海洋生物毒素_在线百科全书查询

海洋生物毒素

海洋生物毒素为海洋生物体内存在的一类高活性的特殊代谢成分，一般拥有剧烈毒性，是海洋生物活性物质中研究进展最迅速的领域。主要由藻类或浮游植物产生，可根据化学结构将海洋生物毒素大致分为多肽类毒素、聚醚类毒素、生物碱类毒素等三大类。海洋生物毒素可以在滤食性的软体贝壳类动物的组织内蓄积。

概论(简述毒素分类毒素作用机理)

概论

简述

在海洋生物中,存在一类高活性的特殊代谢成分,即海洋生物毒素。海洋生物毒素资源丰富,种类多,分布广,据估计有1000多种,其中已确定结构的有几十种。海洋生物毒素是海洋天然产物的重要组成部分,亦是海洋生物活性物质中研究进展最迅速的领域。

一些海洋毒素(marine toxins)是海洋生物的防御物质,由于释放后很快被海水稀释,为了达到防御的作用,其活性往往超强。如河豚毒素(tetrodotoxin，TTX)最初是在1909年因研究河豚鱼卵的神经毒性成分而发现的,但直到1964年才确定其结构是一种复杂的笼形原酸酯类生物碱。

毒素分类

海洋生物毒素主要由藻类或浮游植物产生，可根据化学结构将海洋生物毒素大致分为多肽类毒素、聚醚类毒素、生物碱类毒素等三大类。也可以根据毒性作用机制分为腹泻性贝毒(DSP)、麻痹性贝毒(PSP)、神经性贝毒(NSP)和记忆缺损性贝毒(ASP)四类。海洋生物毒素可以在滤食性的软体贝壳类动物的组织内蓄积。

海洋微生物产生的毒素，除一些和陆地微生物毒素相同的作用机理外，其独特之处在于它们专一性地作用于离子通道。由甲藻产生的聚醚类毒素的代表——西加鱼毒素是电压依赖性Na+通道的激动剂，可增加细胞膜对Na+的通透性，产生强去极化，致使神经肌肉兴奋性传导发生改变。而另一类由海洋细菌和放线菌产生的毒素——河豚毒素则是Na+通道的阻滞剂，结合在Na+通道外边，从而阻塞Na+的通过。一些细菌和藻类产生的石房蛤毒素也属Na+通道的阻滞剂，引起神经肌肉信号传导故障，导致麻痹性中毒。此外蓝细菌产生的一些肽类毒素也可使Na+通道失活，是作用强烈的神经毒素。另有一些毒素是作用于Ca2+通道，也有阻滞和激动两种作用。

多肽类毒素

海洋多肽类毒素是海洋生物毒素中毒性最强的毒素，它特异地作用于离子通道或分子受体的亚型，从而具有特定的生理活性，包括河豚毒素和芋螺毒素。

河豚毒素

简介

河豚毒素(Tetrodotoxin，TTX)是从河豚鱼中分离出来的一种电压敏感的Na+通道外口的特异性阻滞剂,对神经、肌肉、浦金野氏纤维等兴奋细胞膜的Na+通道均具有高度专一性，TTX最初用于治疗麻风患者的神经痛，是一种较强的镇痛剂,作用较缓且持久,曾代替吗啡、杜冷丁等治疗神经痛，且无成瘾性，它比常用麻醉药强万倍以上。河豚毒素是一类高值的生物活性物质，高纯度的河豚毒素，国际市场的价格为每克几十万美元。作为“分子探针”，TTX因其高选择性和高亲合性地阻断神经兴奋膜上Na+通道而成为鉴定、分离和研究Na+通道的重要工具药。已发现的河豚鱼毒素有七种天然衍生化物，它们因其致死率、对细胞过敏膜钠通道特殊阻断功能而成为最重要的海洋毒素之一。TTX是迄今为止在自然界中发现的最为奇特的小分子天然产物之一，不仅结构新颖而且性质独特，在有机溶剂和水中都不溶解，仅溶于醋酸等酸性溶剂，并且在碱性和强酸性溶剂中不稳定；在溶液中以两种平衡体的形式存在等。TTX毒性极大，其LD50为8.7μg/kg,是氰化物的1000倍；局部麻醉作用是普鲁卡因(procaine)的4000倍，可用作某些癌症后期的缓解药。然而更有意义的是TTX的作用机制与陆地发现的毒素不同，其在极低的浓度就能选择性地抑制Na+通过神经细胞膜，但却允许K+通过，是神经生物学和药理学研究极为有用的工具药。

河豚毒素的临床应用

河豚毒素是一种毒性很强的海洋神经毒素，近年来发现它具有很好的镇痛作用和明显的抗心律失常活性。TTX对神经细胞的钠通道有着高度的阻滞作用，可阻断神经冲动的传导,因此能产生明显的局部麻醉作用。TTX相对与盐酸普鲁卡因具有作用时间长的特点，TTX对粘膜的穿透力弱，没有表面麻醉作用。但由于河豚毒素的毒性较大，且其药物动力学情况知之不多，使得其不能广泛使用。

芋螺毒素

芋螺毒素(Conotoxin CTX)是一类由10~30余个氨基酸残基组成的小肽,含两对或三对二硫键，是迄今发现的最小核酸编码的动物神经肽毒素。按其作用部位分为α、ω、μ、δ等亚型,每种亚型仍可细分。α-CTX作用于神经突触后乙酰胆碱受体(AchR)，起阻断作用；ω-CTX专一阻断神经末梢突触前电压敏感型Ca2+通道；μ-CTX在活化相起作用,专一抑制电压敏感型Na+通道，δ-CTX专一作用于电压敏感型Na+通道，在非活化相起作用，延长动作电位持续时间。芋螺毒素结合在神经和肌肉的受体上，具有“高亲和力、高度专一”特点，是神经科学十分有效的探针。临床上用作特异诊断试剂，作为镇痛药具有疗效确切、不成瘾特点。

聚醚类毒素

简介

日本学者目前在此领域的研究居领先地位，该类化合物的结构特点：具有很高的杂原子对碳原子的比例；结构特殊、新颖，相对分子质量大；活性强、剧毒；广谱药效、作用机制独特，多数对神经系统或心血管系统具有高特异性作用等。常见的有聚醚梯、线性聚醚、大环内酯聚醚和聚醚三萜等，其中以聚醚梯和线性聚醚因结构巨大、毒性强而著名。聚醚梯类毒素目前已发现有100余种。线性聚醚以岩沙海葵毒素(palytoxin)和西加毒素为代表，它们的毒性机制和陆地上的毒素不同。对这类物质的研究为化学、生命科学提供了一些从陆源天然产物中难以得到的信息。聚醚类毒素有望在研制新型心血管药和抗肿瘤药中发挥重要作用。

岩沙海葵毒素

岩沙海葵毒素是从岸沙海葵Palvthora toxicus以及Pvestitus、Pmamillosa和Pcaribaeorum中分离得到的毒性成分，是另一类型的复杂长链聚醚类化合物，分子中同样含有高度氧化的碳链，但多数羟基呈游离状态，仅部分羟基形成醚环，属于水溶性聚醚。PTX的毒性极为强烈(LD50为0.15μg/kg，化合物。例如从海葵提取的海葵毒素ATX-2，是一种有47个氨基酸的多肽，分子量为4770。它能选择性地作用于细胞膜的“钠通道”，能增加心肌收缩的力量，延长电冲动在肌肉中传递的时间。它还是一种研究心肌和神经膜兴奋现象的有效工具。海葵毒素主要有AP-A和AP-B两种，AP-A特异结合在心脏Na+通道上，AP-B对心脏和骨骼肌的Na+通道均能紧密结合，它们都有显著的强心作用。

西加毒素

西加毒素(Ciguatoxin，GTX) 的名字来源于西加鱼类，是20 世纪60 年代由夏威夷大学教授Scgeuer 首次从毒鱼中发现的。该毒素曾从400 多种鱼中分离得到过，但其真正来源是由一种双鞭藻岗比毒甲藻( Gambierdiscus toxicus) 产生的。是一种脂溶性高醚类物质，毒性非常强，比河豚毒素强100倍。目前已发现3 类GTX，即太平洋GTX( Pacific ciguatoxin) 、加勒比海GTX(Caribbean ciguatoxin) 和印度GTX ( Indian ciguatoxin) 。GTX 是电压依赖性Na+通道的新型激动剂，与钠通道受体靶部位VI 结合，能增加可兴奋细胞膜对Na+的通透性，产生强去极化，致使神经肌肉兴奋性传导发生改变，从而引起一系列药理学和毒理学作用。