Тетродотоксин

Тетродотокси́н — органическое вещество, сильнейший небелковый яд естественного происхождения, нервно-паралитического действия. Большое количество тетродотоксина содержится в рыбах из отряда Четырёхзубообразные (Tetraodontiformes), вследствие гастрономического интереса наиболее известна из них рыба иглобрюх (яд есть в печени, молоках и икре); кроме того, яд содержится в икре калифорнийского тритона (Taricha torosa), у ряда бычковых рыб (Gobiidae), в коже и яйцах коста-риканских лягушек рода Ателопы (Atelopus), в тканях краба Atergatis floridus и других животных. Тетродотоксин могут синтезировать многие бактерии; предполагается, что некоторые или все животные получают его от бактерий-симбионтов, обитающих в кишечнике.

Тетродотоксин
Общие
Традиционные названия	тарихатоксин
Хим. формула	C11H17N3O8
Физические свойства
Молярная масса	379,32 г/моль
Термические свойства
Температура
• плавления	225 °C
• разложения	225 °C
Классификация
Рег. номер CAS	4368-28-9
PubChem	6324668
Рег. номер EINECS	224-458-8
SMILES	C(C1(C2C3C(N=C(NC34C(C1OC(C4O)(O2)O)O)N)O)O)O
InChI	InChI=1S/C11H17N3O8/c12-8-13-6(17)2-4-9(19,1-15)5-3(16)10(2,14-8)7(18)11(20,21-4)22-5/h2-7,15-20H,1H2,(H3,12,13,14)/t2-,3+,4-,5+,6-,7+,9+,10-,11+/m1/s1 CFMYXEVWODSLAX-QYIGHCJRSA-N
RTECS	IO1450000
ChEBI	9506
ChemSpider	21248349
Безопасность
ЛД50	0,008 мг/кг (мыши, внутримышечно), 0,008 мг/кг (мыши, интраперитонеально), 0,01 мг/кг (человек, перорально)
Токсичность	Чрезвычайно токсичен, сильнейший нейротоксин.
Пиктограммы ECB
NFPA 704	1 4 0
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.
Медиафайлы на Викискладе

Внешний вид

Бесцветные кристаллы.

Растворимость (в г/100 г или характеристика):

• вода: плохо растворим;

• диэтиловый эфир: растворим;

• этанол: растворим.

Показатель диссоциации: рК_В(1) = 8,7 (20 °C, вода)

Токсичность сильно зависит от рН среды: в щелочной среде теряет токсические свойства.

Из жабы Atelopus chiriquiensis был выделен также менее токсичный аналог тетродотоксина — чирикитотоксин.

История

Первый зарегистрированный случай отравления тетродотоксином был описан в бортовом журнале капитана Джеймса Кука от 7 сентября 1774 года^[1] и опубликован в его «Путешествии к Южному полюсу и вокруг света» (том II, книга III, глава VIII) в 1777 году. В этот день Кук записал, что он и два его спутника, отец и сын Форстеры, пребывая в Новой Каледонии, попробовали на ужин печень и икру (англ. row) местной тропической рыбы (рода иглобрюхи) и дали внутренности рыбы свинье. К трём часам утра они испытывали чувство сильного онемения и слабости, облегчение наступило лишь после принятия лекарств, в том числе рвотного средства. А свинья была найдена мёртвой. Очевидно, что Кук и его спутники получили умеренную дозу токсина, а свинья, съевшая остатки рыбы, содержащие основную часть токсина, получила смертельное отравление.

Тетродотоксин был открыт японским учёным Тахара в 1906 году. В 1949 году удалось получить тетродотоксин в кристаллическом виде. Трёхмерную структуру яда установили независимо друг от друга несколько учёных в 1963—1964 годах — Т. Гото с сотрудниками из Нагойского университета, Р. Вудворд из Гарвардского университета. Интересно, что в 1964 году из икры и эмбрионов калифорнийского тритона был выделен сильный яд, названный тарихотоксином, который в дальнейшем оказался идентичным тетродотоксину.

Химический синтез

Осуществление полного химического синтеза тетродотоксина, после установления его строения в 1960-е годы, стало своеобразным вызовом для химиков-синтетиков ввиду сложности и необычности структуры молекулы данного соединения. Первый успешный синтез тетродотоксина был выполнен в 1972 году группой учёных, руководимой Ёсито Киси, в Университете Нагои и явился, наряду с полным синтезом витамина В₁₂, наиболее значимым достижением синтетической органической химии в 1970-е годы. Первая успешная схема синтеза тетродотоксина включала 29 стадий и имела выход конечного продукта на уровне 0,7 % в виде рацемата. В 2003 году в Университете Нагои группа учёных осуществила стереонаправленный синтез тетродотоксина, включавший 67 стадий и позволявший получить конечный продукт с выходом на уровне в 1,2 %. В том же году химики Стэнфордского университета также сообщили об успешном стереонаправленном синтезе тетродотоксина (32 стадии с выходом конечного продукта в 0,5 %)^[2]. В 2022 году химики из Нью-Йоркского университета смогли синтезировать в 22 стадии с выходом в 11 процентов.^[3]

Механизм действия

Тетродотоксин представляет собой соединение аминопергидрохиназолина с гуанидиновой группой. Гуанидиновая группа по своим размерам и форме похожа на гидратированные ионы натрия и имеет сильную тропность к натриевым каналам нервных волокон. Благодаря подходящей форме молекулы, тетродотоксин закупоривает натриевые каналы, как пробка, в результате чего нервные волокна теряют способность проводить импульсы^[4].

Тетродотоксин легко всасывается в кровь и быстро проникает через различные биологические барьеры организма, накапливаясь преимущественно в тканях почек и сердца.

Симптомы острого отравления:

Через 10—45 минут появляются зуд губ, языка и других частей тела, отмечаются обильное слюнотечение, тошнота, рвота, понос, боли в животе. Возникают подергивания мышц, потеря чувствительности кожи, затрудняется глотание, развивается афония. Смерть наступает от паралича дыхательных мышц.

Использование в медицинe

На начальных этапах исследований яд иглобрюха был применен в клинике как мощное обезболивающее средство при лечении тяжелых форм проказы (так называемых нейрогенных форм) и неоперабельных формах опухолевых заболеваний. Были установлены безопасные дозы этого вещества в размере 1 дозы, при которых более четко проявляется его лечебный эффект и практически на нет сводится токсическое действие^[4].

В настоящее время в медицине тетродотоксин практически не используется по причине сильной ядовитости (более безопасным для жизни и здоровья блокаторами натриевых каналов являются новокаин и другие местные анестетики). Проведено несколько современных клинических испытаний тетродотоксина как обезболивающего для раковых больных, которые дали неоднозначные результаты.

Широко применяется учеными-биологами для исследования мембран^[4].

Ссылки

Биомолекула: Тетродотоксин — история элегантного убийцы

• В рассказе Бенаквисты Тонино «Пицца с площади Италии» тетродотоксином отравляют доставщиков пиццы.
• В книге Колин Маккалоу «Блудный сын» отравлено 3 человека.

В кино

• В сериале «Квест» 7 человек отравили этим ядом, введя его в организм.
• В телесериале «Секретные материалы» (2 сезон 15 серия) тетродотоксин, выделенный из лягушек рода Ателопы (Atelopus), обнаруживают в крови рядового Мак Альпина.
• В телесериале «Метод Лавровой» в 24 серии тетродотоксином отравили около 50 человек.
• В фильме «Законопослушный гражданин» Клайд Александр Шелтон отравил тетродотоксином Клэренса Дарби.
• В фильме «Змей и радуга» активным действующим веществом «порошка для производства зомби» является тетродотоксин.
• В сериале «Чак».
• В финале фильма «Изображая жертву» главный герой отравил родственников и свою девушку неправильно приготовленной рыбой фугу.
• В фильме «Команда-А» Агент ЦРУ Линч устраивает побег из тюрьмы для Джона «Ганнибала» Смита с помощью кубинской сигары, начиненной тетродоксином.
• В фильме «Суши girl» героиня с помощью неверно приготовленной рыбы фугу парализует своего давнего врага.
• В фильме «Первый мститель: Другая война» вещество «Тетродотоксин б» было использовано для замедления сердцебиения Ника Фьюри для инсценировки его смерти на операционном столе.
• В 71 серии «Следствие вели» врач использует тетродотоксин для совершения грабежей и убийств.
• В сериале «Кости» 4 сезон 21 серия — был отравлен Хенк Рейли — зав. отделом египтологии.
• В аниме «Black Butler: Book Of Murders OVA» — во второй серии упоминается при раскрытии преступления.
• Во второй части фильма Квентина Тарантино «Убить Билла» упоминается, что член команды «Смертоносные гадюки» — Калифорнийская горная змея (Элли Драйвер) — убила своего мастера Пэй Мея, накормив его мясом ядовитой рыбы фугу, в тканях которой обнаружен тетродотоксин.
• В Сериале «Кухня» в 100 серии шеф-повар Виктор Баринов и повар Максим Лавров на спор готовили рыбу фугу.
• В 42-й серии американского телесериала "Коломбо" сюжет построен вокруг отравления убийцей жертвы рыбой фугу.
• В сериале «Гримм» упоминается, что при помощи тетродотоксина можно организовать мнимую смерть.
• В фильме «Призрак в доспехах» Миру приказали убить с помощью этого яда и приступить к разработке нового проекта.
• В сериале «Выжить после» (второй сезон, первая серия) один из главных героев (Валера) был отравлен тетродоксином при помощи стрелы из арбалета.
• В фильме «Убийство в стиле Гойи» маньяк парализовал жертв.
• В сериале "Внутри 9го номера", 3 сезон 3 серия. Тетродотоксин - вещество злого умысла, благодаря которому исполнена интрига серии.
• В игре "Tears of Themis" Эпизод 2. При помощи тетродртоксина был отравлен и убит персонаж.
• В игре "S.T.A.L.K.E.R.: Зов Припяти" является одним из компонентов анабиотика.
• В анимационном сериале «Частые побочные явления» используются главным героем для достижения временной смерти.

См. также

• Батрахотоксин — сильный антагонист тетродотоксина, превышающий последний по ядовитости примерно в 10 раз.