Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Батрахотоксин
Скелетная формула батрахотоксина
Скелетная формула батрахотоксина
Стик-модель молекулы батрахотоксина
Стик-модель батрахотоксина на основе кристаллической структуры батрахотоксинина A O - p -бромбензоата [1]
Шаровидная модель молекулы батрахотоксина
Шариковая модель батрахотоксина, как указано выше [1]
Имена
Другие имена
3α, 9α-эпокси-14β, 18- (2′-оксиэтил- N- метиламино) -5β-прегна-7,16-диен-3β, 11α, 20α-триол 20α-2,4-диметилпиррол-3-карбоксилат
Идентификаторы
3D модель ( JSmol )
ChemSpider
UNII
  • InChI = 1S / C31H42N2O6 / c1-18-16-32-19 (2) 25 (18) 26 (35) 38-20 (3) 22-8-9-30-23-7-6-21-14- 29 (36) 11-10-27 (21,4) 31 (23,39-29) 24 (34) 15-28 (22,30) 17-33 (5) 12-13-37-30 / ч7- 8,16,20-21,24,32,34,36H, 6,9-15,17H2,1-5H3 / t20-, 21 +, 24 +, 27-, 28-, 29 +, 30-, 31 - / м0 / с1 проверитьY
    Ключ: ISNYUQWBWALXEY-OMIQOYQYSA-N проверитьY
  • InChI = 1 / C31H42N2O6 / c1-18-16-32-19 (2) 25 (18) 26 (35) 38-20 (3) 22-8-9-30-23-7-6-21-14- 29 (36) 11-10-27 (21,4) 31 (23,39-29) 24 (34) 15-28 (22,30) 17-33 (5) 12-13-37-30 / ч7- 8,16,20-21,24,32,34,36H, 6,9-15,17H2,1-5H3 / t20-, 21 +, 24 +, 27-, 28-, 29 +, 30-, 31 - / м0 / с1
    Ключ: ISNYUQWBWALXEY-OMIQOYQYBY
  • CC1 = ЧПУ (= C1C (= O) OC (C) C2 = CC [C @@] 34C2 (C [C @ H] (C56C3 = CC [C @ H] 7 [C @@] 5 ​​(CC [C @@] (C7) (O6) O) C) O) CN (CCO4) C) C
Характеристики
C 31 H 42 N 2 O 6
Молярная масса538,685  г · моль -1
Плотность1,304 г / мл [2]
Опасности
Основные опасностиОчень токсичен
Смертельная доза или концентрация (LD, LC):
2 мкг / кг
(мышь, подкожно)
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
проверитьY проверить  ( что есть   ?)проверитьY☒N
Ссылки на инфобоксы

Батрахотоксин ( BTX ) - это чрезвычайно мощный кардио- и нейротоксичный стероидный алкалоид, обнаруженный у некоторых видов жуков, птиц и лягушек. Название происходит от греческого слова βάτραχος , bátrachos , «лягушка». [3] Структурно связанные химические соединения часто вместе именуются батрахотоксинами. Это чрезвычайно ядовитый алкалоид. У некоторых лягушек этот алкалоид в основном присутствует на коже. Такие лягушки относятся к числу тех, которыми отравляют дротики . Батрахотоксин связывается и необратимо открывает натриевые каналынервных клеток и предотвращает их закрытие, что приводит к параличу. Противоядия не известно.

История [ править ]

Батрахотоксин был открыт Фрицем Мярки и Бернхардом Виткопом в Национальном институте артрита и метаболических заболеваний Национального института здравоохранения, Бетезда, Мэриленд, США. Мерки и Виткоп отделили фракцию сильнодействующих токсичных алкалоидов от двухцветных филлобатов и определили ее химические свойства в 1963 году. [4] Они выделили четыре основных токсичных стероидных алкалоида, включая батрахотоксин, изобатрахотоксин, псевдобатрахотоксин и батрахотоксинин А. [5] Из-за сложности обращения с таким мощным токсином и небольшого количества, которое можно было собрать, всестороннее определение структуры потребовало нескольких трудностей. . Однако Такаши Токуяма, который позже присоединился к расследованию, преобразовал одну изсоединение родственных соединений, батрахотоксинин А, кристаллическое производное и его уникальная стероидная структура была решена с помощью методов дифракции рентгеновских лучей (1968). [6] Когда сравнивали масс-спектр и спектр ЯМР батрахотоксина и производных батрахотоксинина А, выяснилось, что они имеют одинаковую стероидную структуру и что батрахотоксин представляет собой батрахотоксинин А с одним присоединенным экстрапиррольным фрагментом . Фактически, батрахотоксин можно было частично гидролизовать с использованием гидроксида натрия в материал с идентичной ТСХ и цветными реакциями, что и батрахотоксинин А. [5]Структура батрахотоксина была установлена ​​в 1969 году путем 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 [ править ]

Согласно экспериментам на грызунах, батрахотоксин является одним из самых сильных известных алкалоидов: его внутривенная LD 50 у мышей составляет 2-3 мкг / кг. [8] Между тем, его производное, батрахотоксинин А, имеет гораздо более низкую токсичность с LD 50, равным 1000 мкг / кг. [5]

Токсин выделяется через бесцветные или молочные выделения из желез, расположенных на спине и за ушами лягушек из рода Phyllobates . Когда одна из этих лягушек возбуждена, чувствует угрозу или испытывает боль, токсин рефлекторно выделяется через несколько каналов.

Нейротоксичность [ править ]

Как нейротоксин влияет на нервную систему . Неврологическая функция зависит от деполяризации нервных и мышечных волокон из-за повышенной проницаемости для ионов натрия возбудимой клеточной мембраны . Жирорастворимые токсины, такие как батрахотоксин, действуют непосредственно на ионные каналы натрия [9], участвующие в генерации потенциала действия, и путем изменения их ионной селективности и чувствительности к напряжению. Батрахотоксин (BTX) необратимо связывается с Na +каналы, которые вызывают конформационные изменения каналов, заставляющие натриевые каналы оставаться открытыми. Батрахотоксин не только сохраняет открытыми натриевые каналы, управляемые напряжением, но также снижает проводимость одного канала. Другими словами, токсин связывается с натриевым каналом и сохраняет мембрану проницаемой для ионов натрия полностью или полностью. [10]

Это оказывает прямое влияние на периферическую нервную систему (ПНС). Батрахотоксин в ПНС обеспечивает повышенную проницаемость (избирательную и необратимую) мембраны покоящейся клетки для ионов 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 для более крупных катионов. Чувствительные к напряжению натриевые каналы становятся постоянно активными при мембранном потенциале покоя. Батрахотоксин убивает, постоянно блокируя передачу нервного сигнала к мышцам.

Батрахотоксин связывается и необратимо открывает натриевые каналы нервных клеток и предотвращает их закрытие. Нейрон больше не может посылать сигналы, и это приводит к параличу.

Хотя батрахотоксин обычно классифицируется как нейротоксин , он оказывает заметное воздействие на сердечную мышцу . Эти эффекты аналогичны кардиотоксическим эффектам дигоксина , яда, содержащегося в наперстянке . Батрахотоксин нарушает сердечную проводимость, вызывая аритмии , экстрасистолии , фибрилляцию желудочков и другие изменения, которые приводят к остановке сердца . Батрахотоксин вызывает массовое высвобождение ацетилхолина в нервах и мышцах, а также разрушение синаптических пузырьков . Батрахотоксин R более токсичен, чем родственный батрахотоксин A.

Структурные изменения нервов и мышц происходят из-за массивного притока ионов натрия, который вызывает осмотические изменения. Было высказано предположение, что может также быть эффект на центральную нервную систему , хотя в настоящее время неизвестно, каким может быть такой эффект.

Активность батрахотоксина зависит от температуры с максимальной активностью при 37 ° C (99 ° F). Его активность также более высока при щелочном pH, что предполагает, что непротонированная форма может быть более активной.

Лечение [ править ]

В настоящее время не существует эффективного противоядия для лечения отравления батрахотоксином. Вератридина , аконитин и андромедотоксин -кака-батрахотоксина являются липидорастворимыми ядами , которые аналогичным образом изменяют ионную селективность натриевых каналов, предполагая общий сайт действия. Из-за этого сходства лечение отравления батрахотоксином может быть лучше всего смоделировано после лечения одного из этих ядов или основано на нем. После этого можно смоделировать лечение наперстянки , которая вызывает в некоторой степени аналогичные кардиотоксические эффекты.

Хотя это не противоядие, деполяризацию мембраны можно предотвратить или обратить вспять с помощью тетродотоксина (из рыбы фугу ), который является неконкурентным ингибитором , или сакситоксина (« красный прилив ») [ цитата необходима ] . Оба они обладают антагонистическими эффектами батрахотоксина на поток натрия. Некоторые анестетики могут действовать как антагонисты рецепторов к действию этого алкалоидного яда, тогда как другие местные анестетики полностью блокируют его действие, действуя как конкурентные антагонисты.

Источники [ править ]

Батрахотоксин был обнаружен у четырех видов папуасских жуков: C. pulchra , C. semiopaca , C. rugiceps и C. sp. A , которые все принадлежат к роду Choresine в семействе Melyridae . [11] [12]

Несколько видов птиц эндемичного для Новой Гвинеи имеют токсин в коже и на их перьях: в голубых шапках Ифрита ( Ifrita kowaldi ), немного сорокопутовые мухоловка (аке рыже сорокопутовые мухоловка, Colluricincla megarhyncha ), а также следующие pitohui видов: с капюшоном питохуи ( Pitohui dichrous , самая токсичная из птиц), хохлатые питохуи ( Ornorectes cristatus ), черные питохуи ( Melanorectes nigrescens ) [13], ржавые питохуи ( Pseudorectes ferrugineus ) и различные питохуи,[14], который теперь разделен на три вида: северный изменчивый питохуи ( Pitohui kirhocephalus ), раджа Ампат питохуи ( P. cerviniventris ) и южный изменчивый питохуи ( P. uropygialis ). [15]

Хотя цель токсичности у этих птиц не определена, присутствие батрахотоксинов у этих видов является примером конвергентной эволюции . Считается, что эти птицы получают токсин от насекомых, содержащих батрахотоксин, которых они едят, а затем выделяют его через кожу. [12] [16]

Батрахотоксин также был обнаружен у нескольких видов колумбийских лягушек: золотистой ядовитой лягушки ( Phyllobates terribilis ), ядовитой лягушки с черными ногами ( P. bicolor ) и ядовитой лягушки коко ( P. aurotaenia ). [11] [12] Ядовитая лягушка Кокоэ раньше включала P. sp. aff. aurotaenia , теперь распознаваемые как отдельные. Все четыре вида лягушек относятся к семейству лягушек-ядовитых стрел .

Сами лягушки не производят батрахотоксин. Считается, что, как и птицы, эти лягушки получают токсин от насекомых, содержащих батрахотоксин, которые они едят, а затем выделяют его через кожу. [12] Жуки из рода Choresine не встречаются в Колумбии, но считается, что лягушки могут получить токсин от жуков других родов того же семейства ( Melyridae ), некоторые из которых встречаются в Колумбии. [11]

Лягушки, выращенные в неволе, не производят батрахотоксин, поэтому с ними можно обращаться без риска. Однако это ограничивает количество батрахотоксина, доступного для исследований, поскольку 10 000 лягушек дали только 180 мг батрахотоксина. [17] Поскольку эти лягушки находятся под угрозой исчезновения, их сбор неэтичен. Биосинтетические исследования также затруднены низкой скоростью синтеза батрахотоксина. [5]

Родной средой обитания ядовитых лягушек-дротиков являются теплые регионы Центральной и Южной Америки , где влажность составляет около 80 процентов.

Используйте [ редактировать ]

См. Также: Яд для стрел и духовой пистолет

Чаще всего этот токсин используют Ноанама Чоко и Эмбера Чоко из Эмбера-Вунаан в западной Колумбии для отравления дротиков для духового пистолета для использования на охоте.

Ядовитые стрелы Чоко готовят, сначала пронзив лягушку деревом. [18] По некоторым сведениям, лягушку держат или жарят заживо над огнем, пока она не плачет от боли. Когда кожа лягушки покрывается волдырями, образуются пузыри яда. Кончики дротиков подготавливаются путем прикосновения ими к токсину, или токсин можно поймать в контейнер и дать ему забродить. Ядовитых стрел, сделанных из свежего или ферментированного батрахотоксина, достаточно, чтобы бросить обезьян и птиц по своим следам. Паралич нервов наступает практически мгновенно. В других источниках говорится, что палка сиурукида («бамбуковый зуб») проходит через пасть лягушки и выходит через одну из ее задних лап. Это заставляет лягушку потетьобильно на спине, которая покрывается белой пеной. Дротики окунают или перекатывают в пену, сохраняя свою смертельную силу до года.

См. Также [ править ]

  • Тетродотоксин , токсин, который действует противоположно батрахотоксину.

Примечания [ править ]

  1. ^ a b Карле, Иллинойс ; Карле, Дж. (1969). «Структурная формула и кристаллическая структура O - пара- бромбензоатного производного батрахотоксинина A, C 31 H 38 NO 6 Br, яда лягушки и стероидного алкалоида». Acta Crystallogr. B . 25 (3): 428–434. DOI : 10.1107 / S056774086900238X . PMID  5820223 .
  2. ^ Дэйли, JW; Журнал Американского химического общества 1965 г., V87 (1), P124-6 CAPLUS
  3. ^ Индекс Merck . Запись 1009. с. 167.
  4. ^ Märki, F .; Виткоп, Б. (1963). «Яд колумбийской стрелы, яд лягушки Phyllobates bicolor» . Experientia . 19 (7): 329–338. DOI : 10.1007 / BF02152303 . PMID 14067757 . S2CID 19663576 .  
  5. ^ a b c d e Tokuyama, T .; Daly, J .; Виткоп, Б. (1969). «Структура батрахотоксина, стероидного алкалоида колумбийской стрелковой лягушки, Phyllobates aurotaenia , и частичный синтез батрахотоксина и его аналогов и гомологов». Варенье. Chem. Soc. 91 (14): 3931–3933. DOI : 10.1021 / ja01042a042 . PMID 5814950 .  
  6. ^ Tokuyama, T .; Daly, J .; Witkop, B .; Карле, Иллинойс; Карле, Дж. (1968). «Структура батрахотоксинина А, нового стероидного алкалоида из колумбийской стрелковой лягушки, Phyllobates aurotaenia ». Варенье. Chem. Soc. 90 (7): 1917–1918. DOI : 10.1021 / ja01009a052 . PMID 5689118 .  
  7. ^ Куросу, М .; Marcin, LR; Гринштайнер, Т.Дж.; Киши, Ю. (1998). «Полный синтез (±) -батрахотоксинина А». Варенье. Chem. Soc . 120 (26): 6627–6628. DOI : 10.1021 / ja981258g .
  8. ^ Tokuyama, T .; Daly, J .; Виткоп, Б. (1969). «Структура батрахотоксина, стероидного алкалоида колумбийской стрелковой лягушки, Phyllobates aurotaenia , и частичный синтез батрахотоксина и его аналогов и гомологов». Варенье. Chem. Soc. 91 (14): 3931–3938. DOI : 10.1021 / ja01009a052 . PMID 5689118 .  
  9. ^ Ван, SY; Mitchell, J .; Тихонов, ДБ; Жоров Б.С.; Ван, Г.К. (2006). «Как батрахотоксин изменяет путь проникновения натриевых каналов: компьютерное моделирование и сайт-направленный мутагенез». Мол. Pharmacol . 69 (3): 788–795. DOI : 10,1124 / mol.105.018200 . PMID 16354762 . S2CID 6343011 .  
  10. ^ Ван, SY; Тихонов, Денис Б .; Митчелл, Джейн; Жоров, Борис С .; Ван, Гин Го (2007). «Необратимая блокада мутантных Na + каналов сердца с помощью каналов батрахотоксина» . Каналы . 1 (3): 179–188. DOI : 10,4161 / chan.4437 . PMID 18690024 . 
  11. ^ a b c Думбахер, JP; Wako, A .; Дерриксон, SR; Самуэльсон, А .; Spande, TF; Дейли, JW (2004). «Жуки-мелирид ( Choresine ): предполагаемый источник алкалоидов батрахотоксина, обнаруженных у ядовитых лягушек и ядовитых воробьиных птиц» . Proc. Natl. Акад. Sci. США . 101 (45): 15857–15860. Bibcode : 2004PNAS..10115857D . DOI : 10.1073 / pnas.0407197101 . PMC 528779 . PMID 15520388 .  
  12. ^ a b c d Максим В. Пликус; Максим В .; Астровский, Алайксандр А. (2014). «Смертельные волосы, смертоносные перья - конвергентная эволюция ядовитых покровов у млекопитающих и птиц». Экспериментальная дерматология . 23 (7): 466–468. DOI : 10.1111 / exd.12408 . PMID 24698054 . S2CID 205127015 .  
  13. ^ Птичья химическая защита: Ядовитые птицы не пера
  14. ^ Dumbacher, J .; Beehler, B .; Spande, T .; Garraffo, H .; Дейли, Дж. (1992). "Гомобатрахотоксин из рода Pitohui : химическая защита птиц?" . Наука . 258 (5083): 799–801. Bibcode : 1992Sci ... 258..799D . DOI : 10.1126 / science.1439786 . PMID 1439786 . 
  15. ^ Гилл, Ф .; Донскер, Д., ред. (2017). «Иволги, дронго и фэнтези» . Всемирный список птиц МОК (версия 7.2) . Проверено 10 июня 2017 .
  16. ^ "Академия исследований: мощный яд" . Калифорнийская академия наук. Архивировано из оригинала на 2012-08-27 . Проверено 10 мая 2013 .
  17. ^ Дю Буа, Жюстен и др., Изобретатель; Попечительский совет Стэнфордского университета им. Леланда, правопреемник. Аналоги батрахотоксина, составы, применение и приготовление. Патент США 2014/0171410 A1. 19 июня 2014 г.
  18. Перейти ↑ Crump, M. (2000). В поисках золотой лягушки . Издательство Чикагского университета. п. 12 . ISBN 978-0226121987.

Общие ссылки [ править ]

  • Дэли, JW; Виткоп, Б. (1971). «Химия и фармакология ядов лягушек». In Bücherl, W .; Бакли, Э. Деулофеу В. (ред.). Ядовитые животные и их яды . 2 . Нью-Йорк: Academic Press. LCCN  66014892 .