삭시톡신의 물리화학적 성질

STX의 화학연구는 1960년부터 1970년까지 스트렙토마이세스(Streptomyces)의 배양조류에서 얻은 표준물질을 사용하여 수행되었으며, 화학구조는 1975년 Schantz 등이 공식적으로 결정하였다. 분자식은 C10H17N7O4이다. 분자량은 299이다. STX는 해양 구아나민 독소로, 유기물을 복합체화하는 테트라하이드로퓨린의 유도체로, 분자식에 포함된 질소와 산소 원자의 총 개수가 탄소 원자 수보다 6개 이상 많은 구아니디노를 함유하고 있다. 형태가 존재합니다. 활성 부위는 주로 2개의 구아나민 그룹과 2개의 하이드록실 그룹입니다. STX를 기본골격으로 하여 유래된 다양한 카바메이트산 알칼로이드 화합물과 다양한 치환체의 혼합물입니다.

STX는 저분자량 2세대 염 신경독소의 일종으로 무정형 백색 분말의 형태를 갖고 있으며, 순수한 생성물은 흡습성이 높은 백색의 고체로서 물에 잘 녹고 메탄올에는 잘 녹는다. 에탄올, 비극성 용매에 불용성, 내열성, 위장관에 쉽게 흡수되고 인간의 소화 효소에 의해 파괴되지 않으며 고온 및 산성 조건에서 용액에 안정하며 -20의 산성 조건에서 수년 동안 보관할 수 있습니다. 비활성화 없이 °C에서 보관할 수 있습니다. 카르바밀 에스테르 가수분해는 고농도 산 용액에서만 발생하며 산소도 활성에 영향을 미칩니다. 알칼리성 조건에서는 불안정하고 산화 반응을 겪을 수 있으며, 높은 pH에서는 빠르게 비활성화되어 형광 물질을 생성합니다. 이 특성은 크로마토그래피 분석에 사용될 수 있습니다. STX는 pKas가 각각 8.2와 11.5인 두 가지 적정 기준을 가지고 있으며 서로 쉽게 전환됩니다. 즉, 독성이 낮은 것을 독성이 높은 것으로 전환할 수 있습니다. 산소는 또한 안정성에 영향을 미치고 활동을 감소시킵니다. STX는 고온, 산성환경에 강하기 때문에 일반적인 조리 및 가공으로는 파괴되지 않아 식품위생과 안전에 가장 큰 위협이 됩니다. STX 등 독소의 분리과정은 기본적으로 테트로도톡신의 분리과정과 동일하다. Schanta 등은 1975년에 처음으로 캘리포니아 홍합에서 STX를 분리하고 정제했습니다. 중국의 패류에 대한 연구는 상대적으로 늦었습니다. Lin Yantang과 Qiu Dequan 등은 각각 광동 해안 지역의 마비성 패류 중독과 싼야의 설사 패류 중독을 연구했습니다. 하이난에 대한 연구 보고서가 있습니다. 시약회사에서 판매하는 표준품은 Stramen algae를 정제하여 얻은 것입니다. 조개는 홍합보다 훨씬 적은 독소를 함유하고 있지만, 독조개는 홍합보다 구하기 쉽기 때문에 독소의 주요 공급원입니다. 바지락에 함유된 독소의 약 2/3는 호흡기에 존재하며, 바지락 호흡기의 독소 함량이 5000-10000MU/100g 이상일 때만 채취됩니다. (Mu는 마우스 단위로 1.0ml를 주사) 독소가 포함된 수용액을 마우스의 복강에 주입합니다(무게 20g의 마우스가 10분 후에 죽으면 1Mu라고 함). .

실험 결과 대부분의 약염기성 독소는 Sephadexg-15 또는 Bio-Gel p-2 젤에 흡착될 수 있으며 묽은 아세트산 용액으로 용출될 수 있는 것으로 나타났습니다. 특수 젤에 약염기성 독소를 선택적으로 흡착하는 것에 대한 정확한 이론은 없지만, 이 발견은 약염기성 독소를 정제할 수 있는 길을 열었습니다. 10종 이상의 STX 및 그 유도체를 카르복실산 수지인 Bio-Rex70을 이용하여 분리, 정제하였습니다. 일반적인 추출 공정은 독성 패류 또는 와편모충 추출물 → 탈지 처리 → Bio-Gel P-2(pH5.8) → 수분 용출 → Bio-Gel P-2-N-sulfate GTX(0.03mol/L 아세트산) 물 용출 대신 용출 → 조독소 혼합물 → Bio-Rex70(H+) → 기울기 산 용출 - STX, gTX, neo-STX). 약염기성 독소를 조분리한 후 카르복실산 수지인 Bio-Rex70을 이용한 중압 크로마토그래피를 이용하여 미세분리하고, 완충용액을 구배초산으로 용출하여 STX와 같은 정제된 독소를 얻는다. 독성은 100-500Mu/mg입니다. 1회 정제 후 2500 Mu/mg 이상의 독소를 얻을 수 있으며, Al2O3 컬럼 크로마토그래피를 사용하여 5000 Mu/mg의 독소를 정제하면 15%-30%의 독소를 회수할 수 있습니다. 순수한 부분은 추가 정제 후 회수율을 50%까지 높일 수 있습니다.

중국도 다열, 다단계 분리, 정제, 계층적 준비를 이용해 PSP 독소의 추출, 분리, 정제에 대한 연구를 시작했다. 왕윤펑(Wang Yunfeng)은 알렉산드리움 타마린두스(Alexandrium tamarindus) 세포를 배양하여 조(crude) PSP 독소를 추출하고 겔여과 및 이온교환수지를 이용하여 분리, 정제하여 최종적으로 -GTX2, 3 및 GTX1, 4의 순수한 생성물을 얻었다. Miao Yuping은 제니오톡신의 제조 및 측정 방법에 대한 연구를 수행했지만, 중국에서 STX의 분리 및 정제에 대한 보고는 없습니다. 20개 이상의 화합물이 분리되었으며 이는 나트륨 채널의 메커니즘과 STX의 응용 연구에 중요한 역할을 합니다. STX는 원래 특정 독성 해양 조류, 주로 Gonyaulax catenella, Protogonyaulax tamarensis, Alexandrium catenella, Alexandrium minutum 등을 포함한 dinoflagellattattegenus 속의 일부 조류에서 유래되었습니다.

민물 시아노박테리아(Cylindrosper mopsisraciborrskii)와 같은 일부 담수 조류도 STX를 생성할 수 있지만 일부 박테리아와 홍조류도 이러한 유형의 독소를 생성하지만 아직 확인되지 않았습니다. 가장 많은 독소를 생성하는 것으로 확인된 종은 적조의 원인 미생물인 와편모조류(dinoflagellate algae)입니다. 또한, 민물 및 바닷물 강 복어, 양서류(두꺼비), 홍조류 및 박테리아가 와편모세포로부터 분리되었습니다. 이러한 조류에 의해 생성된 독소는 여과섭식 조개류, 생선, 새우, 게 및 홍합, 조개, 가리비, 고등어, 꽃게 등 먹이사슬을 통해 기타 수산물에 축적됩니다. 서로 다른 독성 조류가 생성하는 독소의 종류와 함량은 다르며, 동일한 독성 조류가 생성하는 독소의 유형과 함량도 유기체의 서로 다른 성장 단계에 따라 다릅니다. 동시에 독소 생성도 다음 요소에 의해 영향을 받습니다. 생물학적 요인(예: 박테리아) 및 비생물적 요인(예: 빛), 온도, 영양분 등. 그리고 독소는 더 높은 수준의 포식자에게 전달될 수 있습니다. 생물축적 수생 먹이사슬을 통해 육상 생물군으로 전달되고 최종적으로 인간에게 전달됩니다.

색시톡신을 포함한 마비성 패류 독소는 전 세계, 특히 유럽과 북미 일부 국가에 분포되어 있습니다. 전 세계적으로 수역에서 독소와 중독이 검출된다는 보고가 많이 있습니다. 독이 있는 조개, 달팽이, 조개류를 먹음으로써 발생하는 인체 중독 사고도 중국 남동부 해안 지역에서 자주 발생합니다. STX는 복족류, 육식동물, 초식동물, 갑각류, 어류 등 비전통적(여과섭식을 하지 않는 유기체) 매개체를 통해 인체에 중독을 일으키는 것으로 확인되었습니다. STX 중독을 예방하기 위해 이러한 비전통적 매개체를 모니터링하고 관리하는 방법은 다음과 같습니다. 큰 의미. 삭시톡신의 독성은 신경계, 심혈관계 및 세포독성 활성의 세 가지 측면을 포함합니다. STX는 가장 독성이 강한 신경독소 중 하나이며 전형적인 나트륨 이온 채널 차단제로서 막을 통해 세포 내로 Na+가 유입되는 것을 차단하여 막의 분극 상태를 잃게 하여 신경근 전도를 차단합니다. STX와 천연유래물질로 구성된 PSP는 성인에 대한 STX의 경미한 독성 용량은 110μg이며, 치사량은 540~1000μg이며, neoSTX는 LD50이 9μg/g으로 가장 독성이 높습니다. kg (mouse, ip .), 독성은 시안화 나트륨의 1000 배 이상, 코브라의 80 배 이상입니다. 그러나 각 파생물은 전압 개폐 Na+ 채널 수용체에 대해 서로 다른 친화력을 갖기 때문에 이 종류의 독소의 독성도 다르며, neoSTX는 독성 면에서 STX에 이어 두 번째입니다.

중국은 STX 톡신을 패류 제품에 대한 정기 검사 지표 중 하나로 등록했습니다. STX는 호흡기 및 심혈관 기능 모두에 억제 효과가 있으며 호흡 및 심박수를 빠르고 지속적으로 억제하며 짧은 작용 시간으로 혈압에 약간의 억제 효과가 있습니다. 혈액-뇌 장벽; 10μg/kg(ip) 쥐가 호흡을 멈추고 심혈관 기능이 손상되었습니다. 쥐는 독소를 대사할 수 없었습니다.

STX는 주로 시냅스 전 막에 작용하여 막 표면의 독소 수용체와 결합하여 시냅스 후 막의 Na+ 채널을 차단하고 지속적인 탈분극을 일으키며 특히 신경근 전달을 방해하여 이완과 마비를 유발합니다. 수의근의 약화로 인해 일련의 중독 증상이 나타납니다. STX는 매우 낮은 농도(3×10-7mol/L)에서도 Na+ 채널을 차단할 수 있지만 K+ 채널에는 영향을 미치지 않습니다. STX는 시냅스전 신경 말단에서 전도성 매개체의 방출에 영향을 미치지 않습니다. STX는 콜린에스테라제에 대한 억제 효과가 있으며 Na+, Ca2+ 및 K+ 채널을 조절하여 심혈관 질환을 예방하고 치료하는 약물을 찾는 중요한 원천이 되었습니다. PSP 톡소이드는 나트륨 채널 차단제 특성을 가지며 큐라레와 베라트린의 효과를 길항하여 세포 형태 및 세포 용해 및 사멸의 변화를 줄이거나 "구출"할 수 있습니다. 더욱이 이러한 길항 작용 또는 "구출" 효과는 PSP 톡소이드와 유사합니다. 양은 용량-반응 관계를 보여줍니다. 이 원리를 바탕으로 세포독성 테스트를 사용하여 삭시톡신과 같은 마비성 패류 독소를 검출할 수 있습니다. STX 독소는 구아니딘 독소의 활성 부위는 7, 8, 9번 위치의 구아니딘 그룹입니다. 이는 흥분성 세포막의 전압 개폐 Na+ 채널의 1번 위치에 있는 아미노산 잔기와 높은 친화력을 가지며 선택적으로 Na+ 내부화를 차단하여 활동 전위 형성을 방해하고 억제합니다. 신경 Na+ 채널, 뇌 Na+ 채널, 심장 Na+ 채널 및 골격근 Na+ 채널 사이의 Na+ 차이로 인해 STX의 7, 8, 9번 위치에 있는 구아니딘 그룹이 Na+ 채널의 아미노산 잔기와 결합합니다. Na+ 채널의 바깥 입에 더 가까운 아미노산 잔기에 결합하지만 모두 동일합니다. 성체 토끼 골격근 Na+ 채널에서 STX는 위치 7, 8, 9의 구아니딘 그룹과 하이드록실 그룹(수화 케톤) 및 카바모일 그룹을 통해 채널에서 Asp400 및 Glu755와 높은 친화력을 갖습니다. STX의 C-12 위치 측쇄 기능 그룹도 채널 차단에 특정 역할을 하지만 중요하지는 않습니다. STX의 1, 2, 3번 위치에 있는 구아니딘 그룹은 채널의 Asp1532와 친화력을 가지며 이는 또한 채널 차단을 증가시킵니다. Na+ 채널에 대한 차단 효과; neoSTX는 STX보다 하이드록실 그룹이 하나 더 많습니다. 이 하이드록실 그룹은 Asp400 및 Tyr401과 상호 작용할 수 있으며 Tyr401과 수소 결합을 형성하므로 STX보다 더 높은 친화력을 갖습니다.

STX는 흥분성 세포의 전압 의존성 개폐 채널을 차단할 수 있으며 나트륨 이온 채널에 대한 친화력이 높습니다. 심방근과 심실근은 반응이 빠른 세포이기 때문에 나트륨 이온의 급격한 유입으로 세포 흥분이 일어나는 것이 특징이다.

STX의 작용으로 나트륨 채널이 차단되어 심방 및 심실 심근 수축이 감소합니다. 심방과 심실 심근은 STX에 대해 서로 다른 민감도를 가지고 있습니다. STX에 대한 심방 근육의 민감도는 심실 근육의 민감도보다 낮습니다. 심실 근육을 완전히 차단할 수 있는 STX 용량에서는 심방 근육의 리듬이 느려지더라도 여전히 유지될 수 있으며 이는 심방 근육의 나트륨 채널을 나타냅니다. 심실 근육의 종류는 다를 수 있습니다. 심실 수축력의 감소는 심근 자체의 수축 특성이 영향을 받는다는 것을 의미하지 않습니다. 심실 수축이 완전히 차단된 경우 심근 스트립은 여전히 ​​역치 강도의 2배에 달하는 전기 자극에 반응할 수 있기 때문입니다. 차단은 심방에서 심실 사이의 전도성 조직과 이차적으로 심근세포 사이에서 발생합니다. 연구에 따르면 STX는 나트륨 채널의 외부 표면에만 작용하지만 채널의 게이팅 동작을 변경하지 않는 것으로 나타났습니다. 왜냐하면 STX의 작용으로 용량이 증가함에 따라 심장 전도가 점차 차단되고 흥분 및 수축 반응에 관여하는 근육 섬유의 수가 점차 감소하므로 심근 수축은 계속 약화되지만 심근이 특정 범위에 도달하면 전극과 접촉하는 심실 부분은 근섬유가 외부 전기 자극을 직접 받아 흥분과 수축에 반응하므로 심근 스트립의 수축 진폭이 더 이상 변하지 않습니다. STX의 작용으로 심장전도가 차단되기 때문에 원동력의 상실로 말초혈압이 감소하게 되는데, 이는 말초혈압 저하의 주요 원인이 될 수 있다. STX는 높은 친화력(1-10nmol/L)과 Na+ 채널 수용체에 대한 특이성을 갖고 있어 낮은 독소 농도(3×10-7mol/L)에서도 Na+ 채널 수용체에 결합하여 독성이 매우 강한 물질입니다. Song Weizhong 등은 STX가 쥐의 심혈관 및 호흡기 기능에 미치는 영향을 보고했으며, 그 결과 STX는 호흡기 및 심혈관 기능을 모두 억제했으며 그 효과가 급속히 높아져 호흡기 및 심박수를 억제하는 것으로 나타났습니다. 지속시간이 길고, 혈압을 가볍게 억제하며, 작용시간이 짧습니다. Liu Jiesheng 등은 삭시톡신의 말초 항고혈압 효과를 보고했습니다. 결과는 0.4 MU/kg STX가 장어의 말초 혈압에 상당한 감소 효과가 있음을 보여주었습니다. Andrinolo D 등은 STX의 독성을 연구한 결과 고양이를 실험동물로 사용하여 10μg/kg을 정맥주사한 후 혈압강하, 심근부전, 심정지 등의 증상이 나타나 STX가 혈액을 통과할 수 있음을 입증하였다. - 뇌 장벽을 통과하여 간, 신장, 중추신경계에 도달합니다.

STX는 중요한 신경독소인 Na+ 이온 채널 차단제이며 대부분의 스트레스를 받는 세포의 탈분극 및 전달에 중요한 요소입니다. 또한 칼슘 이온 및 칼륨 이온 채널 A와 같은 다른 수용체 단백질의 변환기이기도 합니다. 아이언 패밀리의 일원. STX의 작용 메커니즘은 기본적으로 테트로도톡신(TTX)과 동일하지만 화학 구조가 다르며 동일한 수용체에 작용하지 않을 수 있습니다. STX는 신경막과 근육막의 나트륨 이온 채널 단백질에 있는 수용체와 결합하는데, 결합 부위는 I 부위이며, 주로 시냅스전 막에 작용하고 막 표면의 독소 수용체와 결합한다. 흥분성 세포막의 표면, 나트륨 채널의 외부 구멍 근처. 독소가 수용체에 결합한 후에는 Na+의 유입을 차단하여 막 탈분극 및 활동 전위 생성을 유발할 수 없으며 지속적인 탈분극을 발생시켜 이온 채널을 차단하여 신경 자극 전도 및 근육 수축을 차단합니다. 신경근 전도 과정을 방해하여 자발적인 근육 이완과 마비를 일으키고, 이는 차례로 일련의 중독 증상을 유발합니다. STX는 Na+ 채널 결합에 대한 친화도가 높고(1-10nmol/L) 매우 낮은 농도(3×10-7mol/L)에서도 Na+ 채널을 차단할 수 있어 높은 독성을 나타내는 반면, K+ 채널에는 영향을 미치지 않습니다. 모두. STX는 시냅스전 신경 말단에서 전도성 매개체의 방출에 영향을 미치지 않습니다. 각 유도체의 독성은 Na+ 이온 채널 부위 I에 결합하는 견고성과 밀접한 관련이 있습니다. STX는 약리학적 수용체에 대한 높은 친화성과 선택성으로 오랫동안 알려져 왔으며, 전압 개방형 Na+ 채널이 STX의 유일한 작용 채널인 것으로 여겨져 왔습니다. 그러나 연구에 따르면 STX는 Na+ 채널 외에도 Ca2+, K+ 채널, 니코틴아미드 산화질소 합성효소, STX 대사 효소 및 트랜스페린의 일종인 두 가지 순환 흐름과 결합하는 다중 수용체 표적 해양 생물독소입니다. 독특한 혈류 단백질. Sapse AM 등의 연구에서는 STX가 Na+ 채널을 억제하는 이유는 채널 외막의 구아니딘기와 카르복실기가 상호 작용하여 Na+ 이온을 결합할 수 없기 때문인 것으로 나타났습니다. 또한, STX의 C-12 위치에 있는 하이드록실 및 카바모일 측쇄 작용기는 채널 차단에서 특정 역할을 하지만 STX의 1번 위치에 있는 구아니딘 그룹은 채널의 Asp1532와 친화성을 가지고 있습니다. 이는 또한 Na+ 채널에 대한 효과를 증가시킵니다. neo-STX는 STX보다 N1 위치에 수산기가 하나 더 많아 Asp400 및 Tyr401과 상호작용하고 Tyr401과 수소 결합을 형성할 수 있습니다. STX보다