Tetrodotoxin

Tetrodotoxin
Strukturformel
Molekylmodell
Systematiskt namnOktahydro-12-(hydroximetyl)-2-imino-
5,9:7,10a-dimetano-10aH-
[1,3]dioxocino[6,5-d]pyrimidin-4,7,10,11,12-pentol
Kemisk formelC11H17N3O8
Molmassa319.268 g/mol
CAS-nummer4368-28-9
SMILESC([C@@]1([C@@H]2[C@@H]3[C@H](N=C(N[C@@]
34C([C@@H]1O[C@@]([C@H]4O)(O2)O)O)N)O)O)O
Faror
HuvudfaraNeurotoxicitet
SI-enheter & STP används om ej annat angivits

Tetrodotoxin (anhydrotetrodotoxin 4-epitetrodotoxin, tetrodonic acid, TTX) är ett mycket starkt nervgift utan känt motgift, som bland annat förekommer hos vissa fiskar. Dess namn är härlett från Tetraodontiformes, den ordning av fiskar som innefattar blåsfisk, piggsvinsfiskar, klumpfisk och tryckarfiskar. Flera arter inom denna ordning bär på detta toxin. Även om tetrodotoxin upptäcktes i dessa fiskar och också finns i flera andra djurarter produceras det av vissa bakterier så som Pseudoalteromonas tetraodonis, vissa arter av Pseudomonas och Vibrio.

Giftverkan av tetrodotoxin visar sig i form av förlamning av andningen, vilket kan leda till döden. Ämnet uppnår sin giftverkan genom att blockera aktionspotentialen i nervceller och muskelceller genom att binda till de spänningsberoende snabba natriumkanalerna i cellernas membran.[1] Toxinets bindningsställe befinner sig vid öppningen till den spänningsberoende Na+-kanalen liksom saxitoxin från giftig algblomning[2]. Toxinets verkningsmekanism upptäcktes under tidigt 1960-tal av Toshio Narahashi vid Duke University.

Källor till tetrodotoxin i naturen

Tetrodotoxin har också isolerats från många mycket olika djurarter inklusive vattensalamandrar (där det i början kallades ”tarichatoxin”), papegojfiskar, paddor av arten Atelopus, blåringade bläckfiskar av släktet Hapalochlaena (där det vid upptäckten kallades ”makulotoxin”), flera sjöstjärnor, en kejsarfisk, en virvelmask av ordningen Polycladida, flera arter av pilmaskar (Chaetognatha), flera slemmaskar (snörmaskar, nemertea) och flera krabbor av familjen Xanthidae. Giftet används omväxlande som skydd mot predatorer och för jakt (bläckfiskar, pilmaskar och slemmaskar). Tarichatoxin och maculotoxin kunde 1964 resp. 1978 visas vara identiska med tetrodotoxin. Man har nyligen kunnat visa att giftet hos blåringade bläckfiskar produceras av bakterier,[3] och man antar att blåsfisk får sitt gift genom födan. De vanligaste tetrodotoxinproducerande bakterierna är de i släktet Vibrio med Vibrio alginolyticus som den vanligaste arten. Blåsfisk och slemmaskar har visats innehålla både tetrodotoxin och Vibrio alginolyticus.

Biokemi

Tetrodotoxin binder sig till vad som betecknas som bindningsställe 1 i den spänningsberoende snabba natriumkanalen. Detta bindningsställe är lokaliserat i kanalens yttre öppning. Bindning till detta bindningsställe sätter kanalen ur funktion. Saxitoxin, dinoflagellaternas gift, som produceras vid giftig algblomning och flera conotoxiner från kägelsnäckor binder till samma bindningsställe.

Genom att använda tetrodotoxin (TTX) som biokemisk markör har man kunnat påvisa att det finns två typer av spänningsberoende snabba natriumkanaler hos människan: en tetrodotoxinkänslig kanal (TTX-s Na+ kanal) och en tetrodotoxinresistent kanal (TTX-r Na+ kanal). Tetrodotoxin binds till TTX-s Na+ kanaler mycket hårt med bindningskonstant 5 – 15 nanomol/L medan TTX-r Na+kanaler binder mycket svagare med en bindningskonstant inom området mikromol/L. Nervceller med TTX-r Na+kanaler förekommer huvudsakligen i hjärtvävnad medan nervceller med TTX-s Na+kanaler dominerar i resten av kroppen. TTX-s Na+kanaler i centrala nervsystemet gör tetrodotoxin till ett värdefullt hjälpmedel för att blockera aktiviteten hos nervceller i cellkulturer.

Fysiologi

Toxinet blockerar de snabba Na+ kanalerna i nervceller och muskelceller inom skelettmuskulaturen och inhiberar därmed musklernas kontraktion och förlamar offret. Däremot är Na+ kanalerna i hjärtat av långsam typ och påverkas inte eller i mindre utsträckning av toxinet. Den förgiftade dör därför inte för att hjärtverksamheten upphör utan av paralys av skelettmusklerna. Toxinet har funnit begränsat medicinskt bruk vid behandling av smärta vid så olika tillstånd som terminal cancer, migrän och heroinabstinens.

Syntes

Y. Kishi et al., Nagoyauniversitetet, Nagoya, Japan, rapporterade den första totalsyntesen av tetrodotoxin 1972.[4][5] M. Isobe et al at Nagoya University, Japan[6][7][8] och J. Du Bois et al. rapporterade asymmetrisk totalsyntes 2003. [9] De två synteserna 2003 gjordes med helt skilda syntesvägar. Isobe baserade sin syntes på en Diels–Alderreaktion medan Du Bois använde bland annat ett antal funktionaliseringar av C-H-bindningar.

Tetrodotoxinförgiftning

Förgiftning genom förtäring av fiskar av ordningen Tetraodontiformes är mycket allvarlig. Skinn och inälvor av blåsfiskar innehåller tillräckligt tetrodotoxin för att orsaka förlamning av diafragma och därigenom död genom kvävning[10]. Toxiciteten varierar beroende på art, årstid och plats, och köttet hos många blåsfiskar är mestadels ofarligt. Vid doser nära letal dos kan det lämna offret i ett tillstånd nära döden under flera dagar medan denna person förblir vid medvetande. Man antar därför att tetrodotoxin ingår i dekokter som används vid voodookult på Haiti där offret kommer i ett tillstånd som kan liknas vid zombies.

Symptom och diagnos

Diagnosen tetrodotoxinförgiftning grundas på symptom och på kännedom om vad patienten förtärt omedelbart innan. Symptomen utvecklas inom 30 minuter efter förtäring men kan utvecklas något senare, dock inom 4 timmar. Symptomen börjar med domning av läpparna och därefter domnar tungan, salivflöde, ansiktet och extremiteterna av. Sedan drabbas offret av yrsel, huvudvärk och kräkningar, magplågor, diarré och sluddrande tal. I de terminala stadierna kan också hjärtarytmi ibland förekomma. Den förgiftade förlorar därefter rörelseförmågan och dör inom några timmar efter intagandet av giftet. Offret kan, även om han är fullständigt förlamad, vara vid medvetande och fullständigt klar till mycket kort tid innan döden inträder. Det har hänt att döden har inträtt inom 17 minuter, men vanligen inträder döden mellan 4 timmar och 6 timmar från förtärandet.

Behandling

Terapin är stödjande baserat på symptomen, med vikten lagd vid att upprätthålla andningen. Alfaadrenerga agonister rekommenderas förutom vätska intravenöst för att hålla uppe blodtrycket. Inget motgift finns, troligen beroende på att giftet verkar snabbt och binder så starkt att bindningen inte lätt kan upphävas.

Geografisk fördelning av tetrodotoxinförgiftning

Förgiftning med tetrodotoxin beror nästan uteslutande på konsumtion av blåsfisk från västra Stilla Havet och Indiska Oceanen. Mellan 1974 och 1983 rapporterades 646 fall av förgiftning med blåsfisk, varav 179 med dödlig utgång i Japan. Mörkertalet är stort, och man uppskattar så mycket som 200 förgiftningsfall per år med 50% dödlig utgång. Antalet förgiftningsfall i USA och Europa är mycket lågt. Några få fall av förgiftning genom blåsfisk har rapporterats i USA. Det har förekommit fall där förgiftning med blåsfisk från Atlanten, Mexikanska Golfen och Kaliforniska Golfen har angetts. Det finns emellertid inga bekräftade fall av förgiftning från den atlantiska blåsfisken Sphoeroides maculatus. I tre studier har man emellertid funnit denna vara toxisk mot möss. Förgiftningar med dessa fiskar i Florida visade sig bero på saxitoxin, som orsakar skaldjursförgiftning och som har mycket likartade symptom. En trumpetsnäcka Charonia sauliae har orsakat matförgiftning och det verkar sannolikt att ett derivat av tetrodotoxin är orsaken. Ett fall av förgiftning med dödlig utgång i Oregon orsakades av att den förgiftade svalt en salamander, vårtskinnad salamander (Taricha granulosa), som också bär på tetrodotoxin. På Haiti ingår tetrodotoxin i så kallade zombiedroger[11] och därmed förekommer förgiftning i detta sammanhang.

Utsatta populationer

Det finns vad man vet inga grupper som av genetiska skäl är speciellt känsliga för förgiftningen. Förgiftningen undviks genom att låta bli att förtära de djurarter man vet innehåller giftet, speciellt blåsfisk, de andra aktuella djurarterna förtärs normalt inte av människa. Därför är förgiftningen en hälsofara framför allt i Japan, där blåsfisk fugu äts som speciell delikatess. Den anrättas och säljs i speciella restauranger där utbildade och licensierade kockar rensar fisken på så sätt att risken för förgiftning minskas. Det finns emellertid en risk för misstag vid identifiering och märkning, särskilt av färdig frusen fisk.

Analys

Den metod för som har utvecklats för att mäta effekten av gift från giftalger i musslor på möss kan användas för att kvantifiera tetrodotoxin i blåsfisk och det är nu den metod som används. Man har också utvecklat en metod med användning av HPLC (high-performance liquid chromatography) och efterföljande bestämning av fluorescens i basisk miljö för att bestämma tetrorotoxin och närbesläktade substanser. Trimetylsilylderivaten av nedbrytningsprodukterna efter alkalisk nedbrytning kan också bestämmas genom GCMS (gaskromatografi med efterföljande masspektrometri). Dessa metoder är dock ännu inte tillräckligt utprövade för att användas som rutin.

Historia

De första beskrivna fallen av förgiftning med tetrodotoxin kommer från kapten James Cooks loggböcker. Vid ett tillfälle hade hans besättning ätit någon tropisk fisk (troligen blåsfisk) och utfodrade skeppets grisar med fiskrenset. Besättningen upplevde domningar och andningsbesvär medan alla grisarna var döda påföljande morgon. Det är uppenbart att besättningen fick en mild förgiftning medan grisarna åt de delar av fisken som innehöll mest gift och som dödade dem. Toxinet isolerades och benämndes 1909 av en japansk forskare, dr Yoshizumi Tahara.

Referenser

Denna artikel är en översättning och bearbetning av motsvarande artikel i engelskspråkiga Wikipedia.

Noter

  1. ^ Hwang DF, Noguchi T (14 augusti 2007). ”Tetrodotoxin poisoning”. Adv. Food Nutr. Res. "52": ss. 141–236. doi:10.1016/S1043-4526(06)52004-2. PMID 17425946. 
  2. ^ Llewellyn LE (14 augusti 2009). ”Sodium channel inhibiting marine toxins”. Prog. Mol. Subcell. Biol. "46": ss. 67–97. doi:10.1007/978-3-540-87895-7_3. PMID 19184585. Läst 9 mars 2009. 
  3. ^ Hwang DF, Arakawa O, Saito T, Noguchi T, Simidu U, Tsukamoto K, Shida Y, Hashimoto K (14 augusti 1989). ”Tetrodotoxin-producing bacteria from the blue-ringed octopus Octopus maculosus”. Marine Biology "100" (3): ss. 327-332. doi:10.1007/BF00391147. 
  4. ^ Kishi Y, Aratani M, Fukuyama T, Nakatsubo F, Goto T, Inoue S, Tanino H, Sugiura S, Kakoi H (14 augusti 1972). ”Synthetic studies on tetrodotoxin and related compounds. III. Stereospecific synthesis of an equivalent of acetylated tetrodamine”. J. Am. Chem. Soc. "94" (26): ss. 9217-9219. doi:10.1021/ja00781a038. 
  5. ^ Kishi Y, Fukuyama T, Aratani M, Nakatsubo F, Goto T, Inoue S, Tanino H, Sugiura S, Kakoi H (14 augusti 1972). ”Synthetic studies on tetrodotoxin and related compounds. IV. Stereospecific total syntheses of DL-tetrodotoxin”. J. Am. Chem. Soc. "94" (26): ss. 9219-9221. doi:10.1021/ja00781a039. 
  6. ^ Ohyabu N, Nishikawa T, Isobe M (14 augusti 2003). ”First Asymmetric Total Synthesis of Tetrodotoxin”. J. Am. Chem. Soc. "125" (29): ss. 8798-8805. doi:10.1021/ja0342998. 
  7. ^ Nishikawa T, Urabe D, Isobe M (14 augusti 2004). ”An Efficient Total Synthesis of Optically Active Tetrodotoxin”. Angewandte Chemie International Edition "43" (36): ss. 4782 - 4785. doi:10.1002/anie.200460293. 
  8. ^ Douglass Taber. ”Synthesis of (-)-Tetrodotoxin”. Organic Chemistry Portal. http://www.organic-chemistry.org/Highlights/2005/02May.shtm. Läst 13 oktober 2007. 
  9. ^ Hinman A, Du Bois J (14 augusti 2003). ”A Stereoselective Synthesis of (-)-Tetrodotoxin”. J. Am. Chem. Soc. "125" (38): ss. 11510 -11511. doi:10.1021/ja0368305. 
  10. ^ Clark RF, Williams SR, Nordt SP, Manoguerra AS (14 augusti 1999). ”A review of selected seafood poisonings”. Undersea Hyperb Med "26" (3): ss. 175–84. PMID 10485519. Arkiverad från originalet den 11 augusti 2011. https://web.archive.org/web/20110811180444/http://archive.rubicon-foundation.org/2314. Läst 8 mars 2009. 
  11. ^ Anderson WH (14 augusti 1988). ”Tetrodotoxin and the zombi phenomenon”. Journal of Ethnopharmacology "23" (1): ss. 121–6. doi:10.1016/0378-8741(88)90122-5. PMID 3419200. 

Externa länkar

Auktoritetsdata

Media som används på denna webbplats

Tetrodotoxin-3D-balls.png

Ball-and-stick model of the tetrodotoxin molecule, C11H17N3O8.

For the actual crystal structure of tetrodotoxin, see Akio Furusaki, Yujiro Tomiie and Isamu Nitta (1970). "The Crystal and Molecular Structure of Tetrodotoxin Hydrobromide". Bull. Chem. Soc. Jpn. 43 (11): 3332-3341. DOI:10.1246/bcsj.43.3332..

Colour code:

  Carbon, C: black
  Hydrogen, H: white
  Oxygen, O: red
  Nitrogen, N: blue
Model manipulated and image generated in Accelrys DS Visualizer.