Тетродотоксин

СТАЙЛАБ предлагает тест-системы для анализа тетродотоксина в рыбе, моллюсках и другой пищевой продукции.

Тетродотоксин – это небелковый яд, присутствующий в организмах четырехзубообразных – отряда рыб, к которым относится иглобрюх (рыба фугу). Он также был обнаружен в коже рыбы-кузовка из отряда лучеперых, в организмах некоторых бычков, лягушек рода Atelopus, осьминогов, некоторых крабов, морских звезд, планарий и других животных, в икре калифорнийского тритона, а также в морских водорослях. В настоящее время предполагается, что тетродотоксин вырабатывают не сами эти животные и растения, а бактерии, в том числе, некоторые вибрионы и псевдомонады. Некоторые ученые считают, что этот яд синтезируют бактерии-симбионты, другие – что тетродотоксин производят свободноживущие бактерии, и он лишь накапливается в организмах. Интересно, что в 2013-2014 годах тетродотоксин выявили в мидиях и устрицах, собранных на южном берегу Англии. При этом культуры Vibrio parahaemoliticus и Vibrio cholerae, выделенные из моллюсков, также вырабатывали тетродотоксин. Организмы, содержащие этот яд, обитают как в соленых, так и в пресных водах.

Впервые тетродотоксин выделил и назвал ученый Ёсидзуми Тахара в 1909 году. Структуру этого вещества определили позднее – в 1964 году. Это сделала группа исследователей во главе с Робертом Вудвардом. В 1970 году данные о структуре тетродотоксина подтвердили методом рентгеноструктурного анализа.

Считается, что первое официально зафиксированное отравление человека тетродотоксином в европейской культуре упоминается в бортовом журнале Джеймса Кука, в записи от 8 сентября 1774 года и в его книге «Путешествие к Южному полюсу и вокруг света». В Новой Каледонии капитан с двумя членами команды, отцом и сыном Фостерами, попробовали печень и икру одного из видов иглобрюха. Кук описывает, что после этого между 3 и 4 часами утра все они ощутили необычайную слабость и онемение. Морякам помогло рвотное средство и то, что они съели лишь немного рыбы. При этом свойства икры рыбы фугу были описаны в китайской Книге Трав, датируемой 2838–2698 годами до Нашей эры, хотя, возможно, эта запись относится к более позднему времени. В Японии также знали о свойствах рыбы фугу – в частности, солдатам запрещалось есть ее.

Тетродотоксин очень ядовит: его ЛД50 для мышей при оральном поступлении составляет 334 мкг/кг массы тела, при инъекции – 8 мкг/кг массы тела. Это вещество способно проникать в организм с пищей, а также при вдыхании и при контакте с кожей. Основное его действие – нейротоксичное.

Механизм действия тетродотоксина был определен в 1964 году Тосио Нарахаси и Джоном Муром. Этот нейротоксин селективно блокирует натриевые каналы нейронов. В результате сигнал от нервов к мышцам не проходит, что приводит к онемению и параличу, в том числе, дыхательных мышц. Для блокировки скелетных мышц необходимы наномолярные концентрации тетродотоксина. В микромолярных же он способен блокировать натриевые каналы сердечной мышцы. Этот эффект противоположен воздействию аконитина. Тетродотоксин не способен преодолевать гематоэнцефалический барьер, поэтому на сознание он не влияет.

Для первой стадии отравления тетродотоксином характерно онемение и зуд губ и языка, после которых немеет лицо. Возникает головная боль, чувство легкости во всем теле, слабость, головокружение. Развивается сильное пото- и слюноотделение, затем тошнота, рвота, боли в животе, диарея. Нарушается способность двигаться. Во второй стадии отравления паралич усиливается, начиная с конечностей и заканчивая дыхательной мускулатурой. Это приводит к нарушениям дыхания. Кроме того, отмечают нарушения сердечного ритма, значительное снижение кровяного давления, стойкое расширение зрачков. При тяжелых отравлениях тетродотоксином за этим следует кома и судороги. Смерть наступает из-за остановки дыхания.

Нейротоксичность тетродотоксина обуславливает его сильный анальгезирующий эффект. Этот яд использовали в японской народной медицине для обезболивания при проказе, а позднее – и при ревматоидном артрите. Кроме того, тетродотоксин применяли для облегчения судорог при столбняке. В настоящее время исследуют возможности использовать его в качестве обезболивающего при онкологических заболеваниях и для местной анестезии либо продления действия анестетиков. Помимо медицины, тетродотоксин используют для исследования натриевых каналов.

Тетродотоксин популярен в массовой культуре. Этот яд упоминается во многих фильмах: от детективов до комедий. Зачастую его действие или помощь при отравлении показаны неверно. Одно из самых распространенных заблуждений относительно тетродотоксина – мнение, что этот яд связан с гаитянским Вуду и используется, чтобы превратить человека в зомби. Впервые это мнение было опубликовано в 1938 году в этнографическом исследовании Ямайки и Гаити, проведенном Зорой Ниэл Хёрстон. В 1985-х годах связь тетродотоксина и зомби начал популяризировать этноботаник Уэйд Дэвис, а в 1988 году вышел фильм Уэса Крэйвена «Змей и радуга», основанный на книге Дэвиса. Несмотря на то, что химический анализ гаитянских составов показал, что они содержат лишь незначительные количества тетродотоксина, а механизм действия этого яда не предполагает воздействия на центральную нервную систему и каких-либо изменений личности после отравления, популярная культура все еще поддерживает это заблуждение.

В рыбе фугу тетродотоксин накапливается в основном в печени. У других видов, помимо печени – в икре, коже, мышцах, кишечнике. Очевидно, что для животных, накапливающих этот яд, он не опасен. Также маловероятно, чтобы сам по себе тетродотоксин представлял экологическую опасность и вызывал массовую гибель животных. Однако некоторые виды, накапливающие его, являются инвазивными – в частности, немертины Cephalothrix simula. Эти черви обычны для Тихого океана, однако их все чаще обнаруживают в северной Европе, в том числе, в Великобритании. Если у подобных инвазивных видов на новом месте обитания не появляются естественные ограничители популяции, в данном случае – устойчивые к воздействию тетродотоксина, такие виды склонны бесконтрольно размножаться и вытеснять животных и растения, характерные для данной местности. Это может приводить к экологическим катастрофам.

В Российской Федерации и странах ЕАЭС содержание тетродотоксина в пищевой продукции не регламентируется. В Евросоюзе в настоящее время максимально допустимые уровни тетродотоксина в продуктах также не установлены, за исключением Нидерландов. Однако организмы, содержащие этот яд, все чаще встречаются в Средиземном море. Это связывают с появлением в нем лессепсианских мигрантов, или вселенцев – водных животных и растений, типичных для Индо-Тихоокеанского региона, в частности, Красного моря. В связи с риском отравления тетродотоксином ученые разрабатывают методы определения тетродотоксина в пищевых продуктах. Среди них – ЖХ-МС/МС, ВЭЖХ-ФД, а также метод иммуноферментного анализа.

СТАЙЛАБ предлагает тест-системы Europroxima для анализа тетродотоксина в рыбе и морепродуктах методом конкурентного иммуноферментного анализа (ИФА). Этот метод прост в применении, высокочувствителен и пригоден для скрининга большого количества проб.

Литература

1. Tetrodotoxin. PubChem
2. Timur Yu. Magarlamov, Daria I. Melnikova, and Alexey V. Chernyshev. Tetrodotoxin-Producing Bacteria: Detection, Distribution and Migration of the Toxin in Aquatic Systems. Toxins (Basel). 2017 May; 9(5): 166.
3. Turner A.D., Powell A., Schofield A., Lees D.N., Baker-Austin C. Detection of the pufferfish toxin tetrodotoxin in European bivalves, England, 2013 to 2014. Euro Surveill. 2015;20:1–33.
4. Campbell S, Harada RM, DeFelice SV, Bienfang PK, Li QX. Bacterial production of tetrodotoxin in the pufferfish Arothron hispidus. Nat Prod Res. 2009;23(17):1630-40.
5. Bane V, Hutchinson S, Sheehan A, Brosnan B, Barnes P, Lehane M, Furey A. LC-MS/MS method for the determination of tetrodotoxin (TTX) on a triple quadruple mass spectrometer. Food Addit Contam Part A Chem Anal Control Expo Risk Assess. 2016 Nov;33(11):1728-1740.
6. Capitan James Cook Journals. July – September 1774. Capitan Cook Society website.
7. Ono T, Hayashida M, Tezuka A, Hayakawa H, Ohno Y. Antagonistic effects of tetrodotoxin on aconitine-induced cardiac toxicity. J Nippon Med Sch. 2013;80(5):350-61.
8. Stoetzer C, Doll T, Stueber T, Herzog C, Echtermeyer F, Greulich F, Rudat C, Kispert A, Wegner F, Leffler A. Tetrodotoxin-sensitive α-subunits of voltage-gated sodium channels are relevant for inhibition of cardiac sodium currents by local anesthetics. Naunyn Schmiedebergs Arch Pharmacol. 2016 Jun;389(6):625-36.
9. Jorge Lago, Laura P. Rodríguez, Lucía Blanco, Juan Manuel Vieites, and Ana G. Cabado. Paul Long, Academic Editor. Tetrodotoxin, an Extremely Potent Marine Neurotoxin: Distribution, Toxicity, Origin and Therapeutical Uses. Mar Drugs. 2015 Oct; 13(10): 6384–6406.
10. Andrew D. Turner, David Fenwick, Andy Powell, Monika Dhanji-Rapkova, Charlotte Ford, Robert G. Hatfield, Andres Santos, Jaime Martinez-Urtaza, Tim P. Bean, Craig Baker-Austin, and Paul Stebbing. New Invasive Nemertean Species (Cephalothrix Simula) in England with High Levels of Tetrodotoxin and a Microbiome Linked to Toxin Metabolism. Mar Drugs. 2018 Nov; 16(11): 452.
11. R.F. Clark, S.R. Williams, S.P. Nordt, and A.S. Manoguerra. A review of selected seafood poisonings. Undersea Hyper Med 1999; 26(3):175-185