Тетродотоксинот (TTX) е моќен невротоксин. Неговото име потекнува од Тетраодонтиформите (четиризаби), ред кој вклучува пуфери, рипчиња, океански сончеви риби и тригери; неколку од овие видови го носат токсинот. Иако тетродотоксинот е откриен кај овие риби и пронајден кај неколку други животни (на пример, кај октоподи со сини прстени, тритон со груба кожа и месечеви полжави), тој всушност е произведен од одредени инфективни или симбиотски бактерии како Pseudoalteromonas, Pseudomonas и Vibrio како како и други видови кои се среќаваат кај животните.For a more comprehensive list of TTX-producing bacterial species associated with metazoans from which the toxin has been isolated or toxicity observed, and for a thorough discussion of the research literature regarding bacterial origins (and the remaining contrary perspectives, e.g., in newts), as well as for a thorough speculative discussion regarding biosynthesis, see
Тетродотоксинот е блокатор на натриумови канали. Го инхибира палењето на акционите потенцијали во невроните со врзување за напонските канали на натриум во мембраните на нервните клетки и блокирање на преминувањето на натриумовите јони (одговорни за растечката фаза на акциониот потенцијал) во невронот. Ова го спречува нервниот систем да пренесува пораки и на тој начин мускулите да се контрахираат како одговор на нервната стимулација.
Неговиот механизам на дејство, селективно блокирање на натриумовиот канал, бил дефинитивно прикажан во 1964 година од страна на Тошио Нарахаши и Џон В. Мур на Универзитетот Дјук, користејќи ја техниката на прицврстување на напонски јаз од сахароза.
Извори во природата Освен неговите бактериски видови со најверојатно крајно биосинтетичко потекло (види подолу), тетродотоксинот е изолиран од многу различни животински видови, вклучувајќи:
сите октоподи и сипи во мали количини, но специфично неколку видови на плавопрстенест октопод, вклучувајќи Hapalochlaena maculosa, разни видови на пуфер риба, некои видови Pterophyllum, видови на Nassarius гастроподи, видови на Naticidae, неколку морски ѕвезди, неколку видови на ксантидни ракови, видови на Chaetognatha, видови на Nemertea, поликладен сплескан црв, Bipalium, Atelopus, Brachycephalus, Notophthalmus, Taricha (тарихатоксин).
Тарихатоксинот се покажало дека е идентичен со TTX во 1964 година од страна на Mosher et al., и идентитетот на макулотоксинот и TTX бил објавен во Science во 1978 година, и синонимноста на овие два токсини е поддржана во современите извештаи (на пример, во Pubchem и во современите учебници по токсикологија ) иако историските монографии кои го доведуваат во прашање ова продолжуваат да се печатат.
Отровот различно се користи од страна на метазоите како одбранбен биотоксин за да се заштитат од предаторство, или како одбранбен и предаторски отров (на пример, кај октоподи, хаетогнати и црви со ленти). И покрај тоа што токсинот делува како одбранбен механизам, некои предатори, како што е обичната змија жартиера, развиле нечувствителност на TTX, што им овозможува да пленат токсични мрморци .
Поврзаноста на TTX со конзумирана, инфицирана или симбиотска бактериска популација во рамките на метазоните видови од кои е изолирана е релативно јасна; присуството на бактерии кои произведуваат ТТХ во микробиомот на метазоанот се одредува со методи на култура, присуството на токсинот со хемиска анализа и поврзаноста на бактериите со производството на ТТХ со анализа на токсичност на медиумот во кој се одгледуваат сомнителните бактерии. Како што Лаго и сор. забележале, „постојат добри докази дека навлегувањето на бактерии кои произведуваат TTX е важен елемент на TTX токсичноста кај морските метазоани кои го претставуваат овој отров“. Бактериите кои произведуваат TTX вклучуваат Actinomyces, Aeromonas, Alteromonas, Bacillus, Pseudomonas и Vibrio видови; во следните животни, специфични бактериски видови се вмешани:
Вид Aeromonas од пуферската риба, Takifugu obscurus, Aeromonas, Pseudomonas и Vibrio видови од гастроподот Nassarius conoidalis, Видовите Alteromonas, Bacillus, Pseudomonas и Vibrio од јужниот сино прстенест октопод, Hapalochlaena maculosa, Vibrio alginolyticus, од видот морски ѕвезди Astropecten polyacanthus, Вибрио видови вклучувајќи Vibrio alginolyticus, од пуфер риба, Takifugu vermicularis, Вибрио видови вклучувајќи го повторно Vibrio alginolyticus, во црви со стрелки, филум Chaetognatha, Вибрио видови, повторно, во лента црви, phylum Nemertea.
Поврзаноста на бактериските видови со производството на токсинот е недвосмислена - Лаго и соработниците навеле, „[е]ндоклеточните симбиотски бактерии се предложени како можен извор на еукариотски TTX преку егзоген пат“, и Чау и соработниците забележале дека „широката појава на TTX кај филогенетски различни организми... силно сугерира дека симбиотските бактерии играат улога во биосинтезата на TTX“ – иако корелацијата е проширена на повеќето, но не на сите метазои во кои е идентификуван токсинот. Сепак, имало неуспех во еден случај, оној на тритон ( Taricha granulosa ), да се детектираат бактерии кои произведуваат ТТХ во ткивата со највисоки нивоа на токсини ( кожа, јајници, мускули ), користејќи методи на PCR, иако биле покренати технички грижи за пристапот. Критички за општиот аргумент, паферите Takifugu rubripes фатени и одгледувани во лабораторија на контролирани диети без TTX „ја губат токсичноста со текот на времето“, додека култивирани, TTX-без TTX пуфери од Takifugu niphobles кои се хранат со диети што содржат TTX забележале TTX во црниот дроб на рибите кои се зголемуваат до токсични нивоа. Оттука, бидејќи бактериските видови кои произведуваат TTX се широко присутни во водените седименти, постои силен случај за ингестија на бактерии кои произведуваат TTX и/или TTX, со акумулација и можна последователна колонизација и производство. Сепак, без јасни биосинтетички патишта (сè уште не се пронајдени во метазоаните, но прикажани за бактерии),As Chau et al., op. cit., note, "Despite its long history and a thorough knowledge of its toxicity and pharmacology, neither the pathway to TTX nor even the biogenic origin of TTX is known. The debate into whether TTX is derived from bacteria or is endogenous to the host animals is on-going and the only published study into the substrates of TTX biosynthesis proved inconclusive." останува неизвесно дали секој метазоан го акумулира TTX едноставно преку бактерии; останува прашањето дали количините можат доволно да се објаснат со голтање, голтање плус колонизација или некој друг механизам.
Биохемија Тетродотоксинот се врзува за она што е познато како место 1 на брзиот напонски затворен натриумски канал. Локацијата 1 се наоѓа на отворот на вонклеточната пора на јонскиот канал. Врзувањето на која било молекула за оваа локација привремено ќе ја оневозможи функцијата на јонскиот канал, а со тоа ќе го блокира преминувањето на натриумовите јони во нервната клетка (што е на крајот неопходно за нервната спроводливост); неосакситоксинот и неколку конотоксини, исто така, го врзуваат истото место.
Употребата на овој токсин како биохемиска сонда разјаснила два различни типа на напонски затворени натриумски канали присутни кај цицачите: натриумови канали чувствителни на тетродотоксин (TTX-s Na + канали) и натриумови канали отпорни на тетродотоксин. TTX-r Na + канали). Тетродотоксинот ги инхибира TTX-s Na + каналите во концентрации од околу 1-10 nM, додека микромоларните концентрации на тетродотоксинот се потребни за да се инхибираат TTX-r Na + каналите. Нервните клетки кои содржат TTX-r Na + канали се наоѓаат првенствено во срцевото ткиво, додека нервните клетки кои содржат TTX-s Na + канали доминираат во остатокот од телото.
TTX и неговите аналози историски биле важни агенси за употреба како хемиски соединенија, за употреба во карактеризација на канали и во фундаментални студии за функцијата на каналот. Преваленцијата на TTX-s Na + каналите во централниот нервен систем го прави тетродотоксинот вреден агенс за замолчување на нервната активност во клеточна култура .
Хемиска синтеза Во 1964 година, тим од научници предводен од Роберт Б. Вудворд ја разјаснил структурата на тетродотоксинот. Структурата била потврдена со рендгенска кристалографија во 1970 година. Јошито Киши и соработниците ја пријавиле првата целосна синтеза на расемичен тетродотоксин во 1972 година. M. Isobe и соработниците и J. Du Bois објавиле асиметрична тотална синтеза на тетродотоксин во 2003 година Двете синтези од 2003 година користеле многу различни стратегии, со маршрутата на Isobe заснована на пристапот Diels-Alder и работата на Du Bois користејќи активирање на C–H врската . Оттогаш, методите брзо напредувале, при што биле развиени неколку нови стратегии за синтеза на тетродотоксин.
Труење
Токсичност TTX е исклучително токсичен. Безбедносниот лист за материјали за TTX ја наведува оралната средна смртоносна доза ( LD <sub id="mwAVA">50</sub> ) за глувци како 334 μg на kg. За споредба, оралниот LD 50 на калиум цијанид за глувци е 8,5 mg на kg, покажувајќи дека дури и орално, TTX е поотровен од цијанидот. TTX е уште поопасен ако се администрира интравенски; количината потребна за да се постигне смртоносна доза со инјектирање е 8 μg на kg кај глувците.
Токсинот може да влезе во телото на жртвата со голтање, инјектирање или вдишување или преку абрадирана кожа.
Труењето кое се јавува како последица на консумирање риби од редот Tetraodontiformes е исклучително сериозно. Органите (на пр. црниот дроб) на пуфер рибата може да содржат нивоа на тетродотоксин доволни за да се предизвика опишаната парализа на дијафрагмата и соодветната смрт поради респираторна инсуфициенција. Токсичноста варира помеѓу видовите и во различни сезони и географски локалитети, а месото на многу плитки риби може да не е опасно токсично.
Механизмот на токсичност е преку блокирање на брзите натриумски канали кои се затворени со напон, кои се потребни за нормален пренос на сигнали помеѓу телото и мозокот. Како резултат на тоа, TTX предизвикува губење на сензација и парализа на напречнопругавите мускули вклучувајќи ја дијафрагмата и меѓуребрените мускули, со што се запира дишењето.
Историјат мини|Кинеска фармакопеја, 1930 година. Терапевтската употреба на јајцата од пуфер риба (тетраодон) била спомната во првата кинеска фармакопеја на Пен-Т'со Чинг(Книгата за билки, наводно 2838-2698 п.н.е. од Шенонг ; но подоцнежен датум е поверојатна), каде што биле класифицирани дека имаат „средна“ токсичност, но може да има тоничен ефект кога се користи во правилна доза. Главната употреба била „за спречување на конвулзивни болести“. Во Индекс Хербацеа или Големата билка од Ли Ших-Чен, 1596 некои видови риби Хо-Тун (сегашното кинеско име за тетраодон ) исто така биле препознаени како и двете токсични, на вистинската доза, корисна како дел од тоник. Зголемена токсичност во Хо-Тун е забележана кај рибите фатени на море (наместо во река) по месец март. Било признаено дека најотровните делови се црниот дроб и јајцата, но таа токсичност може да се намали со натопување на јајцата, забележувајќи дека тетродотоксинот е малку растворлив во вода и растворлив на 1 mg/ml во малку кисели раствори.
Германскиот лекар Енгелберт Каемпфер, во својата „Историја на Јапонија“ (преведена и објавена на англиски во 1727 г.), опишал колку биле добро познати токсичните ефекти на рибата, до степен до кој ќе се користи за самоубиство и дека императорот конкретно наредил дека војниците не смеат да го јадат. Исто така, постојат докази од други извори дека знаењето за таквата токсичност било широко распространето низ југоисточна Азија и Индија.