Цикутоксин
![]() | |
![]() | |
Имена | |
---|---|
Предпочтительное название ИЮПАК (8 E , 10 E , 12 E , 14 R )-Гептадека-8,10,12-триен-4,6-диин-1,14-диол | |
Другие имена Цикутоксин | |
Идентификаторы | |
3D model ( JSmol ) | |
ЧЭБИ | |
ЧЕМБЛ | |
ХимическийПаук | |
КЕГГ | |
ПабХим CID | |
НЕКОТОРЫЙ | |
Панель управления CompTox ( EPA ) | |
Характеристики | |
С 17 Н 22 О 2 | |
Молярная масса | 258.361 g·mol −1 |
Плотность | 1,025 г/мл |
Температура плавления | 54 ° C (129 ° F; 327 К) (одиночный энантиомер); 67 °С (рацемическая смесь) |
Точка кипения | 467,2 ° С (873,0 ° F; 740,3 К) |
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа). |
Цикутоксин — это встречающееся в природе ядовитое химическое соединение, вырабатываемое несколькими растениями семейства Apiaceae, в том числе болиголовом водяным ( вид Cicuta ) и капельницей водяной ( Oenanthe crocata ). [1] Соединение содержит полиеновые , полииновые и спиртовые функциональные группы и является структурным изомером энантотоксина , также обнаруженного в капельнице водяной. Оба они принадлежат к C 17 -полиацетиленов химическому классу . [2]
Он вызывает смерть в результате паралича дыхания в результате нарушения работы центральной нервной системы . [2] Это мощный неконкурентный гамма - аминомасляной кислоты (ГАМК) антагонист рецептора . У людей цикутоксин быстро вызывает симптомы тошноты , рвоты и боли в животе , обычно в течение 60 минут после приема внутрь. Это может привести к тремору , судорогам и смерти. [1] ЛД 50 (мышь; внутрибрюшинно ) ~9 мг/кг [3]
История
[ редактировать ]Иоганна Якоба Вепфера Книга Болиголова Водная история и Noxae Commentario Illustrata была опубликована в 1679 году; [4] он содержит самый ранний опубликованный отчет о токсичности растений Cicuta . [5] Название цикутоксин было придумано Бёмом в 1876 году для токсичного соединения, выделяемого из растения Cicuta virosa . [6] и он также извлек и назвал изомерный токсин оэнантотоксин из Oenanthe crocata . [5] В обзоре, опубликованном в 1911 году, было рассмотрено 27 случаев отравления цикутоксином, 21 из которых закончился смертью. [7] – хотя некоторые из этих случаев были связаны с преднамеренным отравлением. [8] В этот обзор был включен случай, когда семья из пяти человек использовала экстракты цикуты в качестве местного средства от зуда , что привело к смерти двух детей. В отчете предполагается, что цикутоксин может всасываться через кожу. [7] [5] В обзоре 1962 года было рассмотрено 78 случаев, 33 из которых закончились смертью. [1] и продолжают отмечаться случаи отравления цикутоксинами: [9]
- Ребенок использовал стебель растения как игрушечный свисток и умер от отравления цикутоксином [10] [11]
- 14-летний мальчик умер через 20 часов после того, как съел «дикую морковь» в 2001 году. [12]
- В 1992 году два брата собирали дикий женьшень и нашли корень болиголова. Один из них съел три кусочка предполагаемого корня женьшеня, а другой проглотил один кусочек. Первый брат умер через три часа, а второй полностью выздоровел благодаря поддерживающей медицинской помощи после приступов и делирия . [10]
Все растения рода Cicuta содержат цикутоксин. Эти растения встречаются в болотистых и влажных местах обитания в Северной Америке и некоторых частях Европы. Растения Cicuta часто принимают за съедобные корни, такие как пастернак, дикая морковь или дикий женьшень. [10] Все части растения Cicuta ядовиты, однако наиболее токсичной частью растения является корень. [1] и уровень токсинов самый высокий весной [8] – проглатывание части корня размером 2–3 см может быть смертельным для взрослых. [10] [13] В одном из инцидентов, о котором сообщалось, 17 мальчиков проглотили части растения, причем только у тех, кто употреблял корень, наблюдались судороги, а у тех, кто употреблял только листья и цветы, просто стало плохо. Токсичность растений зависит от различных факторов, таких как сезонные колебания, температура, географическое положение и состояние почвы. Корни остаются токсичными даже после высыхания. [8]
Растения, содержащие цикутоксин
[ редактировать ]
Цикутоксин обнаружен в пяти видах болиголова, принадлежащих к семейству Apiaceae . К ним относятся все четыре вида рода Cicuta. [14] и один вид из рода Oenanthe : болиголов с луковичками, C. Bulbifera ; болиголов Дугласа, C. douglasii ; болиголов пятнистый или коровий пятнистый, C. maculata ; болиголов Маккензи, C. virosa ; [15] и капельница водяная, O. crocata . [1] Цикутоксин обнаружен во всех частях этих растений вместе с некоторыми другими C 17 полиацетиленами . C. virosa , например, производит изоцикутоксин , геометрический изомер цикутоксина, тогда как O. crocata содержит токсин оэнантотоксин , структурный изомер цикутоксина. Растения цикуты также производят несколько конгенеров цикутоксина, таких как Вирол А и Вирол С. [2]
Химия
[ редактировать ]Основываясь на работе Бема, [6] Якобсен сообщил о первом выделении чистого цикутоксина в виде желтоватого масла в 1915 году. [16] [17] Его химическая структура не была определена до 1953 года, однако, когда было показано, что он имеет молекулярную формулу C 17 H 22 O 2 и представляет собой алифатический , сильно ненасыщенный спирт с двумя тройными связями, сопряженными с тремя двойными связями , и двумя гидроксильными группами. группы. [18] О первом синтезе цикутоксина сообщалось в 1955 году. [19] Хотя общий выход составил всего 4%, а продукт представлял собой рацемическую смесь , синтез был описан как «значительное достижение», учитывая, что он был достигнут «без использования современных реакций сочетания». [2] В 1999 году сообщалось, что абсолютная конфигурация встречающейся в природе формы цикутоксина представляет собой ( R )-(-)-цикутоксин, систематически называемый (8 E , 10 E , 12 E , 14R)-гептадека-8,10,12. -триен-4,6-диин-1,14-диол. [20] Вне растения цикутоксин распадается под воздействием воздуха, света или тепла, что затрудняет обращение с ним. [17]
Цикутоксин имеет длинную углеродную структуру и мало гидрофильных заместителей, что придает ему гидрофобные характеристики. Гидрофобные и/или небольшие молекулы могут впитываться через кожу. Исследования показали, что цикутоксин проникает через кожу лягушек [21] и опыт семьи, которая использовала растение Цикута в качестве местного противозудного средства. [7] убедительно свидетельствует о том, что соединение способно проходить через кожу человека. [5]
Лабораторный синтез
[ редактировать ]Первый полный синтез рацемического цикутоксина был опубликован в 1955 году, и сообщалось, что этот рацемат был примерно в два раза более активен, чем встречающийся в природе энантиомер . [19] В 1999 г. было сообщено о полном синтезе природного продукта , ( R )-(–)-цикутоксина, в четыре линейные стадии из трех ключевых фрагментов: ( R )-(–)-1-гексин-3-ола (8). , 1,4-дииод-1,3-бутадиен (9) и THP-защищенный 4,6-гептадиин-1-ол (6). [2] ( R )-(–)-1-гексин-3-ол (8) – известное соединение, полученное восстановлением 1-гексин-3-она Кори-Бакши-Шибата . 1,4-дииод-1,3-бутадиен (9) также является известным соединением и легко доступен путем димеризации ацетилена с добавлением йода в присутствии платинового (IV) катализатора и йодида натрия. Последний ключевой фрагмент, THP -защищенный 4,6-гептадиин-1-ол (6), является известным соединением.
Первым этапом является сочетание Соногаширы соединений 8 и 9. На этом этапе был получен диенинол (10) с выходом 63 процента. Второй этап представляет собой реакцию сочетания, катализируемую палладием . Соединение соединения 6 и 10 приводит к образованию 17-углеродного каркаса (11) с выходом 74 процента. В соединении 11 уже имеется стереоцентр, и ему требуется лишь несколько структурных изменений: третий и четвертый этапы. Третий этап — восстановление тройной связи C5 в соединении 11. Это было достигнуто с помощью соединения под названием Red-Al . Последний шаг — удаление группы защиты THP. Когда THP удаляется и водород связывается с кислородом, ( R образуется )-(–)-цикутоксин. Эти четыре этапа представляют собой полный синтез цикутоксина и дают общий выход 18 процентов. [2]
Биохимия
[ редактировать ]Известно, что цикутоксин взаимодействует с ГАМК А рецептором , а также было показано, что он блокирует калиевые каналы в Т-лимфоцитах . Подобный эффект, при котором блокируются калиевые каналы в нейронах, может объяснить токсическое воздействие на нервную систему. [22] Взаимодействия объяснены в разделе «Механизм действия».
Механизм действия
[ редактировать ]Точный механизм действия цикутоксина неизвестен, хотя хорошо известно, что он является сильным токсином. Механизм неизвестен из-за химической нестабильности цикутоксина. [23] но были исследования, которые предоставили некоторые доказательства механизма действия.
Цикутоксин является неконкурентным гамма-аминомасляной кислоты ( ГАМК ) антагонистом в центральной нервной системе (ЦНС). ГАМК обычно связывается с бета-доменом ГАМК А рецептора и активирует рецептор, который вызывает поток хлорида через мембрану. Цикутоксин связывается с тем же местом, что и ГАМК, из-за этого рецептор не активируется ГАМК. Поры рецептора не открываются, и хлорид не может проходить через мембрану. Связывание цикутоксина с бета-доменом также блокирует хлоридный канал. Оба воздействия цикутоксина на ГАМК А -рецептор вызывают постоянную деполяризацию . Это вызывает гиперактивность клеток, что приводит к судорогам . [24]
Также были проведены некоторые исследования, которые предполагают, что цикутоксин увеличивает продолжительность реполяризации нейронов дозозависимым образом. Токсин может увеличивать продолжительность реполяризации до шести раз при концентрации 100 мкмоль/л. Пролонгированные потенциалы действия могут вызвать более высокую возбуждающую активность. [24]
Было продемонстрировано, что цикутоксин также блокирует калиевые каналы в Т-лимфоцитах . [25] Токсин подавляет пролиферацию лимфоцитов. Это сделало его веществом, представляющим интерес для исследования лекарства против лейкемии .
Метаболизм
[ редактировать ]Неизвестно, как организм избавляется от цикутоксина. Имеются данные о том, что он имеет длительный период полураспада в организме. [ нужна ссылка ] , из-за пациента, который был госпитализирован после того, как съел корень растения Cicuta . Мужчина находился в больнице два дня, и спустя два дня после выписки из больницы у него все еще оставалось нечеткое ощущение в голове. [21] Также известен случай с овцой (обсуждаемый в разделе «Воздействие на животных»), когда овца полностью выздоровела через семь дней. [24]
Отравление
[ редактировать ]Симптомы
[ редактировать ]Первые признаки отравления цикутоксином появляются через 15–60 минут после приема и включают рвоту , судороги , расширение зрачков, слюнотечение , повышенное потоотделение и больной может впасть в кому . Другими описанными симптомами являются цианоз , амнезия , отсутствие мышечных рефлексов, метаболический ацидоз и сердечно-сосудистые изменения, которые могут вызвать проблемы с сердцем и центральной нервной системой, которые проявляются в виде судорог и гиперактивности или недостаточности сердечной деятельности. [22] [23] [25] Из-за сверхактивности нервной системы дыхательная недостаточность возникает , которая может вызвать удушье и является причиной большинства смертей. обезвоживание Также может произойти из-за потери воды из-за рвоты. Если не лечить, почки также могут отказать, что приведет к смерти. [18]
Уход
[ редактировать ]Побочные эффекты отравления цикутоксином носят желудочно-кишечный или сердечный характер. Поскольку противоядия не известны, доступно только симптоматическое лечение, хотя поддерживающее лечение существенно улучшает показатели выживаемости. [18] Используемые методы лечения включают введение активированного угля в течение 30 минут после приема внутрь для уменьшения поглощения яда, поддержание открытых дыхательных путей для предотвращения удушья, регидратацию для устранения обезвоживания, вызванного рвотой, и введение бензодиазепинов , которые усиливают влияние ГАМК на ГАМК А. рецептор [26] [27] или барбитураты для уменьшения судорог. [1]
Воздействие на животных
[ редактировать ]ЛД . 50 цикутоксина для мышей составляет 2,8 мг/кг (10,8 мкмоль/кг) Для сравнения, ЛД 50 вирола А составляет 28,0 мг/кг (109 мкмоль/кг), а изоцикутоксина - 38,5 мг/кг (149 мкмоль/кг). [20]
Крупный рогатый скот обычно поедает части растений Cicuta весной, выпасая новые побеги вокруг канав и рек, где растут эти растения. Животные проявляют такие же последствия отравления цикутоксином, как и люди, но без рвоты (которая может привести к повышенной смертности) – зарегистрированные симптомы включают слюнотечение, судороги, частое мочеиспускание и дефекацию , а также дегенерацию скелетных и сердечных мышц. Приступы обычно короткие, менее минуты на каждый, и происходят с интервалом от 15 до 30 минут в течение примерно двух часов. Овцы восстанавливаются медленнее после употребления в пищу клубней , содержащих цикутоксин , и для полного выздоровления требуется до семи дней. [24]
Исследования на овцах показали, что скелетная и сердечная миодегенерация (повреждение мышечных тканей) возникает только после введения дозы, достаточной для того, чтобы вызвать симптомы интоксикации. Анализ крови животного показал повышенный уровень ферментов сыворотки, указывающий на повреждение мышц ( значения ЛДГ , АСТ и КК ). При вскрытии сердца овцы имели мультифокальные бледные участки и бледность групп длинных мышц- разгибателей пальцев ; напротив, овца, получившая смертельную дозу клубней, содержащих цикутоксин, имела только микроскопические повреждения . Количество и продолжительность судорог оказывали прямое влияние на скелетную и сердечную миодегенерацию, а также на величину изменений в сыворотке крови. [24]
Овцы, которым давали дозу, в 2,5 раза превышающую смертельную, вместе с лекарствами для лечения симптомов отравления цикутоксином, выздоравливали, демонстрируя, что симптоматическое лечение может спасти жизнь. Назначаемые лекарства включали пентобарбитал натрия (20–77 мг/кг внутривенно ) при первом припадке для контроля судорожной активности, атропин (75–150 мг) для уменьшения слюны выделения во время анестезии и раствор лактата Рингера до выздоровления овцематок. [24]
Медицинское использование
[ редактировать ]Доказано, что цикутоксин обладает противолейкозными свойствами . [17] поскольку он подавляет пролиферацию лимфоцитов . [25] Его также исследовали на предмет противоопухолевой активности, где было показано, что метанольный экстракт C. maculata продемонстрировал значительную цитотоксичность в анализе клеточной структуры 9 KB ( карцинома носоглотки человека ). [17]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с д и ж Шеп, Лео Дж.; Слотер, Робин Дж.; Беккет, Гордон; Бизли, Д. Майкл Г. (2009). «Отравление водяным болиголовом». Клиническая токсикология . 47 (4): 270–278. дои : 10.1080/15563650902904332 . ПМИД 19514873 . S2CID 21855822 .
- ^ Jump up to: а б с д и ж Гунг, Бенджамин В.; Омолло, Энн О. (2009). «Краткий синтез R -(–)-цикутоксина, природного 17-углеродного полиенина» . Европейский журнал органической химии . 2009 (8): 1136–1138. дои : 10.1002/ejoc.200801172 . ПМЦ 3835075 . ПМИД 24273444 .
- ^ Подмигни, Майкл; Ван Вик, Бен-Эрик (2008). Изменяющие сознание и ядовитые растения мира . Портленд: Timber Press . п. 87. ИСБН 9780881929522 .
- ^ Вепфер, Иоганн Якоб (1679). История водяного болиголова и иллюстрированный комментарий (на латыни).
- ^ Jump up to: а б с д Барселу, Дональд Г. (2008). «Биголов водяной и капля водяная» . Медицинская токсикология природных веществ: продукты питания, грибы, лекарственные травы, растения и ядовитые животные . Джон Уайли и сыновья . стр. 821–825. ISBN 9780471727613 .
- ^ Jump up to: а б Бём, Р. (1876). «О ядовитом компоненте болиголова водяного ( Cicuta virosa ) и его эффектах; вклад в знание судорожных ядов» [О ядовитом компоненте болиголова водяного ( Cicuta virosa ) и его эффектах; Вклад в знание спазмов». Архив экспериментальной патологии и фармакологии (на немецком языке). 5 (4–5): 279–310. дои : 10.1007/BF01976919 . S2CID 335727 .
- ^ Jump up to: а б с Эгдал, Ан Фин (1911). «Случай отравления в результате употребления в пищу ядовитого болиголова ( Cicuta Maculata ) с обзором зарегистрированных случаев» . Архив внутренней медицины . VII (3): 348–356. дои : 10.1001/archinte.1911.00060030061002 .
- ^ Jump up to: а б с ван Хейст, АНП; Пикаар, С.А.; ван Кестерен, Р.Г.; Дуз, JMC (1983). «Отравление болиголовом водяным ( Cicuta virosa )» [Отравление болиголовом водяным ( Cicuta virosa )] (PDF) . Голландский медицинский журнал (на голландском языке). 127 (53): 2411–2413. ПМИД 6664385 .
- ^ «Цикутоксин» . Банк данных об опасных веществах , Национальная медицинская библиотека . Национальные институты здравоохранения США . 20 декабря 2006 года . Проверено 21 июля 2018 г.
- ^ Jump up to: а б с д Суини, К.; Геншаймер, К.Ф.; Ноултон-Филд, Дж.; Смит, Р.А. (8 апреля 1994 г.). «Отравление водяным болиголовом — Мэн, 1992 г.» (PDF) . ММВР. Еженедельный отчет о заболеваемости и смертности . 43 (13). Центры по контролю и профилактике заболеваний : 229–231. ПМИД 8145712 .
- ^ Голдфранк, Льюис Р., изд. (2002). Токсикологические чрезвычайные ситуации Голдфранка (7-е изд.). Нью-Йорк: McGraw-Hill Medical . п. 1168. ИСБН 9780071360012 .
- ^ Хит, КБ (2001). «Смертельный случай очевидного отравления болиголовом». Ветеринарная и человеческая токсикология . 43 (1): 35–36. ПМИД 11205076 .
- ^ Кингсбери, Дж. М. (1964). Ядовитые растения США и Канады . Энглвуд Клиффс, Нью-Джерси: Прентис Холл . п. 372 .
- ^ Кватрокки, Умберто (2016). «Cicuta L. Apiaceae (Umbelliferae)» . Всемирный словарь лекарственных и ядовитых растений CRC: общие названия, научные названия, эпонимы, синонимы и этимология . ЦРК Пресс . стр. 948–949. ISBN 9781482250640 .
- ^ Маллиган, Джеральд А. (1980). «Род Cicuta в Северной Америке». Канадский журнал ботаники . 58 (16): 1755–1767. дои : 10.1139/b80-204 .
- ^ Джейкобсон, Калифорния (1915). «Цикутоксин: ядовитый принцип болиголова водяного ( Cicuta )» . Журнал Американского химического общества . 37 (4): 916–934. дои : 10.1021/ja02169a021 .
- ^ Jump up to: а б с д Коношима, Такао; Ли, Го-Сюн (1986). «Противоопухолевые средства, 85. Цикутоксин, противолейкемический принцип из Cicuta Maculata , и цитотоксичность родственных производных». Журнал натуральных продуктов . 49 (6): 1117–1121. дои : 10.1021/np50048a028 . ПМИД 3572419 .
- ^ Jump up to: а б с Анет, EFLJ; Литгоу, Б.; Силк, Миннесота; Триппет, С. (1953). «Оэнантотоксин и цикутоксин. Выделение и структуры». Журнал Химического общества : 309–322. дои : 10.1039/JR9530000309 .
- ^ Jump up to: а б Хилл, Бельгия; Литгоу, Б.; Мирвиш, С.; Триппет, С. (1955). «Оэнантотоксин и цикутоксин. Часть II. Синтез (±)-цикутоксина и энантетола». Журнал Химического общества . 1955 : 1770–1775. дои : 10.1039/JR9550001770 .
- ^ Jump up to: а б Осима, Ёситеру; Йошизаки, Фумихико (1999). Томихиса ; , , Рикако ; Увай, Кикучи Охта 41): 12087–12098 doi : 10.1016/S0040-4020(99)00706-1 .
- ^ Jump up to: а б Ландерс, Деннис; Сеппи, Курт; Блауэр, Уэйн (1985). «Судороги и смерть во время плавания по реке Уайт: отчет об отравлении болиголовом» . Западный медицинский журнал . 142 (5): 637–640. ПМК 1306130 . ПМИД 4013278 .
- ^ Jump up to: а б Казаретт, Луи Дж.; Клаассен, Кертис Д.; Дулл, Джон (2001). Токсикология Казаретта и Дулла: фундаментальная наука о ядах (6-е изд.). Нью-Йорк: McGraw-Hill Medical . п. 971 . ISBN 9780071347211 .
- ^ Jump up to: а б Увай, Кодзи; Такая, Ёсиаки; Тадано, Такеши, Кенсуке; Сакакибара, Рёдзи; Осима, Ёситеру (2000 ) болиголова. . Полиацетилены, выделенные из водного . 43 (23): 4508–4515 doi : 10.1021/ . PMID 11087575 jm000185k
- ^ Jump up to: а б с д и ж Пантер, Кип Э.; Бейкер, Дейл К.; Кечеле, Фил О. (1996). «Токсичные заболевания водяного болиголова ( Cicuta Douglasii ) у овец: патологическое описание и профилактика поражений и смерти». Журнал ветеринарных диагностических исследований . 8 (4): 474–480. дои : 10.1177/104063879600800413 . ПМИД 8953535 .
- ^ Jump up to: а б с Штраус, Ульф; Уиттсток, Ют; Шуберт, Рудольф; Тойшер, Эберхард; Юнг, Стефан; Микс, Эйльхард (1996). «Цикутоксин из Cicuta virosa — новый и мощный блокатор калиевых каналов в Т-лимфоцитах». Связь с биохимическими и биофизическими исследованиями . 219 (2): 332–336. дои : 10.1006/bbrc.1996.0233 . ПМИД 8604987 .
- ^ Олсен, Ричард В.; Бетц, Генрих (2005). «ГАМК и Глицин» . В Сигеле, Джордже Дж.; Альберс, Р. Уэйн; Брэди, Скотт Т.; Прайс, Дональд Л. (ред.). Базовая нейрохимия: молекулярные, клеточные и медицинские аспекты (7-е изд.). Эльзевир . стр. 291–302. ISBN 9780080472072 .
- ^ Рудольф, Уве; Мёлер, Ханнс (2006). «Терапевтические подходы на основе ГАМК: функции подтипа рецепторов ГАМК А ». Современное мнение в фармакологии . 6 (1): 18–23. дои : 10.1016/j.coph.2005.10.003 . ПМИД 16376150 .
Дополнительные ссылки
[ редактировать ]- Э. Анет; Б. Литгоу; МХ Силк; С. Триппетт (1952). «Химия энантотоксина и цикутоксина». Химия и промышленность . 31 : 757–758.
- Ох Кнутсен; П. Пашковский (1984). «Новые аспекты лечения отравления болиголовом водяным». Клин. Токсикол . 22 (2): 157–166. дои : 10.3109/15563658408992551 . ПМИД 6502788 .