Jump to content

Кротоксин

Кротоксин (СТХ) является основным токсичным соединением змеиного яда южноамериканской гремучей змеи Crotalus durissus terrificus . Кротоксин представляет собой гетеродимерный бета- нейротоксин , состоящий из кислой, нетоксичной и неферментативной субъединицы (СА) и основного, слаботоксичного белка фосфолипазы А2 (CB). Этот нейротоксин вызывает паралич как за счет пре-, так и постсинаптической блокировки передачи сигналов ацетилхолина .

Кротоксин был идентифицирован в 1938 году исследователями химического факультета Института Бутантана в Сан-Паулу. Соединение было сначала очищено от яда Crotalus d. потрясающе . Эти исследователи обнаружили, что 60 процентов яда состояло из нейротоксичного вещества, позже названного кротоксином. [ 1 ]

Кротоксин был первым белковым токсином, который был кристаллизован ( кристаллизация белка ). Первая публикация об этом открытии показала, что токсин работал с двумя элементами: токсичным и коагуляционным. [ 1 ] Позднее было обнаружено, что белок кротоксин не однороден, а состоит из двух субъединиц. Токсическое действие кротоксина определяется главным образом действием фосфолипазы А2 ХБ. Субъединица СА неферментативна и нетоксична, но обладает функциями свертывания крови ( коагуляция ), теперь известной как кротапотин. [ 2 ] [ 3 ] С 1966 года по настоящее время проводятся исследования фармакологического применения кротоксина. [ 4 ] [ 5 ]

Структура и реакционная способность

[ редактировать ]

Структура кротоксина состоит из компонентов CA и CB в молекулярном соотношении 1:1. CA представляет собой нетоксичный и неферментативный кислый белок, а CB представляет собой токсичный компонент, белок фосфолипазы А2. Оба компонента образуют нековалентный гетеродимерный комплекс ( белковый димер ). Было обнаружено, что изоформы ( изоформы белка ) СА и CB могут образовывать по меньшей мере 16 различных комплексов CTX. [ 3 ]

Субъединица СА

[ редактировать ]

Белок СА образован тремя полипептидными цепями, связанными дисульфидными связями: α, β и γ. Альфа-спирали ( Альфа-спираль ) с петлями в концевых положениях образованы α- и β-цепями. Цепь γ образует неупорядоченную петлю. Компонент СА присутствует в гетеродимерном комплексе для предотвращения связывания фосфолипазы А2 с неспецифическими сайтами связывания. [ 3 ]

Субъединица CB

[ редактировать ]

Субъединица CB представляет собой белок фосфолипазы А2. С-конец ( С-конец ) субъединицы CB важен для взаимодействия между обеими субъединицами, поскольку он взаимодействует с альфа-спиралью СА. Таким образом, субъединица СА блокирует часть поверхности фермента фосфолипазы А2, что приводит к невозможности ее активации. Это означает, что фосфолипаза А2 не может адсорбироваться на границе раздела липид/вода клеточной мембраны. Остатки субъединицы CB, которые участвуют в поверхности фермента и блокируются субъединицей CA, представляют собой F24 и F119, которые представляют собой фенилаланина аминокислоты . Однако было обнаружено, что эти остатки не являются частью активного центра . [ 6 ]

Интерфейс между СА и CB образован тремя аминокислотами триптофаном , которые играют важную роль в стабильности кротоксинового комплекса. [ 3 ]

Реактивность

[ редактировать ]

Различные изоформы субъединиц СА и СВ могут образовывать комплексы кротоксина, которые можно разделить на два класса: умеренно токсичные с высокой активностью фосфолипазы А2 или более токсичные с более низкой ферментативной активностью. Таким образом, изоформы также играют роль в стабильности комплекса кротоксина. Менее токсичные комплексы менее стабильны, а более токсичные более стабильны. Поэтому более токсичные комплексы кротоксина диссоциируют медленнее, чем менее токсичные. Связь между токсичностью и активностью фермента является результатом синергизма ( синергизма ) действия обеих субъединиц. При этом субъединица CA усиливает токсичность субъединицы CB, одновременно снижая ее ферментативную активность и антикоагулянтную активность. [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ]

Механизм действия

[ редактировать ]

Основной механизм действия кротоксина двоякий: пресинаптическое и постсинаптическое. [ 10 ] [ 11 ]

Пресинаптический

[ редактировать ]

Торможение пресинаптической секреции ацетилхолина обусловлено активностью фосфолипазы А2 субъединицы CB. Точный механизм пресинаптического ингибирования ацетилхолина фосфолипазой А2 (PLA2) неизвестен. Хотя пресинаптический эффект обусловлен субъединицей CB, он усиливается присутствием субъединицы CA. [ 12 ]

Гипотезы

[ редактировать ]

Существует несколько гипотез и моделей, которые пытаются объяснить фармакологические эффекты активности фосфолипазы А2 (PLA2).

Существует гипотеза, основанная на повреждении PLA2 мембранных фосфолипидов посредством гидролиза в сайтах специфического связывания на экзоцитотически активных участках мембраны. Это может привести к нарушению реабсорбции везикул и истощению запасов ацетилхолина. [ 13 ] Другая гипотеза основана на специфическом связывании с рецепторами и белками для создания внутриклеточных ферментзависимых и независимых реакций. Повреждение мембраны активностью PLA2 позволяет PLA2 проникать в клетки и специфически связываться с белками и рецепторами, как агонистическими, так и антагонистическими, вызывая неферментативные фармакологические эффекты. Внутриклеточный PLA2 также может оставаться ферментативно активным и гидролизовать мембранные фосфолипиды. Это может привести к фармакологическому эффекту за счет повреждения мембран и мембранных белков или за счет лизофосфолипидов и жирных кислот, высвобождающихся при гидролизе. [ 14 ] Последняя гипотеза основана на индуцированных изменениях концентрации Ca2+ в пораженных клетках. Большие изменения концентрации Ca2+ мешают многим процессам, включая слияние пузырьков и мембранный потенциал митохондрий. Оба эти процесса важны для гомеостаза ацетилхолина. [ 15 ]

Постсинаптический

[ редактировать ]

Второй частью механизма действия кротоксина является постсинаптическая часть. Постсинаптические никотиновые рецепторы ацетилхолина блокируются гетеродимерной формой кротоксина. Это блокирование достигается за счет стабилизации неактивной формы никотиновых ацетилхолиновых рецепторов ферментным комплексом. Вместе с пресинаптическим ингибированием ацетилхолина этот постсинаптический эффект может привести к параличу пораженных мышц. [ 11 ]

Токсичность

[ редактировать ]

Кротоксин оказывает фатальное нейротоксическое действие, поскольку токсичность CB синергически усиливается CA. [ 16 ] [ 17 ] Многие люди умирают от острой почечной недостаточности или острой дыхательной недостаточности. Последнее является результатом паралича мышц дыхательной системы. [ 18 ] Низкие уровни кротоксина вызывают неполную блокировку рецептора ацетилхолина, что приводит к полностью обратимому парезу. При более высоких дозах нервно-мышечные нарушения становятся более тяжелыми. другие холинергические Также распространены симптомы, особенно при приеме более высоких доз. Внутримышечная инъекция кротоксина также проявляет миотоксический эффект. [ 19 ] (LD50 Внутривенная летальная доза ) нативного кротоксина для мышей составляет 0,096 мкг/г. [ 20 ] Сообщалось, что у мышей может развиться толерантность к токсину, если они получают увеличивающиеся дозы кротоксина каждый день. В конечном итоге они могут переносить дозы, в 35 раз превышающие ЛД50, не вызывая при этом интоксикации. [ 21 ] Доклинические исследования на людях также показывают, что признаки токсичности уменьшались или исчезали, когда пациенты подвергались воздействию кротоксина в течение более длительных периодов времени. [ 19 ]

В Бразилии ежегодно почти 2000 укусов змей происходят из-за Crotalus durissus . Единственное лечение для людей, отравленных C. durissus, — это специально разработанное противоядие, которое необходимо вводить внутривенно. С появлением этого противоядия уровень смертности снизился с 73% до 1,5%. Дозировка противоядия варьируется от 10 до 20 ампул в зависимости от тяжести отравления. Однако эффективность доз клинически не исследовалась. [ 18 ]

Эффективность

[ редактировать ]

Кротоксин в яде C. durissus является мощным нейротоксином, который также оказывает почечное и миотоксическое действие. Помимо токсических эффектов, кротоксин также оказывает противовоспалительное, иммуномодулирующее, анти-ВИЧ и противоопухолевое действие на моделях человека и животных. [ 4 ] Наряду с тем, что организм может вырабатывать толерантность к токсическому действию кротоксина, эти эффекты представляют интерес для фармацевтического использования. [ 19 ] [ 22 ]

Фармацевтическое применение

[ редактировать ]

Поскольку кротоксин действует как нервно-мышечный блокатор ( препарат, блокирующий нервно-мышечную деятельность ), уже были проведены некоторые исследования с целью выяснить, может ли кротоксин действовать в качестве лечения проблем с мышечным напряжением. [ 23 ] В одном исследовании было показано, что кротоксин улучшает положение глаз у группы пациентов с косоглазием после инъекции. То же исследование также показало, что это может помочь пациентам с блефароспазмом . [ 23 ] При низких концентрациях кротоксина у пациентов с мышечной дистонией наблюдается нормальное функционирование. Поэтому он предлагается в качестве хорошей альтернативы ботулотоксину . [ 24 ] Клинические исследования показали, что комплекс кротоксина и изолированные КБ обладают антигенными свойствами, которые могут стимулировать выработку антител . Некоторые исследования показали, что кротоксин улучшает симптомы, связанные с иммуноассоциированными заболеваниями и другими состояниями, включая рак . [ 25 ] Однако в настоящее время не существует NCI ( Национального института рака ) по изучению кротоксина для лечения рака. клинических испытаний, проводимых при поддержке [ 26 ]

  1. ^ Перейти обратно: а б Слотта, К.Х., Френкель-Конрат Х. «Два активных белка из яда гремучей змеи» , Nature , 142 , 213 (1938). дои: 10.1038/142213a0.
  2. ^ Рубсамен К., Брайтаупт Х., Хаберманн Э. (1971). «Биохимия и фармакология комплекса кротоксина: I. Субфракционирование и рекомбинация комплекса кротоксина» , Naunyn-Schmiedebergs Archiv für Pharmakologie , 270 , 274-288.
  3. ^ Перейти обратно: а б с д Фернандес С., Пазин В., Дрейер Т. и др. «Биофизические исследования предполагают новую структурную структуру кротоксина и дают представление о его токсическом механизме» , Scientific Reports , 7 , 43885 (2017). doi: 10.1038/srep43885.
  4. ^ Перейти обратно: а б Сампайо СК, Хислоп С., Фонтес МРМ, Прадо-Франчески Дж., Замбелли ВО, Магро А.Дж., Бригатт П., Гутьеррес В.П., Кюри Й. (2010). «Кротоксин: новые активности классического β-нейротоксина» , Toxicon , 55 (6), 1045-1060. doi:10.1016/j.токсикон.2010.01.011.
  5. ^ Vital Brazil и др. (1966). «Фармакология кристаллического кротоксина – токсичность» , Memórias do Instituto Butantan, 33 , 973-980.
  6. ^ Переанес Х.А., Гомес И.Д., Патино AC (2012). «Связь между структурой и ферментативной активностью комплекса кротоксина и его субъединицы фосфолипазы А2: подход in silico» , Журнал молекулярной графики и моделирования , 35 , 36-42. doi:10.1016/j.jmgm.2012.01.004.
  7. ^ Форе Г, Сюй Х, Сол Ф.А. (2011). «Кристаллическая структура кротоксина раскрывает ключевые остатки, участвующие в стабильности и токсичности этого мощного гетеродимерного β-нейротоксина» , J. Mol. Биол. , 412 (2), 176-191. doi:10.1016/j.jmb.2011.07.027.
  8. ^ Фор Г., Харви А.Л., Томсон Э., Салиу Б., Радвани Ф., Бон С. (1993). «Сравнение изоформ кротоксина показывает, что стабильность комплекса играет важную роль в его фармакологическом действии» , Европейский журнал биохимии , 214 (2), 491-496. doi:10.1111/j.1432-1033.1993.tb17946.x.
  9. ^ Шуме В., Бушье С., Дело Э., Фор Г., Салиу Б., Бон С. (1996). «Структура и функциональная взаимосвязь кротоксина, гетеродимерной нейротоксиновой фосфолипазы A2 из яда южноамериканской гремучей змеи» , В: Singh BR, Tu AT (ред.), Natural Toxins 2, Advance in Experimental Medicine and Biology, vol 391. Springer. , Бостон, Массачусетс.
  10. ^ Вульфиус, Кэтрин А. и др. (2017). «Пресинаптически активные фосфолипазы А2 поджелудочной железы и змеиного яда ингибируют никотиновые ацетилхолиновые рецепторы» , PLOS One , 12 (10), doi:10.1371/journal.pone.0186206.
  11. ^ Перейти обратно: а б Бон, Кассиан и др. (1979). «Постсинаптические эффекты кротоксина и его изолированных субъединиц» , Европейский журнал биохимии , 99 (3), 471–482. doi:10.1111/j.1432-1033.1979.tb13278.x.
  12. ^ Кавальканте, Уолтер Лг и др. (2017). «Нервно-мышечный паралич, вызванный основной субъединицей кротоксина фосфолипазы А 2 из змеиного яда Crotalus Durissus Terrificus, нуждается в кислотном шапероне, чтобы одновременно ингибировать высвобождение ацетилхолина и вызывать мышечную блокаду» , Toxicology and Applied Pharmacology , 334 , 8–17. doi:10.1016/j.taap.2017.08.021.
  13. ^ Монтекукко, Чезаре и др. (2009). «Различные механизмы ингибирования нервных окончаний ботулиническими и пресинаптическими нейротоксинами змей» , Toxicon , 54 (5), 561–564. doi:10.1016/j.токсикон.2008.12.012.
  14. ^ Кини, Р. Манджунатха (2003). «Впереди волнение: структура, функция и механизм ферментов фосфолипазы А2 змеиного яда» , Toxicon , 42 (8), 827–840. doi:10.1016/j.токсикон.2003.11.002.
  15. ^ Ригони, Микела и др. (2007). «Приток кальция и митохондриальные изменения в синапсах, подвергшихся воздействию змеиных нейротоксинов или продуктов их гидролиза фосфолипидов» , Journal of Biological Chemistry , 282 (15), 11238–11245. doi:10.1074/jbc.m610176200.
  16. ^ Лаустсен А.Х. (2016). «Синергизм токсинов в змеиных ядах» , Toxin Reviews , 35 (3-4), 165-170. дои: 10.1080/15569543.2016.1220397.
  17. ^ Чиунг Чанг С, Донг Ли Дж (1977). «Кротоксин, нейротоксин яда южноамериканской гремучей змеи, представляет собой пресинаптический токсин, действующий как β-бунгаротоксин» , Arch. Фармакол. , 296 , 159-168.
  18. ^ Перейти обратно: а б Амарал КФС, Камполина Д., Диас М.Б., Буэно К.М., Чавес-Олортеги К., Пенафорте К.Л., Диниз Ч.Р., Резенде Н.А. (1997). «Фактор времени в обнаружении циркулирующего цельного яда и кротоксина и эффективности противоядной терапии у пациентов, отравленных Crotalus durissus» , Toxicon , 35 (5), 699-704.
  19. ^ Перейти обратно: а б с Кура Дж.Э., Бланзако Д.П., Бриссон С., Кура М.А., Каброл Р., Ларратегай Л., Мендес С., Сечи Х.К., Сильвейра Дж.С., Тейллер Э., Рудт А.Р. де, Видал Дж.К. (2002). «Фаза I и исследование фармакокинетики кротоксина (цитотоксин PLA2, NSC-624244) у пациентов с поздними стадиями рака» , Clinical Cancer Research , 8 , 1033-1041.
  20. ^ Магальяес Т., Пройетти Виотти А., Теперино Гомеш Р., Виана де Фрейтас Т. (2001). «Влияние состава мембраны и совместной инкапсуляции иммуностимуляторов в кротоксин, заключённый в липосомах» , Biotechnol. Прил. Биохим. , 33 , 61-64.
  21. ^ де Араужо Пеппер Л., МЧС де Алмейда, Бретонс М.Л. и др. «Кротоксин способствует перепрограммированию макрофагов в сторону антиангиогенного фенотипа» , Scientific Reports , 9 , 4281 (2019). doi: 10.1038/s41598-019-40903-0.
  22. ^ де Андраде CM, Рей FM, Cintra ACO, Sampaio SV, Torqueti MR (2019). «Влияние кротоксина, нейротоксина из змеиного яда Crotalus durissus terrificus, на эндотелиальные клетки человека» , Международный журнал биологических макромолекул , 134 (1), 613-621. doi:10.1016/j.ijbiomac.2019.05.019.
  23. ^ Перейти обратно: а б Баррос Рибейро Г де, Алмейда ХК де, Толедо Веларде Д (2012). «Кротоксин у человека: анализ воздействия на экстраокулярные и лицевые мышцы» , Arquivos Brasileiros de Oftalmologia, 75 (6). doi:10.1590/S0004-27492012000600002.
  24. ^ Международная заявка, опубликованная в соответствии с Договором о патентной кооперации (PCT). «Номер международной публикации: WO 2009/018643 A2» , опубликовано: 6 августа 2008 г.
  25. ^ Сартим М.А., Менальдо Д.Л., Сампайо С.В. (2018). «Иммунотерапевтический потенциал кротоксина: противовоспалительные и иммунодепрессивные свойства» , Журнал ядовитых животных и токсинов, включая тропические болезни , 24 (39). doi:10.1186/s40409-018-0178-3.
  26. ^ Национальный институт рака. «Клинические испытания с использованием кротоксина» , получено 16 марта 2020 г.
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 6e95f5ea9063db974b25821eb9516a14__1716961020
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/6e/14/6e95f5ea9063db974b25821eb9516a14.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Crotoxin - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)