باتراكوتوكسين
 الصيغة الهيكلية للباتراكوتوكسين
| |
 نموذج العصا للباتراكوتوكسين يعتمد على البنية البلورية للباتراكوتوكسينين A O - p -bromobenzoate [1]
| |
 نموذج الكرة والعصا للسموم السامة كما هو موضح أعلاه [1]
| |
| الأسماء | |
|---|---|
| أسماء أخرى
3α، 9α-إيبوكسي-14β، 18-(2 ′ -أوكسي إيثيل- N- ميثيل أمينو)-5β-بريجنا-7،16-ديين-3β، 11α، 20α-تريول 20α-2،4-ثنائي ميثيل بيرول-3-كربوكسيلات
| |
| المعرفات | |
| |
نموذج ثلاثي الأبعاد ( JSmol )
|
|
| كيم سبايدر |
|
| |
معرف PubChem
|
|
| جامعة يوني |
|
لوحة معلومات CompTox ( EPA )
|
|
| |
| |
| ملكيات | |
| ج 31 ح 42 ن 2 أ 6 | |
| الكتلة المولية | 538.685 جرام مول -1 |
| كثافة | 1.304 جرام/مل [2] |
| المخاطر | |
| السلامة والصحة المهنية (OHS/OSH): | |
المخاطر الرئيسية
|
سامة للغاية |
| الجرعة القاتلة أو التركيز (LD, LC): | |
LD 50 ( الجرعة المتوسطة )
|
2 ميكروجرام/كجم (فأر، تحت الجلد) |
باستثناء ما هو مذكور خلافًا لذلك، يتم تقديم البيانات للمواد في حالتها القياسية (عند 25 درجة مئوية [77 درجة فهرنهايت]، 100 كيلو باسكال).
 التحقق ( ما هو ؟)
 مراجع صندوق المعلومات
| |
الباتراكوتوكسين ( BTX ) هو قلويد ستيرويدي قوي للغاية سام للقلب والأعصاب يوجد في أنواع معينة من الخنافس والطيور والضفادع. الاسم مشتق من الكلمة اليونانية βάτραχος ، bátrachos ، "ضفدع". [3] غالبًا ما يشار إلى المركبات الكيميائية ذات الصلة هيكليًا بشكل جماعي باسم الباتراكوتوكسينات. في بعض الضفادع، يوجد هذا القلويد في الغالب على الجلد. هذه الضفادع من بين تلك المستخدمة في تسميم السهام . يرتبط الباتراكوتوكسين بقنوات الصوديوم في الخلايا العصبية ويفتحها بشكل لا رجعة فيه ويمنعها من الإغلاق ، مما يؤدي إلى الشلل والموت. لا يوجد ترياق معروف.
تاريخ
تم اكتشاف الباتراكوتوكسين بواسطة فريتز ماركي وبرنارد ويتكوب ، في المعهد الوطني لالتهاب المفاصل والأمراض الأيضية، والمعاهد الوطنية للصحة، بيثيسدا، ماريلاند ، الولايات المتحدة الأمريكية. قام ماركي وويتكوب بفصل جزء القلويدات السامة القوية من Phyllobates bicolor وحددوا خصائصه الكيميائية في عام 1963. [4] قاموا بعزل أربعة قلويدات ستيرويدية سامة رئيسية بما في ذلك الباتراكوتوكسين، والإيزوباتراكوتوكسين، والسودوباتراكوتوكسين، والباتراكوتوكسين أ. [5] ونظرًا لصعوبة التعامل مع مثل هذه السموم القوية والكمية الضئيلة التي يمكن جمعها، فإن تحديد البنية الشاملة ينطوي على العديد من الصعوبات. ومع ذلك، قام تاكاشي توكوياما، الذي انضم إلى التحقيق لاحقًا، بتحويل أحد المركبات المتجانسة ، وهو باتراكوتوكسينين أ، إلى مشتق بلوري وتم حل بنيته الستيرويدية الفريدة باستخدام تقنيات حيود الأشعة السينية (1968). [6] عندما تمت مقارنة طيف الكتلة وطيف الرنين المغناطيسي النووي للباتراكوتوكسين ومشتقات الباتراكوتوكسينين أ، أدرك أن الاثنين يشتركان في نفس البنية الستيرويدية وأن الباتراكوتوكسين كان باتراكوتوكسينين أ مع وجود جزء بيرول إضافي واحد متصل. في الواقع، كان من الممكن تحلل الباتراكوتوكسين جزئيًا باستخدام هيدروكسيد الصوديوم إلى مادة ذات تفاعلات TLC ولون متطابقة مثل الباتراكوتوكسين أ. [5] تم تحديد بنية الباتراكوتوكسين في عام 1969 من خلال إعادة التركيب الكيميائي لكلا الشظايا. [5] تم تصنيع الباتراكوتوكسينين أ بواسطة ميشيو كوروسو، ولورانس ر. مارسين، وتيموثي ج. جرينستينر، ويوشيتو كيشي في عام 1998. [7]
سمية
وفقًا للتجارب التي أجريت على القوارض ، فإن الباتراكوتوكسين هو أحد أقوى القلويدات المعروفة: تبلغ الجرعة المميتة 50 الوريدية في الفئران 2-3 ميكروجرام/كجم. [8] وفي الوقت نفسه، فإن مشتقه، الباتراكوتوكسين أ، له سمية أقل بكثير مع جرعة مميتة 50 تبلغ 1000 ميكروجرام/كجم. [5]
يتم إطلاق السم من خلال إفرازات عديمة اللون أو حليبية من الغدد الموجودة على ظهر وخلف آذان الضفادع من جنس Phyllobates . عندما يكون أحد هذه الضفادع مضطربًا أو يشعر بالتهديد أو يتألم، يتم إطلاق السم بشكل انعكاسي من خلال عدة قنوات.
يعتمد نشاط الباتراكوتوكسين على درجة الحرارة، حيث يبلغ أقصى نشاط له عند 37 درجة مئوية (99 درجة فهرنهايت). كما يكون نشاطه أسرع عند درجة حموضة قلوية ، مما يشير إلى أن الشكل غير المبروتون قد يكون أكثر نشاطًا.
السمية العصبية
باعتباره سمًا عصبيًا ، فإنه يؤثر على الجهاز العصبي . تعتمد الوظيفة العصبية على استقطاب الألياف العصبية والعضلية بسبب زيادة نفاذية أيونات الصوديوم لغشاء الخلية القابل للإثارة . تعمل السموم القابلة للذوبان في الدهون مثل الباتراكوتوكسين بشكل مباشر على قنوات أيونات الصوديوم [9] المشاركة في توليد جهد الفعل وتعديل كل من انتقائية الأيونات وحساسيتها للجهد. يرتبط الباتراكوتوكسين بشكل لا رجعة فيه بقنوات الصوديوم مما يتسبب في تغيير تكويني في القنوات يجبر قنوات الصوديوم على البقاء مفتوحة. لا يحافظ الباتراكوتوكسين على فتح قنوات الصوديوم ذات البوابات الجهدية فحسب ، بل يقلل أيضًا من توصيل القناة المفردة. بعبارة أخرى، يرتبط السم بقناة الصوديوم ويحافظ على نفاذية الغشاء لأيونات الصوديوم بطريقة "الكل أو لا شيء". [10]
يؤثر هذا بشكل مباشر على الجهاز العصبي المحيطي (PNS). ينتج الباتراكوتوكسين في الجهاز العصبي المحيطي نفاذية متزايدة (انتقائية وغير قابلة للعكس) لغشاء الخلية الساكن لأيونات الصوديوم، دون تغيير تركيز البوتاسيوم أو الكالسيوم . يؤدي تدفق الصوديوم هذا إلى إزالة استقطاب غشاء الخلية المستقطب سابقًا. يغير الباتراكوتوكسين أيضًا انتقائية الأيونات لقناة الأيونات عن طريق زيادة نفاذية القناة تجاه الكاتيونات الأكبر. تصبح قنوات الصوديوم الحساسة للجهد نشطة بشكل مستمر عند جهد الغشاء الساكن. يقتل الباتراكوتوكسين عن طريق منع انتقال الإشارات العصبية إلى العضلات بشكل دائم.
يرتبط الباتراكوتوكسين بقنوات الصوديوم في الخلايا العصبية ويفتحها بشكل لا رجعة فيه ويمنعها من الانغلاق. لا تستطيع الخلية العصبية إرسال الإشارات بعد الآن، وهذا يؤدي إلى الشلل. علاوة على ذلك، فإن التدفق الهائل لأيونات الصوديوم ينتج عنه تغيرات تناضحية في الأعصاب والعضلات، مما يسبب تغيرات بنيوية. وقد اقترح أنه قد يكون هناك أيضًا تأثير على الجهاز العصبي المركزي ، على الرغم من أنه من غير المعروف حاليًا ما قد يكون هذا التأثير.
سمية القلب
على الرغم من تصنيفه عمومًا على أنه سم عصبي ، فإن الباتراكوتوكسين له تأثيرات ملحوظة على عضلات القلب ويتم التوسط في تأثيراته من خلال تنشيط قناة الصوديوم. يضعف توصيل القلب مما يؤدي إلى عدم انتظام ضربات القلب وانقباضات القلب المفاجئة والرجفان البطيني والتغيرات الأخرى التي تؤدي إلى توقف الانقباض والسكتة القلبية . يحفز الباتراكوتوكسين إطلاقًا هائلاً من الأستيل كولين في الأعصاب والعضلات وتدمير الحويصلات المشبكية أيضًا. [ بحاجة لمصدر ] الباتراكوتوكسين R أكثر سمية من الباتراكوتوكسين A ذي الصلة. [ بحاجة لمصدر ]
علاج
 | يحتاج هذا القسم إلى مصادر إضافية للتحقق . ( نوفمبر 2022 ) |
حاليًا، لا يوجد ترياق فعال لعلاج التسمم بالباتراكوتوكسين. [11] فيراتريدين وأكونيتين وجرايانوتوكسين -مثل الباتراكوتوكسين- هي سموم قابلة للذوبان في الدهون والتي تعمل على نحو مماثل على تغيير انتقائية الأيونات لقنوات الصوديوم، مما يشير إلى موقع عمل مشترك. ونظرًا لهذه التشابهات، قد يكون من الأفضل تصميم علاج التسمم بالباتراكوتوكسين على غرار علاجات أحد هذه السموم أو بناءً عليها. يمكن أيضًا تصميم العلاج على غرار علاج الديجيتاليس ، والذي ينتج تأثيرات سامة للقلب مماثلة إلى حد ما.
على الرغم من أنه ليس ترياقًا، إلا أنه يمكن منع استقطاب الغشاء أو عكسه إما بواسطة التترودوتوكسين [11] (من سمكة المنتفخة )، وهو مثبط غير تنافسي ، أو الساكسيتوكسين (" المد الأحمر "). [ بحاجة لمصدر ] كلاهما لهما تأثيرات معادية لتلك التي يسببها الباتراكوتوكسين على تدفق الصوديوم. قد تعمل بعض المخدرات كمضادات مستقبلات لعمل هذا السم القلوي، بينما تعمل مخدرات موضعية أخرى على منع عمله تمامًا من خلال العمل كمضادات تنافسية .
مصادر
تم العثور على الباتراكوتوكسين في أربعة أنواع من خنافس بابوا، جميعها من جنس Choresine في عائلة Melyridae ؛ C. pulchra و C. semiopaca و C. rugiceps وC. sp. A. [12] [13]
تحتوي العديد من أنواع الطيور المتوطنة في غينيا الجديدة على السم في جلدها وعلى ريشها: العفريت ذو القبعة الزرقاء ( Ifrita kowaldi )، وطائر الشرايكثر الصغير (المعروف أيضًا باسم طائر الشرايك-الشرايك المحمر، Colluricincla megarhyncha )، وأنواع بيتوهوي التالية : بيتوهوي المقنع ( Pitohui dichrous ، وهو الأكثر سمية بين الطيور)، وبيتوهوي المتوج ( Ornorectes cristatus )، وبيتوهوي الأسود ( Melanorectes nigrescens )، [14] وبيتوهوي الصدئ ( Pseudorectes ferrugineus )، وبيتوهوي المتغير، [15] والذي ينقسم الآن إلى ثلاثة أنواع: بيتوهوي المتغير الشمالي ( Pitohui kirhocephalus )، وبيتوهوي راجا أمبات ( P. cerviniventris )، وبيتوهوي المتغير الجنوبي ( P. uropygialis ). [16]
في حين أن الغرض من السمية في هذه الطيور غير مؤكد، فإن وجود السموم الباتراكوتكسين في هذه الأنواع هو مثال على التطور المتقارب . يُعتقد أن هذه الطيور تكتسب السم من الحشرات التي تحتوي على الباتراكوتكسين التي تأكلها ثم تفرزها من خلال الجلد. [13] [17]
تم العثور على الباتراكوتوكسين أيضًا في جميع الأنواع الموصوفة من جنس ضفدع السهم السام Phyllobates من نيكاراجوا إلى كولومبيا ، بما في ذلك ضفدع السام الذهبي ( Phyllobates terribilis )، وضفدع السام ذو الأرجل السوداء ( P. bicolor )، وضفدع السام الجميل ( P. lugubris )، وضفدع السام Golfodulcean ( P. vittatus )، وضفدع السام Kokoe ( P. aurotaenia ). [12] [13] [18] كان ضفدع كوكوي السام يشمل في السابق P. sp. aff. aurotaenia ، والذي يُعرف الآن بأنه مميز. تنتمي جميع أنواع الضفادع الستة هذه إلى عائلة ضفدع السهم السام .
لا تنتج الضفادع سموم الباتراكوتكسين بنفسها. وكما هو الحال في الطيور، يُعتقد أن هذه الضفادع تكتسب السم من الحشرات التي تحتوي على الباتراكوتكسين والتي تأكلها، ثم تفرزها من خلال الجلد. [13] لا توجد خنافس من جنس Choresine في كولومبيا، ولكن يُعتقد أن الضفادع قد تحصل على السم من خنافس من أجناس أخرى ضمن نفس العائلة ( Melyridae )، والتي يوجد العديد منها في كولومبيا. [12]
لا تنتج الضفادع التي يتم تربيتها في الأسر سم الباتراكوتوكسين، وبالتالي يمكن التعامل معها دون مخاطر. ومع ذلك، فإن هذا يحد من كمية سم الباتراكوتوكسين المتاحة للأبحاث حيث أن 10000 ضفدع أنتجت 180 مجم فقط من سم الباتراكوتوكسين. [19] ونظرًا لأن هذه الضفادع معرضة للخطر، فإن حصادها غير أخلاقي . كما تواجه الدراسات الحيوية تحديًا بسبب المعدل البطيء لتخليق سم الباتراكوتوكسين. [5]
الموطن الأصلي لضفادع السم هو المناطق الدافئة في أمريكا الوسطى والجنوبية ، حيث تصل الرطوبة إلى حوالي 80 في المائة.
يستخدم
الاستخدام الأكثر شيوعًا لهذه السموم هو من قبل شعب Noanamá Chocó وEmberá Chocó من شعب Embera-Wounaan في غرب كولومبيا لتسميم سهام البندقية المستخدمة في الصيد.
يتم تحضير السهام السامة من قبل شعب تشوكو عن طريق طعن ضفدع أولاً على قطعة من الخشب. [20] وفقًا لبعض الروايات، يتم بعد ذلك حمل الضفدع أو شوائه حيًا فوق النار حتى يبكي من الألم. تتكون فقاعات السم عندما يبدأ جلد الضفدع في التقرح. يتم تحضير أطراف السهام عن طريق ملامستها للسم، أو يمكن التقاط السم في وعاء وتركه ليتخمر. السهام السامة المصنوعة من سم الباتراكوتكسين الطازج أو المخمر كافية لإسقاط القرود والطيور في مساراتها. شلل الأعصاب يكون فوريًا تقريبًا. تقول روايات أخرى أنه يتم إدخال عصا siurukida ("سن الخيزران") من خلال فم الضفدع وتمريرها من خلال إحدى رجليه الخلفيتين. يتسبب هذا في تعرق الضفدع بغزارة على ظهره، والذي يصبح مغطى برغوة بيضاء. يتم غمس السهام أو لفها في الرغوة، مما يحافظ على قوتها المميتة لمدة تصل إلى عام.
انظر أيضا
- التترودوتوكسين ، وهو سم يعمل بطريقة معاكسة للسموم الباتراكوتوكسين
الاستشهادات
- ^ ab Karle, IL ; Karle, J. (1969). "الصيغة البنيوية والبنية البلورية لمشتق O - p -bromobenzoate من batrachotoxinin A, C 31 H 38 NO 6 Br، وهو سم ضفدع وقلويد ستيرويدي". Acta Crystallogr. B. 25 ( 3): 428–434. Bibcode :1969AcCrB..25..428K. doi :10.1107/S056774086900238X. PMID 5820223. S2CID 28609553.
- ^ دالي، جيه دبليو؛ ويتكوب، بي؛ بومر، بي؛ بيمان، كيه (يناير 1965). "باتراكوتوكسين. المبدأ النشط لضفدع السهم السام الكولومبي، فيلوباتس ثنائي اللون". مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية . 87 (1): 124-126. doi :10.1021/ja01079a026. PMID 5826972.
- ^ مؤشر ميرك . المدخل 1009. ص 167.
- ^ ماركي، ف.؛ ويتكوب، ب. (يوليو 1963). "سم ضفدع السهم الكولومبي السام Phyllobates bicolor ". Experientia . 19 (7): 329–338. doi :10.1007/BF02152303. PMID 14067757. S2CID 19663576.
- ^ abcde Tokuyama, Takashi; Daly, J.; Witkop, B. (1 July 1969). "بنية الباتراكوتوكسين، وهو قلويد ستيرويدي من ضفدع السهم السام الكولومبي، phyllobates aurotaenia، والتوليف الجزئي للباتراكوتوكسين ونظائره ومماثلاته". مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية . 91 (14): 3931–3938. doi :10.1021/ja01042a042. PMID 5814950.
- ^ توكوياما، تاكاشي؛ دالي، جون؛ ويتكوب، ب؛ كارل، إيزابيلا ل؛ كارل، ج. (مارس 1968). "بنية الباتراكوتوكسينين أ، قلويد ستيرويدي جديد من ضفدع السهم السام الكولومبي، فيلوباتس أوروتانيا". مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية . 90 (7): 1917-1918. doi :10.1021/ja01009a052. PMID 5689118.
- ^ كوروسو، ميتشيو؛ مارسين، لورانس ر؛ جرينستينر، تيموثي ج؛ كيشي، يوشيتو (يوليو 1998). "التركيب الكامل لـ (±)-باتراكوتوكسينين أ". مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية . 120 (26): 6627-6628. doi :10.1021/ja981258g.
- ^ توكوياما، تاكاشي؛ دالي، جون؛ ويتكوب، ب؛ كارل، إيزابيلا ل؛ كارل، ج. (مارس 1968). "بنية الباتراكوتوكسينين أ، قلويد ستيرويدي جديد من ضفدع السهم السام الكولومبي، فيلوباتس أوروتانيا ". مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية . 90 (7): 1917-1918. doi :10.1021/ja01009a052. PMID 5689118.
- ^ Wang, Sho-Ya; Mitchell, Jane; Tikhonov, Denis B.; Zhorov, Boris S.; Wang, Ging Kuo (مارس 2006). "كيف يعمل الباتراكوتوكسين على تعديل مسار نفاذية قناة الصوديوم: النمذجة الحاسوبية والطفرة الموجهة للموقع". علم الأدوية الجزيئي . 69 (3): 788-795. doi :10.1124/mol.105.018200. PMID 16354762. S2CID 6343011.
- ^ وانج، شو يا؛ تيخونوف، دينيس ب؛ ميتشل، جين؛ زوروف، بوريس؛ وانج، جينج كو (23 مايو 2007). "الحجب غير القابل للعكس لقنوات الصوديوم المتحولة في القلب بواسطة باتراكوتوكسين". القنوات . 1 (3): 179-188. doi : 10.4161/chan.4437 . PMID 18690024.
- ^ ab Dodd-Butera, T.; Broderick, M. (2014). "الحيوانات السامة والضارة". موسوعة علم السموم . ص 246-251. doi :10.1016/B978-0-12-386454-3.00984-2. ISBN 978-0-12-386455-0.
- ^ abc Dumbacher, John P.; Wako, Avit; Derrickson, Scott R.; Samuelson, Allan; Spande, Thomas F.; Daly, John W. (9 November 2004). "خنافس Melyrid (Choresine): مصدر مفترض لقلويدات الباتراكوتوكسين الموجودة في ضفادع السهام السامة والطيور العصفورية السامة". وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم . 101 (45): 15857–15860. doi : 10.1073/pnas.0407197101 . PMC 528779. PMID 15520388 .
- ^ abcd Plikus, Maksim V.; Astrowski, Aliaksandr A. (يوليو 2014). "الشعر القاتل، الريش القاتل - التطور المتقارب للغطاء السام في الثدييات والطيور". الأمراض الجلدية التجريبية . 23 (7): 466-468. doi :10.1111/exd.12408. PMID 24698054.
- ^ ويلدون، بول جيه. (21 نوفمبر 2000). "الدفاع الكيميائي للطيور: طيور سامة ليست من الريش". وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم . 97 (24): 12948-12949. doi : 10.1073/pnas.97.24.12948 . PMC 34071. PMID 11087849 .
- ^ Dumbacher, John P.; Beehler, Bruce M.; Spande, Thomas F.; Garraffo, H. Martin; Daly, John W. (30 October 1992). "Homobatrachotoxin in the Genus Pitohui: Chemical Defense in Birds؟". Science . 258 (5083): 799–801. doi :10.1126/science.1439786. PMID 1439786.
- ^ جيل، ف .؛ دونسكر، د.، محرران (2017). "أوريولز، درونجو، وطيور المروحة". قائمة الطيور العالمية للجنة الأولمبية الدولية (الإصدار 7.2) . تم الاسترجاع في 10 يونيو 2017 .
- ^ "البحث الأكاديمي: سم قوي". أكاديمية كاليفورنيا للعلوم. مؤرشف من الأصل في 2012-08-27 . تم الاسترجاع في 2013-05-10 .
- ^ ماركيز ، روبرتو. راميريز كاستانيدا، فاليريا؛ أميزكيتا، أدولفو (2019). “هل تترافق المقاومة الذاتية للبتراكوتوكسين مع السمية في الضفادع السامة Phyllobates؟”. تطور . 73 (2): 390-400. دوى : 10.1111/evo.13672 . بميد 30593663. S2CID 58605344.
- ^ Du Bois, Justin, et al., مخترع؛ مجلس أمناء جامعة ليلاند ستانفورد جونيور، المُحال إليه. نظائر الباتراكوتوكسين، التركيبات، الاستخدامات، وتحضيرها. براءة اختراع أمريكية رقم 2014/0171410 A1. 19 يونيو 2014.
- ^ كرومب، م. (2000). بحثًا عن الضفدع الذهبي. مطبعة جامعة شيكاغو. ص. 12. ISBN 978-0226121987.
المراجع العامة والمقتبسة
