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 バトラコトキシンの骨格式
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 バトラコトキシンのボールアンドスティックモデル（上記）[1]
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| 名前 | |
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| その他の名前
3α,9α-エポキシ-14β,18-(2′-オキシエチル-N-メチルアミノ)-5β-プレグナ-7,16-ジエン-3β,11α,20α-トリオール 20α-2,4-ジメチルピロール-3-カルボキシレート
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| 識別子 | |
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3Dモデル（JSmol）
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| ケムスパイダー |
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パブケム CID
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| ユニ |
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CompTox ダッシュボード ( EPA )
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| プロパティ | |
| Ｃ３１Ｈ４２Ｎ２Ｏ６ | |
| モル質量 | 538.685 グラムモル−1 |
| 密度 | 1.304 g/mL [2] |
| 危険 | |
| 労働安全衛生（OHS/OSH）： | |
主な危険
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非常に有毒 |
| 致死量または濃度（LD、LC）： | |
LD 50 (平均投与量)
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2μg/kg （マウス、皮下） |
特に記載がない限り、データは標準状態（25 °C [77 °F]、100 kPa）の材料に関するものです。
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 インフォボックス参照
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バトラコトキシン（BTX ）は、特定の甲虫、鳥、カエルの種に含まれる、極めて強力な心毒性および神経毒性を持つ ステロイド アルカロイドです。名前はギリシャ語のβάτραχος、bátrachos（「カエル」）に由来しています。[3]構造的に関連する化合物は、しばしばまとめてバトラコトキシンと呼ばれます。特定のカエルでは、このアルカロイドは主に皮膚に存在します。そのようなカエルは、毒ダーツに使用されるカエルの一部です。バトラコトキシンは神経細胞のナトリウムチャネルに結合して不可逆的に開き、神経細胞の閉鎖を妨げ、麻痺や死をもたらします。解毒剤は知られていません。
歴史
バトラコトキシンは、米国メリーランド州ベセスダにある国立衛生研究所、国立関節炎・代謝疾患研究所のフリッツ・マルキとベルンハルト・ヴィトコップによって発見されました。マルキとヴィトコップは、1963年にPhyllobates bicolorから強力な毒性アルカロイド画分を分離し、その化学的性質を決定しました。[4]彼らは、バトラコトキシン、イソバトラコトキシン、擬似バトラコトキシン、バトラコトキシンAの4つの主要な毒性ステロイドアルカロイドを単離しました。[5]このような強力な毒素の取り扱いの難しさと、採取できる量が微量であったため、包括的な構造決定にはいくつかの困難が伴いました。しかし、後に研究に加わった徳山隆は、同族化合物の1つであるバトラコトキシンAを結晶誘導体に変換し、そのユニークなステロイド構造をX線回折法で解明した（1968年）。[6]バトラコトキシンとバトラコトキシンA誘導体の質量スペクトルとNMRスペクトルを比較したところ、2つは同じステロイド構造を共有しており、バトラコトキシンはバトラコトキシンAにピロール基が1つ余分に付加したものであることが判明した。実際、バトラコトキシンは水酸化ナトリウムを使用して部分的に加水分解することができ、TLCと色反応がバトラコトキシンAと同一の物質になった。[5]バトラコトキシンの構造は、1969年に両方のフラグメントの化学的組み換えによって確立された。[5]バトラコトキシンAは1998年に 黒須道雄、ローレンス・R・マルチン、ティモシー・J・グリンシュタイナー、岸義人によって合成された。 [7]
毒性
げっ歯類の実験によると、バトラコトキシンは最も強力なアルカロイドの一つで、マウスの静脈内投与による LD50は2～3μg/kgである。[8]一方、その誘導体であるバトラコトキシンAは毒性がはるかに低く、LD50は1000μg/kgである。[5]
この毒素は、 Phyllobates属のカエルの背中と耳の後ろにある腺から無色または乳白色の分泌物として放出されます。これらのカエルが興奮したり、脅威を感じたり、痛みを感じたりすると、毒素はいくつかの管を通じて反射的に放出されます。
バトラコトキシンの活性は温度に依存し、37 °C (99 °F) で最大活性を示します。また、アルカリ性pHでは活性が速くなるため、非プロトン化形態の方が活性が高いと考えられます。
神経毒性
神経毒として、それは神経系に影響を及ぼします。神経機能は、 興奮性細胞膜のナトリウムイオン透過性の増加による神経および筋繊維の脱分極に依存します。バトラコトキシンなどの脂溶性毒素は、活動電位生成に関与するナトリウムイオンチャネル[9]に直接作用し、イオン選択性と電圧感受性の両方を変更します。バトラコトキシンはNa +チャネルに不可逆的に結合し、チャネルの構造変化を引き起こし、ナトリウムチャネルを開いたままにします。バトラコトキシンは、電位依存性ナトリウムチャネルを開いたままにするだけでなく、単一チャネルの伝導性を低下させます。言い換えると、毒素はナトリウムチャネルに結合し、膜を「すべてまたはまったく」の方法でナトリウムイオンに対して透過性に保ちます。[10]
これは末梢神経系(PNS)に直接影響を及ぼします。PNS 内のバトラコトキシンは、カリウムやカルシウムの濃度を変えることなく、静止細胞膜のナトリウムイオンに対する透過性(選択的かつ不可逆的) を高めます。このナトリウムの流入により、以前は分極していた細胞膜が脱分極します。バトラコトキシンは、より大きな陽イオンに対するチャネルの透過性を高めることで、イオンチャネルのイオン選択性も変化させます。電圧感受性ナトリウムチャネルは、静止膜電位で持続的に活性化します。バトラコトキシンは、筋肉への神経信号伝達を永久に遮断することで死に至らしめます。
バトラコトキシンは神経細胞のナトリウムチャネルに結合して不可逆的に開き、閉じるのを防ぎます。ニューロンは信号を送ることができなくなり、麻痺を引き起こします。さらに、大量のナトリウムイオンが流入すると、神経と筋肉に浸透圧の変化が生じ、構造変化を引き起こします。中枢神経系にも影響がある可能性が示唆されていますが、どのような影響があるかは現時点ではわかっていません。
心毒性
バトラコトキシンは一般に神経毒に分類されますが、心筋に顕著な影響を及ぼし、その影響はナトリウムチャネルの活性化を介して媒介されます。心臓伝導が阻害され、不整脈、期外収縮、心室細動、その他の変化が起こり、心停止や心停止につながります。バトラコトキシンは、神経と筋肉で大量のアセチルコリンを放出し、シナプス小胞も破壊します。[引用が必要]バトラコトキシン R は、関連のあるバトラコトキシン A よりも毒性が強いです。[引用が必要]
処理
現在、バトラコトキシン中毒の治療に有効な解毒剤は存在しない。 [11] ベラトリジン、アコニチン、グラヤノトキシンはバトラコトキシンと同様に脂溶性の毒物であり、ナトリウムチャネルのイオン選択性を変化させるため、作用部位が共通していることが示唆される。これらの類似性のため、バトラコトキシン中毒の治療は、これらの毒物のいずれかの治療をモデルにするか、それに基づいて行うのが最善であると考えられる。また、同様の心臓毒性効果をもたらすジギタリスの治療をモデルにすることもできる。
解毒剤ではないが、膜の脱分極は、非競合的阻害剤であるテトロドトキシン[11]（フグ由来）またはサキシトキシン（「赤潮」）のいずれかによって防止または逆転させることができる。[要出典]これらは両方とも、ナトリウムフラックスに対するバトラコトキシンの効果と拮抗する効果を持つ。特定の麻酔薬は、このアルカロイド毒の作用に対する受容体拮抗薬として作用する可能性があるが、他の局所麻酔薬は競合的拮抗薬として作用してその作用を完全に阻害する。
出典
バトラコトキシンは、メリリダエ科のコレシン属に属するパプア産の甲虫4種、C. pulchra、C. semiopaca、C. rugiceps、C. sp. A.から発見されている[12] [13]。
ニューギニア固有の鳥類のいくつかの種は、皮膚と羽に毒素を持っています：アオカメムシ( Ifrita kowaldi )、コモズツグミ(別名アカモズツグミ、Colluricincla megarhyncha )、および以下のピトフイ種：カオグロトキピトフイ( Pitohui dichrous、鳥類の中で最も毒性が強い)、トキトキピトフイ( Ornorectes cristatus )、クロトキピトフイ( Melanorectes nigrescens )、[14] サビトキピトフイ( Pseudorectes ferrugineus )、およびアグロトキピトフイ[15]で、アグロトキピトフイは現在3種に分けられています：キタトキピトフイ( Pitohui kirhocephalus )、ラジャ・アンパット・ピトフイ( P. cerviniventris )、およびミナミトキピトフイ( P.ウロピギアリス（uropygialis）[16]
これらの鳥類の毒性の目的は定かではないが、これらの種にバトラコトキシンが存在することは収斂進化の一例である。これらの鳥類はバトラコトキシンを含む昆虫を食べて毒素を獲得し、皮膚からそれを分泌すると考えられている。[13] [17]
バトラコトキシンは、ニカラグアからコロンビアにかけて生息するヤドクガエル属Phyllobatesの全記載種からも見つかっており、その中にはゴールデンヤドクガエル（Phyllobates terribilis）、クロアシヤドクガエル（P. bicolor）、ラブリーヤドクガエル（P. lugubris）、ゴルフォドゥルセアヤドクガエル（P. vittatus）、ココエヤドクガエル（P. aurotaenia）などが含まれる。[12] [13] [18]ココエヤドクガエルには、現在では別種と認識されているP. sp. aff. aurotaeniaが含まれていた。これら6種のカエルはすべてヤドクガエル科に属する。
カエル自身はバトラコトキシンを生成しない。鳥類と同様に、カエルはバトラコトキシンを含む昆虫を食べて毒素を得て、皮膚から分泌すると考えられている。[13] Choresine属の甲虫はコロンビアには生息していないが、カエルは同じ科（ Melyridae ）の他の属の甲虫から毒素を得る可能性があると考えられており、そのうちのいくつかはコロンビアに生息している。[12]
飼育下で育てられたカエルはバトラコトキシンを生成しないため、リスクなく取り扱うことができます。しかし、10,000匹のカエルから得られるバトラコトキシン量はわずか180 mgであるため、研究に利用できるバトラコトキシンの量は限られています。[19]これらのカエルは絶滅の危機に瀕しているため、採取は非倫理的です。生合成研究は、バトラコトキシンの合成速度が遅いことも課題となっています。[5]
使用
この毒素の最も一般的な使用法は、コロンビア西部のエンベラ・ウォナアン族のノアナマ・チョコ族とエンベラ・チョコ族が狩猟に使用する 吹き矢に毒を盛るというものです。
チョコ族は毒矢を準備する際に、まずカエルを木片に突き刺す。[20] いくつかの説によると、カエルは木片に突き刺されるか、生きたまま火で焼かれ、痛みで泣き叫ぶ。カエルの皮膚に水疱ができ始めると、毒の泡ができる。矢の先端を毒に触れさせて準備するか、容器に毒を捕らえて発酵させる。新鮮なバトラコトキシンまたは発酵させたバトラコトキシンから作られた毒矢は、サルや鳥をその場で倒すのに十分である。神経麻痺はほぼ瞬時に起こる。他の説によると、カエルの口にシウルキダ（「竹の歯」）の棒を入れ、後ろ足の1本から出す。これにより、カエルの背中は大量の汗をかき、白い泡で覆われる。ダーツは泡の中に浸したり転がしたりすることで、最大 1 年間その殺傷力を維持します。
参照
- テトロドトキシン、バトラコトキシンと逆の働きをする毒素
引用
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