Struttura della tetrodotossina, caratteristiche, usi, effetti

IL tetrodotossina (TTX) è un aminoperhidroquine velenoso Tetraodontiforme; Tra loro i palloncini pesci. È anche nel Triton, i vermi piatti (Platelmintos), granchi, anelli blu polpo e in un gran numero di batteri.

Tra le specie batteriche in cui è tetrodotossina (abbreviata come TTX), sono: i Vibrio algenolyticus, Pseudoalteromonas tetraodonis, così come in altri batteri del genere Vibrio e Pseudomonas. Da qui può essere intuizione che la sua origine è batterica.

La molecola di tetrodotossina e una delle sue fonti naturali: il pesce a palloncino. Fonte: immagine originale (GFDL/CC-BY-SA): Liné1Derivative: Capacio [CC BY-SA 4.0 (https: // creativeCommons.Org/licenze/by-sa/4.0)]

Tuttavia, la presenza di ghiandole esocrine per la secrezione del TTX nel pesce globo, nonché il suo stoccaggio nelle ghiandole salivari degli anelli blu polpo, ha mostrato che alcuni animali possono anche avere la capacità di sintetizzarlo.

Il TTX esercita il corpo sulla sua azione bloccando i canali di sodio di assoni neuronali e cellule muscolari scheletriche e lisce; Tranne le cellule muscolari cardiache, che hanno "cancelli" resistenti a TTX.

La causa principale della morte improvvisa dell'uomo mediata da TTX è la sua azione paralizzante sul diaframma e sui muscoli intercostali; muscoli necessari per la respirazione. Pertanto, la morte si verifica in poche ore, dopo l'assunzione di TTX.

La dose orale letale media (LD50) dei topi tetrodotossina è di 334 µg/kg di peso. Nel frattempo, LD50 per cianuro di potassio è di 8,5 mg/kg. Ciò significa che TTX è un veleno, circa 25 volte più potente del cianuro di potassio.

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Struttura della tetrodotossina

Struttura molecolare della tetrodotossina. Fonte: Benjah-BMM27 [dominio pubblico]

L'immagine superiore mostra la struttura molecolare della tetrodotossina con un modello di sfere e barre. Le sfere rosse corrispondono ad atomi di ossigeno, atomi di blu a azoto e neri e neri agli idrogeni e ai carboni, rispettivamente.

Se si ferma per un momento negli atomi di O, si vedrà che sei di essi si trovano come gruppi idrossilici, OH; Pertanto, ci sono sei gruppi OH sulla periferia della molecola. Nel frattempo, i restanti due atomi sono come ponti ossigenati all'interno di unità cicliche condensate.

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D'altra parte, ci sono quasi tre atomi di azoto, ma appartengono a un gruppo unico: il Guanidino. Questo gruppo può trasportare un carico positivo se C = NH vince uno ione idrogeno, trasformandosi in C = NH₂⁺; Sarebbe quindi situato nella parte inferiore della molecola. Mentre nella parte superiore, il -oh sopra può essere non protetto ed essere come -o^-.

Pertanto, la tetrodotossina può avere due carichi ionici contemporaneamente in diverse regioni della sua struttura; che, sebbene possa sembrare intricato, è semplificato quando viene considerata una gabbia.

Ponti in gabbia e idrogeno

La tetrodotossina può quindi essere visualizzata come una gabbia, poiché i suoi cicli fusi rappresentano una struttura compatta. Sopra si diceva che ha sei gruppi OH nella sua periferia (se non ha un carico negativo), oltre a tre gruppi NH appartenenti al gruppo Guanidino (se non ha una carica positiva).

In totale, quindi, la molecola è in grado di donare fino a nove ponti idrogeno; E inoltre, puoi accettare lo stesso numero di ponti e altri due a causa degli atomi di ossigeno interni nei loro cicli. Pertanto, questa gabbia è abbastanza attiva in termini di interazioni intermolecolari; Non puoi "camminare" lì senza accorgersene.

Ciò significa che esiste un azoto o una superficie ossigenata in modo che la tetrodotossina sia ancorata a causa di forti interazioni. In effetti, questo è il motivo per cui blocca i canali di sodio, comportandosi come un angolo di gabbia che impedisce il passaggio di nazione nazionale⁺ All'interno delle cellule.

Caratteristiche

Alcune caratteristiche o proprietà della tetrodotossina sono menzionate di seguito:

-La sua formula molecolare C_undiciH₁₇N₃O₈ e un peso molecolare di 319,27 g/mol.

-Puoi preparare il TTX dalle ovaie del pesce a palloncino. Dopo averli omogeneizzati, le proteine ​​precipitano e il surnatante sono sottoposti a una cromatografia a carbonio attivo; Ottenendo 8-9 g di TTX puro di 1.000 g di uova di pesce.

-Il TTX disidratato è una polvere bianca, solubile in acqua e acido acetico diluito; Ma praticamente insolubile nei solventi organici.

-È termostabile, tranne in un mezzo alcalino. È anche instabile quando 100 ºC sono riscaldati in un mezzo acido.

-Se riscaldato a 220 ºC, si oscura senza decomposizione.

-Il TTX viene distrutto da acidi forti e alcali.

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-Ha una costante di dissociazione, PKA = 8,76 in acqua e PKA = 9,4 in alcol al 50 %.

-È una base monoorica, stabile tra un pH 3 - 8,5.

-La tossicità del TTX viene eliminata dall'azione di idrossido di sodio al 2 %.

-È stata stimata una densità TTX di 1.3768 g/cm³. Allo stesso modo, è stato stimato un punto di ebollizione di 458,31 ºC.

Meccanismo di azione

Blocco canale di sodio

Il TTX blocca i canali NA⁺, impedire la diffusione di potenziali d'azione o impulsi nervosi nelle cellule eccitabili.

Prevenendo la diffusione dei potenziali d'azione, il TTX porta a una paralisi di cellule muscolari che porta alla morte degli animali in breve tempo.

I canali NA⁺, Come altri canali ionici, sono proteine ​​che attraversano la membrana plasmatica. Questi sono dipendenti dalla tensione; Cioè, sono in grado di rispondere a una variazione adeguata della potenziale membrana con la sua apertura.

Il TTX è una molecola di circa 8 Å di diametro, che è posizionata fuori dal canale NA⁺; esattamente in bocca che dà accesso al canale, impedendo l'ingresso del NA⁺ attraverso lo stesso. Si ritiene che una singola molecola TTX sia sufficiente per bloccare un canale NA⁺.

Paralisi

Il TTX bloccando l'ingresso di NA⁺ impedisce la formazione del potenziale d'azione nella cellula neuronale, nonché la sua diffusione in tutto l'assone. Allo stesso modo, la formazione di potenziali d'azione nelle cellule muscolari, è prevenuto un requisito per la contrazione.

Pertanto, non contrarre le cellule muscolari si verificano la loro paralisi. Nel caso dei muscoli del diaframma e dei muscoli intercostali, la sua paralisi blocca la respirazione, causando la morte in poche ore.

Applicazioni

TTX a bassa dose ha un'azione analgesica nei pazienti con dolore grave non alleviato dai trattamenti convenzionali. 24 pazienti soffrono di carcinoma terminale, presentandoli a 31 cicli di trattamento della dose TTX tra 15 e 90 µg/giorno.

Di conseguenza, è stata osservata una riduzione clinicamente significativa dell'intensità del dolore, in 17 dei 31 cicli. Il sollievo del dolore persisteva per due o più settimane. Il TTX ha efficacemente mitigato il dolore grave e resistente della maggior parte dei malati di cancro.

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Inoltre, la società farmaceutica WEX studia l'uso della tetrodotossina per il trattamento del dolore nei pazienti con tumore avanzato. E anche nei consumatori di oppio, al fine di ridurre la dose consumata dal farmaco.

Effetti sull'organismo

Parestesia

Una bassa dose di TTX produce paral. Questi sintomi fanno anche parte dei sintomi generali di un avvelenamento da TTX.

Sintomi

Ci sono contrazioni muscolari scheletriche nella sua interezza, manifestate da una difficoltà nell'articolazione delle parole e della deglutizione. Gli alunni di persone avvelenate sono fissate e dilatate. La cosa più drammatica è che le persone sono completamente paralizzate, ma consapevoli.

Segni e sintomi cardiovascolari sono caratterizzati da dolore toracico, ipotensione e aritmia cardiaca. L'alterazione respiratoria si manifesta da difficoltà a respirare e cianosi; cioè, colore della pelle bluastra e cavità orale.

Nel sistema gastrointestinale, la nausea, il vomito e la diarrea sono generalmente presentati.

Morte

Il tasso di mortalità delle persone che hanno ingerito TTX e non sono state trattate, è maggiore del 50%. La morte si verifica in un periodo tra 4 e 6 ore dopo l'avvelenamento.

In alcuni casi la morte può verificarsi in un periodo fino a 20 minuti. TTX può causare la morte di una persona a una dose da 1 a 4 mg.

The Fugus: un piatto mortale

In passato, il più grande avvelenamento con TTX era causato dall'ingestione di Fugus. Fugus è un piatto che è considerato una squisita cibo giapponese ed è preparato con il pesce a palloncino; che presenta la sua più alta concentrazione di TTX nel fegato e nelle gonadi.

Attualmente sono stati stabiliti controlli per ridurre il rischio di avvelenamento per questa causa. Le persone che elaborano il pesce a palloncino e che preparano il fugus richiedono diversi anni per ottenere l'abilità che consente la preparazione del piatto.

Riferimenti

1. Lago, j., Rodríguez, l. P., Bianco, l., Vieites, J. M., & Cabado, a. G. (2015). Tetrodotossina, una neurotossina marina estremamente potente: distribuzione, tossicità, origine e usi terapeutici. Farmaci marini, 13 (10), 6384-6406. Doi: 10.3390/MD13106384
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5. Banca della droga. (2019). Tetrodotossina. Recuperato da: Drugbank.AC