TETRODOTOXIN: STRUKTURA, VLASTNOSTI, POUŽITÍ, ÚČINKY - CHEMIE - 2026

Tetrodotoxin (TTX) je jedovatý aminoperhidroquinazolina, nalezeny v játrech a vaječníků ryby pořadí Tetraodontiformes; včetně puffer ryby. Podobně se vyskytuje u mloků, ploštěnců (flatworms), krabů, chobotnice modro-kroužkové a ve velkém počtu bakterií.

Mezi bakteriální druhy, u nichž se vyskytuje tetrodotoxin (zkráceně TTX), patří: Vibrio algynolyticus, Pseudoalteromonas tetraodonis, jakož i další bakterie rodu Vibrio a Pseudomonas. Odtud je možné si uvědomit, že jeho původ je bakteriální.

Molekula tetrodotoxinů a jeden z jejích přírodních zdrojů: rybí puffer. Zdroj: Původní obrázek (GFDL / cc-by-sa): Liné1Derivativní: Capaccio

Přítomnost exokrinních žláz pro sekreci TTX v rybičkách, stejně jako její skladování ve slinných žlázách chobotnice s modrým kruhem, však ukázala, že některá zvířata mohou mít také schopnost ji syntetizovat.

TTX působí na tělo tím, že blokuje sodíkové kanály neuronálních axonů a buněk kosterního a hladkého svalstva; s výjimkou buněk srdečního svalu, které mají „brány“ odolné vůči TTX.

Hlavní příčinou náhlého úmrtí u člověka zprostředkovaného TTX je jeho paralyzující účinek na bránici a mezikostální svaly; svaly potřebné pro dýchání. K úmrtí proto dochází po několika hodinách po požití TTX.

Střední letální perorální dávka (LD50) tetrodotoxinu pro myši je 334 ug / kg tělesné hmotnosti. Mezitím je LD50 pro kyanid draselný 8,5 mg / kg. To znamená, že TTX je asi 25krát silnější jed než kyanid draselný.

Struktura tetrodotoxinu

Molekulární struktura tetrodotoxinu. Zdroj: Benjah-bmm27

Horní obrázek ukazuje molekulární strukturu tetrodotoxinu u modelu koule a pruty. Červené koule odpovídají atomům kyslíku, modré koule atomům dusíku a bílé a černé koule vodíkům a uhlíkům.

Pokud se na okamžik zastavíte na atomech O, uvidíte, že šest z nich se nachází jako hydroxylové skupiny, OH; proto je na periferii molekuly šest OH skupin. Mezitím jsou dva zbývající atomy jako okysličené můstky uvnitř kondenzovaných cyklických jednotek.

Na druhou stranu jsou sotva tři atomy dusíku, ale patří do jedinečné skupiny: guanidino. Tato skupina může nést pozitivní náboj, pokud C = NH získá iont vodíku, transformuje do C = NH ₂ ⁺; proto by byla umístěna ve spodní části molekuly. Zatímco v horní části, horní OH lze deprotonaci a jako -O ^-.

Tetrodotoxin tedy může mít dva iontové náboje současně v různých oblastech své struktury; což, i když se může zdát složité, je zjednodušeno tím, že se považuje za klec.

Klecové a vodíkové mosty

Tetrodotoxin lze poté vizualizovat jako klec, protože jeho kondenzované cykly představují kompaktní strukturu. Výše bylo řečeno, že má na svém obvodu šest OH skupin (pokud nemá záporný náboj), kromě tří NH skupin patřících do guanidinové skupiny (pokud nemá kladný náboj).

Celkově je tedy molekula schopna darovat až devět vodíkových vazeb; A stejně tak může přijmout stejný počet můstků a další dva kvůli vnitřním atomům kyslíku ve svých cyklech. Uvedená klec je proto docela aktivní, pokud jde o intermolekulární interakce; Nemůže „chodit“ kolem, aniž by si toho všiml.

To znamená, že je dost, že existuje dusík nebo okysličený povrch, aby se tetrodotoxin mohl ukotvit kvůli silným interakcím. Ve skutečnosti je to důvod, proč blokuje sodíkové kanály, chová se jako korková klec, která zabraňuje průchodu iontů Na ⁺ do buněk.

vlastnosti

Níže jsou uvedeny některé vlastnosti nebo vlastnosti tetrodotoxinu:

-Its molekulární vzorec C ₁₁ H ₁₇ N ₃ O ₈ a molekulovou hmotnost 319.27 g / mol.

-TTX lze připravit z vaječníků oblázkové ryby. Po homogenizaci se proteiny vysráží a supernatant se podrobí chromatografii na aktivním uhlí; získá se 8-9 g čistého TTX na 1 000 g rybích jiker.

- Dehydratovaný TTX je bílý prášek, rozpustný ve vodě a zředěné kyselině octové; ale prakticky nerozpustný v organických rozpouštědlech.

- Je termostabilní, s výjimkou alkalického prostředí. Je také nestabilní, když se zahřeje na 100 ° C v kyselém prostředí.

- Při zahřátí na 220 ° C ztmavne bez rozkladu.

-TTX je ničen silnými kyselinami a zásadami.

-Je disociační konstanta, pKa = 8,76 ve vodě a pKa = 9,4 v 50% alkoholu.

-Je to monoacidová báze, stabilní mezi pH 3 - 8,5.

-TTX toxicita je eliminována působením 2% hydroxidu sodného po dobu 90 minut.

Hustota -A TTX z 1.3768 g / cm ³ se odhaduje. Rovněž byl odhadnut bod varu 458,31 ° C.

Mechanismus účinku

Blok sodíkových kanálů

TTX blokuje kanály Na ⁺, brání šíření akčních potenciálů nebo nervových impulzů ve excitovatelných buňkách.

Tím, že brání šíření akčních potenciálů, vede TTX k paralýze svalových buněk, což vede k smrti zvířat v krátké době.

Na ⁺ kanály, stejně jako jiné iontové kanály, jsou proteiny, které procházejí plazmatickou membránou. Ty jsou závislé na napětí; to znamená, že jsou schopné reagovat na vhodnou změnu membránového potenciálu svým otevřením.

TTX je molekula o průměru přibližně 8 Á, která je umístěna na vnější straně kanálu Na ⁺; přesně v ústech, která umožňuje přístup k kanálu a brání vstupu Na ⁺ skrz něj. Jedna molekula TTX je považována za dostatečnou pro blokování kanálu Na ⁺.

Ochrnutí

TTX blokováním vstupu Na ⁺ brání tvorbě akčního potenciálu v neuronální buňce a také jejímu šíření podél axonu. Stejně tak je zabráněno vytváření akčních potenciálů ve svalových buňkách, což je požadavek na jejich kontrakci.

Proto, protože se svalové buňky nesnižují, dochází k jejich paralýze. V případě bráničního svalu a mezikostálních svalů blokuje jejich ochrnutí dýchání a během několika hodin způsobuje smrt.

Aplikace

Nízká dávka TTX má analgetický účinek u pacientů se silnou bolestí, kterou konvenční léčba nezmiňuje. Bylo léčeno 24 pacientů trpících terminálním karcinomem, kteří byli podrobeni 31 léčebným cyklům dávkami TTX mezi 15 a 90 ug / den.

V důsledku toho bylo pozorováno klinicky významné snížení intenzity bolesti v 17 ze 31 cyklů. Úleva od bolesti přetrvávala dva nebo více týdnů. U většiny pacientů s rakovinou TTX účinně zmírnila těžkou a refrakterní bolest.

Společnost Wex Pharmaceuticals dále studuje použití tetrodotoxinu k léčbě bolesti u pacientů s pokročilým karcinomem. A také u uživatelů opia, aby se snížila konzumovaná dávka drogy.

Účinky na tělo

Parestézie

Nízká dávka TTX způsobuje parestezii, tj. Brnění a znecitlivění kolem úst, prstů a nohou. Tyto příznaky jsou také součástí obecných příznaků otravy TTX.

Příznaky

Existují kontrakce kosterního svalu jako celku, projevující se obtížemi ve formulaci slov a polykáním. Žáci otrávených lidí jsou fixní a rozšíření. Nejdramatičtější věcí je, že lidé jsou úplně ochrnutí, ale vědomí.

Kardiovaskulární příznaky a symptomy jsou charakterizovány bolestí na hrudi, hypotenzí a srdeční arytmií. Poruchy dýchání se projevují dušností a cyanózou; to je namodralá barva kůže a ústní dutiny.

V gastrointestinálním systému jsou běžné nevolnost, zvracení a průjem.

Smrt

Míra úmrtnosti lidí, kteří požili TTX a nebyli léčeni, je vyšší než 50%. Smrt nastane do 4 až 6 hodin po otravě.

V některých případech může dojít ke smrti za pouhých 20 minut. TTX může zabít člověka v dávce 1 až 4 mg.

Fugus: smrtící jídlo

V minulosti byla většina otrav TTX způsobena požitím fugů. Fugus je jídlo, které je považováno za pochoutku japonského jídla a je připraveno s rybičkami; který představuje jeho nejvyšší koncentraci TTX v játrech a pohlavních žlázách.

V současné době byly zavedeny kontroly ke snížení rizika otravy z této příčiny. Lidé, kteří zpracovávají ryby potulné a kteří připravují fugy, vyžadují několik let školení, aby získali obratnost, která jim umožní připravit jídlo.

Reference

1. Lago, J., Rodríguez, LP, Blanco, L., Vieites, JM, & Cabado, AG (2015). Tetrodotoxin, mimořádně silný mořský neurotoxin: distribuce, toxicita, původ a terapeutické použití. Marine drug, 13 (10), 6384-6406. doi: 10,3390 / md13106384
2. Národní centrum pro biotechnologické informace. (2019). Tetrodotoxin. PubChem Database. CID = 11174599. Obnoveno z: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
3. Wikipedia. (2019). Tetrodotoxin. Obnoveno z: en.wikipedia.org
4. Chemická kniha. (2017). Tetrodotoxin. Obnoveno z: chemicalbook.com
5. Drug Bank. (2019). Tetrodotoxin. Obnoveno z: drugbank.ca