Strupene in zelo strupene snovi nevrotoksičnega delovanja. Kaj so nevrotoksini? Nevrotoksini v hrani

Nekatere snovi so lahko izjemno negativen vpliv na zdravje ljudi. Naravni ali sintetični strupi poškodujejo ledvice, jetra, srce krvne žile povzročajo krvavitve ali delujejo na celični ravni. Nevrotoksini so snovi, ki vplivajo na živčna vlakna in možgane, posledice delovanja takšnih toksinov pa imenujemo nevrotoksične motnje. Učinek tovrstnih strupov je lahko zakasnjen in povzroči akutna stanja.

Kaj so nevrotoksini in kje se uporabljajo strupene snovi

Nevrotoksini so lahko kemikalije zdravila, ki povzroča anestezijo, antiseptiki, kovinski hlapi, agresivno detergenti, pesticidi in insekticidi. Nekateri živi organizmi so sposobni proizvajati nevrotoksine kot odziv na grožnjo imunskemu sistemu, številne strupene snovi so prisotne v okolju.

Po podatkih znanstvena raziskava povzema publikacija uglednega tednika zdravniški vestnik”The Lancet”, poškodba živčni sistemčlovek lahko okoli dvesto toksinov. Kasneje (po študiji podatkov ZVD) je bilo treba na objavljeni seznam dodati čim več strupenih snovi, ki tako ali drugače negativno vplivajo na centralni živčni sistem.

V slednjem primeru je bila poškodba živčnih vlaken kombinirana s poškodbo povezanih organov in sistemov, simptomi nevrotoksične motnje pa so se pojavili ob prekoračitvi dovoljenih mejnih vrednosti izpostavljenosti.

Da, seznam kemične snovi, ki ga lahko pripišemo nevrotoksinom, širi glede na to, kakšne kriterije upošteva določena publikacija ali avtor.

Zastrupitev z nevrotoksini se lahko pojavi z vdihavanjem strupenih hlapov, povečanjem dovoljene koncentracije v krvi ali uživanjem hrane, nasičene z veliko količino strupenih snovi. Veliko strupenih snovi je prisotnih v okolju, potrošnem blagu, gospodinjskih kemikalijah. Nevrotoksini se uporabljajo v kozmetologiji, medicini in industriji.

Kakšen je nevrotoksični učinek na telo

Nevrotoksični učinek se razteza predvsem na možgane in živčna vlakna. Nevtralizacija dela celic v živčnem sistemu lahko povzroči mišično paralizo, pojav akutnega alergijska reakcija, vpliva na splošno duševno stanje oseba. V hujših primerih lahko zastrupitev povzroči komo in je smrtna.

Tovrstne strupene snovi se vsrkajo v živčne končiče, prenesejo v celice in motijo vitalne funkcije. Naravni mehanizmi razstrupljanja telesa so tako rekoč nemočni proti nevrotoksinom: v jetrih je npr. funkcionalna lastnost ki je sestavljen iz izpeljave škodljive snovi, večino nevrotoksinov zaradi svoje specifične narave ponovno absorbirajo živčna vlakna.

Nevrotoksični strup lahko oteži potek katere koli bolezni, kar otežuje dokončno diagnozo in pravočasno zdravljenje.

Postavitev natančne diagnoze vključuje določitev domnevnega vira okužbe, preučevanje zgodovine stikov s potencialnim strupom, prepoznavanje celotne klinične slike in izvajanje laboratorijskih preiskav.

Razvrstitev najbolj znanih predstavnikov nevrotoksinov

Medicinski viri delijo nevrotoksine na zaviralce kanalčkov, živčne učinkovine in nevrotoksična zdravila. Po izvoru ločimo strupene snovi na tiste, ki jih pridobimo iz zunanjega okolja (eksogene) in tiste, ki jih proizvaja telo (endogene).

Razvrstitev nevrotoksinov, s katerimi se lahko zastrupimo na delovnem mestu in doma, vključuje tri skupine najpogostejših snovi:

Težke kovine. Živo srebro, kadmij, svinec, antimon, bizmut, baker in druge snovi se hitro vsrkajo v prebavni trakt, s krvnim obtokom zanesejo v vse vitalne organe in se v njih odložijo.
Biotoksini. Biotoksini so močni strupi, ki jih proizvajajo predvsem morski organizmi in pajki. Snovi lahko vnesemo mehansko (z ugrizom ali zbadanjem) ali z zaužitjem strupenih živali. Poleg tega bakterije botulizma sodijo med biotoksine.
Ksenobiotiki. Posebnost te skupine nevrotoksinov je dolgotrajen učinek na človeško telo: razpolovna doba dioksina je na primer od 7 do 11 let.

Simptomi poškodbe z nevrotoksini

Za nevrotoksične motnje, ki jih povzročajo strupene snovi, so značilni številni simptomi, značilni za zastrupitev na splošno, in specifični znaki, ki se pojavijo pri zastrupitvi z določeno spojino.

zastrupitev s težkimi kovinami

Tako imajo bolniki naslednje znake zastrupitve s težkimi kovinami:

nelagodje v trebuhu;
napenjanje, driska ali zaprtje;
slabost in občasno bruhanje.

Hkrati ima zastrupitev s specifično kovino svoje značilne značilnosti. Torej, pri zastrupitvi z živim srebrom se čuti kovinski okus v ustih, za katerega je značilno povečano slinjenje in otekanje bezgavke, ampak drugačen močan kašelj(včasih s krvjo), solzenje, draženje sluznice dihalnih poti.

Hud primer je: razvije se anemija, koža postane cianotična, hitro pride do motenj v delovanju jeter in ledvic.

Zastrupitev z biotoksini

V primeru zastrupitve z biotoksini se med prvimi znaki zastrupitve lahko pojavijo:

povečano slinjenje, odrevenelost jezika, izguba občutljivosti v nogah in rokah (značilno za zastrupitev s tetrodotoksinom, ki ga vsebujejo ribe napihovalke);
naraščajoče bolečine v trebuhu, slabost in bruhanje, motnje blata, "muhe" pred očmi in odpoved dihanja (zastrupitev z botulinskim toksinom);
hude bolečine v srcu, hipoksija, paraliza notranjih mišic (stanje, podobno srčnemu napadu, se pojavi pri zastrupitvi z batrahotoksinom, ki ga vsebujejo žleze nekaterih vrst žab).

Zastrupitev s ksenobiotiki

Nevrotoksični strup antropogenega izvora je nevaren, ker se lahko simptomi zastrupitve pojavijo dolgoročno, kar vodi v kronično zastrupitev.

Poškodbe zaradi formaldehida ali dioksinov - stranskih proizvodov pri proizvodnji pesticidov, papirja, plastike itd. - spremljajo naslednji simptomi:

prostracija, hitra utrujenost, nespečnost;
bolečine v trebuhu, izguba apetita in izčrpanost;
draženje sluznice ustne votline, oči in dihala;
slabost, bruhanje s krvjo, driska;
oslabljena koordinacija gibov;
tesnoba, delirij, občutek strahu.

Značilnosti zastrupitve z nevrotoksini

Posebnost nevrotoksinov je poškodba človeškega živčnega sistema.

Tako je za bolnikovo stanje značilno:

kršitve koordinacije gibov;
upočasnitev možganske aktivnosti;
motnje zavesti, izguba spomina;
utripajoč glavobol;
temnenje v očeh.

K splošnim znakom se praviloma dodajo simptomi zastrupitve s strani dihal, prebave in srčno-žilni sistemi. Specifično klinična slika odvisno od vira zastrupitve.

Preprečevanje zastrupitev na delovnem mestu in doma

Preprečevanje zastrupitev je v veliki meri odvisno od narave potencialna grožnja. Da bi se izognili zastrupitvam z biotoksini, je torej treba hrano temeljito prekuhati, izogibati se živilom s pretečenim rokom ali nekakovostnim živilom ter preprečiti stike s potencialno strupenimi živalmi in rastlinami. Zastrupitev s težkimi kovinami je mogoče preprečiti z uporabo izdelkov, izdelanih iz teh materialov, strogo za predvideni namen, ob upoštevanju varnostnih ukrepov pri delu v nevarnih industrijah in sanitarnih pravil.

Raziskave kažejo, da se avtizem in druge nevrološke motnje diagnosticirajo vse pogosteje. Razlog za to so lahko ne le dedne genetske bolezni, ampak tudi nevarne kemikalije. Zlasti samo organofosfati, ki se uporabljajo v kmetijstvu, resno vplivajo na stanje centralnega živčnega sistema.

Pred kratkim so strokovnjaki identificirali 10 kemikalij, tako imenovanih nevrotoksinov, ki jih najdemo tako v okolju kot v gospodinjskih predmetih, pohištvu in oblačilih. Po mnenju znanstvenikov so prav te snovi vzrok za razvoj bolezni, ki prizadenejo živčni sistem. Večina jih je že močno omejena v uporabi, nekateri pa so še vedno zelo nevarni.

klorpirifos

Prej pogosta kemikalija, del skupine organofosfornih pesticidov, ki se uporablja za uničevanje škodljivcev. Klorpirifos je trenutno razvrščen kot zelo strupen za ptice in ptice. sladkovodne ribe, in zmerno strupen za sesalce. Kljub temu se še vedno pogosto uporablja pri gojenju neprehrambenih rastlin in za predelavo lesnih izdelkov.

Metil živo srebro

Metilrut je nevaren nevrotoksin, ki vpliva na mehanizme dednosti pri ljudeh. V celicah povzroča nenormalne mitoze (K-mitoze), poškoduje tudi kromosome, njegov učinek pa je 1000-krat večji od učinka kolhicina. Znanstveniki menijo, da je možno, da lahko metilrut povzroči prirojene okvare in duševne okvare.

Poliklorirani bifenili

Ali PCB-ji so del skupine kemikalij, opredeljenih kot obstojna organska onesnaževala. V telo vstopajo skozi pljuča, prebavila s hrano ali kožo in se odlagajo v maščobe. PCB so razvrščeni kot verjetno rakotvorne snovi za ljudi. Poleg tega povzročajo bolezni jeter, motijo reproduktivno funkcijo in uničujejo endokrini sistem.

etanol

Izkazalo se je, da etanol ni okolju prijazna alternativa bencinu. Po mnenju znanstvenikov z univerze Stanford avtomobili, ki poganjajo mešanico etanola in bencina, prispevajo k povečanju dveh rakotvornih snovi v ozračju - formaldehida in acetaldehida. Poleg tega bo uporaba etanola kot goriva povečala raven atmosferskega ozona, ki že pri nizkih koncentracijah vodi do vseh vrst pljučnih bolezni.

Svinec

Ko prodre v telo, svinec vstopi v krvni obtok in se delno izloči po naravni poti, delno pa se odloži v različnih telesnih sistemih. S pomembno stopnjo zastrupitve se razvijejo kršitve funkcionalnega stanja ledvic, možganov in živčnega sistema. Zastrupitev z organskimi svinčevimi spojinami vodi do živčne motnje- nespečnost in histerija.

arzen

V industriji se arzen uporablja pri proizvodnji gnojil, kemični obdelavi lesa in pri izdelavi polprevodnikov. Arzen vstopa v človeško telo v obliki prahu in skozi prebavila. Dolgotrajen stik z arzenom lahko nastane maligni tumorji poleg tega so moteni metabolizem in funkcije osrednjega in perifernega živčnega sistema.

Mangan

Najprej vstopi mangan Človeško telo skozi dihala. Velike delce, ki jih dihalni trakt zavrne, je mogoče pogoltniti skupaj s slino. Prekomerna količina mangana se kopiči v jetrih, ledvicah, endokrinih žlezah in kosteh. Večletna zastrupitev povzroči motnje centralnega živčnega sistema in razvoj Parkinsonove bolezni. Poleg tega presežek mangana vodi do bolezni kosti, kar poveča tveganje za zlome.

Fluor

Kljub temu, da se fluoridi veliko uporabljajo v ustni higieni v boju proti bakterijske bolezni zobe, lahko povzročijo številne negativne učinke. Uživanje vode, ki vsebuje fluorid v koncentraciji en del na milijon, povzroči spremembe v možganskem tkivu, podobne Alzheimerjevi bolezni. Najbolj paradoksalno je, da ima presežek fluorida uničujoč učinek na same zobe in povzroča fluorozo.

Tetrakloretilen

Ali perkloroetilen je odlično topilo in se uporablja v tekstilni industriji in za razmaščevanje kovin. Ob stiku z odprtim ognjem in segretimi površinami se razgradi in tvori strupene hlape. Pri dolgotrajnem stiku ima tetrakloretilen toksičen učinek na centralni živčni sistem, jetra in ledvice. Znanih je vrsta akutnih zastrupitev, ki vodijo v smrt.

Toluen

V kemični industriji se uporablja za proizvodnjo benzena, benzojske kisline in je del številnih topil. Hlapi toluena prodrejo v človeško telo skozi dihalne poti in kožo. Zastrupitev povzroči motnje v razvoju telesa, zmanjša sposobnost učenja, prizadene živčni sistem in zmanjša imunski sistem.

Nevrotoksini so botulinum toksin, poneratoksin, tetrodotoksin, batrahotoksin, sestavine strupov čebel, škorpijonov, kač, močeradrov.

Močni nevrotoksini, kot je batrahotoksin, delujejo na živčni sistem tako, da depolarizirajo živce in mišična vlakna ter povečajo prepustnost celične membrane za natrijeve ione.

Mnogi strupi in toksini, ki jih organizmi uporabljajo za obrambo pred vretenčarji, so nevrotoksini. Najpogostejši učinek je paraliza, ki nastopi zelo hitro. Nekatere živali pri lovu uporabljajo nevrotoksine, saj paraliziran plen postane priročen plen.

Viri nevrotoksinov

Zunanji

Nevrotoksini iz zunanjega okolja so eksogeni. Lahko so plini (na primer ogljikov monoksid, CWA), kovine (živo srebro itd.), tekočine in trdne snovi.

Delovanje eksogenih nevrotoksinov po prodoru v telo je močno odvisno od njihovega odmerka.

Notranji

Nevrotoksičnost imajo lahko snovi, ki se proizvajajo v telesu. Imenujejo se endogeni nevrotoksini. Primer je nevrotransmiter glutamat, ki je v visokih koncentracijah toksičen in vodi v apoptozo.

Razvrstitev in primeri

Zaviralci kanalov

Živčni agenti

Alkilni derivati metilfluorofosfonske kisline: sarin, soman, ciklozarin, etilsarin.

Holintiofosfonati in holinfosfonati: V-plini.

Druge podobne spojine: tabun.

Nevrotoksična zdravila

Poglej tudi

Bradavica je riba, ki proizvaja nevrotoksin
Nikotin je nevrotoksin s posebno močnim učinkom na žuželke.
Teratogeneza (mehanizem nastanka razvojnih nepravilnosti)

Napišite oceno o članku "Nevrotoksin"

Opombe

Čeprav so toksini samo snovi biološkega izvora, se izraz nevrotoksin uporablja tudi za sintetične strupe. "Naravni in sintetični nevrotoksini", 1993, ISBN 978-0-12-329870-6, odd. "Predgovor", citat: "Nevrotoksini so strupene snovi s selektivnim delovanjem na živčni sistem. Po definiciji so toksini naravnega izvora, vendar se izraz "nevrotoksin" široko uporablja za nekatere sintetične kemikalije, ki selektivno delujejo na nevrone.
Kuch U, Molles BE, Omori-Satoh T, Chanhome L, Samejima Y, Mebs D (september 2003). "". Toxicon 42 (4): 381–90. DOI:. PMID 14505938.
. Pridobljeno 15. oktobra 2008. .
Moser, Andreas.. - Boston: Birkhäuser, 1998. - ISBN 0-8176-3993-4.
Turner J.J., Parrott A.C.(angleščina) // Neuropsychobiology. - 2000. - Zv. 42, št. ena. - Str. 42-48. - DOI : [ Napaka: Neveljaven DOI!] . - PMID 10867555.
Steinkellner T., Freissmuth M., Sitte H. H., Montgomery T.(angleščina) // Biološka kemija. - 2011. - Letn. 392, št. 1-2. - Str. 103-115. -DOI:. - PMID 21194370.
Abreu-Villaça Y., Seidler F. J., Tate C. A., Slotkin T. A.(angleščina) // Raziskave možganov. - 2003. - Letn. 979, št. 1-2. - Str. 114-128. - PMID 12850578.
Pedraza C., Garcia F. B., Navarro J. F.(angleščina) // The international journal of neuropsychopharmacology / uradna znanstvena revija Collegium Internationale Neuropsychopharmacologicum (CINP). - 2009. - Letn. 12, št. 9. - Str. 1165-1177. -DOI:. - PMID 19288974.

Oglejte si to predlogo

Fundamentalna znanost

Klinična nevroznanost

Kognitivna nevroznanost

Druga področja

Odlomek, ki označuje nevrotoksin

Šest mesecev po dedkovi smrti se je zgodil dogodek, ki je po mojem mnenju vreden posebne omembe. Bila je zimska noč (in zime v Litvi so bile takrat zelo mrzle!). Ravno sem šel spat, ko sem nenadoma začutil nenavaden in zelo mehak "klic". Bilo je, kot bi me nekdo klical od nekje daleč. Vstal sem in šel do okna. Noč je bila zelo tiha, jasna in mirna. Globok sneg se je lesketal in lesketal s hladnimi iskrami po spečem vrtu, kakor bi odsev mnogih zvezd mirno tkal na njem svojo iskrivo srebrno mrežo. Bilo je tako tiho, kot da bi svet zamrznil v kakšnih čudnih letargičnih sanjah ...
Nenadoma sem tik pred oknom zagledal svetlečo žensko postavo. Bil je zelo visok, več kot tri metre, popolnoma prozoren in bleščeč, kot bi bil stkan iz milijard zvezd. Iz nje sem začutila čudno toplino, ki me je objela in tako rekoč nekam poklicala. Neznanka je zamahnila z roko in ju vabila, naj ji sledita. In sem šel. Okna v moji sobi so bila zelo velika in nizka, nestandardna glede na običajne standarde. Na dnu so segale skoraj do tal, tako da sem lahko kadarkoli prosto zlezel ven. Svojemu gostu sem sledil brez najmanjšega strahu. In kar je bilo zelo čudno - absolutno nisem čutil mraza, čeprav je bilo v tistem trenutku zunaj dvajset stopinj pod ničlo, jaz pa sem bil samo v otroški spalni srajci.
Ženska (če ji lahko tako rečemo) je spet zamahnila z roko, kot bi ga vabila, naj ji sledi. Bil sem zelo presenečen, da je običajna "lunarna cesta" nenadoma, ko je spremenila svojo smer, "sledila" tujcu, kot da bi ustvarila svetlobno pot. In ugotovil sem, da moram tja. Tako sem svojemu gostu sledil vse do gozda. Povsod je bila enaka boleča, zamrznjena tišina. Vse naokoli se je iskrilo in lesketalo v tihem soju mesečine. Zdelo se je, da je ves svet zamrznil v pričakovanju, kaj se bo zgodilo. Prozorna postava je šla naprej, jaz pa sem ji kot začaran sledil. Vseeno ni bilo občutka mraza, čeprav sem, kot sem kasneje ugotovil, ves ta čas hodil bos. In kar je bilo tudi zelo čudno, moje noge niso padle v sneg, ampak se je zdelo, da lebdijo na površini in ne puščajo sledi na snegu ...
Končno smo prišli do majhne okrogle jase. In tam ... obsijane z luno so v krogu stale nenavadno visoke, bleščeče figure. Bili so zelo podobni ljudem, le popolnoma prozorni in breztežni, kot moj nenavaden gost. Vsi so nosili dolga plavajoča oblačila, ki so bila videti kot lesketajoča se bela ogrinjala. Štiri figure so bile moškega spola, s popolnoma belimi (mogoče sivimi) zelo dolgimi lasmi, ki so jih na čelu ujeli v svetlo svetleče obroče. In dve ženski podobi, ki sta bili zelo podobni moji gostji, z enakimi dolgimi lasmi in ogromnim bleščečim kristalom na sredini čela. Iz njih je vejala ista pomirjujoča toplina in nekako sem razumela, da se mi ne more zgoditi nič hudega.

Ne spomnim se, kako sem se znašel v središču tega kroga. Spomnim se le, kako so nenadoma iz vseh teh figur ušli svetlo sijoči zeleni žarki in se povezali prav name, v predelu, kjer bi moralo biti moje srce. Celo moje telo je začelo tiho »zveneti«… (ne vem, kako bi bilo možno natančneje opredeliti moje takratno stanje, ker je šlo ravno za občutek zvoka v notranjosti). Zvok je postajal vedno močnejši, moje telo je postalo breztežno in visel sem nad tlemi tako kot teh šest figur. Zelena luč je postala neznosno svetla in popolnoma napolnila moje telo. Bil je občutek neverjetne lahkotnosti, kot da bi vzletel. Nenadoma se je v moji glavi zasvetila bleščeča mavrica, kot da bi se odprla vrata in sem zagledala neki popolnoma neznan svet. Občutek je bil zelo nenavaden – kot da bi ta svet poznal zelo dolgo, hkrati pa ga nikoli nisem poznal.

Leonid Zavalski

Nevrotoksini se v medicini vedno bolj uporabljajo v terapevtske namene.

Nekateri nevrotoksini z različnimi molekularnimi strukturami imajo podoben mehanizem delovanja, saj povzročajo fazne prehode v membranah živčnih in mišičnih celic. Ne zadnjo vlogo pri delovanju nevrotoksinov igra hidracija, ki pomembno vpliva na konformacijo medsebojno delujočih strupov in receptorjev.

Podatki o strupenosti napihovalk (makovke, makovke, ribice, fugu itd.) segajo v starodavne čase (več kot 2500 let pr. n. št.). Od Evropejcev je prvi podroben opis simptomov zastrupitve podal slavni pomorščak Cook, ki si je skupaj s 16 mornarji med drugim potovanjem okoli sveta leta 1774 privoščil ribo napihovalko. Imel je še srečo, saj se je "komaj dotaknil fileja", medtem ko je "pujs, ki je pojedel notranjost, poginil in poginil". Nenavadno je, da si Japonci ne morejo zanikati užitka, da bi okusili takšno, z njihovega vidika, poslastico, čeprav vedo, kako skrbno jo je treba kuhati in nevarno jesti.

Prvi znaki zastrupitve se pojavijo v intervalu od nekaj minut do 3 ur po zaužitju fugu. Nesrečni jedec sprva začuti mravljinčenje in otrplost jezika in ustnic, ki se nato razširi na vse telo. Nato se začnejo glavobol in bolečine v trebuhu, roke postanejo paralizirane. Hoja postane nestabilna, pojavi se bruhanje, ataksija, stupor, afazija. Dihanje postane oteženo, krvni tlak se zniža, telesna temperatura se zniža, razvije se cianoza sluznice in kože. Bolnik pade v komo, kmalu po prenehanju dihanja pa preneha tudi srčna aktivnost. Z eno besedo, tipična slika delovanja živčnega sredstva.

Leta 1909 je japonski raziskovalec Tahara izoliral učinkovino iz fuguja in jo poimenoval tetrodotoksin. Vendar pa je bilo šele 40 let pozneje mogoče izolirati tetrodotoksin v kristalni obliki in določiti njegovo kemijsko formulo. Za pridobitev 10 g tetrodotoksina je moral japonski znanstvenik Tsuda (1967) predelati 1 tono jajčnikov fugu. Tetrodotoksin je spojina aminoperhidrokinazolina z gvanidinsko skupino in ima izjemno visoko biološko aktivnost. Kot se je izkazalo, ima prav prisotnost gvanidinske skupine odločilno vlogo pri pojavu toksičnosti.

Hkrati s preučevanjem strupa napihovalk in napihovalk so številni laboratoriji po vsem svetu preučevali toksine, izolirane iz tkiv drugih živali: močeradrov, tritonov, strupenih krastač in drugih. Zanimivo se je izkazalo, da so v nekaterih primerih tkiva popolnoma različnih živali, ki nimajo genetskega sorodstva, zlasti kalifornijski triton Taricha torosa, ribe iz rodu Gobiodon, srednjeameriške žabe Atelopus, avstralske hobotnice Hapalochlaena maculosa. , je proizvedel enak strup tetrodotoksin.

Po delovanju je tetrodotoksin zelo podoben drugemu neproteinskemu nevrotoksinu - saksitoksinu, ki ga proizvajajo enocelični flagelirani dinoflagelati. Strup teh bičkovih enoceličnih organizmov se lahko med množičnim razmnoževanjem koncentrira v tkivih mehkužcev školjk, nato pa postanejo školjke strupene, ko jih zaužije človek. Študija molekularne strukture saksitoksina je pokazala, da njegove molekule, tako kot tetrodotoksin, vsebujejo gvanidinsko skupino, celo dve taki skupini na molekulo. Sicer pa saksitoksin nima skupnih strukturnih elementov s tetrodotoksinom. Toda mehanizem delovanja teh strupov je enak.

Patološko delovanje tetrodotoksina temelji na njegovi sposobnosti, da blokira prevajanje živčnega impulza v razdražljivem živčnem in mišičnem tkivu. Edinstvenost delovanja strupa je v tem, da v zelo nizkih koncentracijah - 1 gama (stotisočinka grama) na kilogram živega telesa - blokira vhodni tok natrija med akcijskim potencialom, kar vodi v smrt. Strup deluje samo na zunanji strani membrane aksona. Na podlagi teh podatkov sta japonska znanstvenika Kao in Nishiyama domnevala, da tetrodotoksin, katerega velikost gvanidinske skupine je blizu premera hidriranega natrijevega iona, vstopi v ustje natrijevega kanala in se zatakne vanj ter se stabilizira zunaj preostalega molekule, katere velikost presega premer kanala. Podobni podatki so bili pridobljeni pri proučevanju zaviralnega delovanja saksitoksina. Razmislimo o pojavu podrobneje.

V mirovanju se med notranjo in zunanjo stranjo membrane aksona vzdržuje potencialna razlika približno 60 mV (zunaj je potencial pozitiven). Ko je živec vzburjen na točki uporabe za kratek čas (približno 1 ms), potencialna razlika spremeni predznak in doseže 50 mV - prva faza akcijskega potenciala. Po dosegu maksimuma se potencial na tej točki vrne v začetno stanje polarizacije, vendar njegova absolutna vrednost postane nekoliko večja kot v mirovanju (70 mV) - druga faza akcijskega potenciala. V 3-4 ms se akcijski potencial na tej točki aksona vrne v stanje mirovanja. Kratkostični impulz zadostuje, da vzbudi sosednji odsek živca in ga repolarizira v trenutku, ko se prejšnji odsek vrne v ravnovesje. Tako se akcijski potencial širi po živcu v obliki neprekinjenega valovanja, ki potuje s hitrostjo 20-100 m/s.

Hodgkin in Huxley s sodelavci sta podrobno proučila proces širjenja živčnih vzburjenj in pokazala, da je v mirovanju membrana aksona neprepustna za natrij, medtem ko kalij prosto difundira skozi membrano. Kalij, ki "uhaja" navzven, odnese pozitivni naboj, notranjost aksona pa postane negativno nabita, kar prepreči nadaljnje sproščanje kalija. Kot rezultat se izkaže, da je koncentracija kalija zunaj živčne celice 30-krat manjša kot znotraj. Pri natriju je situacija nasprotna: v aksoplazmi je njegova koncentracija 10-krat nižja kot v medceličnem prostoru.

Molekule tetrodotoksina in saksitoksina blokirajo delovanje natrijevega kanala in posledično preprečijo prehod akcijskega potenciala skozi akson. Kot je razvidno, poleg specifične interakcije gvanidinske skupine z ustjem kanala (interakcija tipa "ključ-ključavnica"), določeno funkcijo v interakciji opravlja preostali del molekule, ki je podvržen hidraciji z vodnimi molekulami iz vodno-solne raztopine, obdane z membrano.

Pomen študij delovanja nevrotoksinov je težko preceniti, saj so prvič omogočile približati se razumevanju tako temeljnih pojavov, kot je selektivna ionska prepustnost celičnih membran, ki je osnova za regulacijo vitalnih funkcij celic. telo. Z uporabo visoko specifične vezave tetrodotoksina s tritijem je bilo mogoče izračunati gostoto natrijevih kanalčkov v aksonski membrani različnih živali. Tako je bila v orjaškem aksonu lignja gostota kanala 550 na kvadratni mikron, v mišici krojača žabe pa 380.

Specifično blokiranje prevodnosti živcev je omogočilo uporabo tetrodotoksina kot močnega lokalnega anestetika. Trenutno so številne države že vzpostavile proizvodnjo zdravil proti bolečinam na osnovi tetrodotoksina. Obstajajo dokazi o pozitivnem terapevtskem učinku pripravkov nevrotoksinov pri bronhialni astmi in konvulzivnih stanjih.

Mehanizmi delovanja zdravil iz serije morfina so bili do danes zelo podrobno raziskani. Medicina in farmakologija že dolgo poznata lastnosti opija za lajšanje bolečin. Že leta 1803 je nemškemu farmakologu Fritzu Sertunerju uspelo prečistiti pripravek opija in iz njega izločiti učinkovino – morfij. Zdravilo morfin je bilo v klinični praksi široko uporabljeno, zlasti med prvo svetovno vojno. Njegova glavna pomanjkljivost je stranski učinek, izražen v nastanku kemične odvisnosti in zasvojenosti telesa z zdravilom. Zato so poskušali najti zamenjavo za morfin kot učinkovit analgetik, a brez stranskih učinkov. Vse nove snovi pa, kot se je izkazalo, povzročajo tudi sindrom odvisnosti. Takšna usoda je doletela heroin (1890), meperidin (1940) in druge derivate morfija. Obilje po obliki različnih molekul opiatov daje osnovo za določitev natančne zgradbe opiatnega receptorja, na katerega je molekula morfina pritrjena, tako kot na receptor za tetrodotoksin.

Vse molekule analgetično aktivnih opiatov imajo skupne elemente. Molekula opija ima togo T-obliko, ki jo predstavljata dva medsebojno pravokotna elementa. Hidroksilna skupina se nahaja na dnu molekule T, atom dušika pa se nahaja na enem od koncev vodoravne črte. Ti elementi tvorijo "osnovno osnovo" ključa, ki odpira receptor ključavnice. Zdi se pomembno, da imajo analgetično in evforično delovanje le levorotatorni izomeri morfijske serije, medtem ko so desnorotatorni izomeri prikrajšani za to aktivnost.

Številne raziskave so pokazale, da opiatni receptorji obstajajo v organizmih vseh vretenčarjev brez izjeme, od morskega psa do primatov, vključno s človekom. Poleg tega se je izkazalo, da je telo samo sposobno sintetizirati opiju podobne snovi, imenovane enkefaline (metionin-enkefalin in levcin-enkefalin), sestavljene iz petih aminokislin in nujno vsebujejo poseben morfijev "ključ". Enkefaline sproščajo posebni enkefalinski nevroni in povzročijo sprostitev telesa. Kot odgovor na pritrditev enkefalinov na opiatni receptor pošlje nadzorni nevron sprostitveni signal gladkim mišicam in ga najstarejša tvorba živčnega sistema – limbični možgani – zazna kot stanje najvišje blaženosti ali evforije. Takšno stanje se lahko na primer pojavi po koncu stresa, dobro opravljenem delu ali globokem spolnem zadovoljstvu, kar zahteva določeno mobilizacijo telesnih sil. Morfij vzdraži opiatni receptor, tako kot enkefalini, tudi ko ni razloga za blaženost, na primer v primeru bolezni. Dokazano je, da stanje nirvane jogijev ni nič drugega kot evforija, ki jo dosežejo s sproščanjem enkefalinov z avtotreningom in meditacijo. Na ta način joga odpira dostop do gladkih mišic in lahko uravnava delovanje notranjih organov, celo ustavi srčni utrip.

Podrobne študije sintetičnih opiatov so dale zanimive rezultate. Predvsem so bile ugotovljene morfiju podobne snovi, ki imajo desettisočkrat večjo aktivnost kot morfij in povzročajo evforijo že pri 0,1 mg (etorfin). Z doslednim sintetiziranjem novih in novih derivatov morfina raziskovalci poskušajo ugotoviti, kateri strukturni del molekule se najbolj ujema z receptorjem. Podobno delujejo tudi endorfini na opiatne receptorje. Nekateri opiati imajo lastnosti antagonistov morfija. Na primer, nalorfin, pridobljen z zamenjavo metilne skupine na dušiku v molekuli morfina z alilno, skoraj takoj oživi ljudi, ki so na robu smrti, zastrupljeni z morfijem. V okviru teorije ključa in ključavnice je precej težko razumeti, kako lahko kemično inertna alilna skupina tako radikalno spremeni lastnosti snovi. Poleg tega ima nalorfin antagonistične lastnosti samo v eni stereoizomerni obliki, ko alilna skupina postane nadaljevanje molekule v obliki črke T. V drugem stereoizomeru, kjer je alilna skupina usmerjena pravokotno na zgornjo prečko, ima nalorfin lastnosti šibkega zdravila. Vsi ti podatki kažejo, da lahko hidracija hidrofobnega dela molekule igra določeno vlogo v modelu "ključ" in "ključavnica", kot je razvidno iz primera natrijevih kanalov. Očitno lahko hidracija povzroči pomembne motnje v specifičnem odzivu receptorjev.

Vsi enkefalini in opiati, ki jih posnemajo, so kot encimi, saj njihova kombinacija z receptorjem povzroči določene biokemične transformacije. Antagoniste morfija (na primer nalorfin) lahko obravnavamo kot inhibitorje, ki tekmujejo za akceptor z molekulami morfija. Med zaviralce je treba šteti tudi živčne strupe, kot sta tetrodotoksin in saksitoksin, ki zmagata v boju za natrijev kanal in blokirata širjenje akcijskega signala vzdolž aksona. Predpostavlja se, da ena molekula inhibitorja posamično onemogoči eno ali več encimskih molekul tako, da se z njimi kemično veže. V tem primeru je komplementarnost encima s substratom motena ali pa se na splošno obori. Po tem principu potekajo imunološke reakcije, ko vsako tujo molekulo napadejo imunoglobulini v krvnem serumu. Produkt medsebojnega delovanja lahko opazujemo in vitro kot oborjene kosmiče, ki vsebujejo tuje proteine in imunska telesa. Vendar pa ta model ne pojasni učinkovitosti nalorfina in tetrodotoksina. V aktivni coni je očitno manj molekul teh snovi, kot je aktivnih središč na površini substrata. Kako lahko ena molekula nalorfina onemogoči na desetine molekul morfija in ena molekula tetrodotoksina blokira na stotine natrijevih kanalčkov?

V zvezi s temi težavami se moramo spomniti na druge učinkovite mehanizme zaviranja, ki temeljijo na odvisnosti topnosti različnih snovi od zunanje razmere. Meje homogenih raztopin so pogosto zelo občutljive na prisotnost tujih snovi, katerih majhne količine lahko drastično premaknejo fazno mejo med raztopino in emulzijo do te mere, da topljenec pade iz raztopine in iz reakcijskega območja. Delovanje takega inhibitorja ne temelji na posamezni interakciji z molekulami, temveč na premiku konstant fizikalno-kemijskega ravnovesja raztopine. Ker je stabilnost vodnih celic in raztopine kot celote odvisna od strukture molekul snovi, hidriranih v raztopini, lahko kakršne koli spremembe v strukturi teh molekul spremenijo meje stabilnosti. Lahko domnevamo, da nalorfin deluje kot zaviralec, premika mejo stabilnosti vodne raztopine, zaradi česar se narkotična snov - morfin - obori. Na enak način je možno, da akcijski potencial in val živčnega vzbujanja nista le tok kratkega stika, ki se širi vzdolž aksona, temveč tudi kratkotrajni (v nekaj milisekundah) fazni prehod v tanki površinski plasti. vmesnika med membrano in medcelično raztopino. V tem primeru je mogoče signalni val ustaviti tako z blokiranjem ionskih tokov skozi membrano kot s kršitvijo pogojev za pojav faznega prehoda. Lahko domnevamo, da snovi, kot je tetrodotoksin, ko so pritrjene na membrano, tako močno premaknejo ravnotežne konstante, da obstoječe spremembe v koncentraciji natrija morda ne bodo zadostovale za dosego ločitvenega faznega prehoda.

Tako lahko fazni prehodi v raztopinah, ki jih spremlja preureditev strukture vode v tankih plasteh na površini bioloških molekul, pojasnijo nekatere čudne učinke kompetitivnega zaviranja in specifične interakcije substrat-receptor med toksičnimi in narkotičnimi učinki vodotopnih snovi. .

Bibliografija

Za pripravo tega dela so bili uporabljeni materiali s spletnega mesta http://chemworld.narod.ru.