河豚魚中含的河豚毒素是(河豚為什么會有毒)
自古以來食用的河豚皆生息于河中,因捕獲出水時發出類似豬叫聲的唧唧聲而得名河"豚" {!-- PGC_VIDEO:{"thumb_height": 336, "vname": "u6bd2u9c7cu53d8u7f8eu5473 110618_u6807u6e05_clip.mp4", "neardup_id": 17268404348941250746, "thumb_width": 448, "sp": "toutiao", "update_thumb_type": "2", "vposter": "-sign.toutiaoimg.com/mosaic-legacy/1c6e0002e29ab30037b0~noop.image?x-expires=1989617404&x-signature=UhVl%2FMkBI1wRlkpK0fEi8MNfGTw%3D", "vid": "v02004g10000ceealnbc77u660bt64v0", "vu": "v02004g10000ceealnbc77u660bt64v0", "duration": 232, "hash_id": 17268404348941250746, "thumb_url": "1c6e0002e29ab30037b0", "md5": "d746f3a98aaf8286d766e924aae4dc3e", "video_size": {"normal": {"h": 336, "subjective_score": 3, "w": 448, "file_size": 6446028}}} --}
幾乎所有種類的河豚都含河豚毒素(TTX),它是一種神經毒素,人食入豚毒0.5mg-3mg就能致死.毒素耐熱,100℃8小時都不被破壞,120℃1小時才能破壞,鹽腌、日曬亦均不能破壞毒素。
3月-5月是河豚魚產時節,也是所謂的河豚最肥美的時候,河豚魚的毒性最強。幾乎所有種類的河豚魚都含有河豚毒素,毒素主要存在于河豚魚的性腺、肝臟、脾臟、眼睛、皮膚、血液等部位,魚死后其內臟毒素還可滲入肌肉。河豚毒素的毒理作用主要是阻遏神經與肌肉的傳導,河豚毒素進入機體后迅速使神經末梢及中樞。
曬干的可以做菜直接吃,不用再做處理。其實,河豚的肌肉中并不含毒素。河豚最毒的部分是巢、肝臟,其次是腎臟、血液、眼、鰓和皮膚。河豚毒性大小,與它的生殖周期也有關系。晚春初夏懷的河豚毒性最大。這種毒素能使人神經、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。
1982年,美國植物學家韋德-戴維斯發現,海地巫毒教中的回魂大師在藥物中使用含有從河鲀提取的毒素粉末,整個過程里中毒者大腦能完全保持清醒,如果能挺過24h,他們就會很快恢復正常,且不會出現并發癥。使人們相信他們有使人“死而后生”的能力,即所謂的“還魂術”。其實,這是由于河鲀毒素的特殊結構使其像塞子一樣,凝固在神經軸突的鈉離子通道的入口處,阻礙鈉離子透過細胞膜傳導神經的沖動,從而關閉神經系統。由于河鲀毒素不能越過大腦中血液細胞的屏障,因此受害者就會處于大腦清醒的無助狀態之中。幾小時或幾天過后,當河鲀毒素最終開放鈉離子通道時大多數受害者已經死亡。
河鲀毒素離子譜圖圖冊參考資料。
TTX是典型的鈉離子通道阻斷劑,它能選擇性與肌肉、神經細胞的細胞膜表面的鈉離子通道受體結合,阻斷電壓依賴性鈉離子通道,從而阻滯動物電位,抑制神經肌肉間興奮的傳導,導致與之相關的生理機能的障礙,主要造成肌肉和神經的。構效關系表明,TTX的活性基團是1,2,3 位的胍氨基和附近的C-4,C-9,C-10 位的羥基,胍基在生理pH值下發生質子化,形成正電活性區域與鈉離子通道受體蛋白的負電性羰基相互作用,從而阻礙離子進入通道。鈉離子受體至少有6個特異性靶分子結合位點,TTX是與鈉通道受體部位I結合。TTX受于可興奮細胞膜外側、鈉通道外口附近,TTX與受體部位結合,阻礙鈉離子接近通道外口。研究表明,TTX特異性作用于鈉通道,對鉀、鈣通道和神經肌肉的突觸及膽堿指酶無直接影響。此外,毒素能通過血腦屏障進入中樞,對中樞產生明顯的抑制作用。總的來說,TTX對呼吸和心血管的抑制是對中樞和外周的共同作用結果。
河鲀毒素毒理作用的主要表征是阻遏神經和肌肉的傳導。除直接作用于胃腸道引起局部刺激癥狀外,河鲀毒素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,繼而使得各隨意肌的運動神經;毒量增大時會毒及迷走神經,影響呼吸,造成脈搏遲緩;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而迅速死亡。TTX可選擇性地抑制可興奮膜的電壓,阻礙Na+通道的開放,從而阻止神經沖動的發生和傳導,使神經肌肉喪失興奮性。 此后,多數研究工作都是圍繞著TTX阻斷可興奮組織的Na+通道而展開。河鲀對TTX具有抵抗力和免疫性。如果該區域出現由芳香性氨基酸向非芳香性氨基酸的氨基酸置換,就會顯著影響它與TTX結合的靈敏度。在對河鲀毒素沒有免疫力的生物體內,鈉通道的α-亞基上存在河鲀毒素的受體,河鲀毒素與α-亞基門孔附近的氨基酸殘基結合,阻止鈉離子進入細胞內,引起河鲀毒素中毒 。而河鲀體內細胞的構造與其他生物不同,河鲀體內還存在可以與河鲀毒素結合的其他蛋白質,從而使河鲀對體內的河鲀毒素具有免疫力。比較紅鰭東方鲀(Fugu rubripes)、黑青斑東方鲀(Tetraodon nigroviridis)和斑馬魚的基因序列圖譜,發現紅鰭東方鲀和黑青斑東方鲀骨骼肌的Nav1.4通道發生了變異,正是這種變異使河鲀具有抵抗河鲀毒素的能力。紅鰭東方鲀和豹紋東方鲀的變異類似,都是在Nav1.4通道的401位點上發生了取代,取代為一個折疊程度更高的不飽和氨基酸。 河鲀的這些氨基酸是不與河鲀毒素結合的,從而也就不能對河鲀的鈉通道造成影響。通過克隆調控豹紋東方鲀骨骼肌Nav1.4通道表達的cDNA,發現Nav1.4通道區域Ⅰ401位點處存在一個不飽和氨基酸,即天冬酰胺。通過基因工程把不飽和氨基酸移植到對河鲀毒素敏感的小鼠骨骼肌Nav1.4通道處,移植的不飽和氨基酸的折疊程度越高,小鼠抵抗河鲀毒素的能力越強。當不飽和氨基酸的折疊程度大于取代位點氨基酸折疊程度的2500倍時,IC50(50%Na+通道發生阻斷時河鲀毒素的濃度)提高至47μmol/L。
一些生物對河鲀毒素的耐受性與其獨特的鈉離子通道結構有關。研究發現,3×10^-6M的河鲀毒素對Arothron hispidus等7種河鲀魚肌肉的動作電位沒有影響,而3×10^-7M的河鲀毒素卻阻斷了3種不含河鲀毒素的其他魚的動作電位。河鲀毒素的結合位點位于鈉離子通道內高度保守的成孔區域(P-loop),對河鲀毒素敏感的鈉離子通道(TTX-sensitiveNa+channel)在該區域有與TTX高度親和的芳香性氨基酸。 如果該區出現由芳香性氨基酸向非芳香性氨基酸的氨基酸置換,就會顯著影響其與TTX結合的靈敏度,從而使鈉離子通道成為抗河鲀毒素的鈉離子通道(TTX-resistantNa+channel)。通過對河鲀魚(Fugu pardalis)骨骼肌Nav1.4通道的cDNA基因序列圖譜的研究發現,通道的結構域I的成孔區域的401位置包含有一個非芳香氨基酸,即天冬酰胺酸,而此位點發生的氨基酸置換可能與河鲀魚對高濃度的TTX耐受有關。在捕食與防御的長期進化過程中,在北美西部,一些束帶蛇對河鲀毒素也具備了一定的耐受力,而且,不同地區的束帶蛇對河鲀毒素的耐受力也有明顯差異。對這些束帶蛇的Nav1.4通道進行分析發現,他們的芳香氨基酸在401位點是保守的,但在結構域IV的成孔區域發生了幾處氨基酸置換。 在WillowCreek地區的束帶蛇的Nav1.4通道的結構域IV包含有3個氨基酸的置換,該地區束帶蛇對TTX的耐受力比Benton地區的高兩個數量級,因為后者只包含1個氨基酸替代。只在河鲀魚與束帶蛇中發現它們對河鲀毒素的耐受性與其骨骼肌和神經元的鈉離子通道發生了氨基酸替代有關。這兩種生物之間的一個主要差別就是,幾乎所有的河鲀魚對TTX都有一定的耐受性,而且有相同耐受機制,但是只有一部分束帶蛇具有對TTX的耐受力。 起源內因說
主張內因說的學者認為,河鲀等生物體含有的刺胞、毒腺中的蛋白質毒素是內源性毒素的來源。他們推測河鲀魚體內有特定功能或微生物,能將攝入的食物轉化為毒素。但始終沒有更多證據證實這種說法,因此內因說沒有得到廣泛認可。不少研究者認為,許多海洋細菌能產生河鲀毒素,作為河鲀魚類食物的一些動物,如海星等也含有河鲀毒素,而人工飼養的河鲀卻沒有河鲀毒素,表明河鲀本身并無產生TTX的能力。但后來河鲀毒素由細菌產生的觀點遭到了反駁,Kmatsumura在1995年就發現從解藻朊酸弧菌(Vibrio alginolyiicus)中提取出來的河鲀毒素并沒有與河鲀毒素的單克隆抗體發生反應,認為生物鑒定法存在弊端,因此有必要重新認識“TTX是由細菌產生的”這一觀點。為了證實產生河鲀毒素的原因是內源性的,Kendo于1998年提取了星點東方鲀成熟的細胞進行人工授精及胚胎培育,發現在孵化過程中胚胎體內河鲀毒素的含量一直在增加。這表明增加的毒素是胚胎的產物。由此可知,河鲀體內的TTX可能并非直接來源于細菌,而是河鲀本身與其體內共生細菌共同的產物。河鲀等動物自身是否具有分泌毒素的功能,以及河鲀毒素如何在機體各器官內發生轉移等,還有待進一步研究。
而且,河鲀毒素在河鲀之外的物種分布,和河鲀體內細菌能分泌河鲀毒素等現象,不能說明河鲀本身不能產生河鲀毒素。Matsumura就對河鲀毒素的細菌起源提出了質疑,他發現弧菌(Vibrioalginolyticus)所產的河鲀毒素并不能和河鲀毒素的單克隆抗體反應,說明細菌產生的河鲀毒素與河鲀體內的河鲀毒素并不完全相同。 但細菌產生的河鲀毒素同樣能使小鼠致死,說明其可能是河鲀毒素的衍生物。但是,內源假說同樣不能解釋一些事實,僅在投喂配合飼料的條件下,人工養殖的河鲀體內的河鲀毒素沒有或含量很低,此事實很難用內源假說來解釋。Matsui等認為河鲀體內有一種能夠儲藏TTX的機制。但是,如果河鲀僅僅能儲藏河鲀毒素,同樣也難以解釋胚胎發育過程中河鲀毒素含量一直在增加的現象。 因此,河鲀體內的河鲀毒素極有可能是河鲀與其體內共生細菌共同的產物,體內共生細菌產生河鲀毒素的衍生物,河鲀把此衍生物轉化為河鲀自身的河鲀毒素。河鲀胚胎發育過程中河鲀毒素含量一直在增加,可能是共生細菌產生的河鲀毒素衍生物,在子受精前就已經累積在中,受精后的胚胎發育過程中,河鲀胚胎逐漸具備把此衍生物轉化為自身河鲀毒素的能力。因此,胚胎發育過程中河鲀毒素含量可持續增加。
外因說
在Mosher等從加州蠑螈(Tarichatorosa)中分離到河鲀毒素以前,河鲀毒素一直被認為是河鲀產生的,之后,在蝦虎魚、蛙類、馬蹄蟹、海星、紐蟲、箭蟲、環節動物、石灰質藻類等中均分離到河鲀毒素,使人們相信河鲀毒素的分布比較廣泛。1986年,Noguchi等首次報道了從花紋愛潔蟹(Atergatisfloridus)的腸道內分離到一種產河鲀毒素的細菌,1987年,Noguchi等從蟲紋東方鲀腸道中也分離出能產河鲀毒素的細菌Vibrio alginolyticus,此后,從各種動物的多種動物體內或體表、海洋沉積物、淡水沉積物中也分離到了產河鲀毒素及其衍生物的各種微生物,這些發現,使人們更加相信河鲀體內河鲀毒素的體外起源假說,日本的清水、松居是最早提出“外因說”的學者。他們用含TTX的餌料飼喂人工養殖的無毒河鲀及人工采苗后飼養的河鲀,結果這些無毒河鲀發生毒化現象。由此推測,毒素的起源可能是外因性的。該假說認為河鲀體內河鲀毒素來源于環境中的河鲀毒素或產河鲀毒素的細菌。
Noguchi等采用小鼠和液相-質譜技術調查了日本1990到2003期間在離開海底10米以上的網箱養殖紅鰭東方鲀的河鲀毒素毒性情況,在肝臟、皮膚、肌肉、性腺中均沒有檢測到河鲀毒素(檢測靈敏度<0.1MU/g),表明喂養人工配合飼料的紅鰭東方鲀沒有毒性,說明可以通過遠離海底沉積物能有效培養無毒的紅鰭東方鲀。 而Hwang等發現,不同水質對人工養殖的紅鰭東方鲀的毒性往往是有影響的,在臺北宜蘭縣兩個養殖基地養殖的紅鰭東方鲀是無毒的,而在毗鄰的臺北縣養殖基地養殖的紅鰭東方鲀的巢在1-3月是有毒的,肝臟在1-3月是有弱毒的。 江蘇宜興人工養殖的暗紋東方鲀所有受檢的器官組織均是無毒的。采用投喂配合飼料和在淡水環境養殖暗紋東方鲀,其1-3齡均為無毒或低毒。 華元渝等采用高效液相色譜儀和熒光分光光度計聯合法隨機抽樣檢驗經過純全人工繁殖、苗種培育至商品魚的暗紋東方鲀毒性,結果表明其體內4種組織器官中的河鲀毒素平均含量低于2μg/g,屬基本無毒。
Nagashima等提出河鲀體內的毒素是通過食物鏈富集的,河鲀肝臟的薄切片吸收河鲀毒素的能力比其他魚類肝臟的薄切片要強。實驗也證明,人工養殖的河鲀不含河鲀毒素,但是在飼料中添加有毒河鲀的肝臟,養殖河鲀體內就含有河鲀毒素。大多數學者認為河鲀體內的河鲀毒素是受食物鏈和微生物雙重影響的結果。
在河鲀毒素起源方面研究得最多的是東方鲀。一般認為,降海洄游的河鲀產生河鲀毒素的可能性有以下幾種:(1)東方鲀下海后在海水環境中自身產生TTX;(2)海水中某些生物含有TTX,被河鲀吞食后吸收并儲藏、濃集于體內;(3)許多海洋生物的代謝產物中含有TTX。從研究來看,河鲀自身產生河鲀毒素的可能性不大,因為除了河鲀外,海洋中還有許多河鲀喜食的生物體內都含有TTX。另外,生存于淡水中未經降海洄游的河鲀體內檢不出TTX,也說明河鲀自身不產毒。但在投喂含TTX的飼料一段時間后,其體內又能檢出TTX。因此,TTX很有可能是通過食物鏈在河鲀體內聚集的。而且,海洋中許多含毒細菌黏附于河鲀喜食的生物體表,進入河鲀體內后就與其形成互利共生的關系,河鲀可通過皮膚腺的暴露來釋放TTX,從而起到抵御天敵的作用。
Noguchi等在對性貝毒導致蟹類毒化的機制的追蹤過程中,從石灰藻及毒蟹內臟中分離到了可產生毒素的細菌,經鑒定,它們是假單胞菌屬(Pseudomonassp.)細菌。 從該菌培養液中得到的兩種毒素,經FLD-HPLC法及紅外光譜、質譜分析法分析,確證為TTX及脫水TTX。進一步將其分別注射入小鼠腹腔,顯示了與TTX和脫水-TTX相對應的致死率,從而確證TTX為細菌的代謝產物。Thuesen等從4種毛顎動物(Chaetognatha)體內分離到34株弧菌屬(Vibriosp.)海洋細菌,其培養物和胞外產物均可阻斷Na+通道。經組織培養法及液相色譜等方法同樣確證該產物為TTX。 由此可見,產TTX的細菌是多樣性的。吳韶菊等通過分離和篩選河鲀各個器官內的細菌,從36種細菌中挑選出了20種能分泌TTX的細菌,并發現巢和肝臟中TTX的含量高,其內部所含的菌株數量和毒性也都比其他組織高,從而說明河鲀所含的TTX與其共生細菌密切相關。
河鲀毒素的“體外起源”假說假定所有能產生TTX的生物都與其體內能分泌TTX的微生物有著密切聯系,并且已被隨后從各種攜帶TTX的生物體內提取出來的能產生TTX的細菌所證實。另外,TTX的累積機制不僅可通過食物鏈獲得,也能由其自身腸道內的細菌產生,因為海洋中有些生物也攝食與河鲀同樣的食物,但它們的體內并不含有TTX,從而估計河鲀體內有一種能夠儲藏TTX的機制。大多數研究者都認為,河鲀體內的TTX是受食物鏈和微生物雙重影響的結果。
河鲀體內TTX的含量不僅存在個體間的差異,并且其體內各組織中TTX的含量也存在明顯的差異。一般巢和肝臟中含量最多,精巢次之,皮膚和肌肉中則是微量或沒有。Yuji等將河鲀的肝臟組織培養在含TTX的培養液中,發現它能吸收TTX,證明河鲀肝臟并不能分泌TTX,而是吸收體外的TTX。這也進一步證明了河鲀體內的TTX是外源性的。
其他學說
有學者從免疫學的角度對河鲀富集河鲀毒素的機制進行了解釋。用河鲀毒素做生物免疫實驗,用相同濃度的河鲀毒素微量注射于有毒河鲀、無毒河鲀和小鼠體內做毒性實驗。結果發現,有毒河鲀對河鲀毒素的免疫耐受能力最強,無毒河鲀的免疫耐受能力比小鼠的強。由此推斷,有毒河鲀對河鲀毒素具有特殊的免疫耐受調控機制。也有學者從分子生物學角度進行了論證。 Yotsu-YamashitaM等研究認為,在河鲀體內存在一種蛋白質,可與河鲀毒素聯結形成復合物,Matsui等也已經從星點東方鲀中提取出了河鲀毒素與蛋白質聯結形成的復合物。 Jeen等從河鲀肝臟內提取mRNA,逆轉錄得到cDNA,通過cDNA末端擴增,發現cDNA中纖維蛋白原基因(flp)的含量與河鲀毒素的毒力水平呈線性關系。由此可以推斷,河鲀體內的河鲀毒素是與蛋白質聯結在一起以復合物的形式存在,并且河鲀毒素的含量是受基因調控的。人們對河鲀富集河鲀毒素的機理從不同的角度進行了論證,但沒有形成統一的觀點。不過養殖的河鲀毒性較低,這為開放河鲀魚市場提供了理論依據。