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岩沙海葵毒素

行進 31, 2023

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岩沙海葵毒素（英語：Palytoxin，简称PTX[3]或PLTX[4]），又称沙群海葵毒素或简称海葵毒素，是一種強烈的血管收縮劑，[1]被認為是已知毒性最強的非蛋白質物質之一，在對小鼠的毒性方面僅次於刺尾魚毒素。[5]

岩沙海葵毒素
IUPAC名
(2S,3R,5R,6E,8R,9S)-10-[(12R,13R,15S,41R,43R,45S,46R,6R,7R,8Z,102R,103S,104R,105R,106R,12R,13R,14R,15S,19Z,22R,23S,24R,26E,28Z,30S,322S,323R,324R,325S,326R,34R,35R,372R,373S,374R,376S,38R,39R,42S,43E,45S,46S,482S,483R,484R,485R,486R,50S,581S,583S,585R,586R,60S,66R,67S,68S,69R,70S,712R,713S,714R,715R,716R)-15-(Aminomethyl)-13,6,7,103,104,105,13,14,15,22,23,24,30,323,324,325,34,35,373,374,38,39,42,46,482,483,484,485,50,66,67,68,69,70,713,714,715-heptatriacontahydroxy-12,45,583,585,60-pentamethyl-18-methylidene-44,47,587,588-tetraoxa-10,32,37,48(2,6),71(2)-pentakis(oxana)-1(2)-oxolana-4(6,3),58(1,6)-bis(bicyclo[3.2.1]octana)henheptacontaphane-8,19,26,28,43-pentaen-716-yl]-N-{(1E)-3-[(3-hydroxypropyl)amino]-3-oxoprop-1-en-1-yl}-2,5,8,9-tetrahydroxy-3,7-dimethyldec-6-enamide
识别
CAS号 77734-91-9  
PubChem 11105289
ChemSpider 9280425
SMILES
InChI
InChIKey CWODDUGJZSCNGB-HQNRRURTBU
性质
化学式 C129H223N3O54
摩尔质量 2680.14 g·mol−1
外观 白色無定形吸濕性固體[1]
熔点 300 °C時分解[1]
溶解性 極易溶於水、二甲基亞砜、吡啶；微溶於醇。難溶於氯仿和乙醚[1]
危险性
GHS危险性符号
主要危害 劇毒，中毒症狀包括：胸痛、哮喘样呼吸困难、心动过速、血压不稳、溶血。[2]
若非注明，所有数据均出自标准状态（25 ℃，100 kPa）下。

岩沙海葵毒素是一種具有長碳鏈的多羥基和部分不飽和化合物，含有8個雙鍵。它有水溶性和脂溶性部分，40個羥基和64個手性中心。由於手性和可能的順反異構，它有超過1021種可能的立體異構。它具有熱穩定性，用沸水處理不會去除其毒性。它在水溶液中長時間保持穩定，但在酸性或鹼性溶液中迅速分解並失去毒性。

岩沙海葵毒素至少存在於熱帶和亞熱帶地區，由沙群海葵屬海葵和蛎甲藻属雙鞭毛蟲產生，或可能由這些生物體中的細菌產生。由於生物放大作用，它可以在更多的物種中找到，如魚和蟹。它也存在於生活在海綿、貽貝、海星和刺胞動物等產生岩沙海葵毒素的生物附近的生物中。[3]

人類很少能接觸到岩沙海葵毒素。但吃過魚和螃蟹等海洋動物的人、不正確處理沙群海葵屬海葵的水族箱愛好者和接觸過某些水華的人都曾可能接觸過。[2]

岩沙海葵毒素通過將鈉鉀泵蛋白鎖定在允許鈉離子和鉀離子被動運輸的位置來靶向鈉鉀泵蛋白，從而破壞對生命至關重要的離子梯度。[6]由於岩沙海葵毒素可以影響體內的每一種細胞，因此各種接觸途徑的症狀可能非常不同。[2]

1981年，兩個相互獨立的研究小組解決了岩沙海葵毒素的平面化學結構。[3]在1982年解決了立體化學問題。[7][8][9]1989年，岸义人及其同事合成了岩沙海葵毒素的羧酸[10]，並於1994年合成了真正的岩沙海葵毒素。[11]

歷史

發現

1971年，Moore和Scheuer發表的一項研究中首先從毒沙群海葵（Palythoa toxica）中分離、命名和描述了岩沙海葵毒素。他們測得其莫耳質量約為3300g/mol。他們還確定它是可能導致沙群海葵毒性的物質，但當時不確定海葵中是否還含有其他有毒化合物。[12]

結構與全合成

1978年，通過等離子體解吸法測得岩沙海葵毒素的莫耳質量為2861 g/mol，並且有8個雙鍵。[13]因為岩沙海葵毒素是一個很大的分子，所以需要一些時間才能闡明完整的結構（包括立體化學）。上村大輔（日语：上村大輔）等人首先解出其平面化學結構，並於1981年1月發表了他們的結果。[14][15][16]不久之後，Moore和Bartolini解出相同的結構，並於1981年5月發表了他們的結果。[17]上述小組彼此獨立地解出全結構：[3]1982年6月，Moore等人首先解出岩沙海葵毒素的立體結構，[7]上村等人則是在12月發表的研究中分四部份解出立體結構。[8][9]

岩沙海葵毒素羧酸是1989年由哈佛大學教授岸義人團隊合成的。合成分為8個部分，然後將這些部分連接在一起形成羧酸。[10]1994年，岸義人等人成功地從這種羧酸中製造出真正的岩沙海葵毒素。[11]1989年，Crawford將岩沙海葵毒素羧酸合成的成就描述為「有機合成的珠穆朗玛峰，任何人都曾想過要製造的最大單分子」。[18]

機制

岩沙海葵毒素的毒性是由於其與鈉鉀泵的外部結合，[3]它與烏本苷的天然結合位點相互作用，具有非常高的親和力。鈉鉀泵是一種跨膜蛋白，其可在每個脊椎動物細胞的表面上發現。鈉鉀泵是所有細胞的生存能力所必需的，這解釋了岩沙海葵毒素影響所有細胞的原因。[19]通過在鈉鉀泵內形成通道，如鈉、鉀等一價正離子可以自由擴散，從而破壞細胞的離子梯度。[20][21]當岩沙海葵毒素與鈉鉀泵結合時，它會在開啟和正常構象之間不斷轉化，有90%概率為開啟構象。如果岩沙海葵毒素脫離，鈉鉀泵將回到閉合構象。在開啟構象中，每秒有數百萬個離子通過鈉鉀泵擴散，而每秒只有大約一百個離子通過正常運行的轉運蛋白傳輸。[6]離子梯度的喪失導致紅細胞死亡和溶血，還會導致心臟和其他肌肉細胞的劇烈收縮。[3]

上述機制的第一個證據是在1981年獲得，所提出的機制於1982年發表。[22]由於岩沙海葵毒素的作用機制與其他機制截然不同，因此最初並未被廣泛接受。這主要是因為沒有預料到提供主動運輸的鈉鉀泵可以通過結合化合物而成為離子通道。[19]因此，Frelin和van Renterghem在1995年審查了一些備選假設。[23]被視為鈉鉀泵機制證據的突破性研究是在釀酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）細胞中進行的。這些細胞沒有鈉鉀泵，因此岩沙海葵毒素不會影響它們。但是一旦它們被賦予編碼完整的綿羊鈉鉀泵的DNA，它們就會被岩沙海葵毒素殺死。[24]

症狀

岩沙海葵毒素中毒的症狀及其出現的速度部分取決於暴露的程度和接觸途徑，例如是吸入還是通過皮膚接觸。[2]

在一些非致命病例中，人們的症狀在吸入或皮膚接觸後6－8小時內出現，並持續1－2天。[5]在不同的動物中，症狀在靜脈注射後30－60分鐘和眼睛接觸4小時後出現。[2]

嚴重岩沙海葵毒素中毒的最常見併發症是橫紋肌溶解症。這涉及骨骼肌分解和細胞內容物滲漏到血液中。人類的其他症狀是苦味/金屬味、腹部絞痛、噁心、嘔吐、腹瀉、輕度至急性嗜睡、刺痛、心跳過緩、腎衰竭、感覺障礙、肌肉痙攣、肌痛震顫、紫紺和呼吸窘迫。在致命情況下，岩沙海葵毒素通常會產生心肌損傷導致心臟驟停而死亡。[3][25]

接觸岩沙海葵毒素類似物卵毒素-A（Ovatoxin-A）的氣溶膠主要導致呼吸系統疾病。這些氣溶膠引起的其他症狀包括與嚴重呼吸障礙相關的發燒，例如支氣管收縮、輕度呼吸困難和喘息，而在某些情況下能觀察到結膜炎。[25][3]

食用鯡形目魚後中毒也被提出是由岩沙海葵毒素引起的，神經系統和胃腸紊亂與鯡魚中毒有關。[25]哈夫病可能與岩沙海葵毒素有關，其特徵是橫紋肌溶解症和胃腸道問題。[5]除雪卡毒素外，在某些情況下岩沙海葵毒素也可能與雪卡毒魚類中毒有關，從而在這種中毒中引起許多症狀。[2]

治療

岩沙海葵毒素沒有解毒劑，只能緩解症狀。[26]動物研究表明，血管擴張劑，如罌粟鹼和硝酸異山梨酯等可用作解毒劑。但只有在暴露後立即將解毒劑注射到心臟中才會顯示效果。[27]

参考资料

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行進 31, 2023
岩沙海葵毒素, 维基百科中的醫學内容仅供参考, 並不能視作專業意見, 如需獲取醫療幫助或意見, 请咨询专业人士, 詳見醫學聲明, 英語, palytoxin, 简称ptx, 或pltx, 又称沙群海葵毒素或简称海葵毒素, 是一種強烈的血管收縮劑, 被認為是已知毒性最強的非蛋白質物質之一, 在對小鼠的毒性方面僅次於刺尾魚毒素, iupac名, 102r, 103s, 104r, 105r, 106r, 322s, 323r, 324r, 325s, 326r, 372r, 373s, 374r, 376s, 482s. 维基百科中的醫學内容仅供参考 並不能視作專業意見 如需獲取醫療幫助或意見 请咨询专业人士 詳見醫學聲明 岩沙海葵毒素 英語 Palytoxin 简称PTX 3 或PLTX 4 又称沙群海葵毒素或简称海葵毒素 是一種強烈的血管收縮劑 1 被認為是已知毒性最強的非蛋白質物質之一 在對小鼠的毒性方面僅次於刺尾魚毒素 5 岩沙海葵毒素IUPAC名 2S 3R 5R 6E 8R 9S 10 12R 13R 15S 41R 43R 45S 46R 6R 7R 8Z 102R 103S 104R 105R 106R 12R 13R 14R 15S 19Z 22R 23S 24R 26E 28Z 30S 322S 323R 324R 325S 326R 34R 35R 372R 373S 374R 376S 38R 39R 42S 43E 45S 46S 482S 483R 484R 485R 486R 50S 581S 583S 585R 586R 60S 66R 67S 68S 69R 70S 712R 713S 714R 715R 716R 15 Aminomethyl 13 6 7 103 104 105 13 14 15 22 23 24 30 323 324 325 34 35 373 374 38 39 42 46 482 483 484 485 50 66 67 68 69 70 713 714 715 heptatriacontahydroxy 12 45 583 585 60 pentamethyl 18 methylidene 44 47 587 588 tetraoxa 10 32 37 48 2 6 71 2 pentakis oxana 1 2 oxolana 4 6 3 58 1 6 bis bicyclo 3 2 1 octana henheptacontaphane 8 19 26 28 43 pentaen 716 yl N 1E 3 3 hydroxypropyl amino 3 oxoprop 1 en 1 yl 2 5 8 9 tetrahydroxy 3 7 dimethyldec 6 enamide识别CAS号 77734 91 9 PubChem 11105289ChemSpider 9280425SMILES CC1CC2 C OC C1 O2 CCCCCCCC CC3C C C C O3 CC C C C CC CCC C C4CC C C O4 CC C CC5C C C C O5 CC C CC CCC C C CC CC C CCC C C C C CC6C C C C O6 C CC C CC7CC8CC O7 C O8 CCC9C CC O9 CN O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O CC C CCCCCC C C C C C1C C C C O1 CC C C CC CC C C C O NC CC O NCCCO O O C O O O O O O O O O O CInChI 1 C129H223N3O54 c1 62 29 33 81 143 108 158 103 153 68 7 47 93 111 161 117 167 110 160 91 180 93 36 35 76 138 82 144 51 73 50 74 53 92 178 73 90 177 74 38 37 89 85 147 52 75 61 130 179 89 23 20 28 78 140 105 155 77 139 26 18 13 16 25 70 135 48 94 112 162 118 168 113 163 97 181 94 55 84 146 83 145 54 95 107 157 87 149 57 96 182 95 106 156 80 142 34 32 69 134 31 30 65 4 88 150 60 129 176 125 174 123 173 115 165 99 184 129 49 71 136 24 15 10 9 11 19 40 128 59 64 3 58 127 8 186 128 100 185 128 44 63 2 22 14 12 17 27 79 141 109 159 116 166 120 170 122 172 124 121 171 119 169 114 164 98 183 124 56 86 148 102 152 66 5 45 72 137 46 67 6 104 154 126 175 132 42 39 101 151 131 41 21 43 133 h13 16 18 20 23 25 30 31 35 36 39 42 45 63 65 67 100 102 125 133 150 152 174 176H 1 9 12 14 15 17 19 21 22 24 26 29 32 34 37 38 40 41 43 44 46 61 130H2 2 8H3 H 131 151 H 132 175 b18 13 23 20 25 16 31 30 36 35 42 39 66 45 t63 64 65 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 127 128 129 m0 s1InChIKey CWODDUGJZSCNGB HQNRRURTBU性质化学式 C129H223N3O54摩尔质量 2680 14 g mol 1外观 白色無定形吸濕性固體 1 熔点 300 C時分解 1 溶解性 極易溶於水 二甲基亞砜 吡啶 微溶於醇 難溶於氯仿和乙醚 1 危险性GHS危险性符号主要危害 劇毒 中毒症狀包括 胸痛 哮喘样呼吸困难 心动过速 血压不稳 溶血 2 若非注明 所有数据均出自标准状态 25 100 kPa 下 岩沙海葵毒素是一種具有長碳鏈的多羥基和部分不飽和化合物 含有8個雙鍵 它有水溶性和脂溶性部分 40個羥基和64個手性中心 由於手性和可能的順反異構 它有超過1021種可能的立體異構 它具有熱穩定性 用沸水處理不會去除其毒性 它在水溶液中長時間保持穩定 但在酸性或鹼性溶液中迅速分解並失去毒性 岩沙海葵毒素至少存在於熱帶和亞熱帶地區 由沙群海葵屬海葵和蛎甲藻属雙鞭毛蟲產生 或可能由這些生物體中的細菌產生 由於生物放大作用 它可以在更多的物種中找到 如魚和蟹 它也存在於生活在海綿 貽貝 海星和刺胞動物等產生岩沙海葵毒素的生物附近的生物中 3 人類很少能接觸到岩沙海葵毒素 但吃過魚和螃蟹等海洋動物的人 不正確處理沙群海葵屬海葵的水族箱愛好者和接觸過某些水華的人都曾可能接觸過 2 岩沙海葵毒素通過將鈉鉀泵蛋白鎖定在允許鈉離子和鉀離子被動運輸的位置來靶向鈉鉀泵蛋白 從而破壞對生命至關重要的離子梯度 6 由於岩沙海葵毒素可以影響體內的每一種細胞 因此各種接觸途徑的症狀可能非常不同 2 1981年 兩個相互獨立的研究小組解決了岩沙海葵毒素的平面化學結構 3 在1982年解決了立體化學問題 7 8 9 1989年 岸义人及其同事合成了岩沙海葵毒素的羧酸 10 並於1994年合成了真正的岩沙海葵毒素 11 目录 1 歷史 1 1 發現 1 2 結構與全合成 2 機制 3 症狀 4 治療 5 参考资料歷史 编辑發現 编辑 1971年 Moore和Scheuer發表的一項研究中首先從毒沙群海葵 Palythoa toxica 中分離 命名和描述了岩沙海葵毒素 他們測得其莫耳質量約為3300g mol 他們還確定它是可能導致沙群海葵毒性的物質 但當時不確定海葵中是否還含有其他有毒化合物 12 結構與全合成 编辑 1978年 通過等離子體解吸法測得岩沙海葵毒素的莫耳質量為2861 g mol 並且有8個雙鍵 13 因為岩沙海葵毒素是一個很大的分子 所以需要一些時間才能闡明完整的結構 包括立體化學 上村大輔 日语 上村大輔 等人首先解出其平面化學結構 並於1981年1月發表了他們的結果 14 15 16 不久之後 Moore和Bartolini解出相同的結構 並於1981年5月發表了他們的結果 17 上述小組彼此獨立地解出全結構 3 1982年6月 Moore等人首先解出岩沙海葵毒素的立體結構 7 上村等人則是在12月發表的研究中分四部份解出立體結構 8 9 岩沙海葵毒素羧酸是1989年由哈佛大學教授岸義人團隊合成的 合成分為8個部分 然後將這些部分連接在一起形成羧酸 10 1994年 岸義人等人成功地從這種羧酸中製造出真正的岩沙海葵毒素 11 1989年 Crawford將岩沙海葵毒素羧酸合成的成就描述為 有機合成的珠穆朗玛峰 任何人都曾想過要製造的最大單分子 18 機制 编辑岩沙海葵毒素的毒性是由於其與鈉鉀泵的外部結合 3 它與烏本苷的天然結合位點相互作用 具有非常高的親和力 鈉鉀泵是一種跨膜蛋白 其可在每個脊椎動物細胞的表面上發現 鈉鉀泵是所有細胞的生存能力所必需的 這解釋了岩沙海葵毒素影響所有細胞的原因 19 通過在鈉鉀泵內形成通道 如鈉 鉀等一價正離子可以自由擴散 從而破壞細胞的離子梯度 20 21 當岩沙海葵毒素與鈉鉀泵結合時 它會在開啟和正常構象之間不斷轉化 有90 概率為開啟構象 如果岩沙海葵毒素脫離 鈉鉀泵將回到閉合構象 在開啟構象中 每秒有數百萬個離子通過鈉鉀泵擴散 而每秒只有大約一百個離子通過正常運行的轉運蛋白傳輸 6 離子梯度的喪失導致紅細胞死亡和溶血 還會導致心臟和其他肌肉細胞的劇烈收縮 3 上述機制的第一個證據是在1981年獲得 所提出的機制於1982年發表 22 由於岩沙海葵毒素的作用機制與其他機制截然不同 因此最初並未被廣泛接受 這主要是因為沒有預料到提供主動運輸的鈉鉀泵可以通過結合化合物而成為離子通道 19 因此 Frelin和van Renterghem在1995年審查了一些備選假設 23 被視為鈉鉀泵機制證據的突破性研究是在釀酒酵母 Saccharomyces cerevisiae 細胞中進行的 這些細胞沒有鈉鉀泵 因此岩沙海葵毒素不會影響它們 但是一旦它們被賦予編碼完整的綿羊鈉鉀泵的DNA 它們就會被岩沙海葵毒素殺死 24 症狀 编辑岩沙海葵毒素中毒的症狀及其出現的速度部分取決於暴露的程度和接觸途徑 例如是吸入還是通過皮膚接觸 2 在一些非致命病例中 人們的症狀在吸入或皮膚接觸後6 8小時內出現 並持續1 2天 5 在不同的動物中 症狀在靜脈注射後30 60分鐘和眼睛接觸4小時後出現 2 嚴重岩沙海葵毒素中毒的最常見併發症是橫紋肌溶解症 這涉及骨骼肌分解和細胞內容物滲漏到血液中 人類的其他症狀是苦味 金屬味 腹部絞痛 噁心 嘔吐 腹瀉 輕度至急性嗜睡 刺痛 心跳過緩 腎衰竭 感覺障礙 肌肉痙攣 肌痛震顫 紫紺和呼吸窘迫 在致命情況下 岩沙海葵毒素通常會產生心肌損傷導致心臟驟停而死亡 3 25 接觸岩沙海葵毒素類似物卵毒素 A Ovatoxin A 的氣溶膠主要導致呼吸系統疾病 這些氣溶膠引起的其他症狀包括與嚴重呼吸障礙相關的發燒 例如支氣管收縮 輕度呼吸困難和喘息 而在某些情況下能觀察到結膜炎 25 3 食用鯡形目魚後中毒也被提出是由岩沙海葵毒素引起的 神經系統和胃腸紊亂與鯡魚中毒有關 25 哈夫病可能與岩沙海葵毒素有關 其特徵是橫紋肌溶解症和胃腸道問題 5 除雪卡毒素外 在某些情況下岩沙海葵毒素也可能與雪卡毒魚類中毒有關 從而在這種中毒中引起許多症狀 2 治療 编辑岩沙海葵毒素沒有解毒劑 只能緩解症狀 26 動物研究表明 血管擴張劑 如罌粟鹼和硝酸異山梨酯等可用作解毒劑 但只有在暴露後立即將解毒劑注射到心臟中才會顯示效果 27 参考资料 编辑 1 0 1 1 1 2 1 3 Budavari Susan ed 2001 The Merck Index An Encyclopedia of Chemicals Drugs and Biologicals 13th ed Merck ISBN 0911910131 2 0 2 1 2 2 2 3 2 4 2 5 Deeds JR Schwartz MD Human risk associated with palytoxin exposure Toxicon August 2010 56 2 150 62 PMID 19505494 doi 10 1016 j toxicon 2009 05 035 3 0 3 1 3 2 3 3 3 4 3 5 3 6 3 7 Ramos V Vasconcelos V Palytoxin and analogs biological and ecological effects Marine Drugs June 2010 8 7 2021 37 PMC 2920541 PMID 20714422 doi 10 3390 md8072021 Pelin M Brovedani V Sosa S Tubaro A Palytoxin Containing Aquarium Soft Corals as an Emerging Sanitary 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