Зоотоксини

Р Є Ф Є Р, А Т З Про Про Т Про До З І М Ы Выполнил: Задорін А. А.

Красноярск, 1999 р. 1. Поняття «отрута» і «токсин».

При описі отруйних тварин і звинувачують продукованих ними біологічно активних речовин найчастіше доводиться оперувати термінами «отрута» і «токсин». Чи є вони синонімами або ж несуть різну значеннєву навантаження? Токсикологи до отрутам відносять хімічні сполуки, відмінні високої токсичністю, т. е. що у мінімальних кількостях викликати важкі порушення життєдіяльності (отруєння) чи загибель тваринного організму. Токсинами традиційно називають білкові речовини, утворювані переважно мікроорганізмами і деякими тваринами і які мають отрутним дією. Однією з характерних якостей токсинів вважається наявність антигенних властивостей. Значне розширення числа токсинів, виділених з природних об'єктів, серед яких виявилося і багато не білкових, змушує переглянути критерії терміна «токсин». Нині термін «токсин» найчастіше належать до індивідуальному хімічному речовини (незалежно з його природи), виділеного речей чи іншого отрути чи тканин отрутного тваринного. Тим самим було розмежовується чинне початок отрути і цілий отрута, є, зазвичай, багатокомпонентної сумішшю різних біологічних речовин. Зазвичай термін «отрута» застосовують до спеціалізованих отруйних залоз тварин (змій, комах, амфібій і ін.). Натомість слово «токсин» широко використовується при освіті нових термінів, підкреслюють джерело походження даного токсину (зоотоксины, фитотоксины, тетродотоксин, аплизиатоксин, батрахотоксин) або особливості його фізіологічного чи фармакологічного ефекту (нейротоксины, цитотоксины, кардиотоксины). Надалі під терміном «токсин» буде розумітись індивідуальне хімічну сполуку природного походження, що характеризується високої біологічної активностью.

2. Основні методи експериментального вивчення зоотоксинов.

Експериментальне вивчення зоотоксинов пов’язані з двома основними напрямами: вивченням хімічної природи зоотоксинов і з’ясовуванням механізмів їх токсичної дії. Ці дві напрями — хімічне (біохімічне) і патофизиологическое взаємопов'язані, оскільки механізм дії хімічного з'єднання перетворені на першу чергу обумовлюється особливостями його структуры.

Вивчення механізмів дії зоотоксинов грунтується на класичних методах токсикології, фармакології, біохімії та інших наук, дозволяють кількісно оцінити дію токсинів як у організм у цілому, і на його окремі функціональні системи та органи. Найважливіші характеристики зоотоксинов можна було одержати щодо їх токсикометрии, фармакокинетики і фармакодинамики. 2.1. Токсикометрия.

У токсикометрии зоотоксинов найважливішої їх характеристикою є токсичність — властивість хімічного речовини в мінімальному кількості викликати патологічні зміни, які ведуть порушення основних процесів життєдіяльності організму, що що призводять для її загибелі. Токсичність — один з основних кількісних параметрів, що відбивають біологічну активність зоотоксинов. У сучасному токсикології і фармакології токсичність прийнято висловлювати в величинах, кратних середньої смертної дозі (DL50), тобто. дозі, викликає загибель 50% експериментальних тварин за протягом фіксованого інтервалу часу (зазвичай 12 чи 24 год). Слід зазначити, що DL50 — окреме питання середньої ефективної дози (ED50), викликає изучаемый ефект в 50% випадків. Остання у різних варіантах частенько використовується в токсикологічних дослідженнях, коли виявлення специфічного ефекту зручніше реєструвати не смертність, а порушення закону чи вимикання будь-якої фізіологічної функції. При характеристиці токсичності екстрактів тканин чи отруйних тварин часто користуються мишачими одиницями (м. е.) — кількість речовини, що слід, аби вбити миша масою 20 р протягом 20 хв. Зазвичай активність екстракту виявляється у кількості м. е., які у 1 мг продукту. Наприклад, активність тарихотоксина з яєць каліфорнійського тритона Taricha tarosa становить 3000 м е./мг. Це означає, що 1 мг речовини досить, аби вбити 3000 мишей масою 20 г.

Через високої токсичності зоотоксины іноді включають групу ультраядов — хімічні речовини, токсичність яких перевищує ціанистого калію і перевищує 1 мг/кг (табл. 1).

Таблиця 1. Порівняльна токсичність різних отрут. |Яд (токсин) і джерело його одержання |DL50 миші, мкг/кг | |Ціанід калію |10 000 | |Мускарин (алкалоїд мухоморів) |1000 | |Зоман (бойове отруйну речовину) |100 | |Нейротоксин кобри (Naja oxiana) |75 | |Нейротоксин скорпіона (Androctonus australis) |9 | |Тетродотоксин (з риби фугу Tetradon) |8 | |Сакситоксин (з динофлагеллят Gonyaulax sp.) |8 | |Батрахотоксин (шкірний отрута амфібій Phyllobates sp.)|2 | |Тайпоксин (з отрути змії Oxyuranus scutellatus) |2 | |Пилитоксин (з кишечнополостных Palythoa sp.) |0,15 |.

2.2. Фармакокинетика.

Фармакокинетика зоотоксинов вивчає закономірності всмоктування, розподілу, метаболізму і виведення токсинів з организмов.

Оцінюючи токсичності зоотоксинов важливого значення набувають шляху запровадження додаткових мит у організм. Існуючі шляху запровадження зазвичай поділяються на энтеральные (через травний тракт) і парентеральные (минаючи травний тракт). У природничих умовах шляху запровадження зоотоксинов в організм жертви визначаються особливостями жертви визначається особливостями біології організму — продуцента та хімічної природою токсинів. Зазвичай, білкові токсини (змій, комах, паукообразных) вводяться з допомогою збройного отрутного апарату парантерально, оскільки чимало їх руйнуються травними ферментами. Навпаки токсини небелковой природи ефективні при энтеральном запровадження (токсичні алкалоїди амфібій, токсини риб, молюсків та інших.). Деякі тварини, захищаючись, розприскують свої отрути як аерозолю, ефективність яких залежить стану покровів жертви й локальної концентрації токсичних речовин. Під час експерименту спосіб запровадження токсинів визначається завданням исследования.

Потрапивши у організм отрута розподіляється дуже нерівномірно. Істотно впливає щодо розподілу надає біологічні бар'єри, до яким відносять стінки капілярів, клітинні (плазматические мембрани), гематоенцефалічний і плацентарний бар'єри. При парентеральном запровадження (укуси, ужаления) на місці инокуляции утворюється первинне депо отрути, з якої відбувається надходження токсинів в лімфатичну і кровоносну систему. Швидкість дренирования отрути багато чому визначає швидкість розвитку токсичного эффекта.

Більшість зоотоксинов піддається в організмі певним хімічним перетворенням. На жаль, биотрансформация зоотоксинов в організмі реципієнта — найменш розроблена область токсикології. Биотрансформация певною мірою зумовлює біологічну резистентність деяких тварин до зоотоксинам. Останнім часом у крові деяких гризунів знайшли білкові чинники, инактивирующие геморрагическое дію зміїних ядов.

При виділенні зоотоксинов з організму основний тягар він приймають нирки — тому й широка поширеність нефритів при отруєння зоотоксинами. Частково зоотоксины можуть виводитися і коїться з іншими речовинами, приміром, із молоком годуючої матери.

2.3. Фармакодинамика.

Фармакодинамика зоотоксинов вивчає найтиповіші ефекти цих речовин, локалізацію і механізм дії. Дія зоотоксинов може мати місцевий і резорбтивный (поглинаючий) характер. І те в іншому разі зоотоксины надають пряме і рефлекторне вплив. Дія зоотоксинов розвивається, а місці його первинного впливу називається місцевим. У залежність від хімічної природи отрут місцеве дія може бути сильним (отрути кишечнополостных, гадюк, гремучников, жалоносных комах); у важких випадках що призводять до некрозу (омертвению) ураженої тканини. За інших випадках превалюють загальні симптоми отруєння, що розвиваються після всмоктування отрути з первинного депо (отрути элапид, каракуртів). Потрібно помітити, що насправді місцеве дію, зазвичай, не спостерігаються, так як певну кількість токсинів всмоктується і неабияк впливає резорбтивный ефект. Швидкість прояви резорбтивного ефекту залежить від шляхів запровадження токсинів та їхні здібності проникати через біологічні барьеры.

Важливе значення у формуванні інтегральної картини отруєння зоотоксинами має та його рефлекторне дію, що з впливом на экстерорецепторы чи интерорецепторы і з певним зміною функціонального стану нервових центрів або эффекторных органов.

Під час вивчення дії зоотоксинов на організмовому, органному, клітинному і молекулярному рівні у першу чергу виявляють біологічний субстрат, який спрямоване дію тієї чи іншої токсину. Іншими словами — виявлення рецепторів зоотоксинов у непростих биосистемах, що дозволяє як зрозуміти патогенез отруєння, а й використовувати зоотоксины виділення і характеристики цих рецепторних структур. Прикладами такого використання зоотоксинов може бути характеристика холинорецептора з допомогою нейротоксинов зміїних отрут і компонентів натрієвих каналів нервових мембран з допомогою токсинів амфібій, риб і скорпіонів. Що стосується, коли ефект зоотоксинов на рецептори аналогічний фізіологічного, говорять про дії токсинів як агонистов. Це то, можливо стимулюючим чи гнітючим цю фізіологічну функцію. Часто зоотоксины виконують роль антагоністів ендогенних фізіологічних регуляторів, викликаючи порушення діяльності системи, органу або тільки організму. Висока специфічність дії зоотоксинов визначає у багатьох випадках конкурентний характер їх антагонізму стосовно эндогенным речовин (наприклад, до медиаторам).

Зворотній чи незворотного характеру дії токсину залежить від зв’язку ліганд — рецептор, яка то, можливо міцної (ковалентної) більш-менш міцної (електростатичної, гидрофобной та інших.). Важливою характеристикою зоотоксинов є вибірковість їхні діяння, т. е. здатність пошкоджувати певні клетки-мишени, не чіпаючи інші, навіть якщо обидва виду клітин перебувають у безпосередньому контакті. У основі вибірковості лежить спорідненість токсину до рецептору. Спорідненість токсину до цього типу рецепторів визначається структурно-пространственной організацією молекули і її активних функціональних угруповань, які забезпечують впізнавання рецептора і зв’язування з його активним центром. У найпростішому разі, коли одна молекула токсину [T] сполучається з одним рецептором [P] (при надлишку токсину), освіту комплексу «токсин-рецептор» [TP] описується уравнением.

[T] + [P] [TP], где.

k 1 — константа швидкості освіти комплексу [TP] k -1 — константа швидкості дисоціації цього комплекса.

Ставлення констант прямий і зворотної реакції: k 1 / k -1 = КС називають константою спорідненості, а зворотний їй величину — константою дисоціації КБ. Чисельно КБ дорівнює концентрації речовини, що дає 50% ефекту, і можна знайти за графіком залежності доза — ефект. Причому що менше значення КБ, тим більша спорідненість токсину до цього рецептору (КБ — аналогічна константі Михаэлиса (КМ), що характеризує дисоціацію комплексу фермент — субстрат в описах кінетики оборотних ферментативних реакций).

2.4. Деякі особливості фармакодинамики зоотоксинов.

Висока вражаюча здатність більшості отрут тваринного походження пов’язані з присутністю у складі токсинів, що характеризуються високої специфічністю дії визначені биосубстраты. Такі, наприклад, нейротоксины змій, порушують передачу порушення в нервово-м'язових синапсах; токсини амфібій (батрахотоксин), риб (тетродотоксин), найпростіших (сакситоксин), блокуючі поширення нервового імпульсу по нервового волокну; ферменти отрут гадюк і гремучников, які впливають на систему згортання крові, та інших. По хімічної структурі токсини природного походження дуже різні, серед них можна зустріти алифатические і гетероциклические сполуки, алколоиды, стероїди, неэнзиматические поліпептиди і ферментативные білки. Деякі з цих сполук можна умовно назвати «істинними токсинами» тому, що де вони зустрічаються в організмі реципієнта і для нього ксенобіотиками (чужорідними речовинами). І тут, за словами Барб'є (1978): «Отруєння виглядає як нещасний випадок, викликаний зіткненням двох несумісних типів метаболизма».

Другу групу компонентів природних отрут освічена хімічними речовинами, зустрічаються й у організмі реципієнта. До них належать ацетилхолин, гістамін, катехоломины (адреналін, норадреналін, дофамин), похідні індолу, різні ферменти та його інгібітори. Токсичний ефект цих сполук обумовлений надмірністю дозування, значно перевищує фізіологічні приделы їх діючих концентрацій в организме.

Важливе значення у механізмі дії зоотоксинов мають аутофармакологические реакції, зумовлені гиперсекрецией ендогенних фізіологічних активних речовин під впливом компонентів отрут. Наприклад, вивільнення гистоминов з опасистих клітин під впливом гистаминлибераторных пептидів отрут перепончатокрылых; масивне вивільнення нейромедиаторов при дії токсину каракурта і нейротоксинов скорпіона; брадикининлибераторное дію зміїних отрут. Аутофармакологические реакції багато важать в патогенезі отруєння зоотоксинами.

Біологічна значення зоотоксинов їхнього продуцентів пов’язані з використанням отрут як зброї захисту або нападу. Захисний дію реалізується з допомогою різних механізмів: алкогенного (больового), репеллентного (отпугивающего) та інших. Під час нападу на жертву першому плані виступають паралитическое (обездвиживающее) действие.

При експериментальному вивченні зоотоксинов важливого значення набуває адекватний вибір об'єкта досліджень. Зазвичай, вивчення зоотоксинов проводять на стандартних лабораторних тварин (мишах, пацюках, кроликів і ін.). це дозволяє їм отримати порівнянні результати досліджень, які у різних лабораторіях. Проте слід враховувати, що є кореляція між особливостями дії отрут і біологією їх продуцентів. Тому важливо знати, хто є типовою жертвою чи ворогом даного отрутного животного.