TETRODOTOXIN: STRUKTUR, KARAKTERISTIK, KEGUNAAN, EFEK - KIMIA - 2025

The tetrodotoxin (TTX) adalah aminoperhidroquinazolina beracun, ditemukan di Tetraodontiformes hati dan indung telur ikan order; termasuk ikan puffer. Demikian juga, ditemukan pada kadal air, cacing pipih (cacing pipih), kepiting, gurita cincin biru, dan sejumlah besar bakteri.

Di antara spesies bakteri di mana tetrodotoxin (disingkat TTX) ditemukan, adalah: Vibrio algynolyticus, Pseudoalteromonas tetraodonis, serta bakteri lain dari genus Vibrio dan Pseudomonas. Dari sini dapat diketahui bahwa asalnya adalah bakteri.

Molekul tetrodotoksin dan salah satu sumber alaminya: ikan buntal. Sumber: Gambar asli (GFDL / cc-by-sa): Liné1Derivatif: Capaccio

Namun, keberadaan kelenjar eksokrin untuk sekresi TTX pada ikan buntal, serta penyimpanannya di kelenjar ludah gurita cincin biru, menunjukkan bahwa hewan tertentu mungkin juga memiliki kemampuan untuk mensintesisnya.

TTX melakukan aksinya pada tubuh dengan memblokir saluran natrium dari akson saraf dan sel otot rangka dan otot polos; kecuali untuk sel otot jantung, yang memiliki "gerbang" tahan TTX.

Penyebab utama kematian mendadak pada manusia yang dimediasi oleh TTX adalah kelumpuhannya pada otot diafragma dan interkostal; otot yang dibutuhkan untuk bernapas. Karena itu, kematian terjadi dalam beberapa jam, setelah menelan TTX.

Dosis oral mematikan median (LD50) tetrodotoxin untuk mencit adalah 334 µg / kg berat badan. Sedangkan LD50 untuk kalium sianida adalah 8,5 mg / kg. Ini berarti TTX adalah racun sekitar 25 kali lebih kuat daripada kalium sianida.

Struktur tetrodotoxin

Struktur molekul tetrodotoxin. Sumber: Benjah-bmm27

Gambar atas menunjukkan struktur molekul tetrodotoxin dengan model bola dan batang. Bola merah berhubungan dengan atom oksigen, bola biru berhubungan dengan atom nitrogen, dan bola putih dan hitam masing-masing berhubungan dengan hidrogen dan karbon.

Jika Anda berhenti sejenak pada atom O, Anda akan melihat bahwa enam di antaranya ditemukan sebagai gugus hidroksil, OH; oleh karena itu, ada enam gugus OH di pinggiran molekul. Sementara itu, dua atom yang tersisa seperti jembatan beroksigen dalam unit siklik terkondensasi.

Di sisi lain, hampir tidak ada tiga atom nitrogen, tetapi mereka termasuk dalam kelompok unik: guanidino. Gugus ini dapat membawa muatan positif jika C = NH memperoleh ion hidrogen, berubah menjadi C = NH ₂ ⁺ ; karena itu akan ditempatkan di bagian bawah molekul. Sedangkan di bagian atas, -OH bagian atas dapat dideprotonasi dan sebagai -O ^- .

Jadi, tetrodotoksin dapat memiliki dua muatan ionik pada waktu yang sama di berbagai daerah strukturnya; yang, meskipun kelihatannya rumit, disederhanakan dengan menganggapnya sebagai kandang.

Jembatan kandang dan hidrogen

Tetrodotoxin kemudian dapat divisualisasikan sebagai kandang, karena siklusnya yang menyatu mewakili struktur yang kompak. Di atas dikatakan bahwa ia memiliki enam gugus OH di pinggirannya (jika tidak bermuatan negatif), selain tiga gugus NH yang termasuk dalam gugus guanidino (jika tidak bermuatan positif).

Jadi, secara total, molekul tersebut mampu mendonasikan hingga sembilan ikatan hidrogen; Dan dengan cara yang sama, ia dapat menerima jumlah jembatan yang sama, dan dua lagi karena atom oksigen internal dalam siklusnya. Oleh karena itu, kandang tersebut cukup aktif dalam hal interaksi antarmolekul; Dia tidak bisa "berjalan" tanpa diketahui.

Ini berarti bahwa terdapat cukup nitrogen atau permukaan yang mengandung oksigen untuk tetrodotoksin untuk berlabuh karena interaksi yang kuat. Faktanya, inilah alasan mengapa ia memblokir saluran natrium, berperilaku seperti sangkar gabus yang mencegah lewatnya ion Na ⁺ ke dalam sel.

karakteristik

Beberapa karakteristik atau sifat tetrodotoxin disebutkan di bawah ini:

- Rumus molekulnya C ₁₁ H ₁₇ N ₃ O ₈ dan berat molekul 319,27 g / mol.

-TTX dapat dibuat dari ovarium ikan buntal. Setelah homogenisasi, protein diendapkan, dan supernatan dikenai kromatografi karbon aktif; mendapatkan 8-9 g TTX murni per 1.000 g telur ikan.

-TTX dehidrasi adalah bubuk putih, larut dalam air dan asam asetat encer; tapi praktis tidak larut dalam pelarut organik.

-Ini termostabil, kecuali dalam lingkungan basa. Ia juga tidak stabil bila dipanaskan hingga 100ºC dalam lingkungan asam.

-Ketika dipanaskan hingga 220 ºC, warnanya menjadi gelap tanpa membusuk.

-TTX dihancurkan oleh asam dan basa kuat.

-Ini memiliki konstanta disosiasi, pKa = 8,76 dalam air, dan pKa = 9,4 dalam 50% alkohol.

-Ini adalah basa monoasidic, stabil antara pH 3 - 8,5.

Toksisitas -TTX dihilangkan dengan aksi 2% natrium hidroksida selama 90 menit.

Densitas TTX sebesar 1,3768 g / cm ³ telah diperkirakan . Demikian pula, titik didih diperkirakan 458,31 ºC.

Mekanisme aksi

Blok saluran natrium

TTX memblokir saluran Na ⁺ , mencegah penyebaran potensial aksi atau impuls saraf dalam sel yang bersemangat.

Dengan mencegah penyebaran potensi aksi, TTX menyebabkan kelumpuhan sel otot yang menyebabkan kematian hewan dalam waktu singkat.

Saluran Na ⁺ , seperti saluran ion lainnya, adalah protein yang melintasi membran plasma. Ini bergantung pada tegangan; yaitu, mereka mampu merespon variasi potensial membran yang sesuai dengan bukaannya.

TTX adalah molekul dengan diameter sekitar 8 Å, yang ditempatkan di luar saluran Na ⁺ ; tepatnya di mulut yang memberikan akses ke saluran, mencegah masuknya Na ⁺ melaluinya. Molekul tunggal TTX dianggap cukup untuk memblokir saluran Na ⁺ .

Kelumpuhan

TTX dengan memblokir masuknya Na ⁺ mencegah pembentukan potensial aksi di sel saraf, serta propagasinya di sepanjang akson. Dengan cara yang sama, pembentukan potensial aksi dalam sel otot, yang merupakan persyaratan kontraksi, dicegah.

Oleh karena itu, karena sel otot tidak berkontraksi, kelumpuhannya terjadi. Dalam kasus otot diafragma dan otot interkostal, kelumpuhannya menghalangi pernapasan, menyebabkan kematian dalam beberapa jam.

Aplikasi

TTX dosis rendah memiliki aksi analgesik pada pasien dengan nyeri hebat yang tidak berkurang dengan pengobatan konvensional. 24 pasien yang menderita kanker terminal dirawat, dengan melakukan 31 siklus pengobatan dengan dosis TTX antara 15 dan 90 µg / hari.

Akibatnya, penurunan intensitas nyeri yang signifikan secara klinis diamati pada 17 dari 31 siklus. Pereda nyeri berlangsung selama dua minggu atau lebih. TTX secara efektif meredakan nyeri yang parah dan sulit disembuhkan pada kebanyakan pasien kanker.

Selain itu, perusahaan Wex Pharmaceuticals mempelajari penggunaan tetrodotoksin untuk pengobatan nyeri pada pasien dengan kanker stadium lanjut. Dan juga pada pengguna opium, guna mengurangi dosis obat yang dikonsumsi.

Efek pada tubuh

Paraesthesia

Dosis rendah TTX menyebabkan paresthesia, yaitu kesemutan dan mati rasa di sekitar mulut dan jari tangan serta kaki. Gejala ini juga merupakan bagian dari gejala umum keracunan TTX.

Gejala

Ada kontraksi otot rangka secara keseluruhan, yang dimanifestasikan dengan kesulitan dalam mengartikulasikan kata dan menelan. Pupil orang yang keracunan diperbaiki dan dilatasi. Hal yang paling dramatis adalah orang benar-benar lumpuh, tetapi dalam keadaan sadar.

Tanda dan gejala kardiovaskular ditandai dengan nyeri dada, hipotensi, dan aritmia jantung. Gangguan pernafasan dimanifestasikan oleh sesak nafas dan sianosis; Artinya, warna kebiruan pada kulit dan rongga mulut.

Mual, muntah, dan diare sering terjadi pada sistem gastrointestinal.

Kematian

Tingkat kematian orang yang menelan TTX, dan belum diobati, lebih dari 50%. Kematian terjadi dalam 4 sampai 6 jam setelah keracunan.

Dalam beberapa kasus, kematian dapat terjadi hanya dalam waktu 20 menit. TTX dapat membunuh seseorang dengan dosis serendah 1 sampai 4 mg.

Fugus: hidangan yang mematikan

Dulu, sebagian besar keracunan TTX disebabkan oleh konsumsi fugus. Fugus adalah hidangan yang dianggap sebagai kelezatan makanan Jepang dan disiapkan dengan ikan buntal; yang menunjukkan konsentrasi TTX tertinggi di hati dan gonad.

Saat ini, pengendalian telah ditetapkan untuk mengurangi risiko keracunan dari penyebab ini. Orang yang mengolah ikan buntal dan yang menyiapkan fugus membutuhkan pelatihan selama beberapa tahun untuk memperoleh keterampilan yang memungkinkan mereka menyiapkan hidangan.

Referensi

1. Lago, J., Rodríguez, LP, Blanco, L., Vieites, JM, & Cabado, AG (2015). Tetrodotoxin, Neurotoxin Laut yang Sangat Ampuh: Distribusi, Toksisitas, Asal dan Penggunaan Terapi. Obat-obatan laut, 13 (10), 6384-6406. doi: 10.3390 / md13106384
2. Pusat Nasional untuk Informasi Bioteknologi. (2019). Tetrodotoxin. Database PubChem. CID = 11174599. Diperoleh dari: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
3. Wikipedia. (2019). Tetrodotoxin. Dipulihkan dari: en.wikipedia.org
4. Buku Kimia. (2017). Tetrodotoxin. Diperoleh dari: chemicalbook.com
5. Bank Obat. (2019). Tetrodotoxin. Diperoleh dari: drugbank.ca