河豚毒素:天然毒素-中文百科頻道

概述

河豚毒素，tetrodotoxin，簡稱TTX，是一種能麻痹神經的劇毒，通常隻需氰化鉀五百分之一就可置人于死地的劇毒，中毒的人會因神經麻痹而窒息而死，其中毒素直接進入血液中毒死亡速度最快。物質安全資料表中記載，河豚毒素的口服半數緻死量（LD50）是334 μg/kg。假設對每個不同體質的人類緻死份量相若，則25毫克的河豚毒素足以殺死一個重75公斤的成人。

性能特點

河豚毒素一種存在于河豚、蝾螈、斑足蟾等動物中的海洋毒素。毒素主要存在于河豚的性腺、肝髒、脾髒、眼睛、皮膚、血液等部位。

在堿性溶液中易分解，在低的pH值溶液中也不穩定。河豚毒素是強烈的神經毒素，很低濃度的河豚毒素就能選擇性地抑制鈉離子通過神經細胞膜。河豚毒素還有其他藥理作用，是神經生理學和肌肉生理學研究的有用工具。

河豚毒素(TTX)系小分子量非蛋白質神經毒素，河豚毒中毒後，潛伏期短、病死率高，吸收後迅速作用于末梢神經和中樞神經系統，使神經傳導障礙，首先感覺神經麻痹，後運動神經麻痹，嚴重的腦幹麻痹導緻呼吸循環衰竭。一直被認為是海地巫毒的一種巫術材料和現實中會令人進入最接近喪屍狀态的一種毒劑。

化學性質

分子式C11H17N3O8，分子量為319，無色棱柱狀晶體。對熱不穩定。難溶于水，可溶于弱酸的水溶液。TTX 是發現最早的小分子海洋毒素,毒性極大,LD50為8. 7μg/ kg ,是氰化鈉的1000 倍。河豚毒素怕堿，在堿性水溶液中，其結構迅速受到破壞，毒性很快就會消失。将河豚毒素加熱到200℃，它就會變黑，但不分解，超過220℃炭化，其毒性很快就會消失。

河豚毒素不溶于水，因此在生産過程中可以用純水洗去其中的雜質。但是，若從河豚内髒中提取河豚毒素，則又必須通過水來浸泡。隻要浸泡一個小時，河豚毒素就能從内髒中流到水裡。根據這個原理，人們應該将“拼死吃河豚”改為“拼洗吃河豚”。

生物活性

很多海洋食品中毒事件都與TTX 有關，河豚中毒是魚類中毒中最為嚴重的一類,患者病死率高達60%。TTX中毒的主要臨床表現為知覺麻痹、運動障礙、頭暈頭痛、惡心嘔吐、血壓下降、呼吸困難、嚴重者因呼吸衰竭而死亡。TTX 還是麻醉劑，其局部麻醉作用是普魯卡因(procaine)的4000倍，可作為癌症後期的緩解藥。TTX 的作用機理與陸地發現的毒素不同，極低的濃度就能選擇性地抑制鈉離子通過神經細胞膜，但卻允許鉀離子通過，TTX 是一種電壓敏感的鈉通道(voltage gated sodium channels ,VGSC)外口特異性阻滞劑，神經、肌肉、心肌傳導纖維等可興奮細胞膜生的鈉通道，并具有高度專一性,其作用機制是通過與膜上的專一受體結合，再通過關啟機制關閉通道,從而阻滞神經細胞的興奮與傳導。

TTX 分子中1 ,2 ,32胍氨基及其附近的C4 ,C9 ,C10 碳上的羟基為活性基團。胍氨基在生理條件下通過質子化形成正電活性區域，與專一受體蛋白的負性羟基結合，其周圍羟基以氫鍵形式與受體結合,受體位于膜外層離子孔附近。

TTX 是神經生物學和藥理學研究極為有用的工具藥。TTX 還是一種較強的鎮痛藥，除對術後疼痛無效外，對其他疼痛均有效，作用緩慢且持久，沒有成瘾性的報道。

檢驗方法

随着漁業的發展，河豚魚中毒事件的屢次出現，以及當前可能被恐怖分子利用的潛在威脅，使TTX的檢測越來越為人們所重視，并具有重要的現實意義，檢測方法可分為生物測定法、理化分析法和免疫化學法、生物測定法、高效液相色譜紫外檢測法（HPLC-UV）、高效液相色譜熒光檢測法（HPLCFLD）、高效毛細管電泳法（HPCE）、液質聯用、氣質聯用等方法。生物法有酶聯免疫（ELISA）法和小鼠法等。

生物測定法

小鼠生物實驗法、競争置換法、組織培養生物實驗法、動電位法。

理化分析法

熒光法、紫外分光光度法、薄層色譜法及其聯用技術、電泳法及其聯用技術、氣相色譜法及其聯用技術、高效液相色譜法及其聯用技術。

免疫化學檢測法

TTX的檢測方法很多，每種方法都有其優缺點，可根據實驗條件及要求選擇恰當的檢測方法。TTX作為鈉離子通道阻斷劑，雖然毒性強，但在臨床中也可作為高效鎮痛劑，并且對某些腫瘤有抑制作用，在神經生物學、藥理學、肌肉生理學等方面被廣泛用于工具藥。随着TTX檢測手段的不斷完善，TTX的研究将會有更大的發展，在食品檢驗、中毒診斷、治療及國家安全等方面發揮更大的作用。

ELISA法

ELISA法具有特異性好、靈敏度高，可定量檢測，而且有采樣量極小等特點，多用于河豚毒素的痕量檢測；小鼠法是利用河豚毒素的毒性特點進行的小鼠毒性檢測的方法，方法簡便，但定量不準确且重複性差、目标性差，已少用。

HPLCUV法

HPLCUV法是常用的檢測手段，既可以檢測含量，又可以作為有關物質的考察，河豚毒素沒有紫外光譜特征吸收，采用末端吸收進行檢測；國外多采用柱後衍生化熒光檢測的方法進行含量測定，河豚毒素本身沒有熒光，氫氧化鈉破壞後産生降解産物C9堿具有熒光；熒光檢測的靈敏度比紫外檢測的靈敏度高，但在含量測定檢測結果上兩種方法不存在顯著性差異。

HPCE法

HPCE法具有高分離度和高柱效的優點，但其有重現性差、靈敏度低、需要加入内标才能定量，在有更好的HPLC檢測方法時，HPCE隻能作為一個補充方法。具有高靈敏度與選擇性的液質聯用和氣質聯用在分析河豚毒素及其類似化合物時顯示出了其特有的專屬性和高分辨、高靈敏的優越性，也是近幾年研究較多的方法，為河豚毒素雜質定性檢測提供保障。

毒理作用

毒素選擇性地阻斷鈉離子透過神經細胞膜，從而阻斷了神經系統的興奮傳導，使機體發生神經性麻痹，因而出現呼吸麻痹，血壓下降，由于呼吸中樞深度麻痹窒息死亡。

臨床上，河琢毒素針劑可代替嗎啡、度冷丁、阿托品和南美筒箭毒。用于治療神經痛，起效較嗎啡慢，但鎮痛時間可達12-20小時。

應用領域

1、用作鎮痛劑、麻醉劑，對于神經痛、肌肉和關節創傷産生的疼痛，對晚期癌痛有顯著鎮痛作用，且不成臆。用于局部麻痹要比一般局部麻經強上萬倍，比普魯卡因強16萬倍，比狄布卡因(DIBUCCAINE)強1萬倍。

2、用作搔癢鎮靜劑，對皮膚搔癢症可以止癢而促其痊愈。

3、用于呼吸鎮靜劑，治氣喘和百日咳。

4、用于鎮痙劑，治療松馳肌肉痙攣，胃痙攣和破傷風痙攣等病的特效藥。

5、由于河琢毒素具有充血作用，對陽屢和婦女陰冷也有效。

6、具有尿意鎮靜作用，對遺尿症有良效。

7、這種毒素還是生化試劑和皮膚防皺劑。

産生原因

科學家發現，河豚毒素是河豚魚吃了含有河豚毒素的海洋藻類，并且通過自身的轉化而存在于體内。本來是有毒的河豚，如果将它的幼苗弄到池塘進行人工飼養，它就能失去毒性。但是，如果給它喂食含有河豚毒素的餌料，它就會毒化，從而重新産生河豚毒素。

河豚毒素的産生，除了與河豚餌料密切相關，還與河豚本身對毒素的接受機制有關。在同一海域，雖然大量生長着含有河豚毒素的海藻，但是有的河豚吃它，而有的河豚則不吃它，因此就出現含毒河豚與不含毒河豚的差異。

海洋中含有TTX的細菌（即藻類），主要有弧菌屬、假單胞菌屬、發光菌屬、鄰單胞菌屬、芽胞杆菌屬、不動杆菌屬等。放線菌主要是鍊黴菌屬。這些含有河豚毒素的細菌，如果被具有接受機制的河豚或其它動物大量吞食，就會在體内形成強大的TTX毒力。

對于具有TTX接受機制的河豚，若将TTX注射到它體内，它不會産生中毒現象，而對于其它魚類是否這樣，我們的試驗仍在進行中。

根據河豚毒素産生的原理，人們不必擔心未來的TTX原料會枯竭。科學家已經試驗成功，可以從含有TTX的細菌中直接提取TTX。人們可以采用生物工程技術大量繁殖這類含有TTX的細菌，從而能保證TTX提取的原料來源。

産生機理

河豚毒素是細胞膜鈉離子通道選擇性阻斷劑。細胞膜鈉離子通道的阻斷，導緻細胞膜去極化，從而特異性地幹擾了神經一肌肉的傳導過程。體外實驗證明，河豚毒素對細胞膜上某些部位有非常強的親和力，即使是非常稀的溶液（10–8M），細胞膜表面上每平方微米僅吸附幾十分子，就可以完全暫時性中斷鈉離子流透入細胞膜，而鈉離子流對神經一肌肉興奮是必須的，然而穩定狀态的鉀離子流（它對靜止狀态的膜是重要的）則完全不受影響。有證據說明，河豚毒素的胍基對阻斷鈉離子通道起決定性作用。

河豚毒素對細胞膜的作用過程，并不是簡單的“分子嵌塞作用”，而是通過毒素與膜上專一性受體結合。再通過關閉機制（gating mechanism）使通道關閉，河豚毒素作用于毒素受體（RTOX），可使h閘門（h—gate）關閉，阻滞鈉離子通過細胞膜，使細胞膜失去極化狀态，從而抑制甚至阻斷了神經一肌肉的傳導過程，導緻神經肌肉活動障礙，嚴重者可發生麻痹狀态。類似箭毒樣作用，最後可引起呼吸中樞麻痹使呼吸停止，血管中樞麻痹，可引起血壓下降，脈搏遲緩。最終因呼吸停止和循環衰竭而死亡。

河豚毒素中毒主要表現為神經中樞和神經末梢的麻痹。一般先是感覺神經麻痹，繼而運動神經麻痹，使肢體無力甚至不能運動。血管中樞麻痹引起血壓下降，脈搏遲緩。呼吸中樞麻痹導緻呼吸停止而死亡。此外，河豚毒素還可作用于胃腸道粘膜，引起急性胃腸炎症狀。并能抑制去甲腎上腺素的釋放。

河豚毒素是神經細胞膜藥物研究的标準工具藥，臨床上用于治療各種神經肌肉痛、創傷及癌痛，腸胃及破傷風痙攣等。也用于局部麻醉藥及神經性漢森（Hansen）型疾病等。

臨床表現

潛伏期短，一般為30分鐘至3小時，病程發展迅速。中毒者首訴局部皮膚“麻或刺痛感”，以後延及手指及腳趾，再到四肢的其他部位，麻感逐漸加重。有些患者沂說身體好象有“漂浮”感。

1、神經系統：口唇、舌尖麻木，舌和喉嚨蒼白，并且有蟻走和辛辣感，繼則全身麻木，肌肉顫搐，共濟失調，四肢無力癱瘓，最後進入廣泛的肌肉麻痹：咽和喉最先麻痹，導緻失音和吞咽困難，進而語言能力喪失，最後眼球固定，且常伴以驚厥。從發病到死亡，整個過程患者始終神志清楚，敏銳，但也有部分患者呈昏迷狀态。

2、消化系統：症狀出現早，主要表現為惡心、嘔吐、腹瀉和上腹部痛。嚴重者可出現稀水樣大便、血便等症狀。

3、呼吸系統：初始為呼吸窘迫、呼吸頻率增高、鼻孔搐動、以及呼吸淺表。以後，呼吸窘迫變得非常明顯，并出現嘴唇、四肢和身體發绀，最後，呼吸肌進行性上行麻痹，成為死亡的主要原因之一。

4、循環系統：心前區疼痛、脈率加速、細弱，出現多種心律失常，血壓下降，最終導緻循環衰竭。

5、視覺系統：開始瞳孔收縮，以後散大，随着症狀加重，眼球固定，瞳孔和角膜反射喪失。

據日本統計資料表明，河豚魚中毒，死亡率為60％。且死亡多發生在中毒後6～24小時内，若能存活24小時以上，則預後良好。

提取工藝

河豚毒素的提取工藝十分複雜。據有關資料介紹，每100公斤河豚卵隻能提取1克粗品，而将粗品純化成精品，其損耗率将是50%。由于河豚毒素得率低微，故全球每年的河豚毒素産量很少，有不少報道說每年隻産25克。

工藝流程

河豚卵巢→水提取→除蛋白質→離子交換→脫色→活性炭吸附→濃縮→精制→結晶

操作要點

1．原料：取新鮮河豚魚卵巢，如不及時使用可保存在福爾馬林溶液中，卵巢需磨碎才能加工。

2．提取：碎卵巢加水浸泡4天，過濾後，再加水泡1天。反複三次，三次濾液合并，浸泡時需在0--5℃低溫下進行。

3．除蛋白質：濾液中有許多水溶性蛋白質需去除，可用加熱法處理。将濾液加熱至沸，并維持10分鐘，使蛋白質産生熱變性析出濾去，取濾液。

4．離子交換：要提純毒素，需用離子交換方法将一些雜質去除，河豚毒素帶正離子，所以可用弱酸性陽離子交換樹脂進行交換，當樹脂交換飽和後(用小白鼠跟蹤進行毒性測定)，停止上柱，分别用水及10％醋酸洗脫交換柱，并分别收集洗脫液。

5．脫色：洗脫液毒性已很強，但色澤較深，需脫色處理。用醋酸調節洗脫液的pH至4--6，加3％活性炭，加熱至80℃，然後過濾，得無色澄清濾液。

6．吸附：為了得到更純的毒素，需進一步提純。用硬脂酸減活處理後的活性炭柱将毒液吸附(濾液需用8％氨水調節pH至9)，吸附飽和後再用含0.5％醋酸的20％乙醇溶液洗脫，洗脫至最後洗脫液無毒為上，收集洗脫液。

7．濃縮：洗脫液于70℃以下減壓濃縮，蒸發去除水分和乙醇，此時液體呈淡黃色油狀。

8．粗品：用5％醋酸溶液，再用8％氨水調：節pH至9，并放置在低溫處24小時，析出的白色固體即為河豚毒素粗品。

9．結晶：如想繼續提取精品結晶，則将上道工序反複進行溶解、沉澱，幾次後再将析出的沉澱加等量苦味酸混合，加入少量水加熱溶解、過濾，低溫析出結晶，此工序也要反複3--4次，才能得到較純的結晶狀河豚毒苦味酸鹽，将此産品加熱水溶解，并滴人10％氨水調pH至9，冷卻、結晶、洗滌，再加10％醋酸溶解，用氨水調pH，直至結晶析出。最後将晶體幹燥，得到純品。

醫學應用

随着科學的進步，令人恐懼的河豚毒素已步入了藥學殿堂，并且在治療人類疾病方面發揮着越來越重要的作用。河豚毒素在醫療上可以用于治療癌症。"新生油"是從河豚肝髒中提取的抗癌藥物。用于治療鼻咽癌、食道癌、胃癌、結腸癌的治療，療效很好。河豚可以用于鎮痛。對癌症疼痛、外科手術後的疼痛、内科胃潰瘍引起的疼痛，河豚毒素制劑均有良好的止痛作用。

隻要以幾微克作為人體一次的使用量，它就能在人體内産生高效、特異性功能。若将河豚毒素開發成藥品上市，它在所有的鎮痛藥中，将是使用劑量最少的藥品。若将1克河豚毒素制成藥品後，可以幫助2萬名吸毒者戒除毒瘾，或者能讓數百名晚期癌患者免受疼痛的煎熬。

使用河豚素的好處是用量極少（隻需3微克），止痛時間長，又沒有成瘾性。特别是穴位注射，作用快、效果明顯，可以作為成瘾性鎮痛藥嗎啡和杜冷丁的良好替代品。河豚毒素還可以止喘、鎮痙、止癢。河豚毒素可以治療哮喘、百日咳。對治療胃腸道痙攣和破傷風痙攣有特效。

河豚毒素對細菌有強烈殺傷作用。從河豚精巢提取的毒素，對痢疾杆菌、傷寒杆菌、葡萄球菌、鍊球菌、霍亂弧菌均有抑制作用，而且可以防治流感。河豚毒素已經可以人工合成了。