parestézia

Nízka dávka TTX spôsobuje parestéziu, to znamená brnenie a znecitlivenie okolo úst, prstov a nôh. Tieto príznaky sú tiež súčasťou všeobecných príznakov otravy TTX.

príznaky

Existujú kontrakcie kostrového svalu ako celku, prejavujúce sa ťažkosťami pri formulovaní slov a prehĺtaním. Žiaci otrávených ľudí sú pevní a rozšírení. Najdramatickejšie je, že ľudia sú úplne ochrnutí, ale vedomí.

Kardiovaskulárne príznaky a príznaky sa vyznačujú bolesťou na hrudníku, hypotenziou a srdcovou arytmiou. Poruchy dýchacích ciest sa prejavujú dýchavičnosťou a cyanózou; to je modrastá farba kože a ústnej dutiny.

V gastrointestinálnom systéme sú bežné nauzea, vracanie a hnačka.

úmrtia

Miera úmrtnosti ľudí, ktorí prežili TTX a ktorí neboli liečení, je vyššia ako 50%. Smrť nastane do 4 až 6 hodín po otrave.

V niektorých prípadoch môže dôjsť k úmrtiu už za 20 minút. TTX môže zabiť človeka pri dávke 1 až 4 mg.

Fugus: smrtiace jedlo

V minulosti bola väčšina otrav TTX spôsobená požitím fugu. Fugus je jedlo, ktoré sa považuje za pochúťku japonského jedla a pripravuje sa z chrumkavých rýb; ktorý predstavuje najvyššiu koncentráciu TTX v pečeni a pohlavných žľazách.

V súčasnosti sa zaviedli kontroly na zníženie rizika otravy z tejto príčiny. Ľudia, ktorí spracúvajú mačacie ryby a ktorí pripravujú fugy, vyžadujú niekoľko rokov školenia, aby získali zručnosti, ktoré im umožnia pripraviť jedlo.

Referencie

1. Lago, J., Rodríguez, LP, Blanco, L., Vieites, JM, & Cabado, AG (2015). Tetrodotoxín, mimoriadne silný morský neurotoxín: distribúcia, toxicita, pôvod a terapeutické použitie. Morské liečivá, 13 (10), 6384-6406. doi: 10,3390 / md13106384
2. Národné centrum pre biotechnologické informácie. (2019). Tetrodotoxin. PubChem Database. CID = 11174599. Získané z: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
3. Wikipedia. (2019). Tetrodotoxin. Obnovené z: en.wikipedia.org
4. Chemická kniha. (2017). Tetrodotoxin. Obnovené z: chemicalbook.com
5. Drug Bank. (2019). Tetrodotoxin. Získané z: drugbank.ca