TETRODOTOXIN: STRUKTUR, EGENSKAPER, ANVÄNDNINGAR, EFFEKTER - KEMI - 2026

Den tetrodotoxin (TTX) är en giftig aminoperhidroquinazolina, som finns i levern och äggstockarna fiska ordningen Tetraodontiformes; inklusive pufferfisken. Likaså finns det i myror, flatmaskar, krabbor, blåttringad bläckfisk och i ett stort antal bakterier.

Bland de bakteriesorter där tetrodotoxin (förkortat TTX) finns är Vibrio algynolyticus, Pseudoalteromonas tetraodonis, liksom andra bakterier av släktet Vibrio och Pseudomonas. Härifrån kan det antydas att dess ursprung är bakteriellt.

Tetrodotoxinmolekylen och en av dess naturliga källor: pufffisken. Källa: Originalbild (GFDL / cc-by-sa): Liné1Derivativ: Capaccio

Närvaron av exokrina körtlar för utsöndring av TTX i pufferfisk, liksom dess lagring i spottkörtlar i blåttringad bläckfisk visade att vissa djur också kan ha förmågan att syntetisera den.

TTX utövar sin verkan på kroppen genom att blockera natriumkanalerna i neuronala axoner och skelett- och glattmuskelceller; förutom hjärtmuskelceller, som har TTX-resistenta "grindar".

Den huvudsakliga orsaken till plötslig död hos människor medierad av TTX är dess förlamande verkan på membranen och interkostala muskler. muskler som behövs för andning. Dödsfall inträffar därför inom några timmar efter intag av TTX.

Den median dödliga orala dosen (LD50) tetrodotoxin för möss är 334 ug / kg kroppsvikt. Under tiden är LD50 för kaliumcyanid 8,5 mg / kg. Detta innebär att TTX är cirka 25 gånger kraftigare gift än kaliumcyanid.

Struktur av tetrodotoxin

Molekylär struktur av tetrodotoxin. Källa: Benjah-bmm27

Den övre bilden visar molekylstrukturen för tetrodotoxin med en sfär- och stavmodell. De röda sfärerna motsvarar syreatomerna, de blå sfärerna till kväveatomerna och de vita och svarta sfärerna till vätgaserna respektive kolatomerna.

Om du stannar ett ögonblick vid O-atomerna, kommer du att se att sex av dem finns som hydroxylgrupper, OH; därför finns det sex OH-grupper i periferin av molekylen. Under tiden är de två återstående atomerna som syresatta broar i kondenserade cykliska enheter.

Å andra sidan finns det knappast tre kväveatomer, men de tillhör en unik grupp: guanidino. Denna grupp kan bära en positiv laddning, om C = NH får en vätejon, omvandla till C = NH ₂ ⁺ ; det skulle därför vara beläget i den nedre delen av molekylen. Även på toppen, kan den övre OH deprotoneras och som -O ^- .

Således kan tetrodotoxin ha två jonladdningar samtidigt i olika regioner i dess struktur; vilket, även om det kan verka intrikat, förenklas genom att betrakta det som bur.

Bur och vätebryggor

Tetrodotoxin kan sedan visualiseras som en bur, eftersom dess smältcykler representerar en kompakt struktur. Ovan sades att den har sex OH-grupper i sin periferi (om den inte har en negativ laddning), förutom tre NH-grupper som tillhör guanidinogruppen (om den inte har en positiv laddning).

Totalt kan molekylen sedan donera upp till nio vätebindningar; Och på samma sätt kan den acceptera samma antal broar och två till på grund av de inre syreatomerna i dess cykler. Därför är buren ganska aktiv när det gäller intermolekylära interaktioner; Han kan inte "gå" utan att bli märkt.

Detta innebär att det räcker med att det finns en kväve eller syresatt yta för att tetrodotoxinet ska förankras på grund av de starka interaktionerna. I själva verket är detta orsaken till att den blockerar natriumkanaler och uppför sig som en korkbur som förhindrar passering av Na ⁺ -joner i cellerna.

egenskaper

Vissa egenskaper eller egenskaper hos tetrodotoxin nämns nedan:

-Det molekylformel C ₁₁ H ₁₇ N ₃ O ₈ och en molekylvikt av 319,27 g / mol.

-TTX kan framställas från äggstockarna i pufferfisken. Efter homogenisering fälls proteinerna ut och supernatanten underkastas kromatografi med aktiverat kol; erhålla 8-9 g ren TTX per 1 000 g fiskrogn.

-Dehydratiserad TTX är ett vitt pulver, lösligt i vatten och utspädd ättiksyra; men praktiskt taget olösliga i organiska lösningsmedel.

-Det är termostabilt, utom i en alkalisk miljö. Det är också instabilt när det värms upp till 100 ° C i en sur miljö.

-När det värms upp till 220 ºC mörknar det utan att sönderdelas.

-TTX förstörs av starka syror och alkalier.

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

-Det är en monoacidisk bas, stabil mellan pH 3 - 8,5.

-TTX-toxicitet elimineras genom verkan av 2% natriumhydroxid under 90 minuter.

-A TTX densitet av 1,3768 g / cm ³ har uppskattats . Likaså har en kokpunkt på 458,31 ºC uppskattats.

Handlingsmekanism

Natriumkanalblock

TTX blockerar Na ⁺ -kanaler och förhindrar spridning av handlingspotentialer eller nervimpulser i exciterbara celler.

Genom att förhindra spridning av handlingspotentialer leder TTX till muskelcellförlamning som leder till dödsfall av djur på kort tid.

Na ⁺ -kanaler , liksom andra jonkanaler, är proteiner som korsar plasmamembranet. Dessa är spänningsberoende; de kan reagera på en lämplig variation av membranpotential med deras öppning.

TTX är en molekyl med ungefär 8 Å i diameter, som är placerad på utsidan av Na ⁺ -kanalen ; exakt i munnen som ger åtkomst till kanalen, förhindrar inträde av Na ⁺ genom den. En enda molekyl av TTX anses vara tillräcklig för att blockera en Na ⁺ -kanal .

Förlamning

TTX genom att blockera inträde av Na ⁺ förhindrar bildandet av handlingspotentialen i neuroncellen, såväl som dess utbredning längs axon. På samma sätt förhindras bildandet av handlingspotentialer i muskelceller, ett krav på deras sammandragning.

Därför, eftersom muskelcellerna inte dras samman, inträffar deras förlamning. När det gäller membranmusklerna och de interkostala musklerna blockerar deras förlamning andningen och orsakar döden inom några timmar.

tillämpningar

TTX med låg dos har smärtstillande verkan hos patienter med svår smärta som inte lindras genom konventionella behandlingar. 24 patienter som lider av terminal cancer behandlades, vilket utsattes för 31 behandlingscykler med doser av TTX mellan 15 och 90 ug / dag.

Som ett resultat observerades en kliniskt signifikant minskning av smärtintensitet i 17 av de 31 cyklerna. Smärtlindring varade i två eller flera veckor. TTX lindrade effektivt svår och eldfast smärta hos de flesta cancerpatienter.

Dessutom undersöker Wex Pharmaceuticals användningen av tetrodotoxin för behandling av smärta hos patienter med avancerad cancer. Och även hos opiumanvändare för att minska den konsumerade dosen av läkemedlet.

Effekter på kroppen

parestesi

En låg dos av TTX orsakar parestesi, det vill säga en stickningar och domningar runt munnen och fingrar och tår. Dessa symtom är också en del av de allmänna symtomen på TTX-förgiftning.

symtom

Det finns sammandragningar av skelettmuskulaturen som helhet, vilket manifesteras av svårigheter att formulera ord och svälja. Eleverna till förgiftade människor är fixerade och utökade. Det mest dramatiska är att människor är helt förlamade, men medvetna.

Kardiovaskulära tecken och symtom kännetecknas av bröstsmärta, hypotoni och hjärtrytm. Andningsstörningen manifesteras av andnöd och cyanos; det vill säga hudens blåa färg och munhålan.

Illamående, kräkningar och diarré är vanliga i mag-tarmsystemet.

Död

Dödsfallet för personer som intog TTX och inte har behandlats är högre än 50%. Död inträffar inom 4 till 6 timmar efter förgiftning.

I vissa fall kan döden inträffa på så kort som 20 minuter. TTX kan döda en person i en dos så låg som 1 till 4 mg.

Fugusen: en dödlig maträtt

Tidigare orsakades de flesta TTX-förgiftningar av intag av fugus. Fugus är en maträtt som anses vara en delikatesse av japansk mat och är tillagad med pufferfisk; vilket visar sin högsta koncentration av TTX i levern och gonaderna.

För närvarande har kontroller inrättats för att minska risken för förgiftning av denna orsak. De människor som bearbetar pufffisken och som förbereder fugusen kräver utbildning i flera år för att få de färdigheter som gör att de kan laga maträtten.

referenser

1. Lago, J., Rodríguez, LP, Blanco, L., Vieites, JM, & Cabado, AG (2015). Tetrodotoxin, ett extremt starkt marint neurotoxin: distribution, toxicitet, ursprung och terapeutiska användningar. Marine droger, 13 (10), 6384-6406. doi: 10.3390 / md13106384
2. National Center for Biotechnology Information. (2019). Tetrodotoxin. PubChem-databas. CID = 11174599. Återställd från: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
3. Wikipedia. (2019). Tetrodotoxin. Återställd från: en.wikipedia.org
4. Kemisk bok. (2017). Tetrodotoxin. Återställd från: chemicalbook.com
5. Drug Bank. (2019). Tetrodotoxin. Återställd från: drugbank.ca