신경독소의 작용 메커니즘. 신경 독성 효과가 있는 독성 및 독성이 높은 물질

신경독은 신경세포의 기능을 억제하는 물질이다. 뉴런은 뇌와 신경계에 존재합니다. 이러한 독특한 세포의 기능은 삼키는 것과 같은 자율신경계 활동부터 뇌에서 수행되는 더 높은 수준의 활동에 이르기까지 다양한 작업에 중요합니다. 신경독은 다양한 방식으로 작용할 수 있으므로 관련 위험은 신경독의 유형과 복용량에 따라 다릅니다.

어떤 경우에는 신경독이 뉴런을 심각하게 손상시켜 뉴런이 기능할 수 없게 만드는 경우도 있습니다.

다른 경우에는 뉴런의 신호 전달 능력을 공격하여 다양한 화학 물질의 방출을 차단하거나 전송된 메시지를 수신하는 과정을 방해하고 때로는 뉴런이 잘못된 신호를 보내도록 유도합니다. 신경독은 또한 뉴런을 완전히 파괴할 수 있습니다.

신경독 생산

실제로 신체 자체는 특정 신경독을 생성합니다. 예를 들어, 신경계 전체에 메시지를 보내기 위해 생성되는 신경전달물질 중 다량은 신체에 해를 끼칠 수 있습니다. 어떤 경우에는 신체가 면역체계에 대한 위협에 반응하여 신경독을 생성합니다. 자연 환경에도 수많은 신경독이 존재합니다. 그들은 유독한 동물에 의해 생산됩니다. 납과 같은 중금속도 신경독입니다. 때때로 신경독은 일부 국가의 당국에서 폭동에 대응하고 전쟁을 수행하기 위해 사용됩니다. 이러한 목적으로 사용되는 신경독은 일반적으로 신경작용제라고 합니다.

신경독에 노출

신경독에 노출되면 현기증, 메스꺼움, 운동 조절 상실, 마비, 시야 흐림, 발작 및 뇌졸중이 발생할 수 있습니다. 심각한 경우 중독의 영향으로 혼수상태에 이르고 신경계의 폐쇄로 인한 사망이 발생할 수 있습니다. 특히, 신경독이 자율신경계의 기능을 억제하면 여러 가지 중요한 작업의 수행이 중단되면서 신체가 급격히 파괴되기 시작합니다.

중독

급성 중독의 경우 피해자는 갑자기 특정 용량의 신경독에 노출됩니다. 급성 중독의 예로는 뱀에게 물린 상처가 있습니다. 만성 중독은 일정 기간 동안 신경독에 천천히 노출되는 것과 관련이 있습니다. 만성 중독의 예로는 중금속 중독이 있는데, 이 경우 피해자는 자신도 모르게 매일 소량의 신경독을 받습니다.

중금속의 문제는 몸에서 제거되지 않고 체내에 축적되어 어느 시점에 영향을 받은 사람이 병에 걸린다는 것입니다.

신경독 중독을 치료하기 위해 다양한 기술을 사용할 수 있습니다. 이들 중 다수는 환자의 상태가 안정될 때까지 신체가 감당할 수 없는 작업을 수행할 수 있도록 지지적 치료에 의존합니다. 이런 일이 발생하면 환자는 회복될 수 있지만 나중에 독극물 관련 부작용을 처리해야 하는 경우가 많습니다. 어떤 경우에는 신경독의 기능을 차단하거나 몸 밖으로 씻어내기 위해 화학 물질이 사용됩니다. 다른 경우에는 중독에 대한 치료법이 없을 수 있으며 치료의 목표는 환자의 편안함을 보장하는 것입니다.

출처:wisegeek.com
사진: newearth.media

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레오니드 자발스키

신경독은 치료 목적으로 의학에서 점점 더 많이 사용되고 있습니다.

분자 구조가 다른 일부 신경독소는 유사한 작용 메커니즘을 가지고 있어 신경 및 근육 세포막의 상전이를 유발합니다. 수화는 신경독의 작용에 중요한 역할을 하며, 이는 상호작용하는 독물과 수용체의 형태에 상당한 영향을 미칩니다.

복어(마키마키, 개복어, 복어 등)의 독성에 대한 정보는 고대(기원전 2500년 이상)까지 거슬러 올라갑니다. 유럽인 중 중독 증상에 대해 처음으로 자세히 설명한 사람은 유명한 항해사 쿡(Cook)이었습니다. 그는 1774년 두 번째 세계 일주 항해에서 16명의 선원과 함께 복어를 치료했습니다. 그는 "등심을 거의 만지지 않았기 때문에"운이 좋았고 "내장을 먹은 돼지는 죽어 갔다"고 말했다. 이상하게도 일본인은 이 음식이 얼마나 조심스럽게 준비되어야 하는지, 먹는 것이 얼마나 위험한지 알고 있음에도 불구하고 자신들의 관점에서 보면 이 음식을 맛보는 즐거움을 부정할 수 없습니다.

중독의 첫 징후는 복어를 먹은 후 몇 분에서 3시간 이내에 나타납니다. 불운한 먹는 사람은 처음에는 혀와 입술이 따끔거리고 마비되는 느낌을 느끼며, 그 다음에는 몸 전체로 퍼집니다. 그러다가 두통과 복통이 시작되고 팔이 마비됩니다. 보행이 불안정해지고 구토, 운동실조, 혼미, 실어증이 나타납니다. 호흡이 어려워지고 혈압이 감소하며 체온이 떨어지고 점막과 피부에 청색증이 발생합니다. 환자는 혼수상태에 빠지고 호흡이 멈춘 직후 심장 활동도 멈춘다. 한마디로, 신경독의 작용에 대한 전형적인 그림입니다.

1909년 일본 연구자 타하라(Tahara)는 복어에서 활성 성분을 분리하고 이를 테트로도톡신이라고 명명했습니다. 그러나 불과 40년 후에는 테트로도톡신을 결정 형태로 분리하고 그 화학식을 확립하는 것이 가능해졌습니다. 일본 과학자 Tsuda(1967)는 10g의 테트로도톡신을 얻기 위해 1톤의 복어 난소를 처리해야 했습니다. 테트로도톡신은 아미노퍼히드로퀴나졸린과 구아니딘 그룹의 화합물로 생물학적 활성이 매우 높습니다. 결과적으로 독성 발생에 결정적인 역할을 하는 것은 구아니딘 그룹의 존재입니다.

바위 이빨 물고기와 복어의 독에 대한 연구와 동시에 전 세계의 많은 실험실에서는 도롱뇽, 도롱뇽, 유독 두꺼비 등 다른 동물의 조직에서 분리된 독소를 연구했습니다. 어떤 경우에는 유전적 관계가 없는 완전히 다른 동물의 조직, 특히 캘리포니아 새끼 Taricha torosa, Gobiodon 속의 물고기, 중앙 아메리카 개구리 Atelopus, 호주 문어 Hapalochlaena maculosa의 조직이 동일한 독을 생성한다는 것이 흥미로운 것으로 밝혀졌습니다. 테트로도톡신.

테트로도톡신의 작용은 단세포 편모 와편모충에 의해 생성되는 또 다른 비단백질 신경독인 삭시톡신과 매우 유사합니다. 이러한 편모가 있는 단세포 유기체의 독은 대량 번식 중에 홍합 연체동물의 조직에 집중될 수 있으며, 그 후에 홍합은 인간이 섭취할 때 독성이 됩니다. 삭시톡신의 분자 구조에 대한 연구에 따르면 테트로도톡신과 같은 분자에는 구아니딘 그룹이 포함되어 있으며 분자당 이러한 그룹이 2개 있는 것으로 나타났습니다. 그렇지 않으면, 삭시톡신은 테트로도톡신과 공통된 구조적 요소를 갖지 않습니다. 그러나 이러한 독극물의 작용 메커니즘은 동일합니다.

테트로도톡신의 병리학적 효과는 흥분성 신경 및 근육 조직에서 신경 자극의 전도를 차단하는 능력에 기초합니다. 독극물 작용의 독창성은 생체 1kg 당 1 감마 (10 만분의 1 그램)의 매우 낮은 농도에서 활동 전위 동안 들어오는 나트륨 전류를 차단하여 사망으로 이어진다는 사실에 있습니다. . 독은 축삭막 외부에만 작용합니다. 이러한 데이터를 바탕으로 일본 과학자 카오(Kao)와 니시야마(Nishiyama)는 구아니딘기의 크기가 수화 나트륨 이온의 직경에 가까운 테트로도톡신이 나트륨 채널의 입구로 들어가서 갇혀서 나트륨 채널에서 안정화된다는 가설을 세웠습니다. 그 크기가 채널의 직경을 초과하는 나머지 분자 옆에 있습니다. 삭시톡신의 차단 효과를 연구할 때 유사한 데이터가 얻어졌습니다. 이 현상을 더 자세히 고려해 봅시다.

휴식 시에는 축삭막의 내부와 외부 사이에 약 60mV의 전위차가 유지됩니다(외부 전위는 양수입니다). 짧은 시간(약 1ms)에 적용 지점에서 신경이 자극되면 전위차의 부호가 바뀌고 활동 전위의 첫 번째 단계인 50mV에 도달합니다. 최대값에 도달한 후 특정 지점의 전위는 초기 분극 상태로 돌아가지만 절대값은 활동 전위의 두 번째 단계인 정지 상태(70mV)보다 약간 커집니다. 3~4ms 내에 축삭의 이 지점의 활동 전위가 휴면 상태로 돌아갑니다. 단락 충격은 신경의 인접한 부분을 자극하고 이전 부분이 평형으로 돌아가는 순간 재분극시키는 데 충분합니다. 따라서 활동 전위는 20-100m/s의 속도로 이동하는 감쇠되지 않은 파동의 형태로 신경을 따라 전파됩니다.

Hodgkin과 Huxley 및 그 동료들은 신경 흥분의 전파 과정을 자세히 연구하여 휴식 상태에서 축색돌기 막은 나트륨을 통과할 수 없는 반면 칼륨은 막을 통해 자유롭게 확산된다는 것을 보여주었습니다. "흐르는" 칼륨은 양전하를 띠고 축삭의 내부 공간은 음전하를 띠게 되어 칼륨의 추가 방출을 방지합니다. 그 결과 신경세포 외부의 칼륨 농도는 내부보다 30배 낮은 것으로 나타났다. 나트륨의 경우 상황은 반대입니다. 축삭질에서는 농도가 세포 간 공간보다 10 배 낮습니다.

테트로도톡신과 삭시톡신 분자는 나트륨 채널을 차단하여 결과적으로 축삭을 통한 활동 전위의 통과를 방지합니다. 볼 수 있듯이, 구아니딘 그룹과 채널 입구의 특정 상호 작용("키 잠금" 유형의 상호 작용) 외에도 상호 작용의 특정 기능은 분자의 나머지 부분에 의해 수행됩니다. 막으로 둘러싸인 수용액-소금 용액의 물 분자에 의한 수화.

신경독의 작용에 대한 연구의 중요성은 아무리 강조해도 지나치지 않습니다. 왜냐하면 처음으로 신체의 필수 기능 조절의 기초가 되는 세포막의 선택적 이온 투과성과 같은 근본적인 현상을 이해하는 데 더 가까워졌기 때문입니다. . 삼중수소 표지 테트로도톡신의 매우 특이적인 결합을 사용하여 다양한 동물의 축색막에 있는 나트륨 채널의 밀도를 계산할 수 있었습니다. 따라서 오징어 거대 축삭의 채널 밀도는 제곱 마이크로미터당 550이었고, 개구리 봉공근의 채널 밀도는 380이었습니다.

신경 전도를 특이적으로 차단함으로써 테트로도톡신을 강력한 국소 마취제로 사용할 수 있게 되었습니다. 현재 많은 국가에서 이미 테트로도톡신을 기반으로 한 진통제 생산을 확립했습니다. 기관지 천식 및 경련성 질환에 대한 신경독소 약물의 긍정적인 치료 효과에 대한 증거가 있습니다.

모르핀 약물의 작용 메커니즘은 이제 매우 자세히 연구되었습니다. 의학과 약리학에서는 통증을 완화하는 아편의 특성을 오랫동안 알고 있었습니다. 이미 1803년에 독일의 약리학자인 Fritz Serthuner는 아편 약물을 정제하고 그로부터 활성 성분인 모르핀을 추출하는 데 성공했습니다. 모르핀이라는 약물은 특히 1차 세계 대전 중에 임상 실습에서 널리 사용되었습니다. 주요 단점은 화학적 의존성의 형성과 신체의 약물 중독으로 표현되는 부작용입니다. 따라서 모르핀을 대체할 수 있는 진통제를 찾으려는 시도가 있었지만 부작용은 없었습니다. 그러나 밝혀진 바와 같이 모든 새로운 물질은 또한 중독 증후군을 유발합니다. 이 운명은 헤로인(1890), 메페리딘(1940) 및 기타 모르핀 유도체에 영향을 미쳤습니다. 모양이 다른 아편 분자의 풍부함은 테트로도톡신 수용체와 유사하게 모르핀 분자가 부착된 아편 수용체의 구조를 정확하게 확립하기 위한 기초를 제공합니다.

진통 활성 아편제의 모든 분자는 공통 요소를 가지고 있습니다. 아편 분자는 서로 수직인 두 개의 요소로 표현되는 견고한 T자 모양을 가지고 있습니다. T 분자의 밑부분에는 수산기가 있고, 수평 막대의 한쪽 끝에는 질소 원자가 있습니다. 이러한 요소는 수용체 잠금 장치를 여는 열쇠의 "기본 기반"을 형성합니다. 모르핀 계열의 좌회전 이성질체만이 진통 및 행복감 활성을 갖고, 우회전 이성질체에는 그러한 활성이 없다는 것이 중요한 것으로 보입니다.

상어부터 인간을 포함한 영장류에 이르기까지 예외 없이 모든 척추동물의 몸에 아편 수용체가 존재한다는 사실이 수많은 연구를 통해 입증되었습니다. 또한 신체 자체가 5개의 아미노산으로 구성되고 반드시 특정 모르핀 "핵심"을 포함하는 엔케팔린(메티오닌-엔케팔린 및 류신-엔케팔린)이라는 아편 유사 물질을 합성할 수 있다는 것이 밝혀졌습니다. 엔케팔린은 특별한 엔케팔린 뉴런에 의해 방출되어 신체를 이완시킵니다. 아편 수용체에 엔케팔린이 부착되면 제어 뉴런은 이완 신호를 평활근에 보내고 신경계의 가장 오래된 형성인 변연계에 의해 최고의 행복 또는 행복감 상태로 인식됩니다. 예를 들어, 이 상태는 신체의 힘을 어느 정도 동원해야 하는 스트레스, 잘 수행된 일 또는 깊은 성적 만족 후에 발생할 수 있습니다. 모르핀은 예를 들어 질병의 경우와 같이 행복할 이유가 없는 경우에도 엔케팔린과 같은 아편 수용체를 자극합니다. 수행자의 열반 상태는 자동 훈련과 명상을 통해 엔케팔린이 방출되어 달성되는 행복감에 지나지 않는다는 것이 입증되었습니다. 이러한 방식으로 수행자는 평활근에 접근할 수 있게 하고 내부 장기의 기능을 조절할 수 있으며 심장 박동을 멈출 수도 있습니다.

신경독이란 무엇입니까? 이는 신경의 전기적 활동을 방해하여 제대로 작동하지 못하게 하는 물질입니다.

신경독은 어떻게 신경 세포를 파괴합니까?

신경독소는 신경세포와 상호작용하여 신경세포를 과도하게 자극하거나 신경세포 사이의 의사소통을 방해하는 물질입니다. 이는 화학적 과정에 영향을 미치는 신경 세포에 대한 유해한 과정입니다. 연구에 따르면 신경독은 신경 세포의 수명을 감소시키는 것으로 나타났습니다. 이러한 독소는 알츠하이머병, 헌팅턴병, 파킨슨병 등 다양한 뇌 장애 및 신경퇴행성 질환과 관련이 있습니다.

신경독은 지난 수십 년 동안 크게 증가했습니다. 그 중 대부분은 우리가 먹는 음식과 마시는 물에 사용됩니다. 가장 널리 사용되는 신경독은 패스트푸드, 통조림 식품에 있으며 유아용 조제분유에도 자주 사용됩니다.

식품의 신경독

어린이나 유아가 있는 경우 아래 나열된 가장 흔한 10가지 신경독에 특별한 주의를 기울여야 합니다. 어린이는 신체가 아직 발달 중이기 때문에 신경독에 가장 취약합니다. 칩, 사탕, 초콜릿과 같은 가공 식품에는 신경독이 포함되어 있는 경우가 많습니다. 아래에 나열된 신경독이 포함된 음식을 발견하면 해당 음식을 섭취하지 않아야 합니다.

아스파탐(일명 Equal, AminoSweet, NutraSweet, Spoonful) - 무설탕 식품에 가장 자주 사용됩니다. 특히 껌과 무설탕 음료에 사용됩니다. 대부분의 아스파탐은 유전자 변형 박테리아의 폐기물에서 얻습니다. 연구에 따르면 아스파탐은 당뇨병, 편두통, 신부전, 발작, 실명, 비만, 신경 장애, 정신 질환 및 뇌종양을 유발할 수 있습니다.

글루타민산나트륨(MSG라고도 함)은 칩, 통조림 식품, 이유식 및 다양한 건강에 해로운 식품에 가장 일반적으로 사용됩니다. 독립적인 연구자들은 MSG가 알츠하이머병, 파킨슨병, 헌팅턴병을 포함한 신경퇴행성 뇌질환의 발병에 중요한 역할을 한다고 믿습니다. 이 주장을 뒷받침하는 증거는 단일 불포화 그루탄이 뉴런, 특히 뇌 세포를 손상시킨다는 사실에서 비롯됩니다.

수크랄로스(Splenda라고도 함)는 무설탕 제품, 특히 음료에 사용되는 인공 감미료입니다. 수크랄로스는 새로운 살충제를 만들기 위한 연구가 진행되는 동안 우연히 발견되었습니다. 따라서 많은 과학자들은 수크랄로스가 살충제로 간주되어야 한다고 믿습니다. 이 독소는 많은 사람들에 의해 DDT의 화학적 사촌으로 식별됩니다. 수크랄로스는 염소화 화합물이며 신체에서 이러한 유형의 화합물이 분해되면 독성 화학 물질이 방출됩니다.

알루미늄 – 이 금속은 식수와 백신에 흔히 사용됩니다. 알루미늄은 신체에 잘 흡수됩니다. 구연산이나 구연산염은 흡수를 크게 증가시킬 수 있습니다. 알루미늄은 몸에 직접 주입되기 때문에 백신은 알루미늄 독성의 주요 원인 중 하나입니다.

수은 - 이 중금속은 생선 제품과 백신에 흔히 들어있습니다. 수은은 식수에서도 발견될 수 있습니다. 이는 뇌 조직을 쉽게 파괴하기 때문에 가장 독성이 강한 신경독 중 하나입니다.

불화물(불화나트륨). 이 독소는 식수와 일반 치약에서 매우 흔합니다. 과거에는 불소가 쥐약으로 사용되었습니다. 소비자 제품에 사용되는 불화물은 매우 위험한 화학물질의 혼합물입니다. 불화나트륨이라고도 알려져 있으며 자연적으로 발생하는 불화칼슘과 혼합되지 않습니다. 이러한 이유로 불소 치약에는 경고 라벨이 붙어 있습니다.

가수분해된 식물성 단백질 – 이 건강에 해로운 식품 성분은 대부분의 건강에 해로운 식품에 흔합니다. 그것은 신경 세포를 자극하고 궁극적으로 사망으로 이어질 수 있는 고농도의 글루타메이트와 아스파르트산염을 함유하고 있습니다.

카제인칼슘 - 이 독소는 단백질 보충제, 정크푸드, 초콜릿 에너지 음료에 흔히 사용됩니다. 그것은 신경 독성 특성으로 인해 뇌를 손상시킵니다.

카제인나트륨 – 이 유형의 단백질은 유제품과 정크푸드에 흔히 들어있습니다. 자폐증과 위장병에 문제를 일으키는 것으로 알려져 있습니다.

효모 추출물은 통조림 식품과 같은 많은 가공 식품에서 인기 있는 식품 성분입니다. 그것은 뇌에 독성이 있습니다.

생화학에서

뱀독 신경독의 작용 메커니즘

소개

화학 뱀 독

뱀독은 화학적 구성과 생리학적 효과 면에서 독특한 생물학적 활성 화합물 그룹입니다. 그들의 독성 및 의학적 특성은 고대부터 인류에게 알려져 왔습니다. 오랫동안 이러한 독성 제품 연구에 대한 관심은 의료 행위의 필요에 국한되었습니다. 대부분의 작업은 중독의 임상상을 설명하고, 특정 및 비특이적 치료법을 찾는 것뿐만 아니라 뱀독의 사용 및 치료제로서의 준비에 전념했습니다. 의학에서 뱀 독을 합리적으로 사용하는 것은 특정 독의 도입에 반응하여 신체에서 발생하는 반응의 본질에 대한 실험적 연구와 이론적 정당화 없이는 불가능합니다. 과학적 기반의 치료 방법을 만들기 위해서는 뱀 독이 신체에 작용하는 개별 메커니즘에 대한 연구가 필요합니다.

뱀 독의 독성 작용 메커니즘에 대한 지식이 부족하면 의사가 피해자의 상태를 신속하고 효과적으로 완화할 수 없는 경우가 많습니다. 어떤 경우에는 중독의 외부 그림 만 고려되며 임상 치료는 신체의 중요한 시스템에 대한 독의 특정 영향을 고려하지 않고 증상 수단으로 제한됩니다.

뱀 독은 치사량과 준치사량에서만 강한 독성 효과를 갖는다는 점에 유의해야 합니다. 소량 복용은 중독의 임상적 증상을 일으키지 않으며 오랫동안 실제 의학에서 사용되어 왔습니다. 그러나 치료적 적용은 충분한 이론적 타당성 없이 경험적으로 수행되는 경우가 많으며, 이는 오류를 수반합니다. 병원에서 뱀독의 효과적인 사용은 그 구성과 특성에 대한 깊은 지식, 그리고 무엇보다도 이러한 독성 물질의 생리학적 특성과 작용 메커니즘을 밝혀야 하는 실험적 연구에 기초해야 한다는 것을 증명할 필요가 없습니다. 의사가 치료 목적으로 독을 과학적으로 사용하도록 돕습니다. 연구 실험실에서는 동물독, 특히 뱀독에 대한 관심이 급격히 증가했습니다. 이는 매우 구체적인 효과와 특정 생물학적 구조를 가진 여러 구성 요소를 순수한 형태로 얻는 것과 관련됩니다.

이 연구의 목적은 뱀독에 대한 실험적 연구의 현재 상태를 강조하고 신체의 가장 중요한 기능 시스템에 대한 병리생리학적 영향의 메커니즘을 밝히는 것입니다.

뱀 독의 화학적 상태.

독극물의 제조 및 물리화학적 특성.

뱀에게서 유독 분비물을 얻는 가장 간단한 방법은 유독샘을 기계적으로 마사지하는 것입니다. 요즘에는 기계적 마사지 대신 전류 자극을 사용하는 경우가 많습니다.

전기 자극은 독을 수집하는 보다 부드러운 방법일 뿐만 아니라 더 많은 양의 독을 얻을 수 있게 해줍니다. 한 개인에게서 얻는 독의 양은 뱀의 몸 크기, 생리학적 상태, 독을 반복적으로 투여한 횟수 및 다양한 환경 조건에 따라 달라집니다. 뱀을 가두는 것은 얻는 독의 양뿐만 아니라 독성에도 영향을 미친다는 점에 유의해야합니다. 따라서 코브라 독에서는 포로 생활 6개월 후에 독성 감소가 관찰됩니다. 독사의 독은 보육원에 보관된 지 2년이 지나야 독성이 변합니다. 작은 뱀(독사, 구리머리, eph)의 경우 일년 내내 뱀 수족관에 보관해도 독의 특성에 영향을 미치지 않습니다. 갓 추출한 뱀독은 약간 유백색을 띠고 점성이 있으며 상당히 투명한 액체입니다. 독의 색깔은 연한 노란색에서 레몬색까지 다양합니다.

독극물의 활성 반응은 일반적으로 산성입니다. 이들의 수용액은 불안정하며 며칠 후에 독성을 잃습니다. 염화칼슘으로 건조하거나 동결건조한 후에는 환경 요인에 대한 저항성이 훨씬 더 높아집니다. 독극물은 내열성이 매우 높으며 산성 환경에서 활성 손실 없이 섭씨 120도까지 가열을 견딜 수 있습니다. 화학 시약은 독극물에 파괴적인 영향을 미칩니다: KMnO 4, 에테르, 클로로포름, 에탄올 메틸렌블루. 물리적 요인도 영향을 미칩니다: UV 조사, 엑스레이. 화학적 분석에 따르면 뱀 독에는 유기 물질과 무기 물질이 모두 존재하는 것으로 나타났습니다. 현대 개념에 따르면 뱀독의 독성 활동과 생물학적 특성은 단백질 성분과 관련이 있습니다.

뱀독의 독성 폴리펩티드의 화학적 조성과 구조를 연구하는 주요 단계입니다. 뱀 독의 화학적 성질과 작용 메커니즘에 대한 질문이 연구자들의 관심을 끌었습니다. 초기 연구에서 독성 효과는 독물에 존재하는 효소의 활성과 관련이 있었습니다. 현재 일반적으로 받아 들여지는 관점은 주요 독성 특성이 비효소 폴리펩티드에 의해 결정되며 독에는 강력한 효소 시스템이 포함되어 있으며 그 작용의 성격과 특이성이 대부분의 경우 통합 그림의 독창성을 결정한다는 것입니다. 중독의. 독극물의 화학적 조성을 연구하는 분야의 성과와 성공은 고분자량 화합물의 복잡한 혼합물의 분별 및 정제 방법의 개발 및 개선과 밀접한 관련이 있습니다. 1960년대까지 독극물 연구는 주로 반투막을 통한 투석과 전기영동 분리를 이용했다. 겔 여과, 이온 교환 크로마토그래피, 초원심분리 방법의 개발과 거대분자의 1차 구조 분석 방법의 개발 및 자동화를 통해 대부분의 뱀의 독성 폴리펩티드의 아미노산 잔기 서열을 상대적으로 해독할 수 있게 되었습니다. 짧은 시간.

1.독성 폴리펩티드의 용어 및 분류

화학 뱀 독

최근까지 뱀독의 다양한 비효소 독성 폴리펩타이드의 기능적, 구조적 특징을 비교 분석하려고 할 때 용어학적 어려움이 있었습니다. 이는 주로 Elapidae 계통의 뱀 독에서 분리된 폴리펩티드에 관한 것입니다. 독극물의 화학적 조성을 연구하는 첫 번째 단계에서 이러한 어려움은 불가피했으며 개별 폴리펩티드의 정제 정도가 불충분하여 대부분의 경우 작용의 구체적인 성격을 결정하기가 어려웠기 때문에 설명되었습니다. 결과적으로, 서로 다른 저자들은 화학적 구조와 약리학적 효과가 매우 유사하고 때로는 동일한 것으로 밝혀진 폴리펩티드에 서로 다른 이름을 부여했습니다. 특히, 골격근을 탈분극시키는 요인으로 심장 독소 그룹이 지정되었습니다. 독소 Y; 직접 용해 인자 - PLF; 코브라민 A 및 B; 세포독소 1과 2.

일부 저자는 이름을 선택할 때 병리생리학적 효과(심장독소, PLP, 세포독소)를 기반으로 했고, 다른 저자는 폴리펩티드의 일부 화학적 특성(예: 기본 특성(코브라민))을 강조했으며, 다른 저자는 숫자 또는 문자 지정을 할당했습니다. 분수. 최근 몇 년 동안에만 이들 폴리펩티드의 화학적 구조에 있어서 밀접한 유사성이 확립되었습니다. 대부분의 독소에는 용혈성, 세포 독성, 심장 독성 및 기타 유형의 활성이 내재되어 있다는 증거가 얻어졌습니다. 따라서 특정한 신경 독성 활성을 갖지 않지만 생물학적 막에 효과적으로 작용하는 기본 폴리펩티드 그룹을 막 활성 폴리펩티드(MAP)라고 불렀습니다.

신경독성 폴리펩타이드의 서로 큰 유사성을 보여주는 1차 구조와 생리학적 작용에 대한 비교 분석을 바탕으로 이들은 신경독이라는 공통 용어로 통합되었습니다. 따라서 효소적 특성이 없고 그 작용 메커니즘에 따라 모든 독성 폴리펩티드는 지금까지 Elapidae 계통의 뱀 독에서 분리되었으며 세 그룹으로 나뉩니다. 첫 번째 그룹에는 신경근 접합부 시냅스하 막의 콜린성 수용체인 시냅스후 신경독소(NT 이후)를 선택적으로 그리고 특이적으로 차단하는 폴리펩티드가 포함됩니다. 두 번째 그룹은 근신경 시냅스의 시냅스 전 말단에 선택적으로 작용하고 아세틸콜린 방출 과정을 방해하는 폴리펩티드, 즉 시냅스 전 신경독소(pre-NT)로 표시됩니다.

세 번째 그룹에는 흥분성 세포를 포함하여 세포의 막 구조에 적극적으로 영향을 주어 탈분극을 일으키는 폴리펩티드, 즉 막 활성 폴리펩티드(MAP)가 포함됩니다.

2. 시냅스후 신경독의 화학

코브라 독에서 분리된 post-NT는 약리학적 특성이 유사함에도 불구하고 화학 구조의 관점에서 두 가지 유형으로 나눌 수 있습니다.

유형 1에는 4개의 이황화 가교를 갖고(그림 1.A) 60-62개의 아미노산 잔기로 구성되고 기본 특성을 가지며 분자량이 약 7000인 간단한 폴리펩티드 사슬인 post-HT가 포함됩니다(post-HT-1). .

유형 2에는 71-74개의 아미노산 잔기로 구성되고 5개의 이황화 가교(그림 1, B), 분자량 약 8000(NT-2 이후)을 갖는 포스트 NT가 포함됩니다.

그림 1. 중앙아시아 코브라 독의 신경독소 II(A)와 신경독소 I(B)의 1차 구조

Post - NT-1은 15개의 일반적인 아미노산 잔기로 구성되며 일반적으로 Ala, Met 및 Phen은 구성에 없습니다. 반대로 post-HT-2 알라닌이 발생합니다. 중앙아시아 코브라 독의 흥미로운 특징은 두 가지 유형의 신경독이 모두 들어 있다는 것입니다. 더욱이, 73개의 아미노산 잔기를 함유하는 신경독소에서는 모든 post-HT-2의 특징인 Arg 또는 Lys 51이 Glu로 대체됩니다.

HT 1 및 2 이황화 결합의 포화는 분자의 생물학적 활성 형태를 유지하는 데 있어 중요한 기능적 중요성을 시사합니다. 이황화 결합의 감소는 post-NT-1 활성의 92% 및 post-NT-2의 50%의 손실을 초래합니다. 재산화는 신경독의 원래 활성을 회복시킵니다. 분명히 화학적 영향에 대한 NT-2 이후의 더 큰 저항은 폴리펩티드 사슬의 일부를 안정화시키는 다섯 번째 이황화 결합의 존재 때문입니다. 동시에, NT-1 이후에는 분자의 동일한 부분이 가장 길며 이황화물 다리가 부족합니다. 브리지의 존재는 LT 이후의 열 효과에 대한 저항을 결정합니다. 따라서 산성 환경에서 post-NT는 24시간 동안 눈에 띄는 활성 손실이나 8M 요소 처리 없이 100°C에서 30분 동안 가열을 견딜 수 있지만 알칼리에 의해 비활성화됩니다.

신경독성 폴리펩티드의 일차 구조를 해독함으로써 콜린 수용체와 상호작용하는 분자의 활성 중심의 위치와 구조에 대한 의문이 제기될 수 있었습니다. 이들 폴리펩티드의 구조에 대한 연구는 신경독소 분자에 α 및 β 구조가 모두 존재함을 나타냅니다. 이황화 결합이 없는 HT-1 이후 분자의 중앙 부분은 더 큰 α-나선성을 가질 수 있습니다. 또한, 24-25번 위치부터 39-40번 위치까지의 서열을 구성하는 아미노산 잔기의 대부분의 측쇄의 친수성 특성으로 인해 이 루프가 분자의 바깥쪽으로 돌출될 수 있으므로 이것이 가능합니다. 활성 센터가 이 지역에 국한되어 있다는 것입니다.

동일한 영역의 상동성 신경독소에서 발견되는 불변 아미노산의 위치 및 화학적 변형을 분석하는 것이 중요합니다. 진화하는 동안 폴리펩티드 사슬의 동일한 부분에 보존된 이러한 아미노산은 활성 중심의 구성에 참여하거나 분자의 활성 형태를 유지하는 데 도움을 줄 수 있습니다. 불변 아미노산이 존재하려면 주어진 아미노산 서열의 합성에 필요한 DNA 분자 내 불변 삼중항 유전자 코드가 존재해야 합니다.

아세틸콜린뿐만 아니라 HT 이후의 표적은 콜린성 수용체이기 때문에 신경독의 겉보기 활성 부위는 아세틸콜린의 4차 암모늄 및 카르보닐기와 유사해야 합니다. N-말단을 포함한 유리 아미노 그룹은 독성 활성을 제공할 의무가 없는 것으로 밝혀졌습니다. 태국 코브라 독의 신경독에 있는 6개 아미노 그룹의 아세틸화로 인해 활성이 1/3 손실되었습니다.

HT 이후 분자에 항상 존재하는 펩타이드 구성의 카르보닐 그룹이 독성을 보장하는 데 중요할 수 있다고 가정할 수 있습니다. 그러나 수용체와의 상호작용 반응에서는 접근할 수 없습니다. 더 넓은 범위에서 불변 아스파르트산과 아스파라긴의 측쇄 측기는 이 요구 사항을 충족합니다. 아스파르트산을 글리신 메틸 에스테르로 변형하면 원래 값의 75%가 활성 손실됩니다.

post-NT와 콜린성 수용체 사이의 비가역적 결합은 post-NT의 구아니딘 및 카르보닐기와 수용체의 상응하는 영역의 상호작용만으로는 설명될 수 없습니다. 이들의 상호작용은 본질적으로 주로 정전기적이어야 하지만, 수용체-독소 복합체는 농축 식염수 용액에서 해리되지 않습니다. 아마도 이 두 기능 그룹은 post-NT와 수용체의 초기 접촉 동안 "인식 부위" 역할을 할 것입니다. 최종 비가역적 결합은 단백질-단백질 상호작용에 의해 결정되며, 이는 이미 post-HT 및 콜린성 수용체의 다른 영역을 포함합니다.

3. 시냅스전 신경독의 화학

신경독의 두 번째 그룹인 시냅스전 신경독(pre-NT)은 뱀독에서 거의 발견되지 않습니다. 그 중 일부만이 정제된 형태로 분리되어 연구되었습니다. Elapidae과에서 시냅스 전 NT는 호주 타이판의 독인 타이폭신, 호주 호랑이 뱀의 독인 노텍신 및 크레이트의 독인 β-bungaro톡신에서 발견됩니다. 방울뱀 독의 신경독인 크로톡신은 양서류의 신경근 접합부에 지배적인 시냅스전 효과를 갖고 포유류에서는 시냅스후 효과를 나타냅니다. HT 이후와 대조적으로, 그룹 2 신경독은 더 많은 수의 아미노산 잔기로 구성되므로 더 큰 분자량을 갖습니다. 또한, 그 중 일부는 하위 단위로 구성된 복합체입니다.

전분 겔에서 구역 전기영동을 사용하여 얻은 최초의 pre-NT 중 하나는 반복적인 재크로마토그래피를 사용하여 KM-Sephadex에서 크로마토그래피로 정제한 후 β-분가로톡신이었습니다. β-분가로톡신은 대략 179개의 아미노산 잔기로 구성되며, 그 중 아스파르트산(22개 잔기), 글리신(16), 라이신(13), 아르기닌(14), 티로신(13)이 우세합니다. 20개의 시스틴 잔기가 존재한다는 것은 β-분가로톡신 분자가 적어도 10개의 황화 결합에 의해 안정화된다는 것을 나타냅니다. 신경독의 분자량은 28500입니다.

β-분가로톡신은 효소적 특성이 부족하고 균질한 것으로 가정되었습니다. 그러나 β-분가로톡신은 분자량이 8800과 12400인 두 개의 하위 단위로 구성되어 있다는 사실이 확인되었으며, β-분가로톡신이 신경 말단의 미토콘드리아에서 산화적 인산화에 미치는 영향을 연구함으로써 독소에 포스포리파제가 있다는 결론에 도달했습니다. 활동.

Notexin은 암모늄 아세테이트 구배에서 이온 교환 크로마토그래피에 의해 얻어졌습니다. 정제되지 않은 원독의 6%를 구성하는 노텍신의 주요 신경독성 성분은 반복 크로마토그래피를 통해 노텍신 27%를 함유하는 제제 형태로 분리되었습니다.

4. 신경근 전달에 대한 독극물의 영향

뱀 독의 영향으로 근신경 시냅스의 흥분 전달이 중단되는 메커니즘이 가장 많이 연구되었습니다. 이미 골격 및 호흡기 근육의 마비 증상이 지배적이었던 중독된 동물의 죽음에 대한 첫 번째 관찰에서는 엄격한 실험실 조건에서 이 현상에 대한 연구가 필요했습니다. 분리된 신경근 제제에 대한 수많은 실험에 따르면 뱀 독은 신경에서 근육으로의 흥분 전달을 차단하고, 직접 및 간접 자극에 대한 흥분성을 감소시키며, 신경과 근육막의 탈분극을 유발하는 것으로 나타났습니다.

독의 영향으로 신경근 전달을 억제하는 것은 두 가지 메커니즘을 통해 실현될 수 있습니다. 그 중 하나는 엔드 플레이트에 대한 독의 차단 효과와 관련이 있습니다. 두 번째는 흥분성 막에 대한 탈분극 효과에 기초합니다. 그러나 전체 독을 사용하는 경우 탈분극 효과로 인해 신경 섬유의 흥분 전파가 차단되고 독이 고농도에서는 근육 수축을 유발하기 때문에 이 두 가지 메커니즘을 구별하기가 어렵습니다. 독은 고립된 근육에 대한 아세틸콜린의 탈분극 효과를 방지하는 반면, 아세틸콜린에스테라제 화합물은 차단 효과를 감소시킵니다.

실험에서 크로톡신은 간접적인 자극으로 인한 근육 수축을 차단했으며 막 전위에는 영향을 미치지 않았습니다. 그러나 두 가지 종류의 독극물(크로타민 유무에 관계없이)의 효과에 대한 연구에서는 근육막과 시냅스 후막의 특정 수용체 ​​모두에서 크로타민이 없는 독극물이 고양이와 쥐의 신경근 전달에 대해 실질적으로 비가역적인 차단 효과를 보고했습니다. 크로타민을 함유한 독의 영향으로 신경근 차단은 근육막의 탈분극에 의해 달성되었습니다. 독사 독은 또한 신경근 전달을 방해하여 특정 아세틸콜린 수용체를 비가역적으로 차단하여 말초 마비를 일으킬 수 있습니다. 또한 근육 섬유의 전기적 활동을 억제합니다. 면역화학적 분석 결과 시냅스 후 세포와 유사한 단백질 분획의 독이 존재하는 것으로 나타났습니다. α- 검은목코브라의 독에서 나온 독소.

이름을 딴 생유기화학 연구소에서. 학계 M.M. 셰미야키나<#"justify">5. 시냅스후 신경독(NT 이후)

전체 코브라 독과는 달리, post-NT는 신경과 근육의 전기적 특성에 영향을 주지 않고 신경근 접합부의 흥분 전달을 선택적으로 차단합니다. 약 1μg/ml 농도의 post-NT를 함유한 용액에서 분리된 신경근 제제를 1시간 동안 배양하면 말단판 전위(EPP)의 진폭이 점진적으로 감소합니다. 억제 효과는 자극 빈도가 증가함에 따라 증가하며, 동시에 EPP의 진폭은 빈도의 큰 변화 없이 감소합니다. 높은 농도에서도 post-NT는 근육과 운동 말단 모두의 휴식 전위에 영향을 미치지 않았습니다.

척추동물 골격근의 콜린성 수용체 막은 NT 이후의 영향에 가장 민감합니다. 동시에 해양 연체동물의 체세포 근육과 칠성장어의 심장은 코브라 신경독의 작용에 저항합니다. 다양한 척추동물(개구리, 닭, 새끼 고양이, 쥐)의 콜린성 수용체 민감도에 종별 차이가 있습니다. post-NT는 콜린성 수용체의 활성 부위에 대한 아세틸콜린의 직접적인 경쟁자가 아닌 것으로 제안되었습니다.

6. 시냅스전 신경독소(NT 이전)

시냅스 전 작용 특성을 갖는 신경독소는 시냅스 후 구조의 매개체에 대한 민감도에 영향을 주지 않고 아세틸콜린 방출 메커니즘에 선택적으로 영향을 미칩니다. 분리된 신경근 제제 처리 β- 빈도가 증가하는 초기 기간 이후에 방가로톡신을 사용하면 PEP가 완전히 제거됩니다. 억제 효과의 시작 속도는 pre-NT의 농도와 자극 빈도에 따라 달라집니다. 주변 온도에 대한 신경근 전달 차단 시작 시간의 의존성도 확립되었습니다. 따라서 37°C의 온도에서 타이폭신(1μg/ml)은 1시간 동안 약물 억제를 일으키고, 온도가 28°C로 낮아지면 배양 4시간까지 전도성이 유지됩니다. Pre-NT는 외인성 아세틸콜린에 대한 분리된 근육의 반응을 감소시키지 않으며 신경 말단을 따라 흥분 전도에 영향을 미치지 않습니다. 선택적 시냅스전 작용의 다른 증거 β- 붕가로톡신은 10일 된 닭 배아의 근모세포에서 얻은 신경이 제거된 조직 배양에서 얻어졌습니다. 사전 배양 α- Bungarotoxic은 이후 배지에 아세틸콜린을 도입함으로써 발생하는 탈분극을 완전히 제거했습니다. 이러한 조건에서는 β- 방가로톡신은 효과적이지 않았습니다. 이후 작업 단계에서는 β- 방가로톡신, 아세틸콜린에 의한 소포 파괴가 완전히 사라질 때까지 관찰됩니다. 운동 신경 말단의 미토콘드리아의 공포화도 주목됩니다.

행동 β- 분가로톡신은 보툴리눔 독소의 작용과 유사하며, 이는 신경 말단에서 아세틸콜린을 방출하는 메커니즘에도 영향을 미칩니다. 그러나 차이점이 있습니다. 보툴리눔 독소는 PEP의 초기 증가를 유발하지 않습니다. 보툴리누스 중독 독소와는 다르게 β- 분가로톡신은 콜린성 말단과만 상호작용합니다. 보툴리눔 독소의 작용으로 시냅스전 부위의 변화는 관찰되지 않았습니다.

이 능력은 쥐 뇌의 시냅토솜에서 밝혀졌습니다. β- 분가로톡신은 GABA, 세로토닌, 노르에피네프린 및 콜린의 축적을 감소시킵니다. 왜냐하면 β- 분가로톡신은 주로 이미 축적된 신경전달물질을 대체하며, 그 작용은 매개물질의 수송이 아닌 저장 과정의 손상과 관련이 있다고 가정할 수 있습니다.

결론

뱀 독의 작용 메커니즘은 아직 과학자들에 의해 완전히 해독되지 않았습니다. 그러나 투명한 독 한 방울이 혈액에 들어가면 몸 전체로 퍼지고 일정량을 투여하면 환자의 몸에 유익한 영향을 미칩니다. 소량의 코브라 독은 진통 효과가 있으며 악성 신생물로 고통받는 환자의 모르핀 대체물로도 사용될 수 있다는 것이 입증되었습니다. 또한 모르핀과 달리 뱀독은 더 오래 작용하며 가장 중요한 것은 중독성이 없다는 것입니다. 또한 기관지 천식, 간질, 협심증으로 고통받는 환자의 전반적인 상태를 개선하는 코브라 독을 기반으로 한 약물이 개발되었습니다.

뱀독에 대한 수요는 해마다 증가하고 있으며, 우리나라의 여러 지역에 설립된 뱀 종묘장은 아직 이러한 수요를 충족시키지 못하고 있습니다. 따라서 자연 조건에서 독사를 보호하고 포로 상태에서 번식을 보장할 필요가 있습니다.

경험이 부족한 사람들의 손에서 뱀독은 건강을 유지하기 위한 싸움에서 동맹자가 아니라 위험한 적이 되며 심각한 중독을 일으킬 수 있다는 점을 기억해야 합니다. Theophrastus Paracelsus는 의약 물질의 복용량을 올바르게 선택해야 할 필요성에 대해 다음과 같이 주장했습니다. “...모든 것은 독이고, 독성이 전혀 없는 것은 없으며, 모든 것이 약입니다. 복용량만으로도 물질이 독이 되거나 약이 됩니다.” 유명한 과학자의 이 말은 오늘날에도 그 의미를 잃지 않으며, 뱀 독을 사용할 때 환자는 주치의의 지시를 엄격히 따라야 합니다.

뱀독은 많은 종의 포유류에게 위험한 것으로 알려져 있습니다. 그러나 낮은 조직의 동물, 특히 곤충 중에서는 뱀독의 작용에 영향을 받지 않는 종들이 알려져 있어 해독제로 사용할 수 있습니다.

화학 구조의 특징과 독극물의 작용 메커니즘을 다루는 다양한 문제에 대한 고려를 요약하면, 가장 숙련된 실험자인 자연이 연구자들에게 구조의 근본적인 문제를 연구하기 위한 독특한 도구를 제공했다는 사실은 말할 것도 없고 살아있는 세포의 기능.

동물독소는 분자생물학을 위한 훌륭한 모델로, 생체분자의 구조-기능 관계에 대한 질문을 해결할 수 있습니다.

서지

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