河豚毒素的毒性控制和應用前景

摘要：本文簡述了河豚毒素的分子結構、毒性機理、毒性控制及其在臨床上的用途。

關鍵詞：河豚毒素；毒性控制；應用

文章編號：1005－6629(2008)08－0043－03中圖分類號：Q959.4 文獻標識碼：E

豚，屬魚綱，豚科魚類的俗稱。體圓筒形，牙愈合成牙板。背鰭一個，無腹鰭。無鱗或有刺鱗。有氣囊，能吸氣膨脹。河豚魚肉鮮美，世界各國都有食用河豚魚的習慣。早在中國宋代，梅堯臣在《食河豚魚》詩中就贊道：“春洲生荻芽，春岸飛楊花。河豚當是時，貴不數魚蝦。” 蘇東坡詩中也談到：“萎蒿滿地蘆芽短，正是河豚欲上時。” 然而，在河豚身體里卻含有一種有毒物質，這種物質能使食用河豚的人神經麻痹、嘔吐、四肢發冷，進而心跳和呼吸停止。國內外都有吃河豚喪命的報道。1909年，日本的田原良純從豚屬魚卵內提取到一種粗產品毒素，將其命名為河豚毒素（tetrodotoxin，TTX）。1950年，橫尾晃獲得了TTX結晶狀物質。幾十年來，國外學者對TTX進行了一系列深入的研究，對其獨特的化學特性、藥理毒理作用等方面的研究收獲很多， TTX的主要藥理作用是通過抑制神經細胞的Na+內流，阻斷神經興奮的傳導[1]。此后，大多數研究工作都圍繞此展開。

1 河豚毒素的化學組成與理化性質

1.1河豚毒素的化學組成

河豚毒素（tetrodotoxin， TTX)又稱原豚素 (Spheroidine)， 是豚毒魚類及其他生物體內含有的一種毒性極強、相對分子質量較小的神經毒素，為氨基全喹唑啉型化合物，分子式C₁₁H₁₇O₈N₃，相對分子質量319.27。1950年得到TTX晶體，1964年分子結構被闡明，1972年被人工合成[2]。TTX結構特征為具有多羥基氫化5， 6-苯吡啶母核，含有1個碳環、1個胍基、6 個羥基，在C-5和C-10位有一個與半醛糖內酯相連的分開的環，通常以“兩性離子”的形式存在（見圖1），在溶液中存在 TTX、內酯型 TTX 和半縮醛型TTX 三種結構的動態平衡[3]。

1.2河豚毒素的理化性質

TTX純品是無色、無味、無臭的針狀晶體，微溶于水、乙醇，易溶于稀酒精，不溶于醚、氯仿、苯及二硫化碳。TTX是一種生物堿，它在弱酸中相對穩定，在強酸性溶液中則易分解，在堿性溶液中則全部被分解。例如用0.2mol/L的氨水和0.2mol/L的重碳酸鎂溶解河豚毒素可使其毒性減弱，若用1mol/L的氫氧化鈉，20min內可使TTX分解成喹唑啉化合物。TTX對紫外線和陽光有強的抵抗能力，經紫外線照射48h后，其毒性無變化，經自然界陽光照射一年，也無毒性變化。在胰蛋白酶、胃蛋白酶和淀粉酶等作用下不被分解。TTX對鹽類也很穩定。

2 河豚毒素的毒性機制與控毒研究

2.1河豚毒素的毒性機制

TTX為毒性極強的生物毒素之一，其毒性比氰化鉀強1250倍，且目前無有效的解毒劑[4]。河豚毒素除直接作用于胃腸道引起局部刺激癥狀外，被機體吸收進入血液后，能迅速使神經末梢和神經中樞發生麻痹，繼而運動神經麻痹；毒量增大時毒及迷走神經，影響呼吸，脈搏遲緩；嚴重時體溫和血壓下降，最后導致血管運動神經和呼吸神經中樞麻痹而引起迅速死亡。TTX為細胞膜鈉離子通道的選擇性快速阻斷劑，可阻止鈉離子進入細胞內，導致細胞膜去極化，阻止神經肌肉興奮的產生。研究發現，TTX的阻斷作用是由于毒素分子中的胍基活性部位與膜上特異性受體結合，再通過關閉機制(gating mechanism)使通道關閉，從而抑制或阻斷了神經－肌肉的傳導過程[5]。

2.2 河豚毒素控毒方法研究

據統計，我國因食用河豚魚中毒而死亡的人數每年都在100人以上。河豚魚中毒發病迅速且癥狀劇烈，通常在食用10min~45min內即發生不適，在4h~8h內死亡。目前，還沒有針對河豚魚中毒的特殊藥物，但通過及早處理，還是有可能挽救中毒者的生命。在中毒早期主要通過催吐、洗胃和下瀉處理，及時把毒素排除體外。具體措施如下: ①排毒。口服1%硫酸銅溶液100mL予以催吐；后用1 : 5000 高錳酸鉀溶液或0.5 %活性碳懸液洗胃；也可用高位清潔灌腸；最后口服硫酸鎂導瀉。②解毒。尚無特效解毒劑，但可用相應藥物以拮抗毒素對人體的毒性作用，如應用阿托品可拮抗毒素對心臟的毒性作用；肌注1 %硝酸士的寧，可拮抗毒素對運動麻痹的作用等。③輸液。輸液可以促進毒素盡快排出及維持水和電解質的平衡。④中草藥治療。鮮蘆根和鮮橄欖各100g 洗凈搗汁內服，早期可有解毒作用。⑤對癥治療。呼吸困難者可給予氧氣吸入；血壓下降者應用強心劑或升壓藥等[6]。

河豚毒素的解毒也一直是科學家們感興趣的研究項目。在對暗紋東方豚肝臟熱去毒效果的研究中發現，TTX在溫度較高條件下易被破壞。在100℃加熱4h，115℃加熱3h都能將毒素全部破壞。120℃加熱30min，200℃以上加熱10min，也可使其毒性全部破壞[7]。一般家庭的烹調加熱河豚毒素幾乎沒有變化，是食用河豚魚中毒的主要原因。日本Shiomi等發現一些海蟹對TTX的耐受力極高，原因是海蟹體內含有分子量大于10000的蛋白質能與TTX結合，從而降低TTX的含量，減少TTX的毒性[8]。中國的中草藥有一定的解毒功能，但解毒藥理至今還沒有得到確定。

3 河豚毒素的提取分離與檢測

3.1河豚毒素的提取分離

利用河豚毒素的弱堿性質，從河豚干燥內臟用稀酸提取，并加熱除蛋白后得到河豚毒素粗產品，再進一步純化制備精品。純化的方法主要有活性碳柱色譜法、離子交換樹脂-活性碳柱色譜法、苦味酸鹽精制法和高壓液相色譜法等。通過高壓液相色譜法可得到純度為99.5%的TTX。

3.2 河豚毒素的檢測方法

河豚毒素是一種非蛋白型劇毒性海洋生物毒素。目前測定TTX的方法有生物檢測法（小鼠檢測法）、 化學檢測法（薄層色譜法、紫外光分光光度法、熒光光度法、高效液相色譜法、氣相色譜-質譜法、毛細管電泳法等）、 免疫抗體法和組織培養法等應用于河豚毒素的研究中。這些方法基本已成型，但在靈敏度、操作難易程度、儀器設備要求等方面各有不同，所以要根據不同的實驗要求來選擇合適的檢測方法[9]。

4 河豚毒素的用途

河豚毒素作為工具藥被廣泛用于生理學和藥理學研究中，其潛在的臨床應用價值也一直受到人們的關注。經過提純的TTX具有多種藥用價值。TTX的麻醉作用比常用麻醉藥可卡因強16萬倍，而且持續時間長，臨床上TTX的針劑可以代替嗎啡、杜冷丁等，用于治療神經痛、關節痛、肌肉痛、麻風痛以及創傷、燒傷引起的疼痛，一般生效較嗎啡、杜冷丁遲，鎮痛時間長達12h~20h。此外，TTX還可用于癌癥晚期鎮痛。以河豚毒素為主要有效成分的戒毒藥高效、安全、無毒副作用，戒毒平均有效率達 98%，而且未見成癮報道[10]。

TTX對Na+通道的選擇性極高，能阻止Na+進入細胞，因而可阻止神經和肌肉產生興奮活動。臨床常用的抗心律失常藥如奎尼丁、利多卡因等，不僅能阻斷心肌Na+通道，也同時影響Ca2+或K+通道；而TTX選擇性阻斷Na+通道，不影響Ca²⁺和K+通道。這種專一性使TTX成為神經生理學、肌肉生理學研究領域中很有用的藥理學工具藥[11]。

作為典型的Na+通道阻滯劑，TTX以其獨特的物理化學性質在醫學和生物學等基礎研究領域發揮著越來越重要的用途。目前的研究表明，TTX廣泛分布于許多動物和微生物中。但由于在生物體內TTX的含量很低，提取所得含量更低，制約著藥源供應，以致河豚毒素制品價格昂貴。為此，在我國應進一步探索人工合成河豚毒素的生物技術，為河豚毒素制藥產業提供價廉質優的藥源。同時還要加緊開展河豚毒素的基礎研究和臨床應用研究，既力求盡量減少它的負面作用，又充分發揮 TTX 的作用。相信人類一定能夠找到一種快速高效的治療方法來解決河豚毒素的中毒問題，讓河豚毒素更好地的造福人類。

參考文獻：

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