Бапрахотоксин
![]() Скелетная формула батрахотоксина
| |
![]() Модель патротоксина на основе кристаллической структуры батрахотоксинина a o - p -bromobenzoate [ 1 ]
| |
![]() Шариковая модель батрахотоксина, как указано выше [ 1 ]
| |
Имена | |
---|---|
Другие имена
3α, 9α-эпокси-14β, 18- (2 ′ -ксиэтил- N -метиламино) -5β-берна-7,16-диено-3β, 11α, 20α-триол 20α-2,4-диметилпиррол-3-карбоксилат
| |
Идентификаторы | |
3D model ( JSmol )
|
|
Chemspider | |
PubChem CID
|
|
НЕКОТОРЫЙ | |
Comptox Dashboard ( EPA )
|
|
Характеристики | |
C 31 H 42 N 2 O 6 | |
Молярная масса | 538.685 g·mol −1 |
Плотность | 1,304 г/мл [ 2 ] |
Опасности | |
Безопасность и гигиена труда (OHS/OSH): | |
Основные опасности
|
Высокомеренный |
Смертельная доза или концентрация (LD, LC): | |
Ld 50 ( средняя доза )
|
2 мкг/кг (мышь, субточно) |
За исключением случаев, когда отмечены, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
|
Батрахотоксин ( BTX ) является чрезвычайно мощным кардиотоксичным и нейротоксическим стероидным алкалоидом, обнаруженным у определенных видов жуков, птиц и лягушек. Название от греческого слова βάτραχος , bátrachos , «лягушка». [ 3 ] Структурно связанные химические соединения часто называют коллективными батрахотоксинами. У некоторых лягушек этот алкалоид присутствует в основном на коже. Такие лягушки являются одними из тех, которые используются для отравления дротиками . Батрахотоксин связывается с и необратимо открывает натриевые каналы нервных клеток и предотвращает закрытие, что приводит к параличу и смерти. Никакого антидота не известно.
История
[ редактировать ]Батрахотоксин был обнаружен Фрицем Мерки и Бернхардом Виткопом , в Национальном институте артрита и метаболических заболеваний, Национальных институтов здоровья, Бетесда, Мэриленд , США Мярка и Виткоп отделяли мощные токсичные щелоиды от биколорных биколоров и определили его химические достоинства. [ 4 ] Они изолировали четыре основных токсичных стероидных алкалоидов, включая батрахотоксин, изобатрахотоксин, псевдобатрахотоксин и барахотоксинин А. [ 5 ] Из -за трудного обращения с таким мощным токсином и незначительного количества, которое можно было собрать, комплексное определение структуры включало несколько трудностей. Тем не менее, Такаши Токуяма, который присоединился к исследованию позже, превратил одно из составных соединений, батрахотоксинина А, в кристаллическое производное, и его уникальная стероидальная структура была решена с помощью рентгеновских дифракционных методов (1968). [ 6 ] Когда сравнивались масс -спектр и ЯМР -спектр батрахотоксина и производных батрахотоксинина А, было понято, что они разделяют ту же стероидальную структуру и что катрахотоксин был батрахотоксинином А с одним дополнительным пиррольским фрагментом . Фактически, батрахотоксин был способен частично гидролизован с использованием гидроксида натрия в материал с идентичными реакциями TLC и цветами в качестве барахотоксинина A. [ 5 ] Структура батрахотоксина была создана в 1969 году посредством химической рекомбинации обоих фрагментов. [ 5 ] Батрахотоксинин А был синтезирован Мичио Куросу, Лоуренсом Р. Марцином, Тимоти Дж. Гринштейнером и Йошито Киши в 1998 году. [ 7 ]
Токсичность
[ редактировать ]Согласно экспериментам с грызунами , батрахотоксин является одним из самых мощных алкалоидов: его внутривенное LD 50 у мышей составляет 2–3 мкг/кг. [ 8 ] Между тем, его производное, батрахотоксинин А, имеет гораздо меньшую токсичность с LD 50 из 1000 мкг/кг. [ 5 ]
Токсин выпускается через бесцветные или молочные выделения из желез, расположенных на спине и за ушами лягушек от рода Phyllobates . Когда одна из этих лягушек взволнована, чувствует себя угрожающим или испытывает боль, токсин рефлексивно выделяется через несколько каналов.
Активность батрахотоксина зависит от температуры, с максимальной активностью при 37 ° C (99 ° F). Его активность также быстрее при щелочном рН, что предполагает, что неконтролированная форма может быть более активной.
Нейротоксичность
[ редактировать ]Как нейротоксин , он влияет на нервную систему . Неврологическая функция зависит от деполяризации нерва и мышечных волокон из -за повышенной натрия проницаемости ионной возбудимой клеточной мембраны . Липиднорастворимые токсины, такие как батрахотоксин, действуют непосредственно на ионные каналы натрия [ 9 ] участвует в генерации потенциала действия и путем изменения как их ионной селективности, так и чувствительности к напряжению. Батрахотоксин необратимо связывается с NA + каналы, которые вызывает конформационные изменения в каналах, которые заставляют натриевые каналы оставаться открытыми. Батрахотоксин не только сохраняет открытые натриевые каналы, управляемые напряжением , но и снижает одноканальную проводимость. Другими словами, токсин связывается с натриевым каналом и сохраняет мембрану проницаемой к ионам натрия в «все или нет». [ 10 ]
Это оказывает прямое влияние на периферическую нервную систему (PNS). Бапрахотоксин в PNS вызывает повышенную проницаемость (селективную и необратимую) покоящейся клеточной мембраны к ионам натрия, без изменения концентрации калия или кальция . Этот приток натрия деполяризует ранее поляризованную клеточную мембрану. Батрахотоксин также изменяет ионную селективность ионного канала, увеличивая проницаемость канала в направлении более крупных катионов. Чувствительные к напряжению натриевые каналы становятся постоянно активными при оттенке мембранного потенциала. Батрахотоксин убивает путем постоянного блокирования передачи нервного сигнала в мышцы.
Батрахотоксин связывается и необратимо открывает натриевые каналы нервных клеток и предотвращает закрытие. Нейрон больше не может отправлять сигналы, и это приводит к параличу. Кроме того, массивный приток ионов натрия вызывает осмотические изменения в нервах и мышцах, что вызывает структурные изменения. Было высказано предположение, что на центральную нервную систему также может быть влияние , хотя в настоящее время не известно, каким может быть такой эффект.
Кардиотоксичность
[ редактировать ]Несмотря на то, что обычно классифицируется как нейротоксин , батрахотоксин оказывает заметное влияние на сердечные мышцы , и его эффекты опосредованы активацией натриевых каналов. Сердечная проводимость нарушена, что приводит к аритмии , экстрасистолам , фибрилляции желудочков и другим изменениям, которые приводят к азистоле и остановке сердца . Батрахотоксин индуцирует массивное высвобождение ацетилхолина разрушение синаптических пузырьков . в нервах и мышцах и также [ Цитация необходима ] Бапрахотоксин R более токсичен, чем родственный барахотоксин A. [ Цитация необходима ]
Уход
[ редактировать ]В этом разделе нужны дополнительные цитаты для проверки . ( ноябрь 2022 г. ) |
В настоящее время эффективного противоядия не существует для лечения отравления батрахотоксином. [ 11 ] Вератридин , аконитин и графство -похожий на барахотоксин-являются липидными ядами, которые аналогично изменяют ионную селективность натриевых каналов, что предполагает общий сайт действия. Из -за этих сходств лечение отравления батрахотоксином лучше всего можно смоделировать после или основанного на лечении одного из этих ядов. Лечение также может быть смоделировано после этого для цифрового показателя , которое дает несколько одинаковые кардиотоксические эффекты.
Хотя это не противоядие, деполяризация мембраны может быть предотвращена или обращена вспять ни с помощью тетродотоксина [ 11 ] (от Puffer Fish ), которая является неконкурентным ингибитором , или сакситоксином (« красный прилив »). [ Цитация необходима ] Они оба оказывают эффекты, антагонистические по отношению к эффектам батрахотоксина на поток натрия. Некоторые анестетики могут выступать в качестве антагонистов рецепторов к действию этого алкалоидного яда, в то время как другие местные анестетики в целом блокируют свои действия, действуя в качестве конкурентных антагонистов.
Источники
[ редактировать ]Батрахотоксин был обнаружен у четырех видов папуадских жуков, все в родовом ходане в семействе Melyridae ; C. Pulchra , C. Semiopaca , C. Rugiceps и C. sp. А [ 12 ] [ 13 ]
Несколько видов птиц, эндемичных для Новой Гвинеи , имеют токсин в коже и на перьях: Ifrit с голубым покрытием ( Ifrita Kowaldi ), Little Shrikethrush (он же Rufous Shrike-Thrush, Colluricincla megarhyncha ) и следующий вид Pitohui : осел. Pitohui ( Pitohui Dichrous , самый токсичный из птиц), гребня питохуи ( Ornorectes cristatus ), черный питохуи ( Melanorectes nigrescens ), [ 14 ] Расти Питохуи ( Pseudorectes Ferrugineus ) и переменная Pitohui, [ 15 ] который в настоящее время разделен на три вида: северная переменная pitohui ( pitohui kirhocephalus ), раджа ампат pitohui ( P. cerviniventris ) и южная переменная Pitohui ( P. uropygialis ). [ 16 ]
Хотя цель токсичности у этих птиц не является определенной, присутствие батрахотоксинов у этих видов является примером сходящейся эволюции . Считается, что эти птицы получают токсин от батрахотоксинсодержащих насекомых, которые они едят, а затем выделяют его через кожу. [ 13 ] [ 17 ]
Батрахотоксин также был обнаружен во всех описанных видах рода ядовитой лягушки-лягушки Phyllobates от Никарагуа до Колумбии , включая лягушку из золотистого ядовита ( Phyllobates terribilis ), ядовитая лягушка с черной ногой ( P. bicolor ), прекрасная ялотная лягушка ( P. lugubris ) , Golfodulcean Poison лягушка ( P. vittatus ) и ядовитая лягушка Kokoe ( P. aurotaenia ). [ 12 ] [ 13 ] [ 18 ] Коко -ядовитая лягушка использовалась для P. sp. Аф - Ауротания , теперь признанная отдельной. Все шесть из этих видов лягушек находятся в семействе лягушек с ядом .
Лягушки сами не производят батрахотоксин. Как и у птиц, считается, что эти лягушки получают токсин от батрахотоксинсодержащих насекомых, которые они едят, а затем выделяют его через кожу. [ 13 ] Жуки в родовом ходане не встречаются в Колумбии, но считается, что лягушки могут получить токсин от жуков в других родах в том же семействе ( Melyridae ), некоторые из которых находятся в Колумбии. [ 12 ]
Лягушки, поднятые в неволе, не производят батрахотоксин и, таким образом, могут обрабатываться без риска. Тем не менее, это ограничивает количество батрахотоксина, доступного для исследований, так как 10 000 лягушек дали только 180 мг батрахотоксина. [ 19 ] Поскольку эти лягушки находятся под угрозой исчезновения, их урожай неэтичный . Биосинтетические исследования также оспариваются медленной скоростью синтеза батрахотоксина. [ 5 ]
Родная среда обитания ядовитых лягушек - это теплые регионы Центральной и Южной Америки , в которых влажность составляет около 80 процентов.
Использовать
[ редактировать ]Наиболее распространенным использованием этого токсина является Noanamá Chocó и Emberá Chocó из Embera-Wounaan of Western Colombia для отравления Darts Darts для использования при охоте.
Ядовитые дротики готовится Чоко, сначала пронзив лягушку на кусок дерева. [ 20 ] По некоторым отчетам, лягушка затем удерживается или жаривается заживо над огнем, пока не будет плакать от боли. Пузырьки яда формируют, когда кожа лягушки начинает волдырь. Советы DART подготовлены путем прикосновения к ним к токсину, или токсин может быть пойман в контейнере и разрешено бродить. Ядовитые дротики, сделанные из свежего или ферментированного батрахотоксина, достаточно, чтобы бросить обезьян и птиц на их следах. Нервный паралич почти мгновенный. Другие рассказы говорят, что палка Siurukida («бамбуковый зуб») прокладывает через устье лягушки и проходит через одну из задних ног. Это заставляет лягушку обильно потеть на спине, что покрывается белой петлой. Дартс погружены или катятся в пене, сохраняя свою смертельную силу на срок до года.
Смотрите также
[ редактировать ]- Тетродотоксин , токсин, который работает противоположным способом батрахотоксина
Цитаты
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а беременный Карле, Иллинойс ; Карле Дж. (1969). «Структурная формула и кристаллическая структура производного o - p -bromobenzoate батрахотоксинина A, C 31 H 38 no 6 Br, яд лягушки и стероидальный алкалоид». Acta Crystallogr. Беременный 25 (3): 428–434. Bibcode : 1969ccrb..25..428k . doi : 10.1107/s056774086900238x . PMID 5820223 . S2CID 28609553 .
- ^ Дейли, JW; Witkop, B.; Bommer, P.; Биманн, К. (январь 1965). «Батрахотоксин. Журнал Американского химического общества . 87 (1): 124–126. doi : 10.1021/ja01079a026 . PMID 5826972 .
- ^ Индекс Merck . Запись 1009. с. 167
- ^ Märki, F.; Witkop, B. (июль 1963 г.). «Яд колумбийской стрелы ядовитой лягушки Phyllobates Bicolor ». Экспериментация . 19 (7): 329–338. doi : 10.1007/bf02152303 . PMID 14067757 . S2CID 19663576 .
- ^ Jump up to: а беременный в дюймовый и Токуяма, Такаши; Дейли, Дж.; Witkop, B. (1 июля 1969 г.). «Структура батрахотоксина, стероидальный алкалоид из колумбийской ядовитой стрелы, филлобат -ауротании и частичный синтез батрахотоксина и его аналогов и гомологов». Журнал Американского химического общества . 91 (14): 3931–3938. doi : 10.1021/ja01042a042 . PMID 5814950 .
- ^ Токуяма, Такаши; Дейли, Джон; Witkop, B.; Karle, Isabella L.; Карле Дж. (Март 1968 г.). «Структура батрахотоксинина А, нового стероидного алкалоида из ядовитой колумбийской ядовитой стрелы, филлобатс Ауротании». Журнал Американского химического общества . 90 (7): 1917–1918. doi : 10.1021/ja01009a052 . PMID 5689118 .
- ^ Курусу, Мичимо; Марцин, Лоуренс Р.; Grinsteiner, Timothy J.; Киши, Йошито (июль 1998 г.). «Общий синтез (±) -батрахотоксин А» Журнал Американского химического общества 120 (26): 6627–6 Doi : 10.1021/ j981258g
- ^ Токуяма, Такаши; Дейли, Джон; Witkop, B.; Karle, Isabella L.; Карле Дж. (Март 1968 г.). «Структура батрахотоксинина А, нового стероидного алкалоида из ядовитой колумбийской ядовитой стрелы, филлобатс Ауротании ». Журнал Американского химического общества . 90 (7): 1917–1918. doi : 10.1021/ja01009a052 . PMID 5689118 .
- ^ Ван, Шо-я; Митчелл, Джейн; Тихонов, Денис Б.; Чгоров, Борис С.; Ван, Джинг Куо (март 2006 г.). «Как батрахотоксин изменяет путь проницаемости натриевого канала: компьютерное моделирование и режиссер-сайт мутагенез». Молекулярная фармакология . 69 (3): 788–795. doi : 10.1124/моль.105.018200 . PMID 16354762 . S2CID 6343011 .
- ^ Ван, Шо-я; Тихонов, Денис Б.; Митчелл, Джейн; Чгоров, Борис; Ван, Джинг Куо (23 мая 2007 г.). «Необратимый блок сердечного мутанта Na + каналов батрахотоксином» . Каналы . 1 (3): 179–188. doi : 10.4161/chan.4437 . PMID 18690024 .
- ^ Jump up to: а беременный Додд-Бутера, Т.; Бродерик, М. (2014). «Животные, ядовитые и ядовитые». Энциклопедия токсикологии . С. 246–251. doi : 10.1016/b978-0-12-386454-3.00984-2 . ISBN 978-0-12-386455-0 .
- ^ Jump up to: а беременный в Dumbacher, John P.; Вако, Авит; Дерриксон, Скотт Р.; Самуэльсон, Аллан; Spande, Thomas F.; Дейли, Джон У. (9 ноября 2004 г.). «Жуки Melyrid ( Choresine ): предполагаемый источник для алкалоидов Batrachotoxin, обнаруженных в ядовитых лягушках и ядовитых птицах-проходе» . Труды Национальной академии наук . 101 (45): 15857–15860. doi : 10.1073/pnas.0407197101 . PMC 528779 . PMID 15520388 .
- ^ Jump up to: а беременный в дюймовый Plikus, Maksim v.; Astrowski, Aliaksandr A. (июль 2014 г.). «Смертельные волосы, смертоносные перья - сходящаяся эволюция ядовитого поклевания у млекопитающих и птиц». Экспериментальная дерматология . 23 (7): 466–468. doi : 10.1111/exd.12408 . PMID 24698054 .
- ^ Уэлдон, Пол Дж. (21 ноября 2000 г.). «Птичья химическая защита: токсичные птицы не перья» . Труды Национальной академии наук . 97 (24): 12948–12949. doi : 10.1073/pnas.97.24.12948 . PMC 34071 . PMID 11087849 .
- ^ Dumbacher, John P.; Beehler, Bruce M.; Spande, Thomas F.; Гарраффо, Х. Мартин; Дейли, Джон У. (30 октября 1992 г.). «Гомобатрахотоксин в роде Pitohui: химическая защита у птиц?». Наука . 258 (5083): 799–801. doi : 10.1126/science.1439786 . PMID 1439786 .
- ^ Джилл, Ф . ; Донскер Д., ред. (2017). «Иволги, дронго и фантастики» . Список птиц IOC World (V 7.2) . Получено 10 июня 2017 года .
- ^ «Исследование Академии: мощный яд» . Калифорнийская академия науки. Архивировано из оригинала 2012-08-27 . Получено 2013-05-10 .
- ^ Маркес, Роберто; Рамирес-Кастанеда, Валерия; Амезкита, Адольфо (2019). «Соответствует ли батрахотоксин автопаризистентность с токсичностью у филлобатс-лягушек?» Полем Эволюция 73 (2): 390–400. Doi : 10.1111/evo.13672 . PMID 30593663 . S2CID 58605344 .
- ^ Du Bois, Justin, et al., Изобретатель; Попечительский совет Университета Леланда Стэнфордского юниора, правопреемник. Аналоги батрахотоксина, композиции, использование и их подготовка. Патент США 2014/0171410 A1. 19 июня 2014 года.
- ^ Крамп М. (2000). В поисках золотой лягушки . Университет Чикагской Прессы. п. 12 ISBN 978-0226121987 .
Общие и цитируемые ссылки
[ редактировать ]- Дейли, JW; Witkop, B. (1971). «Химия и фармакология ядов лягушек» . В Бюхерле, W.; Бакли, EE; Deulofeu, V. (Eds.). Ядовитые животные и их яды . Тол. 2. Нью -Йорк: академическая пресса. LCCN 66014892 . OCLC 299757 .
- Карбоксилатные сложные эфиры
- Циклогексен
- Циклопендены
- Enones
- Эфиры
- Ионные канальные токсины
- Нейротоксины
- Небелковые токсины ионные каналы
- Кислород -гетероциклы
- Пирролы
- Вторичные спирты
- Новички натриевых каналов
- Стероидные алкалоиды
- Третичные спирты
- Токсины позвоночных
- Амфибийские токсины
- Насекомое токсины
- Гетероциклические соединения с 6 кольцами