海洋生物毒素课件.ppt

生物晚课系列 1 2020 3 21 概述 海洋生物毒素为海洋生物体内存在的一类高活性的特殊代谢成分 一般拥有剧烈毒性 是海洋生物活性物质中研究进展最迅速的领域 主要由藻类或浮游植物产生 少量是生物和微生物产生 海洋生物毒素可以在滤食性的软体贝壳类动物的组织内蓄积 海洋生物毒素资源丰富 种类多 分布广 据估海洋生物毒素计有1000多种 其中已确定结构的有几十种 2 2020 3 21 根据化学结构分类 3 2020 3 21 根据毒素毒性作用机制来进行分类可分为 麻痹性贝毒 paralyticshellfishpoisoning PSP 腹泻性贝毒 diarrheticshellfishpoisoning DSP 记忆缺损性贝毒 amnesicshellfishpoisoning ASP 神经性贝毒 neurotoxicshellfishpoisoning NSP 4 2020 3 21 多肽类毒素 定义 海洋多肽类毒素是海洋生物毒素中毒性最强的毒素 它特异地作用于离子通道或分子受体的亚型 从而具有特定的生理活性 包括河鲀毒素和芋螺毒素 1 1 王艳 周培根 戚晓玉 海洋生物中毒素的研究进展 J 上海水产大学学报 2002 11 5 2020 3 21 河鲀毒素 化学分子结构 资料来源 DUDATFJr KOHNAJ MATHENYAM CrypticspeciesdifferentiatedinConusebraeus awidespreadtropicalmarinegastropod J BiologicalBulletin 2009 217 6 2020 3 21 河鲀毒素 一 简介河鲀毒素 Tetrodotoxin TTX 由于历史原因经常错写为河豚毒素 是从河豚鱼中分离出来的一种电压敏感的Na 通道外口的特异性阻滞剂 对神经 肌肉 浦金野氏纤维等兴奋细胞膜的Na 通道均具有高度专一性 已发现的河豚鱼毒素有七种天然衍生化物 它们因其致死率 对细胞过敏膜钠通道特殊阻断功能而成为最重要的海洋毒素之一 TTX是迄今为止在自然界中发现的最为奇特的小分子天然产物之一 不仅结构新颖而且性质独特 在有机溶剂和水中都不溶解 仅溶于醋酸等酸性溶剂 7 2020 3 21 二 毒理与药理活性恶心 呕吐 感觉消失 血压体温下降 死亡 三 作用机理TTX的作用机制与陆地发现的毒素不同 其在极低的浓度就能选择性地抑制Na 通过神经细胞膜 但却允许K 通过 是神经生物学和药理学研究极为有用的工具药 2 资料来源 2 LeighL RichardJL Ciguatera recentadvancesbuttheriskremains J FoodMicrobiology 2000 61 8 2020 3 21 资料来源 LUOS AKONDIKB ZHANGSUND Atypical conotoxinLtIAfromConuslitteratustargetsanovelmicrositeofthealpha3beta2nicotinicreceptor J JBiolChem 2010 285 9 2020 3 21 四 应用价值 生物医学研究试剂 钠通道探针TTX因其高选择性和高亲合性地阻断神经兴奋膜上Na 通道而成为鉴定 分离和研究Na 通道的重要工具药 止痛药 且无成瘾性 疗麻风患者的神经痛 是一种较强的镇痛剂 作用较缓且持久 曾代替吗啡 杜冷丁等治疗神经痛 降压药 抗心律失常药 麻醉药 TTX对神经细胞的钠通道有着高度的阻滞作用 可阻断神经冲动的传导 因此能产生明显的局部麻醉作用 3 数据来源 3 林秋金 罗素兰 长孙东亭等 芋螺毒素的研究进展 J 中国海洋药物 2005 24 10 2020 3 21 2 聚醚类毒素 结构特点 具有很高的杂原子对碳原子的比例 结构特殊 新颖 相对分子质量大 活性强 剧毒 广谱药效 作用机制独特 多数对神经系统或心血管系统具有高特异性作用等 常见的有聚醚梯 线性聚醚 大环内酯聚醚和聚醚三萜等 其中线性聚醚以岩沙海葵毒素 palytoxin 和西加毒素为代表 11 2020 3 21 西加毒素 化学分子结构 数据来源 MurataM etal Structuresofciguatoxinanditscongener JAmChemSoc 1989 111 12 2020 3 21 线性聚醚的结构特征 1 稠环间均以反 顺式 trans cis 构型连接 2 单原子桥键 3 该类型分子的两端大多为极性基团 13 2020 3 21 西加毒素 一 简述 西加毒素 Ciguatoxin CTX 的名字来源于西加鱼类 是20世纪60年代由夏威夷大学教授Scgeuer首次从毒鱼中发现的 又称雪卡毒素 该毒素曾从400多种鱼中分离得到过 但其真正来源是由一种双鞭藻岗比毒甲藻 Gambierdiscustoxicus 产生的 已发现3类雪卡毒素 即太平洋雪卡毒素 加勒比海雪卡毒素和印度雪卡毒素 14 2020 3 21 15 2020 3 21 雪卡毒素是一种脂溶性高醚类物质 毒性非常强 比河豚毒素强100倍 无色无味 脂溶性 不溶于水 耐热 不易被胃酸破坏 主要存在于珊瑚鱼的内脏 肌肉中 无论在数量上还是在毒性上 雪卡毒素是已知的对哺乳动物毒性最强的毒素之一 雪卡毒素中毒最显著的特征是 干冰的感觉 和热感颠倒 即当触摸热的东西会感觉冷 把手放入水中会有触电或摸干冰的感觉 雪卡毒素中毒有临界值 毒素进入血液后 需要很长时间才能将毒素排出 患者日后若再次接触到雪卡毒素 就算吃下很少的份量 超过临界值时也会产生中毒症状 二 化学性质与毒理 16 2020 3 21 三 西加毒素中毒预防 目前对西加毒素尚没有可靠的检测手段 中毒后没有特效的治疗方法 所以对雪卡毒素因以预防为主 资料来源 yangbing4329 2014 6 ppt 17 2020 3 21 四 作用机理 雪卡毒素具有强烈的和不可逆的胆碱酶抑制作用 使神经肌肉突触间乙酰胆碱蓄积 出现烟碱样中毒症状 它是一个很强的钠通道激活毒素 与钠通道受体靶部位VI结合 能增强细胞膜对Na 的通透性 延长Na 通道的开放时程 产生强的去极化 引起神经肌肉兴奋性传导发生改变 雪卡毒素也具有抑制Ca2 作用 高浓度雪卡毒素则出现对心脏直接作用 18 2020 3 21 五 毒素检测技术 由于雪卡毒素在鱼体内含量很低 而且染毒鱼类在感观 嗅觉和味觉上均没有什么异常 不易用简单的常规方法检测到 因此 尚未建立一种简便 快速的可信赖的检测方法 已有多种检测方法 但是每种方法都有其优缺点 主要的方法有 生物分析法 细胞毒性检测法 免疫学检测法 化学分析法等 19 2020 3 21 小鼠生物法 资料来源 yangbing4329 2014 6 ppt 20 2020 3 21 免疫学检测法 资料来源 yangbing4329 2014 6 ppt 21 2020 3 21 五 应用前景 CTX可作为研究兴奋细胞膜结构与功能及局部麻醉药物作用机理的分子探针 22 2020 3 21 西加毒素 CTX CTX是一种脂溶性高醚类物质 低剂量的CTX可引起神经及肠道症状 高剂量的CTX可引起哺乳类的心动过缓 低血压及心律失常对心脏的作用机制主要可能是作用于Na 通道 增加钠对膜兴奋时的渗透性 它的去极化作用能被海豚毒素和细胞外钙离子浓度增加所阻滞 因而西加毒素和海豚毒素可互相作为解毒剂 23 2020 3 21 生物碱类毒素 生物碱是一类含氮的有机化合物 海洋生物碱类毒素主要来源于天然海洋生物次级代谢成分 是一类含有胺型氮功能基和复杂的碳骨架环系结构的具有重要生物活性的碱性有机物 其结构新颖独特 生物活性广泛 如抗肿瘤 抗菌 抗病毒 抗心脑血管疾病 抗老年性痴呆和抗骨质疏松症等 因此 它们很有可能成为抗肿瘤 抗病毒和抗菌药物的先导化合物 有良好的药用前景 4 资料来源 4 NgyL TadaK YuCF etal OccurrenceofparalyticshellfishtoxinsinCambodianMekongpufferfishTetraodonturgidus selectivetoxinaccumulationintheskin J Toxicon 2008 51 280 288 24 2020 3 21 刺尾鱼毒素 MTX 刺尾鱼毒素 maitotoxin MTX 是由岗比甲藻类产生 经食物链蓄积于刺尾鱼体内的一类结构独特的海洋生物毒素 themarinedinoflagellateGambierdiscustoxicus 剌尾鱼毒素具有非常独特的性质 本身为生物高分子 biopolymer 为分子量最大的天然物 也是造成草食性鱼类有毒的主要热带珊瑚礁鱼毒素 也是天然毒素最强的一种 其LD50 50mg kg 1 只有少数几种细菌性蛋白质毒素的毒性大于刺尾鱼毒素 5 资料来源 5 YokoyamamA MurataM OshimaY etal SomechemicalpropertiesofMTX aputativecalciumchannelagonnist isolatedfromamarinedinoflagellette JBiochem 1988 104 一 简介 25 2020 3 21 刺尾鱼毒素 MTX 资料来源 程树军 焦红 谈伟君 海洋生物毒素检测的动物试验替代方法及标准化 J 中国食品卫生杂志 2011 23 化学分子结构 26 2020 3 21 二 化学性质与特征 刺尾鱼毒素是一种高极化化合物 可溶于水 甲醇 乙醇 二甲基亚砜 不溶于氯仿 丙酮和乙氰 纯刺尾鱼毒素为无色固体 极易被氧化 有着相对较大的分子量 其化学结构属梯形聚醚类 其二钠盐的化学分子式为Cl64H256S2Na2 相对分子量3422 由142个碳链 32个醚环 28个羟基及2个硫酸基组成 大多为反式稠环环 其生物活性部分为硫酸盐 羟基及碱基氮原子 尤其硫酸盐基团具有重要的生物学效应 起决定作用 27 2020 3 21 三 中毒临床症状与救治 症状 刺毒鱼刺伤后 可使周围组织发生严重的创伤反应 如出血 神经与肌肉损伤 局部感染等 刺毒鱼毒素又可使伤员出现神经系统 心血管系统和呼吸系统功能障碍 救治 局部捆扎 清创排毒 止痛 抗毒及防止继发感染 可在伤口上端扎止血带 防止毒液扩散 并用拔火罐法吸出创口内毒液 有毒鱼的毒棘锯齿刺伤可引起严重裂伤和软组织创伤 应立即用冷盐水或无菌生理盐水冲洗创面 对刺入创面小而内部损伤大或污染的创口应予以扩创或吸收冲洗 同时仔细探查创口内有无毒棘的皮鞘碎片 如有应与毒液一起镊除并彻底冲洗 坏死组织应一并清除 防止继续吸收中毒 28 2020 3 21 四 中毒机理 刺尾鱼毒素毒性强 其毒性强度比西加毒素高2倍 其细胞毒理作用主要是激活了Ca2 依赖性离子通道 导致Ca2 等离子内流 使胞内Ca2 浓度迅速增高 产生一系列生物效应 大量的钙离子进入细胞内 而影响到和细胞内钙离子浓度增加相关的生理作用 诸如 刺激神经传导物质或激素的释放 活化磷酸化酶C与A2及蛋白质激酶 造成肌肉的收缩作用 同时细胞膜电位去极化 最终导致细胞凋亡或死亡 另外刺尾鱼毒素也影响到