TETRODOTOXINA: STRUCTURĂ, CARACTERISTICI, UTILIZĂRI, EFECTE - CHIMIE - 2025

Tetrodotoxina (TTX) este un aminoperhidroquinazolina otrăvitoare, găsit în ficat și ovare pește ordinul Tetraodontiformes; inclusiv peștele puffer. De asemenea, se găsește în capretele, viermele plate, viermi, crabi, caracatița cu inel albastru și într-un număr mare de bacterii.

Printre speciile bacteriene în care se găsește tetrodotoxina (prescurtată ca TTX) se numără: Vibrio algynolyticus, Pseudoalteromonas tetraodonis, precum și alte bacterii din genurile Vibrio și Pseudomonas. De aici se poate intui că originea sa este bacteriană.

Molecula de tetrodotoxină și una dintre sursele sale naturale: peștele puffer. Sursa: Imagine originală (GFDL / cc-by-sa): Liné1Derivative: Capaccio

Cu toate acestea, prezența glandelor exocrine pentru secreția de TTX la peștele puffer, precum și depozitarea acesteia în glandele salivare ale caracatiței cu inel albastru, a arătat că anumite animale pot avea și capacitatea de a le sintetiza.

TTX își exercită acțiunea asupra organismului prin blocarea canalelor de sodiu ale axonilor neuronali și ale celulelor musculare scheletice și netede; cu excepția celulelor musculare cardiace, care au „porți” rezistente la TTX.

Principala cauză a decesului subit la omul mediat de TTX este acțiunea sa paralizantă asupra diafragmei și mușchilor intercostali; mușchii necesari respirației. Prin urmare, moartea apare în câteva ore, după ingerarea TTX.

Doza letală mediană (LD50) de tetrodotoxină pentru șoareci este de 334 pg / kg greutate corporală. Între timp, LD50 pentru cianură de potasiu este de 8,5 mg / kg. Acest lucru înseamnă că TTX este de aproximativ 25 de ori mai puternică otravă decât cianura de potasiu.

Structura tetrodotoxinei

Structura moleculară a tetrodotoxinei. Sursa: Benjah-bmm27

Imaginea superioară arată structura moleculară a tetrodotoxinei cu un model de sfere și tije. Sferele roșii corespund atomilor de oxigen, sferele albastre cu atomii de azot, iar sferele albe și negre la hidrogeni și carbuni.

Dacă vă opriți pentru o clipă la atomii O, veți vedea că șase dintre ei se găsesc ca grupări hidroxil, OH; prin urmare, există șase grupe OH la periferia moleculei. Între timp, cei doi atomi rămași sunt ca niște punți oxigenate în unități ciclice condensate.

Pe de altă parte, există aproape trei atomi de azot, dar aparțin unui grup unic: guanidino. Acest grup poate transporta o sarcină pozitivă în cazul în care C = NH capătă un ion de hidrogen, transformarea în C = NH ₂ ⁺ ; ar fi așadar localizat în partea inferioară a moleculei. În timp ce în vârf, partea superioară -OH poate fi deprotonată și ca -O ^- .

Astfel, tetrodotoxina poate avea două sarcini ionice în același timp în regiuni diferite ale structurii sale; care, deși poate părea complicat, este simplificată considerând-o o cușcă.

Poduri cu cușcă și hidrogen

Tetrodotoxina poate fi apoi vizualizată ca o cușcă, deoarece ciclurile sale condensate reprezintă o structură compactă. Mai sus s-a spus că are șase grupuri OH în periferia sa (dacă nu are o sarcină negativă), pe lângă trei grupe NH aparținând grupului guanidino (dacă nu are o încărcare pozitivă).

În total, molecula este capabilă să doneze până la nouă legături de hidrogen; Și în egală măsură, poate accepta același număr de poduri și încă două datorită atomilor interni de oxigen din ciclurile sale. Prin urmare, respectiva cușcă este destul de activă în ceea ce privește interacțiunile intermoleculare; El nu poate „plimba” fără să fie observat.

Aceasta înseamnă că este suficient să existe un azot sau o suprafață oxigenată pentru ca tetrodotoxina să se ancora din cauza interacțiunilor puternice. De fapt, acesta este motivul pentru care blochează canalele de sodiu, comportându-se ca o cușcă de plută care împiedică trecerea ionilor de Na ⁺ în celule.

caracteristici

Unele caracteristici sau proprietăți ale tetrodotoxinei sunt menționate mai jos:

-Formula moleculară C ₁₁ H ₁₇ N ₃ O ₈ și o greutate moleculară de 319,27 g / mol.

-TTX poate fi preparat din ovarele peștilor puffer. După omogenizare, proteinele sunt precipitate, iar supernatantul este supus unei cromatografii carbonice activate; obținând 8-9 g de TTX pur la 1.000 g de icre de pește.

-TTX deshidratat este o pulbere albă, solubilă în apă și acid acetic diluat; dar practic insolubil în solvenți organici.

-Este termostabil, cu excepția unui mediu alcalin. De asemenea, este instabilă atunci când este încălzită la 100 ° C într-un mediu acid.

-Când este încălzit la 220 ºC, se întunecă fără a se descompune.

-TTX este distrus de acizi puternici și alcalii.

-Are o constantă de disociere, pKa = 8,76 în apă și pKa = 9,4 în 50% alcool.

-Este o bază monoacidă, stabilă între un pH 3 - 8,5.

-Toxicitatea TTX este eliminată prin acțiunea hidroxidului de sodiu 2% timp de 90 de minute.

Densitatea -O TTX de 1.3768 g / cm ³ a fost estimat . De asemenea, a fost estimat un punct de fierbere de 458,31 ºC.

Mecanism de acțiune

Bloc de canal de sodiu

TTX blochează canalele Na ⁺ , prevenind propagarea potențialelor de acțiune sau a impulsurilor nervoase în celulele excitabile.

Prin prevenirea răspândirii potențialelor de acțiune, TTX duce la paralizia celulelor musculare care duce la moartea animalelor într-un timp scurt.

Canalele Na ⁺ , ca și alte canale ionice, sunt proteine ​​care traversează membrana plasmatică. Acestea depind de tensiune; adică sunt capabili să răspundă la o variație adecvată a potențialului membranei cu deschiderea lor.

TTX este o moleculă cu diametrul de aproximativ 8 Å, care este plasată pe partea exterioară a canalului Na ⁺ ; exact în gura care dă acces la canal, împiedicând intrarea de Na ⁺ prin el. O moleculă unică de TTX este considerată suficientă pentru a bloca un canal de Na ⁺ .

Paralizie

TTX prin blocarea intrării de Na ⁺ împiedică formarea potențialului de acțiune în celula neuronală, precum și propagarea acesteia de-a lungul axonului. În același mod, este prevenită formarea potențialelor de acțiune în celulele musculare, o cerință pentru contracția lor.

Prin urmare, deoarece celulele musculare nu se contractă, apare paralizia lor. În cazul mușchiului diafragmei și mușchilor intercostali, paralizia lor blochează respirația, provocând moartea în câteva ore.

Aplicații

TTX cu doze mici are acțiune analgezică la pacienții cu durere severă care nu este ameliorată prin tratamente convenționale. 24 de pacienți care suferă de cancer terminal au fost tratați, supunându-le la 31 de cicluri de tratament cu doze de TTX între 15 și 90 pg / zi.

Ca urmare, în 17 din cele 31 de cicluri a fost observată o reducere semnificativă clinic a intensității durerii. Ameliorarea durerii a persistat timp de două sau mai multe săptămâni. TTX a ameliorat eficient durerea severă și refractară la majoritatea pacienților cu cancer.

În plus, compania Wex Pharmaceuticals studiază utilizarea tetrodotoxinei pentru tratamentul durerii la pacienții cu cancer avansat. Și, de asemenea, la utilizatorii de opiu, pentru a reduce doza consumată de medicament.

Efecte asupra organismului

parestezie

O doză mică de TTX provoacă parestezie, adică o furnicături și amorțeală în jurul gurii și degetelor și degetelor de la picioare. Aceste simptome fac parte, de asemenea, din simptomele generale ale intoxicației cu TTX.

Simptome

Există contracții ale mușchiului scheletului în ansamblu, manifestate printr-o dificultate în articularea cuvintelor și înghițire. Elevii persoanelor otrăvite sunt fixați și dilatați. Cel mai dramatic este că oamenii sunt complet paralizați, dar conștienți.

Semnele și simptomele cardiovasculare se caracterizează prin dureri toracice, hipotensiune arterială și aritmie cardiacă. Tulburările respiratorii se manifestă prin lipsa respirației și cianoză; adică culoarea albăstruie a pielii și a cavității bucale.

Grețurile, vărsăturile și diareea sunt frecvente în sistemul gastro-intestinal.

Moarte

Rata de deces a persoanelor care au ingerat TTX și nu au fost tratate este mai mare de 50%. Moartea are loc în 4-6 ore după otrăvire.

În unele cazuri, moartea poate avea loc în cel mult 20 de minute. TTX poate ucide o persoană cu o doză de până la 1 până la 4 mg.

Fugul: o mâncare mortală

În trecut, majoritatea intoxicațiilor cu TTX au fost cauzate de ingestia de fugus. Fugusul este un fel de mâncare care este considerat o delicatesă a mâncării japoneze și este preparat cu pește puffer; care prezintă cea mai mare concentrație de TTX în ficat și gonade.

În prezent, au fost stabilite controale pentru a reduce riscul de otrăvire din această cauză. Persoanele care procesează peștele puffer și care pregătesc fugul necesită instruire de câțiva ani pentru a obține abilitățile care le vor permite să pregătească mâncarea.

Referințe

1. Lago, J., Rodríguez, LP, Blanco, L., Vieites, JM, & Cabado, AG (2015). Tetrodotoxina, o neurotoxină marină extrem de potențială: distribuție, toxicitate, origine și utilizări terapeutice. Medicamente marine, 13 (10), 6384-6406. doi: 10.3390 / md13106384
2. Centrul Național de Informații Biotehnologice. (2019). Tetrodotoxina. Baza de date PubChem. CID = 11174599. Recuperat din: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
3. Wikipedia. (2019). Tetrodotoxina. Recuperat de la: en.wikipedia.org
4. Carte chimică. (2017). Tetrodotoxina. Recuperat din: chemicalbook.com
5. Banca de droguri. (2019). Tetrodotoxina. Recuperat de la: drugbank.ca