Tetrodotoxinstruktur, Eigenschaften, Verwendungen, Effekte

Der Tetrodotoxin (TTX) ist ein giftiger Aminoperhidroquin Tetraodontiform; Unter ihnen fischen die Luftballons. Es ist auch im Triton, flache Würmer (Platelmintos), Krabben, blaue Ringe Tintenfisch und in einer großen Anzahl von Bakterien.

Unter den Bakterienspezies, bei denen Tetrodotoxin (abgekürzte als TTX) ist, sind: die: die Vibrio algenolyticus, Pseudoalteromonas tetraodonis, sowie in anderen Bakterien der Gattung Vibrio und Pseudomonas. Von hier aus kann es intuitiv sein, dass sein Ursprung bakteriell ist.

Das Tetrodotoxinmolekül und eine seiner natürlichen Quellen: der Ballonfisch. Quelle: Originalbild (GFDL/CC-by-SA): Liné1derivat: capacio [CC BY-SA 4.0 (https: // creativecommons.Org/lizenzen/by-sa/4.0)]]

Das Vorhandensein von exokrinen Drüsen für die Sekretion der TTX im Globusfisch sowie deren Lagerung in Speicheldrüsen des Octopus der Blue Rings zeigte, dass bestimmte Tiere auch die Fähigkeit haben können, sie zu synthetisieren.

Der TTX übt den Körper auf seine Wirkung aus, indem er Natriumkanäle von neuronalen Axonen sowie Skelett- und glatten Muskelzellen blockiert. außer Herzmuskelzellen, die "Gates" gegen TTX resistent haben.

Die Hauptursache für den plötzlichen Tod des Menschen, der durch TTX vermittelt wird, ist seine lähmende Wirkung auf die Zwerchfell- und Interkostalmuskulatur; Muskeln, die zum Atmen notwendig sind. Daher tritt der Tod in wenigen Stunden nach der TTX -Aufnahme auf.

Die durchschnittliche tödliche orale Dosis (LD50) von Mäusen Tetrodotoxin beträgt 334 µg/kg Gewicht. Inzwischen beträgt LD50 für Kaliumcyanid 8,5 mg/kg. Dies bedeutet, dass TTX ein Gift ist, das ungefähr 25 -mal stärker ist als Kaliumcyanid.

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Tetrodotoxinstruktur

Molekülstruktur von Tetrodotoxin. Quelle: Benjah-BMM27 [Public Domain]

Das obere Bild zeigt die molekulare Struktur von Tetrodotoxin mit einem Modell von Kugeln und Balken. Die roten Kugeln entsprechen Sauerstoffatomen, blau bis Stickstoffatomen sowie schwarz und schwarz an Wasserstoff- bzw. Kohlenstücken.

Wenn es in den Atomen von O für einen Moment aufhört, ist zu sehen, dass sechs von ihnen als Hydroxylgruppen gefunden werden, OH; Daher gibt es sechs OH -Gruppen an der Peripherie des Moleküls. In der Zwischenzeit sind die verbleibenden zwei Atome wie sauerstoffhaltige Brücken in kondensierten zyklischen Einheiten.

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Andererseits gibt es kaum drei Stickstoffatome, aber sie gehören zu einer einzigartigen Gruppe: The Guanidino. Diese Gruppe kann eine positive Belastung tragen, wenn C = NH ein Wasserstoffionen gewinnt und sich in C = NH verwandelt₂⁺; Es würde sich daher am Boden des Moleküls befinden. Während im oberen Teil das oben genannte -oh ungeschützt sein und wie -o sein kann^-.

Somit kann Tetrodotoxin in verschiedenen Regionen seiner Struktur zwei ionische Belastungen gleichzeitig aufweisen; Was, obwohl es kompliziert erscheinen mag, vereinfacht wird, wenn ein Käfig berücksichtigt wird.

Käfig- und Wasserstoffbrücken

Tetrodotoxin kann dann als Käfig sichtbar gemacht werden, da seine fusionierten Zyklen eine kompakte Struktur darstellen. Oben wurde gesagt, dass er sechs OH -Gruppen in seiner Peripherie hat (wenn er keine negative Belastung hat), zusätzlich zu drei NH -Gruppen der Guanidino -Gruppe (wenn er keine positive Anklage hat).

Insgesamt kann das Molekül dann bis zu neun Wasserstoffbrücken spenden; Außerdem können Sie die gleiche Anzahl von Brücken und zwei weitere aufgrund interner Sauerstoffatome in ihren Zyklen akzeptieren. Daher ist dieser Käfig in Bezug auf intermolekulare Wechselwirkungen ziemlich aktiv; Sie können dort nicht "laufen", ohne es zu bemerken.

Dies bedeutet, dass es eine Stickstoff- oder Sauerstoffoberfläche gibt, so dass Tetrodotoxin aufgrund starker Wechselwirkungen verankert ist. In der Tat ist dies der Grund, warum es Natriumkanäle blockiert und sich wie ein Käfig-Eckeln verhalten, der den Na-Ion-Pass verhindert⁺ Innerhalb der Zellen.

Eigenschaften

Einige Eigenschaften oder Eigenschaften von Tetrodotoxin werden nachstehend erwähnt:

-Seine molekulare Formel C_elfH₁₇N₃ENTWEDER₈ und ein Molekulargewicht von 319,27 g/mol.

-Sie können TTX aus den Eierstöcken des Ballonfisches vorbereiten. Nachdem sie sie homogenisiert haben, fällt Proteine ​​aus, und der Überstand wird einer aktivierten Kohlenstoffchromatographie unterzogen. Erhalten von 8-9 g reinem TTX durch 1.000 g Fischrogen.

-Dehydrated TTX ist ein weißer Staub, wasserlösliches und verdünntes Essigsäure; Aber praktisch unlöslich in organischen Lösungsmitteln.

-Es ist thermostell, außer in einem alkalischen Medium. Es ist auch instabil, wenn 100 ºC in einem sauren Medium erhitzt werden.

-Wenn er bei 220 ° C erhitzt wird, verdunkelt er sich ohne Zersetzung.

-Das TTX wird durch starke Säuren und Alkalis zerstört.

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-Es hat eine Dissoziationskonstante, PKA = 8,76 in Wasser und PKA = 9,4 in 50 % Alkohol.

-Es ist eine monoorische Basis, die zwischen einem pH 3 - 8,5 stabil ist.

-Die Toxizität des TTX wird durch die 2 % Natrium -Natriumhydroxidwirkung beseitigt.

-Eine TTX -Dichte von 1.3768 g/cm wurde geschätzt³. Ebenso wurde ein Siedepunkt von 458,31 ºC geschätzt.

Wirkmechanismus

Natriumkanalblock

Die TTX blockiert die NA -Kanäle⁺, Verhinderung der Ausbreitung von Aktionspotentialen oder Nervenimpulsen in aufgeregten Zellen.

Durch die Verhinderung der Ausbreitung von Aktionspotentialen führt der TTX zu einer Lähmung von Muskelzellen, die zum Tod von Tieren in kurzer Zeit führt.

Die NA -Kanäle⁺, Wie andere ionische Kanäle sind sie Proteine, die die Plasmamembran überqueren. Diese sind spannungsabhängig; Das heißt, sie können auf eine angemessene Variation der potenziellen Membran mit ihrer Öffnung reagieren.

Das TTX ist ein Molekül mit einem Durchmesser von ungefähr 8 Å, das außerhalb des Na -Kanals platziert ist⁺; Genau im Mund, der Zugang zum Kanal ermöglicht und den Eintritt der NA verhindert⁺ durch das gleiche. Es wird angenommen, dass ein einzelnes TTX -Molekül ausreicht, um einen Na -Kanal zu blockieren⁺.

Lähmung

Der TTX durch Blockierung des Eintritts von NA⁺ verhindert die Bildung des Aktionspotentials in der neuronalen Zelle sowie ihre Ausbreitung im gesamten Axon. Auf die gleiche Weise wird die Bildung von Aktionspotentialen in Muskelzellen verhindert.

Daher tritt keine Vertragsmuskelzellen auf ihre Lähmung auf. Im Fall der Membranmuskel- und Interkostalmuskeln blockiert die Lähmung die Atmung und verursacht den Tod in wenigen Stunden.

Anwendungen

TTX mit niedriger Dosis hat bei Patienten mit schweren Schmerzen eine analgetische Wirkung. 24 Patienten leiden an Krebs im Endstadium und reichen sie auf 31 TTX -Dosisbehandlungszyklen zwischen 15 und 90 µg/Tag ein.

Infolgedessen wurde in 17 der 31 Zyklen eine klinisch signifikante Verringerung der Schmerzintensität beobachtet. Die Schmerzlinderung blieb zwei oder mehr Wochen bestehen. Der TTX milderte schwere und resistente Schmerzen der meisten Krebspatienten effektiv.

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Darüber hinaus untersucht das WEX Pharmaceuticals Company die Verwendung von Tetrodotoxin zur Schmerzbehandlung bei fortgeschrittenen Krebspatienten. Und auch bei Opiumverbrauchern, um die Dosis des Arzneimittels zu verringern.

Auswirkungen auf den Organismus

Parästhesie

Eine niedrige Dosis TTX erzeugt Paral. Diese Symptome sind auch Teil der allgemeinen Symptome einer TTX -Vergiftung.

Symptome

In seiner Gesamtheit gibt es Skelettmuskelkontraktionen, die sich durch eine Schwierigkeit bei der Artikulation von Wörtern und Schlucken manifestieren. Die Pupillen der vergifteten Menschen werden festgelegt und erweitert. Das dramatischste ist, dass die Menschen völlig gelähmt sind, aber bewusst sind.

Herz -Kreislauf -Anzeichen und -Symptome sind durch Brustschmerzen, Hypotonie und Herzrhythmie gekennzeichnet. Veränderung der Atemwege zeigt sich durch Atembeschwerden und Zyanose; Das heißt, bläuliche Hautfarbe und Mundhöhle.

Im Magen -Darm -System werden normalerweise Übelkeit, Erbrechen und Durchfall vorgestellt.

Tod

Die Sterblichkeitsrate der Menschen, die TTX eingenommen haben und nicht behandelt wurden, beträgt größer als 50%. Der Tod tritt in einer Zeit zwischen 4 und 6 Stunden nach der Vergiftung auf.

In einigen Fällen kann der Tod in einem Zeitraum von nur 20 Minuten auftreten. TTX kann den Tod einer Person zu einer Dosis von nur 1 bis 4 mg führen.

Der Fugus: ein sterbliches Gericht

In der Vergangenheit wurde die größte Vergiftung mit TTX durch die Aufnahme von Fugus verursacht. Fugus ist ein Gericht, das als Exquisität japanischer Lebensmittel angesehen wird und mit dem Ballonfisch zubereitet wird. die seine höchste TTX -Konzentration in der Leber und in den Gonaden darstellt.

Derzeit wurden Kontrollen festgelegt, um das Risiko einer Vergiftung für diese Sache zu verringern. Menschen, die den Ballonfisch verarbeiten und den Fugus zubereiten.

Verweise

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