TETRODOTOXIN: STRUKTUR, EGENSKAPER, BRUK, EFFEKTER - KJEMI - 2026

Den tetrodotoxin (TTX) er en giftig aminoperhidroquinazolina, funnet i lever og ovarier fisk rekkefølgen Tetraodontiformes; inkludert pufferfisken. På samme måte finnes den i myrer, flatorm (flatorm), krabber, den blåringede blekkspruten og i et stort antall bakterier.

Blant bakterieartene der tetrodotoxin (forkortet TTX) er, er: Vibrio algynolyticus, Pseudoalteromonas tetraodonis, samt andre bakterier av slekten Vibrio og Pseudomonas. Herfra kan det innledes at opprinnelsen er bakteriell.

Tetrodotoksinmolekylet og en av dets naturlige kilder: pufferfisken. Kilde: Originalbilde (GFDL / cc-by-sa): Liné1Derivative: Capaccio

Tilstedeværelsen av eksokrine kjertler for utskillelse av TTX i pufferfisk, så vel som lagring i spyttkjertlene i den blåringede blekkspruten, viste at visse dyr også kan ha evnen til å syntetisere den.

TTX utøver sin handling på kroppen ved å blokkere natriumkanalene i nevronale aksoner og skjelett- og glattmuskelceller; bortsett fra hjertemuskelceller, som har TTX-resistente “porter”.

Den viktigste årsaken til plutselig død hos mennesker som er formidlet av TTX, er dens lammende virkning på mellomgulvet og interkostale muskler. muskler som trengs for å puste. Derfor oppstår døden i løpet av få timer, etter inntak av TTX.

Median dødelig oral dose (LD50) tetrodotoxin for mus er 334 ug / kg kroppsvekt. I mellomtiden er LD50 for kaliumcyanid 8,5 mg / kg. Dette betyr at TTX er omtrent 25 ganger kraftigere gift enn kaliumcyanid.

Struktur av tetrodotoxin

Molekylær struktur av tetrodotoxin. Kilde: Benjah-bmm27

Det øvre bildet viser molekylstrukturen til tetrodotoxin med en kule- og stavemodell. De røde kulene tilsvarer oksygenatomer, de blå med nitrogenatomer, og de hvite og svarte til henholdsvis hydrogeler og karbonatomer.

Hvis du stopper et øyeblikk ved O-atomene, vil du se at seks av dem blir funnet som hydroksylgrupper, OH; Derfor er det seks OH-grupper på periferien av molekylet. I mellomtiden er de to gjenværende atomene som oksygenrike broer i kondenserte sykliske enheter.

På den annen side er det knapt tre nitrogenatomer, men de tilhører en unik gruppe: guanidino. Denne gruppen kan bære en positiv ladning hvis C-NH får et hydrogenion, transformerer til C-NH ₂ ⁺ ; det vil derfor være lokalisert i den nedre delen av molekylet. Mens den er på toppen, kan toppen -OH avbeskyttes og som -O ^- .

Dermed kan tetrodotoxin ha to ioniske ladninger samtidig i forskjellige regioner av dens struktur; som, selv om det kan virke komplisert, forenkles ved å betrakte det som et bur.

Bur og hydrogenbroer

Tetrodotoxin kan deretter visualiseres som et bur, siden dets smeltede sykluser representerer en kompakt struktur. Over ble det sagt at den har seks OH-grupper i sin periferi (hvis den ikke har en negativ ladning), i tillegg til tre NH-grupper som tilhører guanidinogruppen (hvis den ikke har en positiv ladning).

Totalt er molekylet da i stand til å donere opp til ni hydrogenbindinger; Og på samme måte kan den ta imot samme antall broer, og to til på grunn av de indre oksygenatomer i syklusene. Derfor er nevnte bur ganske aktivt når det gjelder intermolekylære interaksjoner; Han kan ikke "gå" rundt uten å bli lagt merke til.

Dette betyr at det er nok at det er en nitrogen eller oksygenert overflate for tetrodotoksinet å forankre på grunn av de sterke interaksjonene. Faktisk er dette grunnen til at den blokkerer natriumkanaler og oppfører seg som et kork-bur som forhindrer passering av Na ⁺ -ioner inn i celler.

kjennetegn

Noen kjennetegn eller egenskaper ved tetrodotoxin er nevnt nedenfor:

-Det molekylformel C ₁₁ H ₁₇ N ₃ O ₈ og en molekylvekt på 319,27 g / mol.

-TTX kan tilberedes fra eggstokkene i pufferfisken. Etter homogenisering utfelles proteinene, og supernatanten underkastes aktivert karbonkromatografi; oppnåelse av 8-9 g ren TTX per 1000 g fiskerogn.

-Dehydratiserte TTX er et hvitt pulver, oppløselig i vann og fortynnet eddiksyre; men praktisk talt uoppløselig i organiske løsningsmidler.

-Det er termostabilt, bortsett fra i et alkalisk miljø. Den er også ustabil når den varmes opp til 100 ºC i et surt miljø.

-Når det varmes opp til 220 ºC, mørkner det uten å bryte ned.

-TTX ødelegges av sterke syrer og alkalier.

-Den har en dissosiasjonskonstant, pKa = 8,76 i vann, og pKa = 9,4 i 50% alkohol.

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

-TTX-toksisitet elimineres ved virkning av 2% natriumhydroksyd i 90 minutter.

-En TTX-tetthet på 1,3768 g / cm ³ er estimert . På samme måte er det beregnet et kokepunkt på 458,31 ºC.

Virkningsmekanismen

Natriumkanalblokk

TTX blokkerer Na ⁺ -kanaler , og forhindrer forplantning av handlingspotensialer eller nerveimpulser i spennende celler.

Ved å forhindre spredning av handlingspotensialer, fører TTX til muskelcelleparalyse som fører til død av dyr på kort tid.

Na ⁺ -kanaler , som andre ionekanaler, er proteiner som krysser plasmamembranen. Disse er spenningsavhengige; det vil si at de er i stand til å svare på en passende variasjon av membranpotensialet med åpningen.

TTX er et molekyl med omtrent 8 Å i diameter, som er plassert på utsiden av Na ⁺ -kanalen ; nøyaktig i munnen som gir tilgang til kanalen, forhindrer inngangen av Na ⁺ gjennom den. Et enkelt molekyl av TTX anses som tilstrekkelig til å blokkere en Na ⁺ -kanal .

Lammelse

TTX ved å blokkere oppføringen av Na ⁺ forhindrer dannelse av handlingspotensialet i nevroncellen, så vel som dens forplantning langs aksonet. På samme måte forhindres dannelse av handlingspotensialer i muskelceller, et krav for deres sammentrekning.

Ettersom muskelcellene ikke trekker seg sammen, skjer lammelsen av dem. Når det gjelder mellomgulvmuskulaturen og mellomkostmuskulaturen, blokkerer lammelsen deres pusten og forårsaker død i løpet av få timer.

applikasjoner

Lavdosert TTX har smertestillende virkning hos pasienter med sterke smerter som ikke er lettet ved konvensjonelle behandlinger. 24 pasienter som led av terminal kreft ble behandlet og utsatt dem for 31 behandlingssykluser med doser TTX mellom 15 og 90 ug / dag.

Som et resultat ble en klinisk signifikant reduksjon i smerteintensitet observert i 17 av de 31 syklusene. Smertelindring vedvarte i to eller flere uker. TTX lindret effektivt alvorlige og ildfaste smerter hos de fleste kreftpasienter.

I tillegg studerer Wex Pharmaceuticals selskapet bruken av tetrodotoxin for behandling av smerter hos pasienter med avansert kreft. Og også hos opiumbrukere, for å redusere den konsumerte dosen av stoffet.

Effekter på kroppen

parestesi

En lav dose TTX forårsaker parestesi, det vil si en prikking og nummenhet rundt munnen og fingrene og tærne. Disse symptomene er også en del av de generelle symptomene på TTX-forgiftning.

symptomer

Det er sammentrekninger av skjelettmuskulaturen som en helhet, manifestert av vanskeligheter med å artikulere ord og svelge. Elevene til forgiftede mennesker er faste og utvidede. Det mest dramatiske er at mennesker er fullstendig lam, men bevisste.

Kardiovaskulære tegn og symptomer er preget av brystsmerter, hypotensjon og hjertearytmi. Luftveisforstyrrelsen manifesteres av kortpustethet og cyanose; det vil si den blålige fargen på huden og munnhulen.

Kvalme, oppkast og diaré er vanlig i mage-tarmsystemet.

Død

Dødsraten for personer som inntok TTX, og ikke har blitt behandlet, er større enn 50%. Døden skjer innen 4 til 6 timer etter forgiftning.

I noen tilfeller kan døden skje på så kort som 20 minutter. TTX kan drepe en person i en dose helt ned til 1 til 4 mg.

Fugussen: en dødelig rett

Tidligere var de fleste TTX-forgiftninger forårsaket av inntak av fugus. Fugus er en rett som regnes som en delikatesse av japansk mat og tilberedes med puffer fisk; som presenterer den høyeste konsentrasjonen av TTX i leveren og gonader.

For øyeblikket er det etablert kontroller for å redusere risikoen for forgiftning fra denne årsaken. Menneskene som bearbeider pufferfisken og som tilbereder fugusen trenger trening i flere år for å oppnå ferdighetene som lar dem tilberede retten.

referanser

1. Lago, J., Rodríguez, LP, Blanco, L., Vieites, JM, & Cabado, AG (2015). Tetrodotoxin, et ekstremt kraftig marint nevrotoksin: Distribusjon, toksisitet, opprinnelse og terapeutisk bruk. Marine medisiner, 13 (10), 6384-6406. doi: 10.3390 / md13106384
2. Nasjonalt senter for informasjon om bioteknologi. (2019). Tetrodotoxin. PubChem-databasen. CID = 11174599. Gjenopprettet fra: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
3. Wikipedia. (2019). Tetrodotoxin. Gjenopprettet fra: en.wikipedia.org
4. Kjemisk bok. (2017). Tetrodotoxin. Gjenopprettet fra: chemicalbook.com
5. Drug Bank. (2019). Tetrodotoxin. Gjenopprettet fra: drugbank.ca