A tetrodotoxina, xeralmente abreviada TTX, é unha potente neurotoxina. O seu nome deriva dos peixes Tetraodontiformes, grupo ao que pertencen o peixe globo, peixes ourizo, peixe lúa, e peixe bésta e no que hai varias especies que a conteñen. Tamén aparece noutros animais acuáticos (por exemplo nos polbos de aneis azuis, o tritón Taricha granulosa, e os caracois natícidos). Non obstante, quen realmente produce a toxina son certas bacterias simbióticas ou infectantes como Pseudoalteromonas, Pseudomonas, e Vibrio entre outras, que pasan a toxina aos tecidos do animal.
A tetrodotoxina inhibe o disparo dos potenciais de acción en nervios ao unirse ás canles de sodio reguladas por voltaxe das membranas das neuronas e bloquear o paso de ións sodio (responsables da fase elevada do potencial de acción) na neurona.
O seu mecanismo de acción, que bloquea selectivamente a canle de sodio, foi demostrado definitivamente en 1964 por Toshio Narahashi e John W. Moore na Universidade Duke.
Fontes naturais
Ademais de nas bacterias, nas que se cre que está en último extremo a orixe biosintética desta molécula (véxase máis abaixo), a tetrodotoxina foi illada de moitas especies animais, como: varias especies de peixes globo, certos peixes anxo,Sigma-Aldrich Tetrodotoxin (T8024) - Product Information Sheet. varias especies de polbo de aneis azuis, como Hapalochlaena maculosa (onde se lle chama "maculotoxina"), especies dos gasterópodos Niotha, especies da familia de caracois Naticidae, varias estrelas de mar, como certas especies de Astropecten, varias especies de cangrexos xántidos. especies de quetógnatos, especies de nemertinos, algúns platihelmintos políclados, planarias terrestres do xénero Bipalium, sapos do xénero Atelopus, e tritóns do xénero Taricha, como Taricha granulosa (onde inicialmente foi chamada "taricatoxina").
Mosher e colaboradores demostraron en 1964 que a taricotoxina era idéntica á TTX, e da identidade da maculotoxina e a TTX informaron Scheumack e outros en Science en 1978, e a sinonimia destas dúas toxinas é apoiada en publicacións modernas (por exemplo, en Pubchem e en libros modernos de toxicoloxía,) aínda que seguen imprimíndose monografías históricas que o cuestionaban.
A toxina é variadamente utilizada polos metazoos como biotoxina defensiva para repeler os predadores, ou como un veleno tanto defensivo como predador (por exemplo, en polbos, quetógnatos, e nemertinos). Aínda que a toxina actúa como mecanismo de defensa das presas, algúns predadores que capturan esas presas, como a serpe Thamnopis sirtalis desenvolveron unha resistencia á TTX.
A asociación da TTX con poboacións de bacterias simbióticas, infectantes ou consumidas que se encontran dentro dos animais dos cales é illada a toxina, está, en 2016, relativamente clara; a presenza de bacterias produtoras de TTX no microbioma de metazoos determínase por métodos de cultivo, a presenza da toxina por análise química, e a asociación da bacteria coa produción de TTX por ensaio de toxicidade dos medios nos que se sospeita que creceu a bacteria. Como indicaron Lago et al., "hai boas evidencias de que a captación de bacterias que producen TTX é un elemento importante da toxicidade por TTX en metazoos mariños que presentan esta toxina." Entre as bacterias produtoras de TTX están especies de Actinomyces, Aeromonas, Alteromonas, Bacillus, Pseudomonas, e Vibrio; nos seguintes animais foron implicadas bacterias específicas:Para unha lista máis completa de especies bacterianas que producen TTX asociadas con metazoos dos que se illou a toxina ou se observou toxicidade, e para unha completa discusión da literatura sobre a orixe bacteriana da toxina (e das perspectivas en contrario que permanecen, por exemplo en tritóns), así como para unha completa discusión especulativa sobre a súa biosíntese, ver
especies de Vibrio como Vibrio alginolyticus, no peixe globo Fugu vermicularis, Vibrio alginolyticus na estrela de mar Astropecten polyanthus, especies de Aeromonas no peixe globo Takifugu obscures, especies de Vibrio, Pseudomonas, e Aeromonas no gasterópodo Niotha clathrata, especies de Alteromonas, Bacillus, Pseudomonas, e Vibrio no polbo de aneis azuis da especie Hapalochlaena macula, especies de Vibrio como Vibrio alginolyticus en quetógnatos, e especies de Vibrio en nemertinos.
A asociación das bacterias coa produción da toxina é inequívoca. Lago e colaboradores afirmaron que: "propuxéronse bacterias simbióticas endocelulares como posible fonte da TTX eucariota por medio dunha vía exóxena," e Chau e colaboradores indicaron que: "a ampla distribución da TTX en organismos filoxeneticamente distintos… indica fortemente que as bacterias simbióticas xogan un papel na biosíntese da TTX", aínda que a correlación foi ampliada á maioría pero non a todos os metazoos nos cales a toxina foi identificada. Non obstante, hai unha única excepción, a dos tritóns da especie Taricha granulosa, nos que non se detectaron bacterias produtoras de TTX nos seus tecidos con maiores niveis de toxinas (pel, ovarios, músculo), usando métodos de PCR, aínda que se indicaron reservas técnicas sobre esa estratexia. Algo fundamental para o argumento xeral é que os peixes globo Takifugu rubripes capturados e criados en laboratorio con dietas controladas libres de TTX "perderon a súa toxicidade co tempo," mentres que nos da especie Fugu niphobles cultivados que carecían inicialmente de TTX, ao alimentalos con dietas que contiñan TTX viuse como a TTX nos seus fígados se incrementaba ata niveis tóxicos. Por tanto, como as bacterias que producen TTX están presentes abondosamente nos sedimentos acuáticos, cobra forza a idea da orixe da toxicidade a partir da inxestión de TTX e/ou bacterias produtoras de TTX, con acumulación e posible posterior colonización e produción. Non obstante, ante a ausencia de vías biosintéticas claras coñecidas (que están presentas en bacterias pero non en metazoos),Como Chau et al., op. cit., indicou: "Malia a súa longa historia e un amplo coñecemento da súa toxicidade e farmacoloxía, non se coñecen nin a ruta da TTX nin a orixe bioxénica da TTX. O debate sobre se a TTX deriva de bacterias ou é endóxena dos animais hóspedes está en marcha e o único estudo publicado sobre os substratos da biosíntese da TTX demostrou non ser concluínte." queda por demostrar plenamente se a TTX se orixina en todos os metazoos coa participación bacteriana, e se as cantidades de toxina observadas son o resultado da inxestión, inxestión e colonización, ou dalgún outro mecanismo.
Bioquímica
A tetrodotoxina únese ao que se coñece como sitio 1 da canle de sodio regulada por voltaxe rápida. O sitio 1 está localizado na abertura do poro extracelular da canle iónica. A unión de calquera molécula a este sitio desactiva temporalmente a función da canle iónica. A saxitoxina, neosaxitoxina e varias conotoxinas tamén se unen ao mesmo sitio.
O uso da TTX como sonda bioquímica seviu para esclarecer a existencia de dous tipos distintos das canles de sodio reguladas por voltaxe presentes en humanos: as canles de sodio reguladas por voltaxe sensibles á tetrodotoxina (canle TTX-s Na+) e as canles de sodio reguladas por voltaxe resistentes á tetrodotoxina (canle TTX-r Na+). As células nerviosas que conteñen canles TTX-r Na+ están localizadas principalmente no tecido cardíaco, mentres que as células nerviosas que conteñen canles TTX-s Na+ dominan o resto do corpo.
A TTX e os seus análogos foron historicamente importantes axentes para a súa utilización como ferramentas químicas, para o uso en caracterización de canles e en estudos fundamentais da función da canle. A prevalencia das canles TTX-s Na+ no sistema nervioso central fai que a tetrodotoxina sexa un valioso axente para silenciar a actividade neuronal en cultivos celulares.
Síntese química
En 1964 un equipo de científicos liderados por Robert B. Woodward na Universidade Harvard dilucidaron a estrutura da tetrodotoxina. A estrutura foi confirmada por cristalografía de raios X en 1970. Yoshito Kishi e colegas na Universidade de Nagoya, Xapón, informaron da primeira síntese total da D,L-tetrodotoxina en 1972. M. Isobe e colegas da Universidade de Nagoya, Xapón e J. Du Bois et al. da Universidade Stanford, EUA, informaron da síntese total asimétrica da tetrodotoxina en 2003. As dúas sínteses de 2003 usaron estratexias moi diferentes; as rutas de Isobe estaban baseadas en reaccións de Diels-Alder e os traballos de Du Bois fixéronse usando a activación de enlaces C-H. Desde entón, os métodos avanzaron rapidamente, co desenvolvemento de varias estratexias novas para a síntese de tetrodotoxina.
Regulación
Unión Europea O Regulamento (CE) N° 853/2004 do Parlamento Europeo e do Consello de 29 de abril de 2004 polo que se establecen normas específicas de hixiene dos alimentos de orixe animal, prohibe a venda na Unión de peixes que conteñen TTX como tetraodóntidos, mólidos, diodóntidos e cantigastéridos no seu anexo III, sección VIII (Produtos da pesca), cap. V (Normas sanitarias), parte E (Toxinas).Parlamento Europeo e Consello Regulamento 853/2004
Ademais, foron detectadas cantidades mínimas de tetrodotoxina en mexillóns e caramuxos nalgúns países de Europa, entre eles en Galicia, o que motivou que Países Baixos fixese a proposta na Unión Europea de obrigar a medir esa toxina nos bivalvos (como se fai xa con outras biotoxinas) e poñer un límite mínimo aceptable, aínda que non se tomou polo momento (xullo de 2016) ningunha decisión.La Voz de Galicia. Holanda sobresalta al sector al proponer generalizar el control de tetrodotoxinaLa Voz de Galicia. La marea roja solo permite extraer mejillón de dos polígonos de Sada.
Xapón No Xapón é tradicional comer fugu (peixe globo), que se considera unha delicia, e o seu consumo está legalmente permitido, polo que alí o envelenamento por tetrodotoxina é unha preocupación para a saúde pública. Os chefs dos restaurantes que o preparan e venden deben ter un adestramento especial e unha licenza, e eliminar coidadosamente as vísceras do peixe para reducir o risco de envelenamento. Potencialmente hai un risco de incorrecta identificación ou mal etiquetado, especialmente en produtos preparados e conxelados.
Estados Unidos Nos Estados Unidos a tetrodotoxina aparece na lista de axentes selectos do Departamento de Saúde e Servizos Humanos, e os científicos deben rexistrar nese departamento o uso da tetrodotoxina nas súas investigacións. Porén, os investigadores que posúan menos de 100 mg están exentos desa regulación. A FDA autoriza certas importacións de fugu (peixe globo) debidamente preparado no Xapón, que se consome nalgúns restaurantes norteamericanos con licenza (por exemplo en 2003 tíñana 17 restaurantes; 12 deles en Nova York.) Washington City Paper. Blown Away? Poisonous Japanese Tora-Fugu Is Rare, Expensive, and Almost Flavorless
Envelenamento
Toxicidade A TTX é extremadamente tóxica. A súa dose letal media oral (LD50) no rato é de 334 μg por kg. Como comparación, a LD50 oral do cianuro de potasio no rato é de 8,5 mg por kg, o que indica que mesmo oralmente a TTX é máis velenosa que o cianuro. Tamén é máis perigosa inxectada, cunha cantidade necesaria para chegar á dose letal por inxección de só 8 μg por kg en ratos.
A toxina pode entrar no corpo da vítima por inxestión, inxección, ou inhalación, ou por abrasións na pel.
O envelenamento ocorre como consecuencia do consumo de peixes da orde Tetraodontiformes, e é extremadamente grave. Os órganos (como o fígado) do peixe globo poden conter niveis de TTX suficientes para producir parálise do diafragma e a morte debido a falta de respiración. A toxicidade varía entre especies e en diferentes estacións e localidades xeográficas, polo que a carne de moitos peixes globo pode non ter unha toxicidade perigosa.