- هيكل تيترودوتوكسين
- جسور القفص والهيدروجين
- مميزات
- آلية العمل
- كتلة قناة الصوديوم
- شلل
- التطبيقات
- التأثيرات على الجسم
- تنمل
- الأعراض
- الموت
- الفوجس: طبق قاتل
- المراجع
و سم الأسماك الرباعية الأسنان (TTX) هو aminoperhidroquinazolina سامة، وجدت في الكبد والمبايض الأسماك ترتيب ينفوخيات الشكل. بما في ذلك السمكة المنتفخة. وبالمثل ، يوجد في أسماك النوت ، والديدان المفلطحة (الديدان المفلطحة) ، وسرطان البحر ، والأخطبوط ذو الحلق الأزرق ، وفي عدد كبير من البكتيريا.
من بين الأنواع البكتيرية التي يوجد فيها الذيفان الرباعي (اختصارًا باسم TTX): Vibrio algynolyticus و Pseudoalteromonas tetraodonis ، بالإضافة إلى بكتيريا أخرى من جنس Vibrio و Pseudomonas. من هنا يمكن أن نفهم أن أصله جرثومي.
جزيء tetrodotoxin وأحد مصادره الطبيعية: السمكة المنتفخة. المصدر: الصورة الأصلية (GFDL / cc-by-sa): Liné1Derivative: Capaccio
ومع ذلك ، فإن وجود غدد خارجية إفرازية لإفراز TTX في الأسماك المنتفخة ، بالإضافة إلى تخزينه في الغدد اللعابية للأخطبوط ذو الحلقة الزرقاء ، أظهر أن بعض الحيوانات قد يكون لديها أيضًا القدرة على تصنيعها.
يمارس TTX نشاطه على الجسم عن طريق منع قنوات الصوديوم في المحاور العصبية وخلايا العضلات الهيكلية والملساء ؛ باستثناء خلايا عضلة القلب التي لها "بوابات" مقاومة لـ TTX.
السبب الرئيسي للموت المفاجئ في الإنسان بوساطة TTX هو تأثيره المشل على الحجاب الحاجز والعضلات الوربية ؛ العضلات اللازمة للتنفس. لذلك ، تحدث الوفاة في غضون ساعات قليلة ، بعد تناول TTX.
متوسط الجرعة الفموية المميتة (LD50) من السموم الرباعية للفئران هي 334 ميكروغرام / كجم من وزن الجسم. وفي الوقت نفسه ، فإن الجرعة المميتة ، 50 لسيانيد البوتاسيوم هي 8.5 مجم / كجم. وهذا يعني أن مادة TTX أقوى بنحو 25 مرة من السم القوي من سيانيد البوتاسيوم.
هيكل تيترودوتوكسين
التركيب الجزيئي للتيترودوتوكسين. المصدر: Benjah-bmm27
توضح الصورة العلوية التركيب الجزيئي للسموم الرباعية مع نموذج الكرات والقضبان. الكرات الحمراء تتوافق مع ذرات الأكسجين ، والمجالات الزرقاء إلى ذرات النيتروجين ، والمجالات البيضاء والسوداء إلى الهيدروجين والكربون ، على التوالي.
إذا توقفت للحظة عند ذرات O ، فسترى أن ستة منها تم العثور عليها كمجموعات هيدروكسيل ، OH ؛ لذلك ، هناك ست مجموعات OH على محيط الجزيء. وفي الوقت نفسه ، فإن الذرتين المتبقيتين تشبهان الجسور المؤكسجة داخل وحدات دورية مكثفة.
من ناحية أخرى ، لا يكاد يوجد ثلاث ذرات نيتروجين ، لكنها تنتمي إلى مجموعة فريدة: guanidino. يمكن أن تحمل هذه المجموعة شحنة موجبة إذا اكتسبت C = NH أيون هيدروجين ، وتتحول إلى C = NH 2 + ؛ لذلك سيكون موجودًا في الجزء السفلي من الجزيء. أثناء التواجد في الأعلى ، يمكن إزالة الجزء العلوي -OH و -O -.
وبالتالي ، يمكن أن يكون للسموم الرباعية شحنتين أيونيتين في نفس الوقت في مناطق مختلفة من هيكلها ؛ والتي ، على الرغم من أنها قد تبدو معقدة ، يتم تبسيطها من خلال اعتبارها قفصًا.
جسور القفص والهيدروجين
يمكن بعد ذلك تصور التيترودوتوكسين كقفص ، لأن دوراته المندمجة تمثل هيكلًا مضغوطًا. قيل أعلاه أن لديها ست مجموعات OH في محيطها (إذا لم يكن لديها شحنة سالبة) ، بالإضافة إلى ثلاث مجموعات NH تنتمي إلى مجموعة guanidino (إذا لم يكن لديها شحنة موجبة).
إذن ، في المجموع ، الجزيء قادر على التبرع بما يصل إلى تسعة روابط هيدروجينية ؛ وبالمثل ، يمكنه قبول نفس عدد الجسور ، واثنين آخرين بسبب ذرات الأكسجين الداخلية في دوراته. لذلك ، فإن القفص المذكور نشط للغاية من حيث التفاعلات بين الجزيئات ؛ لا يستطيع "التجول" دون أن يلاحظه أحد.
هذا يعني أن هناك ما يكفي من النيتروجين أو السطح المؤكسج ليرسي رباعي الذيفانات بسبب التفاعلات القوية. في الواقع، وهذا هو السبب في قنوات أنها كتل الصوديوم، يتصرف مثل الفلين القفص الذي يمنع مرور نا + الأيونات داخل الخلايا.
مميزات
بعض خصائص أو خصائص التيترودوتوكسين مذكورة أدناه:
- صيغته الجزيئية C 11 H 17 N 3 O 8 ووزن جزيئي 319.27 جم / مول.
- يمكن تحضير TTX من مبيض السمكة المنتفخة. بعد التجانس ، تترسب البروتينات ، ويخضع المادة الطافية لكروماتوجرافيا الكربون المنشط ؛ الحصول على 8-9 جم من مادة TTX النقية لكل 1000 جم من بطارخ السمك.
- TTX المجفف عبارة عن مسحوق أبيض ، قابل للذوبان في الماء وحمض الخليك المخفف ؛ لكنه غير قابل للذوبان عمليا في المذيبات العضوية.
- إنه مقاوم للحرارة ، إلا في بيئة قلوية. كما أنه غير مستقر عند تسخينه إلى 100 درجة مئوية في بيئة حمضية.
- عند تسخينها إلى 220 درجة مئوية ، فإنها تصبح داكنة دون أن تتحلل.
- يتم تدمير TTX بواسطة الأحماض والقلويات القوية.
- له ثابت تفكك pKa = 8.76 في الماء و pKa = 9.4 في 50٪ كحول.
- قاعدة أحادية الحمض ، مستقرة بين درجة حموضة 3 - 8.5.
- يتم التخلص من سمية TTX بتأثير 2٪ هيدروكسيد الصوديوم لمدة 90 دقيقة.
- تم تقدير كثافة TTX بـ 1.3768 جم / سم 3. وبالمثل ، تم تقدير درجة غليان 458.31 درجة مئوية.
آلية العمل
كتلة قناة الصوديوم
يحجب TTX قنوات Na + ، مما يمنع انتشار إمكانات العمل أو النبضات العصبية في الخلايا المثيرة.
من خلال منع انتشار إمكانات العمل ، يؤدي TTX إلى شلل خلايا العضلات مما يؤدي إلى موت الحيوانات في وقت قصير.
قنوات Na + ، مثل القنوات الأيونية الأخرى ، عبارة عن بروتينات تعبر غشاء البلازما. هذه تعتمد على الجهد ؛ أي أنها قادرة على الاستجابة لتغير مناسب لإمكانات الغشاء بفتحها.
TTX هو جزيء يبلغ قطره حوالي 8 Å ، ويوضع على السطح الخارجي لقناة Na + ؛ بالضبط في الفم الذي يتيح الوصول إلى القناة ، مما يمنع دخول Na + من خلالها. يعتبر جزيء واحد من TTX كافيًا لحجب قناة Na +.
شلل
يمنع TTX عن طريق منع دخول Na + تكوين جهد الفعل في الخلية العصبية ، وكذلك انتشاره على طول المحور العصبي. بالطريقة نفسها ، يتم منع تكوين إمكانات العمل في خلايا العضلات ، وهو شرط لانقباضها.
لذلك ، بما أن الخلايا العضلية لا تنقبض ، يحدث شللها. في حالة عضلة الحجاب الحاجز والعضلات الوربية ، فإن شللها يمنع التنفس ، مما يتسبب في الوفاة في غضون ساعات قليلة.
التطبيقات
جرعة منخفضة من مادة TTX لها تأثير مسكن في المرضى الذين يعانون من آلام شديدة لا تخففها العلاجات التقليدية. تم علاج 24 مريضاً يعانون من سرطان عضلي ، وإخضاعهم 31 دورة علاج بجرعات من TTX بين 15 و 90 ميكروغرام / يوم.
نتيجة لذلك ، لوحظ انخفاض ملحوظ سريريًا في شدة الألم في 17 دورة من 31 دورة. استمر تسكين الآلام لمدة أسبوعين أو أكثر. يخفف TTX بشكل فعال من الآلام الشديدة والحرارية لدى معظم مرضى السرطان.
بالإضافة إلى ذلك ، تدرس شركة Wex Pharmaceuticals استخدام مادة التيترودوتوكسين لعلاج الألم لدى مرضى السرطان المتقدم. وكذلك في متعاطي الأفيون ، وذلك لتقليل الجرعة المستهلكة من الدواء.
التأثيرات على الجسم
تنمل
تتسبب جرعة منخفضة من TTX في حدوث تنمل ، أي وخز وتنميل حول الفم والأصابع وأصابع القدم. هذه الأعراض هي أيضًا جزء من الأعراض العامة لتسمم TTX.
الأعراض
هناك تقلصات في العضلات الهيكلية ككل ، تتجلى في صعوبة نطق الكلمات والبلع. يتم إصلاح وتوسع تلاميذ المصابين بالتسمم. الأمر الأكثر إثارة هو أن الناس مشلولون تمامًا ، لكنهم واعين.
تتميز العلامات والأعراض القلبية الوعائية بألم في الصدر وانخفاض ضغط الدم وعدم انتظام ضربات القلب. يتجلى اضطراب الجهاز التنفسي في ضيق التنفس والزرقة. هذا هو اللون المزرق للجلد وتجويف الفم.
الغثيان والقيء والإسهال شائع في الجهاز الهضمي.
الموت
معدل وفيات الأشخاص الذين تناولوا مادة TTX ، ولم يتم علاجهم ، أكبر من 50٪. تحدث الوفاة في غضون 4 إلى 6 ساعات بعد التسمم.
في بعض الحالات ، يمكن أن تحدث الوفاة في غضون 20 دقيقة. يمكن أن يقتل TTX شخصًا بجرعة منخفضة تتراوح من 1 إلى 4 مجم.
الفوجس: طبق قاتل
في الماضي ، كانت معظم حالات التسمم بمادة TTX ناتجة عن تناول الفطر. الفوجوس هو طبق يعتبر شهي من الطعام الياباني ويتم تحضيره من الأسماك المنتفخة. الذي يقدم أعلى تركيز من TTX في الكبد والغدد التناسلية.
حاليًا ، تم وضع ضوابط للحد من مخاطر التسمم من هذا السبب. يحتاج الأشخاص الذين يعالجون السمكة المنتفخة والذين يحضرون الفوجس إلى تدريب لعدة سنوات لاكتساب المهارات التي ستسمح لهم بإعداد الطبق.
المراجع
- Lago، J.، Rodríguez، LP، Blanco، L.، Vieites، JM، & Cabado، AG (2015). Tetrodotoxin ، سم عصبي بحري قوي للغاية: التوزيع والسمية والأصل والاستخدامات العلاجية. عقاقير بحرية ، 13 (10) ، 6384-6406. دوى: 10.3390 / MD13106384
- المركز الوطني لمعلومات التكنولوجيا الحيوية. (2019). تيترودوتوكسين. قاعدة بيانات PubChem. الرقم التعريفي للعميل = 11174599. تم الاسترجاع من: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
- ويكيبيديا. (2019). تيترودوتوكسين. تم الاسترجاع من: en.wikipedia.org
- كتاب كيميائي. (2017). تيترودوتوكسين. تم الاسترجاع من: chemicalbook.com
- بنك المخدرات. (2019). تيترودوتوكسين. تم الاسترجاع من: drugbank.ca