Токсичность иглобрюхов

Известно большое количество морских иглобрюхов, которые содержат нейротоксин – тетродотоксин (TTX). Название «тетродотоксин» происходит от обозначения отряда Tetraodontiformes (Иглобрюхообразные). TTX представляет собой низкомолекулярный нейротоксин уникальной структуры. Различные производные TTX выделены из иглобрюхов, лягушек, тритонов и других организмов носителей. Высокоочищенный TTX нерастворим в органических растворителях, и растворяется лишь в подкисленной воде. Токсин стабилен в нейтральной и слабокислой воде и не разрушается при готовке (нагревании). В чрезвычайно низких концентрациях TTX ингибирует проведение потенциала действия селективными натриевыми каналами на мембране нерва или мышц. Летальная сила составляет 5-6 м.е./г, а минимальная летальная доза для человека равна примерно 10000 м.е. (2 мг).


Мышиные единицы (м.е.) — количество вещества, которое необходимо, чтобы убить самца мыши массой 20 г в течении 30 мин.


Основными симптомами отравления являются онемение губ, языка и конечностей, парестезии (анормальные ощущения вдоль проводящих путей периферических нервов), дизартрия (нарушение произносительной стороны речи), респираторный дистресс; смерть наступает от дыхательной недостаточности.

Действие яда протекает быстро (10-45 минут), либо медленно (3-6 часов). Смерть может наблюдаться в течение 20 минут, либо по истечение 24 часов после отравления. Обычно смерть наступает через 4-8 часов. Отравленный человек, продержавшийся 24 часа, обычно выздоравливает без осложнений. Симптомы могут сохраняться на протяжении нескольких дней [10].

Клинические проявления интоксикации:

Первый этап: онемение и ощущение покалывания и парестезии губ и языка, а затем лица и конечностей, головная боль, ощущения легкости, обильное потоотделение, головокружение, слюнотечение, тошнота , рвота, диарея, боль в животе, двигательные расстройства, слабость.
Второй этап: Усугубление паралича, сначала в конечностях, а затем в остальной части тела, и, наконец, паралич дыхательных мышц; затрудненное дыхание или одышка; сердечная аритмия; аномально низкое кровяное давление (гипотония); фиксированные и расширенные зрачки; кома; судороги; остановка дыхания; смерть [10].

Продукция и перенос тетродотоксина

В естественной среде обитания TTX продуцируется морскими бактериями, которые затем разносятся разнообразными живыми организмами.

Иглобрюхи получают TTX из пищи, затем при помощи специального механизма захвата токсин аккумулируется в печени и с кровотоком распространяется по коже. Процесс накопления TTX сильно зависит от возраста иглобрюха. Адаптация к поеданию токсичных организмов сделала их невосприимчивыми к яду и, более того, позволила сформироваться защитной системе от более крупных хищников. Стоит отметить, что тетрадоксин так сильно внедрился в обмен веществ рыбок, что даже участвует в передаче нервных импульсов в центральной нервной системе [1].

У морских иглобрюхов максимальная концентрация данного токсина наблюдается в яичниках и печени. К числу ядовитых морских видов можно отнести: Takifugu niphobles, T. poecilonotus, T. pardalis, T. snyderi, T. porphyreus, T. chinensis, T. obscurus, T. exascurus, T. pseudommus, T. chrysops, T. vermicularis, T. rubripes, T. xanthopterus, T. stictonotus, Tetraodon alboreticulatus, Pleuranacanthus sceleratus, Chelonodon patoca, Arothron firmamentum, Canthigaster rivulata, Lagocephalus lunaris, L. inermis, Takifugu flavidus.

Многолетние исследования тетродотоксина позволили сформулировать несколько постулатов: 1. Токсичность иглобрюха сильно зависит от индивида и региональных особенностей; 2. TTX распространяется различными организмами пищевой цепи; 3. Улитки накапливают TTX за счет поедания ядовитых звезд; 4. Морские бактерии преимущественно продуцируют TTX; 5. Иглобрюхи становятся неядовитыми, когда питаются кормом, исключающим нейротоксин; 6. Особь вновь становится токсичной при оральном введении TTX.

Помимо морских видов, токсичными являются также мелкие тетраодоны солоноватых и пресных вод Юго-Восточной Азии. Однако у последних наиболее ядовитой является кожа, а не яичники или печень. Исключением является вид T. Leiurus, у которого наиболее ядовитыми оказались яичники. Токсичность каждого вида зависит от индивида, области отлова и сезона.

Saitanu K. с коллегами [2] выполнили эксперименты с определением токсичности пресноводных видов Tetraodon nitrovirigis, Tetraodon steindacheri и Tetraodon fangi. Производилась наркотизация рыбок хинальдином, особей расчленяли на несколько частей: кожа, мышцы, печень, икра и кишечник. Tetraodon steindacheri были слишком маленькие и в качестве одного образца брали 4-8 штук.

Для выделения токсина в ткань вводили 0,03 н. раствор уксусной кислоты в эквивалентом объеме и массе. Образцы разрушали ультразвуком в течение 2 минут и центрифугировали при 2500 об/мин в течение 10 минут. 1 мл надосадочной жидкости вводили белым мышам внутрибрюшинно. Токсичность рассчитывали на основе таблицы доза/время смерти для тетродотоксина (Kawabata, 1978), в которой 1 м.е. описывалась как количество токсина, необходимое для умерщвления 20 г мыши за 30 минут.

Наиболее ядовитым оказались особи Tetraodon nitrovirigis. Их кожа имела токсичность 6576 м.е./г, затем следовали мышцы (32 м.е./г), кишечник (16 м.е./г) и печень (9 м.е./г). Для Tetraodon steindacheri соответствующие параметры имели значения – 961, 191, 43 и 69 м.е./г.В более раннем исследовании, определена токсичность T. Fangi: для кожи (813 м.е./г), икринок (336 м.е./г), мышц (331 м.е./г), печени (209 м.е./г) и кишечника (159 м.е./г). Для Tetraodon steindacheri значения составляли 907, 332, 282, 225 и 143 м.е./г, соответственно [3].

Стоит отметить, что если у иглобрюхов солоноватых вод в качестве нейротоксина выступает TTX, то у пресноводных видов это сакситоксины (STX), принадлежащие к семейству паралитических ядов моллюсков.

Сакситоксин представляет собой нейротоксин небелковой природы, образующийся динофлагеллятами, а также цианобактериями.

Эксперименты с внутримышечным введением данного вещества нетоксичным особям пресноводного вида T.turgidus приводили к накоплению 90% яда в коже и лишь 10% печени. Аналогичный эксперимент с морским видом T. Rubripes, которому вводили TTX, приводил к аккумуляции токсина в печени и его дальнейшему переносу с кровью к коже. Интересно, что введение пресноводному виду тетродотоксина приводило к гибели особей через 3-4 часа, однако более чем половина яда оставалась в коже. В дальнейшем были найдены и выделены из крови специфические связывающие TTX и PSP белки. Сопротивляемость к действию тетродотоксина и сакситоксина определяется механизмами его захвата, в которых участвуют белки переносчики, и устойчивостью работы NaV-каналов, в области поры которых наблюдаются точечные и множественные мутации [7].

Зачем фугу и другим иглобрюхам нужен яд?

Возникает вопрос, какое биологическое значение имеют данные нейротоксины в жизни иглобрюхов? Можно сделать определенные выводы на основе изучения распределения токсина в организме рыбок. Так, у морских иглобрюхов (фугу) отмечается высокая концентрация нейротоксина в икринках, что делает её несъедобной для хищников. Кроме того, в исследованиях, проведенных на Fugu niphobles, продемонстрирована продукция и выделение тетродотоксина через желточную мембрану овулируемых икринок, который действует как феромон для приманивания самцов (но не самок), что повышает шансы на оплодотворение [7]. Тетродотоксин, выделяемый при воздействии внешнего раздражителя, найден в TTX-связывающих железах и секреторных клетках кожи. Kodama с соавторами 1985 в экспериментах in vivo наблюдали выделение тетродотоксина в воду из кожи ядовитых морских иглобрюхов при стимуляции их электрическим током [4].

Недавно было обнаружено, что кормление нетоксичного иглобрюха рационом с TTX приводит к возрастанию у него иммунитета.

Вероятно, важное значение имеют эффекты TTX в центральной нервной системе. Так, кормление нетоксичных мальков T. rubripes тетродотоксином приводит к появлению у них природного оборонительного поведения.

До недавнего времени считалось, что ядовитость иглобрюхов определена экзогенной природой токсина, но и здесь не обошлось без исключений. Хотя взрослые особи не могут продуцировать тетродотоксин, в исследованиях, проведенных на эмбрионах вида Fugu niphobles, показана продукция эндогенного тетродотоксина вплоть до момента появления личинок. Икра морского иглобрюха искусственно оплодотворялась и выращивалась в лабораторных условиях [5].

Аналогичные результаты получены для вида T. rubripes. В эксперименте использовались кладки от двух ядовитых самок T. rubripes (образец 1 и 2). Токсичные икринки искусственно оплодотворялись, инкубировались в 50 литровом аквариуме в течение 50 дней, а затем помещались на 48-38 дней в сетчатые клетки на берегу моря. Содержание ТТХ оплодотворенных икринок образца 1 изначально составляло 13.0 мкг ТТХ/г, и 67.6 мкг ТТХ/г на личиночной стадии (4 дня отроду), а затем концентрация снижалась до 0.28 мкг ТТХ/г к 98 дню. Напротив, общий уровень ТТХ у отдельной икринки возрастал с 0.016 мкг ТТХ/г до 0.01-0.03 мкг ТТХ/г на личиночной стадии, вплоть до 30 дня после рождения. Впоследствии, общий уровень ТТХ значительно возрос в период культивирования в клетках на море, достигая 4.80 мкг ТТХ/г к 98 дню. Изменения в выборке 2 были аналогичны. Исследование показало, что содержание тетродотоксина на грамм тела особи снижается в течение прогрессивного развития и роста от икринки до малька, в то время как общий уровень нейротоксина возрастает [6].

Одно из возможных объяснений данного феномена можно получить в недавней работе с участием диких особей Fugu rubripes, выловленных в китайском море Бохай. В их яичниках, печени, кишечнике и желчном пузыре были обнаружены тетродотоксин-продуцирующие бактерии родов Bacillus (19 штаммов) и Actinomycete (1 штамм) [8].

Все больше подтверждений находит гипотеза о существовании симбиоза между ТТХ-продуцирующими бактериями и животными, обладающими резистентностью к нему. Сравнительно недавно у иглобрюха Arothron hispidus, выловленного около Парангипеттай, юго-восточной Индии, были обнаружены ТТХ-продуцирующие бактерии Kytococcus sedentarius, Cellulomonas fimi и виды Bacillus. При этом образцы Bacillus преобладали в печени и кишечнике рыб [9].
——
основной источник:
1. Osamu Arakawa, Deng-Fwu Hwang, Shigeto Taniyama and Tomohiro Takatani. Toxins of Pufferfish That Cause Human Intoxications. // Coastal Environmental and Ecosystem Issues of the East China Sea, 2010, pp. 227–244.
Дополнительные:
2. Kriengsag Saitanu. Toxicity of the Thai Freshwater Pufferfish. Tetraodon nigroviridis and T. steindachneri. // Asian Fisheries Science 5 (1992):383-3863.
3. Saitanu K, Laobhripatr S, Limpakarnjanarat K, Sangwanloy O, Sudhasaneya S, Anuchatvorakul B, Leelasitorn S. Toxicity of the freshwater puffer fish Tetraodon fangi and T. palembangensis from Thailand.// Toxicon. 1991;29(7):895-7.
4. Kriengsag Saitanu. Toxicity of the Thai Freshwater Pufferfish. Tetraodon nigroviridis and T. steindachneri. // Asian Fisheries Science 5 (1992):383-3865.
5. Matsumura K.. Production of tetrodotoxin in puffer fish embryos. // Environmental Toxicology and Pharmacology. Volume 6, Issue 4, 1 December 1998, Pages 217-2196.
6. Nagashima Y, Mataki I, Toyoda M, Nakajima H, Tsumoto K, Shimakura K, Shiomi K. Change in tetrodotoxin content of the puffer fish Takifugu rubripes during seed production from fertilized eggs to juveniles. // Shokuhin Eiseigaku Zasshi. 2010;51(1):48-51.
7. Chong Hyun Lee and Peter C. Ruben. Interaction between voltage-gated sodium channels and the neurotoxin, tetrodotoxin // Channels (Austin). 2008 Nov-Dec;2(6):407-12. Epub 2008 Nov 12.
8. Wu Z, Yang Y, Xie L, Xia G, Hu J, Wang S, Zhang R. Toxicity and distribution of tetrodotoxin-producing bacteria in puffer fish Fugu rubripes collected from the Bohai Sea of China. Toxicon. 46 (4) : 471–476. 2005
9. Bragadeeswaran S., Therasa D., Prabhu K., Kathiresan K. Biomedical and pharmacological potential of tetrodotoxin-producing bacteria isolated from marine pufferfish Arothron hispidus (Muller, 1841). J Venom Anim Toxins incl Trop Dis. volume 16. issue 3. 2010
10. www.cdc.gov/niosh/ershdb/emergencyresponsecard_29750019.html

Раздел: Вопросы физиологии рыб, Семейство Четырёхзубые
Метки: , , ,
Похожие статьи:

Рыбы семейства Четырехзубых контролируют уровень магния для выживания

Возможная причина стерильности одомашненных иглобрюхов

Как иглобрюх получил свой «клюв»

Кормление иглобрюха

Улитки на корм тетраодонам

Реакция постоянных читателей:

Заметил ошибку, тык*:

 Orphus

Комментарии Вконтакте:

Добавить комментарий

Войти с помощью: 

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *