Р Е Ф Е Р А Т

З О О Т О К С И Н И

Виконав:
Задорин А. А.

Красноярськ, 1999 р.
1. Поняття "отрута" і "токсин"

При описі отруйних тварин і продукуються ними біологічноактивних речовин найбільш часто доводиться оперувати термінами "отруту" і
"Токсин". Так це чи не синонімами або ж несуть різну смисловунавантаження? Токсикологи до отрут відносять хімічні сполуки, що відрізняютьсявисокою токсичністю, тобто здатні в мінімальних кількостях викликатитяжкі порушення життєдіяльності (отруєння) або загибель твариниорганізму. Токсинами традиційно називають білкові речовини, утвореніпереважно мікроорганізмами і деякими тваринами і володіютьотруйною дією. Одним з характерних якостей токсинів вважається наявністьантигенних властивостей. Значне розширення числа токсинів, виділених зприродних об'єктів, серед яких було і багато не білкових,змушує переглянути критерії терміну "токсин". В даний частермін "токсин" найчастіше відносять до індивідуального хімічному речовині
(незалежно від його природи), виділеного з того чи іншого отрути або тканинотруйного тварини. Тим самим розмежовується діючий початок отрути іцілий отрута, що є, як правило, багатокомпонентної сумішшю різнихбіологічних речовин. Зазвичай термін "отруту" застосовують до секретівспеціалізованих отруйних залоз тварин (змій, комах, амфібій іпр.). У свою чергу слово "токсин" широко використовується при утвореннінових термінів, що підкреслюють джерело походження цього токсину
(зоотоксіни, фітотоксіни, тетродотоксин, аплізіатоксін, батрахотоксін) абоособливості його фізіологічного або фармакологічного ефекту
(нейротоксини, цитотоксинів, кардіотоксіни). Надалі під терміном
"Токсин" буде розумітися індивідуальне хімічна сполука природногопоходження, що характеризується високою біологічною активністю.

2. Основні методи експериментального вивчення зоотоксінов.

Експериментальне вивчення зоотоксінов пов'язане з двома основниминапрямками: вивченням хімічної природи зоотоксінов і з'ясуванняммеханізмів їх токсичної дії. Ці два напрямки - хімічна
(біохімічне) і патофізіологічні взаємопов'язані, оскільки механізмдії хімічної сполуки в першу чергу обумовлюєтьсяособливостями його структури.

Вивчення механізмів дії зоотоксінов засноване на класичнихметодах токсикології, фармакології, біохімії та інших наук, що дозволяютькількісно оцінити дію токсинів як на організм в цілому, так і найого окремі функціональні системи та органи. Найбільш важливіхарактеристики зоотоксінов можна отримати при вивченні їх токсікометріі,фармакокінетики і фармакодинаміки.
2.1. Токсікометрія.

У токсікометріі зоотоксінов найважливішою їх характеристикою єтоксичність - властивість хімічної речовини в мінімальній кількостівикликати патологічні зміни, що ведуть до порушення основних процесівжиттєдіяльності організму і призводять до його загибелі. Токсичність - одинз основних кількісних параметрів, що відображають біологічну активністьзоотоксінов. У сучасній токсикології та фармакології токсичність прийнятовисловлювати у величинах, кратних середньої смертної дозі (DL50), тобто дозі,що викликає загибель 50% експериментальних тварин протягом фіксованогоінтервалу часу (зазвичай 12 або 24 год). Слід зауважити, що DL50 --окремий випадок середньої ефективної дози (ED50), що викликає досліджуваний ефектв 50% випадків. Остання у різних варіантах досить часто використовуєтьсяв токсикологічних дослідженнях, коли для виявлення специфічногоефекту зручніше реєструвати не смертність, а порушення, вимиканнябудь-якої фізіологічної функції. При характеристиці токсичностіекстрактів тканин або органів отруйних тварин часто користуються мишачимиодиницями (м. е.) - кількість речовини, що необхідно, щоб убитимиша масою 20 г протягом 20 хв. Зазвичай активність екстракту виражається вкількості м. тобто, що містяться в 1 мг продукту. Наприклад, активністьтаріхотоксіна з яєць каліфорнійського тритона Taricha tarosa становить 3000м е./мг. Це означає, що 1 мг речовини достатньо, щоб убити 3000 мишеймасою 20 г.

Через високу токсичність зоотоксіни іноді включають групуультраядов - хімічні речовини, токсичність яких вище ціанистого калію і не перевищує 1 мг/кг (табл. 1).

Таблиця 1.
Порівняльна токсичність різних отрут.
| Яд (токсин) та джерела його отримання | DL50 миші, мкг/кг |
| Ціанід калію | 10000 |
| Мускарин (алкалоїд мухоморів) | 1000 |
| Зоман (бойова отруйна речовина) | 100 |
| Нейротоксин кобри (Naja oxiana) | 75 |
| Нейротоксин скорпіона (Androctonus australis) | 9 |
| Тетродотоксин (з риби фугу Tetradon) | 8 |
| Саксітоксін (з дінофлагеллят Gonyaulax sp.) | 8 |
| Батрахотоксін (шкірний отрута амфібій Phyllobates sp.) | 2 |
| Тайпоксін (з отрути змії Oxyuranus scutellatus) | 2 |
| Пілітоксін (з кишковопорожнинних Palythoa sp.) | 0,15 |

2.2. Фармакокінетика.

Фармакокінетика зоотоксінов вивчає закономірності всмоктування,розподілу, метаболізму та виведення токсинів з організмів.

При оцінці токсичності зоотоксінов важливе значення набувають шляхуїх введення в організм. Існуючі шляху введення звичайно підрозділяються наентеральне (через травний тракт) і парентеральні (минаючитравний тракт). У природних умовах шляху введення зоотоксінов ворганізм жертви визначаються особливостями жертви визначаєтьсяособливостями біології організму - продуцента та хімічної природоютоксинів. Як правило, білкові токсини (змій, комах, павукоподібних)вводяться за допомогою збройного отруйного апарату парантерально, тому щобагато хто з них руйнуються травними ферментами. Навпаки токсининебілкової природи ефективні і при ентеральному введення (токсичніалкалоїди амфібій, токсини риб, молюсків та ін.) Деякі тварини,захищаючись, розбризкують свої отрути у вигляді аерозолю, ефективність якихзалежить від стану покровів жертви та локальної концентрації токсичнихречовин. В експерименті спосіб введення токсинів визначається завданнямдослідження.

що потрапив в організм отрута розподіляється дуже нерівномірно.
Істотний вплив на розподіл надає біологічні бар'єри, дояких відносять стінки капілярів, клітинні (плазматичні мембрани),гематоенцефалічний і плацентарний бар'єри. При парентеральному введенні
(укуси, укусу) в місці інокуляції утворюється первинне депо отрути, зякого відбувається надходження токсинів в лімфатичну та кровоноснусистему. Швидкість дренування отрути багато в чому визначає швидкість розвиткутоксичного ефекту.

Більшість зоотоксінов піддається в організмі певнимхімічним перетворенням. На жаль, біотрансформація зоотоксінов ворганізмі реципієнта - найменш розроблена область токсикології.
Біотрансформація певною мірою обумовлює біологічнурезистентність деяких тварин до зоотоксінам. Останнім часом в кровідеяких гризунів були виявлені білкові фактори, інактивуючоїгеморагічної дію зміїних отрут.

При виділенні зоотоксінов з організму основний тягар на себеберуть нирки - звідси і широка поширеність нефритом приотруєння зоотоксінамі. Частково зоотоксіни можуть виводитися і з іншимиречовинами, наприклад з молоком матері.

2.3. Фармакодинаміка

Фармакодинаміка зоотоксінов вивчає найбільш типові ефекти цихречовин, локалізацію та механізм дії. Дія зоотоксінов може носитимісцевий і резорбтивних (поглинає) характер. І в тому і в іншому випадкузоотоксіни роблять прямий і рефлекторно вплив. Дія зоотоксіноврозвивається в місці його первинного впливу називається місцевим. УЗалежно від хімічної природи отрут місцеву дію може бути сильним
(отрути кишковопорожнинних, гадюк, гремучніков, жалоносних комах); у важкихвипадках призводять до некрозу (омертвіння) ураженої тканини. В іншихвипадках превалюють загальні симптоми отруєння, які розвиваються післявсмоктування отрути з первинного депо (отрути елапід, каракуртів). Потрібнопомітити, що правдиве місцево, як правило, не спостерігаються, такяк певну кількість токсинів всмоктується і надає резорбтивнихефект. Швидкість прояви резорбтивної ефекту залежить від шляхів введеннятоксинів та їх здатності проникати через біологічні бар'єри.

Важливе значення у формуванні інтегральної картини отруєннязоотоксінамі має і їх рефлекторна дія, пов'язане з впливом наекстерорецепторов або інтерорецептори і з відповідною зміноюфункціонального стану нервових центрів або ефекторних органів.

При вивченні дії зоотоксінов на організменном, органному,клітинному і молекулярному рівні в першу чергу виявляють біологічнийсубстрат, на який спрямована дія того чи іншого токсину. Іншимисловами - виявлення рецепторів зоотоксінов в складних біосистемах, щодозволяє не тільки зрозуміти патогенез отруєння, але і використовуватизоотоксіни для виділення і характеристики цих рецепторних структур.
Прикладами такого використання зоотоксінов може служити характеристикахолінорецептори за допомогою нейротоксинів зміїних отрут і компонентівнатрієвих каналів мембран нервових з використанням токсинів амфібій, риб іскорпіонів. У випадку, коли ефект зоотоксінов на рецептори аналогічнийфізіологічного, говорять про дію токсинів як агоністів. Ця діяможе бути стимулюючим або пригнічують дану фізіологічну функцію.
Часто зоотоксіни виступають у ролі антагоністів ендогенних фізіологічнихрегуляторів, викликаючи порушення діяльності системи, органу або всьогоорганізму. Висока специфічність дії зоотоксінов визначає в багатьохвипадках конкурентний характер їх антагонізму по відношенню до ендогеннихречовин (наприклад, до медіаторів).

оборотний або необоротний характер дії токсину залежить від зв'язкуліганд - рецептор, яка може бути міцною (ковалентного) або меншеміцної (електростатичного, гідрофобною та ін.) Важливою характеристикоюзоотоксінов є вибірковість їх дії, тобто здатністьпошкоджувати певні клітини-мішені, не зачіпаючи інші, навіть якщо обидвавиду клітин знаходяться в безпосередньому контакті. В основі вибірковостілежить спорідненість токсину до рецептора. Спорідненість токсину до даного типурецепторів визначається структурно-просторовою організацією молекули іїї активних функціональних угруповань, що забезпечують впізнавання рецептораі зв'язування з його активним центром. У простому випадку, коли однамолекула токсину [T] з'єднується з одним рецептором [P] (при надлишкутоксину), освіта комплексу "токсин-рецептор" [TP] описуєтьсярівнянням

[T] + [P] [TP], де

k 1 - константа швидкості утвореннякомплексу [TP] k -1 - константа швидкості дисоціації цьогокомплексу

Відношення констант прямої і зворотної реакції: k 1/k -1 = КСназивають константою спорідненості, а зворотній їй величину - константоюдисоціації КД. Чисельно КД дорівнює концентрації речовини, що дає 50%ефекту, і може бути знайдена за графіком залежності доза - ефект. Причомучим менше значення КД, тим вище спорідненість токсину до даного рецептора (КД --аналогічна константі Міхаеліса (КМ), що характеризує дисоціацію комплексуфермент - субстрат при описі кінетики оборотних ферментативних реакцій).

2.4. Деякі особливості фармакодинаміки зоотоксінов

Висока вражаюча здатність більшості отрут тваринногопоходження пов'язана з присутністю в їх складі токсинів,характеризуються високою специфічністю дії на певнібіосубстратах. Такі, наприклад, нейротоксини змій, що порушують передачузбудження в нервово-м'язових синапсах; токсини амфібій (батрахотоксін),риб (тетродотоксин), найпростіших (саксітоксін), що блокують поширеннянервового імпульсу з нервового волокна; ферменти отрут гадюк і гремучніков,впливають на систему згортання крові, та ін За своєю хімічноюструктурі токсини природного походження дуже різноманітні, в їх числіможна зустріти аліфатичні і гетероциклічні сполуки, алколоиды,стероїди, неензіматіческіе поліпептиди і ферментативні білки. Деякі зцих сполук можна умовно назвати "істинними токсинами" в тому сенсі,що вони не зустрічаються в організмі реципієнта і є для ньогоксенобіотиками (чужорідними речовинами). У цьому випадку, за висловом
Барб'є (1978): "Отруєння виглядає як нещасний випадок, викликанийзіткненням двох несумісних типів метаболізму ".

Інша група компонентів природних отрут утворена хімічнимиречовинами, що зустрічаються і в організмі реципієнта. До них відносятьсяацетилхолін, гістамін, катехоломіни (адреналін, норадреналін, дофамін),похідні індолу, різні ферменти і їх інгібітори. Токсичний ефектцих сполук обумовлений надмірністю дозування, що значно перевищуєфізіологічні боковий вівтар їх діючих концентрацій в організмі.

Важливе значення в механізмі дії зоотоксінов маютьаутофармакологіческіе реакції, обумовлені гіперсекрецією ендогеннихфізіологічних активних речовин під впливом компонентів отрут. Наприклад,вивільнення гістомінов з тучних клітин під впливом гістамінлібераторнихпептидів отрут перетинчастокрилих; масивне вивільнення нейромедіаторівпри дії токсину каракурта і нейротоксинів скорпіона;брадікінінлібераторное дію зміїних отрут. Аутофармакологіческіе реакціївідіграють велику роль у патогенезі отруєння зоотоксінамі.

Біологічне значення зоотоксінов для їх продуцентів пов'язано звикористанням отрут як зброї захисту або нападу. Захисна діяреалізується за допомогою різних механізмів: алкогенного (больового),репеллентного (відлякують) і деяких інших. Під час нападу на жертвуна перший план виступають паралітичне (обездвіжівающее) дію.

При експериментальному вивченні зоотоксінов важливе значеннянабуває адекватний вибір об'єкта досліджень. Як правило, вивченнязоотоксінов проводять на стандартних лабораторних тварин (мишах, щурах,кроликах та ін.) це дозволяє отримати зіставні результатидосліджень, які проводяться в різних лабораторіях. Однак слідвраховувати, що є кореляція між особливостями дії отрут ібіологією їх продуцентів. Тому важливо знати, хто є типовоюжертвою чи ворогом даного отруйного тварини.