TETRODOTOKSIINI: RAKENNE, OMINAISUUDET, KÄYTTÖ, VAIKUTUKSET - KEMIA - 2026

Tetrodotoksiinia (TTX) on myrkyllinen aminoperhidroquinazolina, löydetty maksasta ja munasarjat kalastaa järjestyksessä jäykkäleukakalat; mukaan lukien pufferkalat. Samoin sitä on löytöissä newt-matoissa (flatworms), rapuissa, sinisimppuisissa mustekalaissa ja monissa bakteereissa.

Bakteerilajeista, joista löytyy tetrodotoksiinia (lyhennettynä TTX), ovat: Vibrio algynolyticus, Pseudoalteromonas tetraodonis, samoin kuin muut Vibrio- ja Pseudomonas-suvun bakteerit. Tästä eteenpäin voidaan ymmärtää, että sen alkuperä on bakteeri.

Tetrodotoksiinimolekyyli ja yksi sen luonnollisista lähteistä: puffer kala. Lähde: Alkuperäinen kuva (GFDL / cc-by-sa): Liné1 Johdannainen: Capaccio

Kuitenkin eksokriinisten rauhasten läsnäolo TTX: n erittämiseksi suikalekaloissa, samoin kuin sen varastointi sinisen renkaan mustekalan sylkirauhasissa, osoitti, että joillakin eläimillä voi myös olla kyky syntetisoida se.

TTX kohdistaa vaikutuksensa kehoon estämällä hermostoaksonien ja luurangan ja sileiden lihassolujen natriumkanavat; paitsi sydänlihassoluissa, joissa on TTX-kestävät “portit”.

TTX: n välittämä ihmisen äkillisen kuoleman tärkein syy on sen halvaantuminen kalvoon ja rintavälisiin lihaksiin; hengittämiseen tarvittavat lihakset. Siksi kuolema tapahtuu muutamassa tunnissa, kun TTX on nielty.

Hiiren tetrodotoksiinin keskimääräinen tappava oraalinen annos (LD50) on 334 ug / painokilo. Samaan aikaan kaliumsyanidin LD50 on 8,5 mg / kg. Tämä tarkoittaa, että TTX on noin 25 kertaa voimakkaampi myrkky kuin kaliumsyanidi.

Tetrodotoksiinin rakenne

Tetrodotoksiinin molekyylirakenne. Lähde: Benjah-bmm27

Yläkuva esittää tetrodotoksiinin molekyylirakennetta pallo- ja sauvamallissa. Punainen pallo vastaa happiatomeja, sininen pallo typpiatomiin ja valkoinen ja musta pallo vetyjä ja hiiltä.

Jos pysähdyt hetkeksi O-atomeihin, huomaat, että niistä kuusi esiintyy hydroksyyliryhminä, OH; siksi molekyylin reunalla on kuusi OH-ryhmää. Samaan aikaan kaksi jäljellä olevaa atomia ovat kuin hapetettuja siltoja kondensoituneissa syklisissä yksiköissä.

Toisaalta typpiatomeja on tuskin kolme, mutta ne kuuluvat ainutlaatuiseen ryhmään: guanidino. Tämä ryhmä voi on positiivinen varaus, jos C = NH saa vetyionin, muuttamassa osaksi C = NH ₂ ⁺; sen vuoksi se sijaitsisi molekyylin alaosassa. Ollessaan ylhäällä alkuun -OH voidaan deprotonoida ja -O ^-.

Siten tetrodotoksiinilla voi olla kaksi ionivarausta samanaikaisesti rakenteensa eri alueilla; jota, vaikka se saattaa tuntua monimutkaiselta, yksinkertaistetaan pitämällä sitä häkinä.

Häkki- ja vedysillat

Tetrodotoksiini voidaan sitten visualisoida häkiksi, koska sen sulautuneet syklit edustavat kompaktia rakennetta. Edellä sanottiin, että sen reuna-alueella on kuusi OH-ryhmää (jos sillä ei ole negatiivista varausta), lisäksi kolmen guanidino-ryhmään kuuluvan NH-ryhmän lisäksi (jos sillä ei ole positiivista varausta).

Kaiken kaikkiaan molekyyli kykenee luovuttamaan jopa yhdeksän vety sidosta; Ja yhtä hyvin, se voi hyväksyä saman määrän siltoja ja vielä kaksi silmänsä sisäisten happiatomien takia. Siksi mainittu häkki on melko aktiivinen molekyylien välisten vuorovaikutusten suhteen; Hän ei voi "kävellä" ympäriinsä huomaamatta.

Tämä tarkoittaa, että tetrodotoksiinin ankkuroitumiseen typpi- tai hapetetulla pinnalla on tarpeeksi voimakkaiden vuorovaikutusten takia. Itse asiassa tämä on syy, miksi se estää natriumkanavia käyttäytyen korkkisäkkinä, joka estää Na ⁺ -ionien kulkeutumisen soluihin.

ominaisuudet

Jotkut tetrodotoksiinin ominaisuudet tai ominaisuudet mainitaan jäljempänä:

-Its molekyylikaavan C ₁₁ H ₁₇ N ₃ O ₈ ja jonka molekyylipaino on 319,27 g / mol.

-TTX voidaan valmistaa paisuttavien kalojen munasarjoista. Homogenoinnin jälkeen proteiinit saostetaan ja supernatantti altistetaan aktiivihiilikromatografialle; saadaan 8-9 g puhdasta TTX: tä / 1000 g kalamarjaa.

- Kuivattu TTX on valkoinen jauhe, liukoinen veteen ja laimeaan etikkahappoon; mutta käytännössä liukenematon orgaanisiin liuottimiin.

-Se on lämpöstabiili, paitsi alkalisessa ympäristössä. Se on myös epävakaa, kun sitä kuumennetaan 100ºC: seen happamassa ympäristössä.

- Kun se lämmitetään 220 ºC: seen, se tummenee hajoamatta.

-TTX tuhoaa vahvat hapot ja emäkset.

- Sen dissosiaatiovakio on pKa = 8,76 vedessä ja pKa = 9,4 50-prosenttisessa alkoholissa.

-Se on monohappoinen emäs, vakaa pH: n välillä 3 - 8,5.

-TTX-toksisuus eliminoidaan 2-prosenttisen natriumhydroksidin vaikutuksella 90 minuutin ajan.

-A TTX tiheys 1,3768 g / cm ³ on arvioitu. Samoin on arvioitu kiehumispiste 458,31 ºC.

Toimintamekanismi

Natriumkanavan lohko

TTX estää Na ⁺ -kanavat estäen toimintapotentiaalien tai hermoimpulssien etenemisen herättävissä soluissa.

Estääkseen toimintapotentiaalien leviämisen TTX johtaa lihassoluhalvaukseen, joka johtaa eläinten kuolemaan lyhyessä ajassa.

Na ⁺ -kanavat, kuten muutkin ionikanavat, ovat proteiineja, jotka ylittävät plasmamembraanin. Nämä ovat jännitteestä riippuvaisia; ts. ne kykenevät vastaamaan kalvon potentiaalin sopivaan variaatioon avautumisellaan.

TTX on noin 8 Ä: n halkaisijainen molekyyli, joka on sijoitettu Na ⁺ -kanavan ulkopuolelle; tarkalleen suussa, joka antaa pääsyn kanavalle, estäen Na ^+: n pääsyä sen läpi. Yhden TTX-molekyylin katsotaan olevan riittävä Na ⁺ -kanavan estämiseksi.

Halvaus

TTX estämällä Na ^+: n sisääntulon estää toimintapotentiaalin muodostumisen hermosolussa ja sen etenemisen aksonia pitkin. Samalla tavalla estetään toimintapotentiaalien muodostuminen lihassoluissa, mikä on vaatimus niiden supistumiselle.

Siksi, koska lihassolut eivät supistu, niiden halvaus tapahtuu. Kalvo- ja rintaväli lihaksissa niiden halvaus estää hengitystä aiheuttaen kuoleman muutamassa tunnissa.

Sovellukset

Pieniannoksisella TTX: llä on kipua lievittävä vaikutus potilailla, joilla on vaikea kipu, jota ei lievitetä tavanomaisilla hoidoilla. 24 potilasta, jotka kärsivät terminaalisesta syövästä, hoidettiin, ja heille suoritettiin 31 hoitosykli TTX-annoksilla välillä 15 - 90 ug / päivä.

Seurauksena kliinisesti merkittävä kivun voimakkuuden väheneminen havaittiin 17: ssä 31: stä syklistä. Kivunlievitykset jatkuivat vähintään kaksi viikkoa. TTX lievitti tehokkaasti vaikeaa ja tulenkestävää kipua useimmissa syöpäpotilaissa.

Lisäksi Wex Pharmaceuticals -yritys tutkii tetrodotoksiinin käyttöä kivun hoitoon pitkälle edenneessä syövässä. Ja myös oopiumin käyttäjillä huumeiden kulutetun annoksen vähentämiseksi.

Vaikutukset vartaloon

parestesia

Pieni TTX-annos aiheuttaa parestesiaa, ts. Pistelyä ja tunnottomuutta suun, sormien ja varpaiden ympärillä. Nämä oireet ovat myös osa TTX-myrkytyksen yleisiä oireita.

oireet

Luustolihaksessa on koko supistuksia, jotka ilmenevät vaikeuksista sanoittaa ja niellä. Myrkytettyjen ihmisten oppilaat ovat kiinteitä ja laajentuneita. Dramaattisin asia on, että ihmiset ovat täysin halvaantuneita, mutta tietoisia.

Sydän- ja verisuoniominaisuuksille ja oireille on ominaista rintakipu, hypotensio ja sydämen rytmihäiriöt. Hengityshäiriöt ilmenevät hengenahdista ja syanoosista; eli ihon ja suuontelon sinertävä väri.

Pahoinvointi, oksentelu ja ripuli ovat yleisiä ruuansulatuskanavassa.

kuolema

Niiden ihmisten kuolleisuus, jotka ovat nauttineet TTX: tä ja joita ei ole hoidettu, on yli 50%. Kuolema tapahtuu 4–6 tunnissa myrkytyksen jälkeen.

Joissakin tapauksissa kuolema voi tapahtua jopa 20 minuutissa. TTX voi tappaa ihmisen niin alhaisilla annoksilla kuin 1-4 mg.

The fugus: tappava ruokalaji

Aikaisemmin suurin osa TTX-myrkytyksistä oli aiheutunut sormien nauttimisesta. Fugus on ruokalaji, jota pidetään japanilaisen ruuan herkullisuutena ja joka valmistetaan puffer-kalasta; joka edustaa suurinta TTX-pitoisuuttaan maksassa ja rauhasissa.

Tällä hetkellä valvontaa on perustettu vähentämään tästä syystä aiheutuvan myrkytyksen riskiä. Ihmiset, jotka käsittelevät pyöreää kalaa ja jotka valmistavat sipulia, vaativat usean vuoden koulutuksen saadakseen taitonsa, jonka avulla he voivat valmistaa ruuan.

Viitteet

1. Lago, J., Rodríguez, LP, Blanco, L., Vieites, JM, & Cabado, AG (2015). Tetrodotoksiini, erittäin voimakas meren neurotoksiini: jakautuminen, toksisuus, alkuperä ja terapeuttiset käytöt. Merilääkkeet, 13 (10), 6384-6406. doi: 10,3390 / md13106384
2. Kansallinen bioteknologiatietokeskus. (2019). Tetrodotoksiini. PubChem-tietokanta. CID = 11174599. Palautettu: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
3. Wikipedia. (2019). Tetrodotoksiini. Palautettu osoitteesta: en.wikipedia.org
4. Kemikaalikirja. (2017). Tetrodotoksiini. Palautettu osoitteesta: kemikaalikirja.com
5. Huumepankki. (2019). Tetrodotoksiini. Palautettu osoitteesta: drugbank.ca