TETRODOTOXIN: STRUKTUR, KARAKTERISTIKA, ANVENDELSER, EFFEKTER - KEMI - 2025

Den tetrodotoxin (TTX) er en giftig aminoperhidroquinazolina, fundet i lever og æggestokke fiske rækkefølgen fastkæbede fisk; inklusive pufferfisk. Ligeledes findes den i myrer, fladorme (fladorm), krabber, den blåringede blæksprutte og i et stort antal bakterier.

Blandt de bakterier, hvor tetrodotoxin (forkortet TTX) findes, er: Vibrio algynolyticus, Pseudoalteromonas tetraodonis samt andre bakterier af slægten Vibrio og Pseudomonas. Herfra kan det antydes, at dets oprindelse er bakterielt.

Tetrodotoksinmolekylet og en af ​​dets naturlige kilder: pufferfisken. Kilde: Originalbillede (GFDL / cc-by-sa): Liné1Derivativ: Capaccio

Tilstedeværelsen af ​​eksokrine kirtler til udskillelse af TTX i pufferfisk såvel som dens opbevaring i spytkirtler i den blåringede blæksprutte, viste, at visse dyr også kan være i stand til at syntetisere den.

TTX udøver sin virkning på kroppen ved at blokere natriumkanalerne i neuronale aksoner og skelet- og glatmuskelceller; undtagen hjertemuskelceller, som har TTX-resistente “porte”.

Den største årsag til pludselig død hos mennesker, der er formidlet af TTX, er dens lammende virkning på mellemgulvet og interkostalmusklerne. muskler, der er nødvendige for vejrtrækning. Derfor forekommer døden inden for få timer efter indtagelse af TTX.

Den median letale orale dosis (LD50) tetrodotoxin til mus er 334 ug / kg kropsvægt. I mellemtiden er LD50 for kaliumcyanid 8,5 mg / kg. Dette betyder, at TTX er omkring 25 gange kraftigere gift end kaliumcyanid.

Struktur af tetrodotoxin

Molekylær struktur af tetrodotoxin. Kilde: Benjah-bmm27

Det øverste billede viser molekylstrukturen af ​​tetrodotoxin med en kugle- og stavemodel. De røde kugler svarer til oxygenatomerne, de blå kugler til nitrogenatomerne og de hvide og sorte kugler til henholdsvis hydrogener og kulhydrater.

Hvis du stopper et øjeblik ved O-atomerne, vil du se, at seks af dem findes som hydroxylgrupper, OH; der er derfor seks OH-grupper på periferien af ​​molekylet. I mellemtiden er de to resterende atomer som oxygenerede broer inden i kondenserede cykliske enheder.

På den anden side er der næppe tre nitrogenatomer, men de hører til en unik gruppe: guanidino. Denne gruppe kan bære en positiv ladning, hvis C = NH får en hydrogenion, omdanne til C = NH ₂ ⁺; det vil derfor være placeret i den nedre del af molekylet. Mens i toppen, kan den øverste -OH deprotoneres og som -O ^-.

Således kan tetrodotoxin have to ioniske ladninger på samme tid i forskellige områder af dens struktur; hvilket, selv om det kan virke kompliceret, forenkles ved at betragte det som et bur.

Bur og brintbroer

Tetrodotoxin kan derefter visualiseres som et bur, da dets smeltede cykler repræsenterer en kompakt struktur. Ovenfor blev det sagt, at det har seks OH-grupper i sin periferi (hvis det ikke har en negativ ladning), ud over tre NH-grupper, der tilhører guanidinogruppen (hvis den ikke har en positiv ladning).

I alt er molekylet i stand til at donere op til ni brintbindinger; Og ligeledes kan det acceptere det samme antal broer og to mere på grund af de indre iltatomer i dets cyklusser. Derfor er nævnte bur ganske aktivt med hensyn til intermolekylære interaktioner; Han kan ikke "gå rundt" uden at blive bemærket.

Dette betyder, at der er nok, at der er en nitrogen- eller oxygeneret overflade til, at tetrodotoksinet kan forankres på grund af de stærke interaktioner. Faktisk er dette grunden til, at det blokerer natriumkanaler og opfører sig som et korkbur, der forhindrer passering af Na ⁺ -ioner i cellerne.

egenskaber

Nogle karakteristika eller egenskaber ved tetrodotoxin er nævnt nedenfor:

-Dens molekylære formel C ₁₁ H ₁₇ N ₃ O ₈ og en molekylvægt på 319,27 g / mol.

-TTX kan fremstilles ud fra pufferfiskens æggestokke. Efter homogenisering udfældes proteinerne, og supernatanten underkastes aktiveret kulstofkromatografi; opnåelse af 8-9 g ren TTX pr. 1.000 g fiskerogn.

-Dehydratiseret TTX er et hvidt pulver, opløseligt i vand og fortyndet eddikesyre; men praktisk taget uopløselig i organiske opløsningsmidler.

-Det er termostabilt undtagen i et alkalisk miljø. Det er også ustabilt, når det opvarmes til 100 ° C i et surt miljø.

-Når det opvarmes til 220 ºC, mørkner det uden at nedbrydes.

-TTX ødelægges af stærke syrer og alkalier.

-Det har en dissociationskonstant, pKa = 8,76 i vand, og pKa = 9,4 i 50% alkohol.

-Det er en monosyre base, stabil mellem en pH 3 - 8,5.

-TTX-toksicitet elimineres ved virkning af 2% natriumhydroxid i 90 minutter.

-A TTX densitet på 1,3768 g / cm ³ er blevet anslået. Ligeledes er et kogepunkt på 458,31 ºC estimeret.

Handlingsmekanisme

Natriumkanalblok

TTX blokerer Na ⁺ -kanaler og forhindrer forplantning af handlingspotentialer eller nerveimpulser i exciterbare celler.

Ved at forhindre spredning af handlingspotentialer fører TTX til muskelcelle-lammelse, der fører til død af dyr på kort tid.

Na ⁺ -kanaler er som andre ionkanaler proteiner, der krydser plasmamembranen. Disse er spændingsafhængige; de er i stand til at reagere på en passende variation af membranpotentiale med deres åbning.

TTX er et molekyle med en diameter på ca. 8 Å, der er placeret på ydersiden af ​​Na ⁺ -kanalen; nøjagtigt i munden, der giver adgang til kanalen, hvilket forhindrer indgangen af ​​Na ⁺ gennem den. Et enkelt molekyle af TTX betragtes som tilstrækkeligt til at blokere en Na ⁺ -kanal.

Lammelse

TTX ved at blokere for indgangen af ​​Na ⁺ forhindrer dannelse af handlingspotentialet i neuroncellen såvel som dens forplantning langs akson. På samme måde forhindres dannelse af handlingspotentialer i muskelceller, som er et krav for deres sammentrækning.

Da muskelcellerne ikke trækker sig sammen, forekommer deres lammelse. I tilfælde af mellemgulvemuskler og interkostalmuskler blokerer deres lammelse vejrtrækning og forårsager død inden for få timer.

Applikationer

Lavdosis TTX har smertestillende virkning hos patienter med svær smerte, der ikke er lettet ved konventionelle behandlinger. 24 patienter, der lider af terminal kræft, blev behandlet og udsat dem for 31 behandlingscyklusser med doser af TTX mellem 15 og 90 ug / dag.

Som et resultat blev der observeret en klinisk signifikant reduktion i smerteintensitet i 17 af de 31 cykler. Smertelindring varede i to eller flere uger. TTX mindskede effektivt alvorlige og ildfaste smerter hos de fleste kræftpatienter.

Derudover undersøger Wex Pharmaceuticals-virksomheden brugen af ​​tetrodotoxin til behandling af smerter hos patienter med avanceret kræft. Og også hos opiumbrugere for at reducere den forbrugte dosis af stoffet.

Effekter på kroppen

paræstesi

En lav dosis af TTX forårsager paræstesi, det vil sige en prikken og følelsesløshed omkring munden og fingrene og tæerne. Disse symptomer er også en del af de generelle symptomer på TTX-forgiftning.

Symptomer

Der er sammentrækninger af knoglemusklerne som helhed, manifesteret ved en vanskelighed med at artikulere ord og sluge. Eleverne til forgiftede mennesker er faste og udvidede. Den mest dramatiske ting er, at mennesker er fuldstændigt lammede, men bevidste.

Kardiovaskulære tegn og symptomer er kendetegnet ved brystsmerter, hypotension og hjertearytmi. Åndedrætsforstyrrelsen manifesteres ved åndenød og cyanose; det vil sige den blålige farve på huden og mundhulen.

Kvalme, opkast og diarré er almindelige i mave-tarm-systemet.

Død

Dødsfrekvensen for mennesker, der indtog TTX og ikke er blevet behandlet, er større end 50%. Død forekommer inden for 4 til 6 timer efter forgiftning.

I nogle tilfælde kan døden forekomme på så kort som 20 minutter. TTX kan dræbe en person i en dosis på så lavt som 1 til 4 mg.

Fugussen: en dødbringende skål

Tidligere var de fleste TTX-forgiftninger forårsaget af indtagelse af fugus. Fugus er en tallerken, der betragtes som en delikatesse af japansk mad og tilberedes med pufferfisk; der præsenterer sin højeste koncentration af TTX i leveren og gonader.

I øjeblikket er der etableret kontrol for at reducere risikoen for forgiftning af denne årsag. De mennesker, der forarbejder pufferfisken, og som tilbereder fugussen, kræver træning i flere år for at få de færdigheder, der giver dem mulighed for at tilberede skålen.

Referencer

1. Lago, J., Rodríguez, LP, Blanco, L., Vieites, JM, & Cabado, AG (2015). Tetrodotoxin, et ekstremt kraftigt marine neurotoksin: Distribution, toksicitet, oprindelse og terapeutisk brug. Marine lægemidler, 13 (10), 6384-6406. doi: 10.3390 / md13106384
2. National Center for Biotechnology Information. (2019). Tetradotoxin. PubChem-database. CID = 11174599. Gendannes fra: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
3. Wikipedia. (2019). Tetradotoxin. Gendannet fra: en.wikipedia.org
4. Kemisk bog. (2017). Tetradotoxin. Gendannes fra: Chemicalbook.com
5. Drug Bank. (2019). Tetradotoxin. Gendannes fra: drugbank.ca