河豚毒素:天然毒素-中文百科频道

概述

河豚毒素，tetrodotoxin，简称TTX，是一种能麻痹神经的剧毒，通常只需氰化钾五百分之一就可置人于死地的剧毒，中毒的人会因神经麻痹而窒息而死，其中毒素直接进入血液中毒死亡速度最快。物质安全资料表中记载，河豚毒素的口服半数致死量（LD50）是334 μg/kg。假设对每个不同体质的人类致死份量相若，则25毫克的河豚毒素足以杀死一个重75公斤的成人。

性能特点

河豚毒素一种存在于河豚、蝾螈、斑足蟾等动物中的海洋毒素。毒素主要存在于河豚的性腺、肝脏、脾脏、眼睛、皮肤、血液等部位。

在碱性溶液中易分解，在低的pH值溶液中也不稳定。河豚毒素是强烈的神经毒素，很低浓度的河豚毒素就能选择性地抑制钠离子通过神经细胞膜。河豚毒素还有其他药理作用，是神经生理学和肌肉生理学研究的有用工具。

河豚毒素(TTX)系小分子量非蛋白质神经毒素，河豚毒中毒后，潜伏期短、病死率高，吸收后迅速作用于末梢神经和中枢神经系统，使神经传导障碍，首先感觉神经麻痹，后运动神经麻痹，严重的脑干麻痹导致呼吸循环衰竭。一直被认为是海地巫毒的一种巫术材料和现实中会令人进入最接近丧尸状态的一种毒剂。

化学性质

分子式C11H17N3O8，分子量为319，无色棱柱状晶体。对热不稳定。难溶于水，可溶于弱酸的水溶液。TTX 是发现最早的小分子海洋毒素,毒性极大,LD50为8. 7μg/ kg ,是氰化钠的1000 倍。河豚毒素怕碱，在碱性水溶液中，其结构迅速受到破坏，毒性很快就会消失。将河豚毒素加热到200℃，它就会变黑，但不分解，超过220℃炭化，其毒性很快就会消失。

河豚毒素不溶于水，因此在生产过程中可以用纯水洗去其中的杂质。但是，若从河豚内脏中提取河豚毒素，则又必须通过水来浸泡。只要浸泡一个小时，河豚毒素就能从内脏中流到水里。根据这个原理，人们应该将“拼死吃河豚”改为“拼洗吃河豚”。

生物活性

很多海洋食品中毒事件都与TTX 有关，河豚中毒是鱼类中毒中最为严重的一类,患者病死率高达60%。TTX中毒的主要临床表现为知觉麻痹、运动障碍、头晕头痛、恶心呕吐、血压下降、呼吸困难、严重者因呼吸衰竭而死亡。TTX 还是麻醉剂，其局部麻醉作用是普鲁卡因(procaine)的4000倍，可作为癌症后期的缓解药。TTX 的作用机理与陆地发现的毒素不同，极低的浓度就能选择性地抑制钠离子通过神经细胞膜，但却允许钾离子通过，TTX 是一种电压敏感的钠通道(voltage gated sodium channels ,VGSC)外口特异性阻滞剂，神经、肌肉、心肌传导纤维等可兴奋细胞膜生的钠通道，并具有高度专一性,其作用机制是通过与膜上的专一受体结合，再通过关启机制关闭通道,从而阻滞神经细胞的兴奋与传导。

TTX 分子中1 ,2 ,32胍氨基及其附近的C4 ,C9 ,C10 碳上的羟基为活性基团。胍氨基在生理条件下通过质子化形成正电活性区域，与专一受体蛋白的负性羟基结合，其周围羟基以氢键形式与受体结合,受体位于膜外层离子孔附近。

TTX 是神经生物学和药理学研究极为有用的工具药。TTX 还是一种较强的镇痛药，除对术后疼痛无效外，对其他疼痛均有效，作用缓慢且持久，没有成瘾性的报道。

检验方法

随着渔业的发展，河豚鱼中毒事件的屡次出现，以及当前可能被恐怖分子利用的潜在威胁，使TTX的检测越来越为人们所重视，并具有重要的现实意义，检测方法可分为生物测定法、理化分析法和免疫化学法、生物测定法、高效液相色谱紫外检测法（HPLC-UV）、高效液相色谱荧光检测法（HPLCFLD）、高效毛细管电泳法（HPCE）、液质联用、气质联用等方法。生物法有酶联免疫（ELISA）法和小鼠法等。

生物测定法

小鼠生物实验法、竞争置换法、组织培养生物实验法、动电位法。

理化分析法

荧光法、紫外分光光度法、薄层色谱法及其联用技术、电泳法及其联用技术、气相色谱法及其联用技术、高效液相色谱法及其联用技术。

免疫化学检测法

TTX的检测方法很多，每种方法都有其优缺点，可根据实验条件及要求选择恰当的检测方法。TTX作为钠离子通道阻断剂，虽然毒性强，但在临床中也可作为高效镇痛剂，并且对某些肿瘤有抑制作用，在神经生物学、药理学、肌肉生理学等方面被广泛用于工具药。随着TTX检测手段的不断完善，TTX的研究将会有更大的发展，在食品检验、中毒诊断、治疗及国家安全等方面发挥更大的作用。

ELISA法

ELISA法具有特异性好、灵敏度高，可定量检测，而且有采样量极小等特点，多用于河豚毒素的痕量检测；小鼠法是利用河豚毒素的毒性特点进行的小鼠毒性检测的方法，方法简便，但定量不准确且重复性差、目标性差，已少用。

HPLCUV法

HPLCUV法是常用的检测手段，既可以检测含量，又可以作为有关物质的考察，河豚毒素没有紫外光谱特征吸收，采用末端吸收进行检测；国外多采用柱后衍生化荧光检测的方法进行含量测定，河豚毒素本身没有荧光，氢氧化钠破坏后产生降解产物C9碱具有荧光；荧光检测的灵敏度比紫外检测的灵敏度高，但在含量测定检测结果上两种方法不存在显著性差异。

HPCE法

HPCE法具有高分离度和高柱效的优点，但其有重现性差、灵敏度低、需要加入内标才能定量，在有更好的HPLC检测方法时，HPCE只能作为一个补充方法。具有高灵敏度与选择性的液质联用和气质联用在分析河豚毒素及其类似化合物时显示出了其特有的专属性和高分辨、高灵敏的优越性，也是近几年研究较多的方法，为河豚毒素杂质定性检测提供保障。

毒理作用

毒素选择性地阻断钠离子透过神经细胞膜，从而阻断了神经系统的兴奋传导，使机体发生神经性麻痹，因而出现呼吸麻痹，血压下降，由于呼吸中枢深度麻痹窒息死亡。

临床上，河琢毒素针剂可代替吗啡、度冷丁、阿托品和南美筒箭毒。用于治疗神经痛，起效较吗啡慢，但镇痛时间可达12-20小时。

应用领域

1、用作镇痛剂、麻醉剂，对于神经痛、肌肉和关节创伤产生的疼痛，对晚期癌痛有显著镇痛作用，且不成臆。用于局部麻痹要比一般局部麻经强上万倍，比普鲁卡因强16万倍，比狄布卡因(DIBUCCAINE)强1万倍。

2、用作搔痒镇静剂，对皮肤搔痒症可以止痒而促其痊愈。

3、用于呼吸镇静剂，治气喘和百日咳。

4、用于镇痉剂，治疗松驰肌肉痉挛，胃痉挛和破伤风痉挛等病的特效药。

5、由于河琢毒素具有充血作用，对阳屡和妇女阴冷也有效。

6、具有尿意镇静作用，对遗尿症有良效。

7、这种毒素还是生化试剂和皮肤防皱剂。

产生原因

科学家发现，河豚毒素是河豚鱼吃了含有河豚毒素的海洋藻类，并且通过自身的转化而存在于体内。本来是有毒的河豚，如果将它的幼苗弄到池塘进行人工饲养，它就能失去毒性。但是，如果给它喂食含有河豚毒素的饵料，它就会毒化，从而重新产生河豚毒素。

河豚毒素的产生，除了与河豚饵料密切相关，还与河豚本身对毒素的接受机制有关。在同一海域，虽然大量生长着含有河豚毒素的海藻，但是有的河豚吃它，而有的河豚则不吃它，因此就出现含毒河豚与不含毒河豚的差异。

海洋中含有TTX的细菌（即藻类），主要有弧菌属、假单胞菌属、发光菌属、邻单胞菌属、芽胞杆菌属、不动杆菌属等。放线菌主要是链霉菌属。这些含有河豚毒素的细菌，如果被具有接受机制的河豚或其它动物大量吞食，就会在体内形成强大的TTX毒力。

对于具有TTX接受机制的河豚，若将TTX注射到它体内，它不会产生中毒现象，而对于其它鱼类是否这样，我们的试验仍在进行中。

根据河豚毒素产生的原理，人们不必担心未来的TTX原料会枯竭。科学家已经试验成功，可以从含有TTX的细菌中直接提取TTX。人们可以采用生物工程技术大量繁殖这类含有TTX的细菌，从而能保证TTX提取的原料来源。

产生机理

河豚毒素是细胞膜钠离子通道选择性阻断剂。细胞膜钠离子通道的阻断，导致细胞膜去极化，从而特异性地干扰了神经一肌肉的传导过程。体外实验证明，河豚毒素对细胞膜上某些部位有非常强的亲和力，即使是非常稀的溶液（10–8M），细胞膜表面上每平方微米仅吸附几十分子，就可以完全暂时性中断钠离子流透入细胞膜，而钠离子流对神经一肌肉兴奋是必须的，然而稳定状态的钾离子流（它对静止状态的膜是重要的）则完全不受影响。有证据说明，河豚毒素的胍基对阻断钠离子通道起决定性作用。

河豚毒素对细胞膜的作用过程，并不是简单的“分子嵌塞作用”，而是通过毒素与膜上专一性受体结合。再通过关闭机制（gating mechanism）使通道关闭，河豚毒素作用于毒素受体（RTOX），可使h闸门（h—gate）关闭，阻滞钠离子通过细胞膜，使细胞膜失去极化状态，从而抑制甚至阻断了神经一肌肉的传导过程，导致神经肌肉活动障碍，严重者可发生麻痹状态。类似箭毒样作用，最后可引起呼吸中枢麻痹使呼吸停止，血管中枢麻痹，可引起血压下降，脉搏迟缓。最终因呼吸停止和循环衰竭而死亡。

河豚毒素中毒主要表现为神经中枢和神经末梢的麻痹。一般先是感觉神经麻痹，继而运动神经麻痹，使肢体无力甚至不能运动。血管中枢麻痹引起血压下降，脉搏迟缓。呼吸中枢麻痹导致呼吸停止而死亡。此外，河豚毒素还可作用于胃肠道粘膜，引起急性胃肠炎症状。并能抑制去甲肾上腺素的释放。

河豚毒素是神经细胞膜药物研究的标准工具药，临床上用于治疗各种神经肌肉痛、创伤及癌痛，肠胃及破伤风痉挛等。也用于局部麻醉药及神经性汉森（Hansen）型疾病等。

临床表现

潜伏期短，一般为30分钟至3小时，病程发展迅速。中毒者首诉局部皮肤“麻或刺痛感”，以后延及手指及脚趾，再到四肢的其他部位，麻感逐渐加重。有些患者沂说身体好象有“漂浮”感。

1、神经系统：口唇、舌尖麻木，舌和喉咙苍白，并且有蚁走和辛辣感，继则全身麻木，肌肉颤搐，共济失调，四肢无力瘫痪，最后进入广泛的肌肉麻痹：咽和喉最先麻痹，导致失音和吞咽困难，进而语言能力丧失，最后眼球固定，且常伴以惊厥。从发病到死亡，整个过程患者始终神志清楚，敏锐，但也有部分患者呈昏迷状态。

2、消化系统：症状出现早，主要表现为恶心、呕吐、腹泻和上腹部痛。严重者可出现稀水样大便、血便等症状。

3、呼吸系统：初始为呼吸窘迫、呼吸频率增高、鼻孔搐动、以及呼吸浅表。以后，呼吸窘迫变得非常明显，并出现嘴唇、四肢和身体发绀，最后，呼吸肌进行性上行麻痹，成为死亡的主要原因之一。

4、循环系统：心前区疼痛、脉率加速、细弱，出现多种心律失常，血压下降，最终导致循环衰竭。

5、视觉系统：开始瞳孔收缩，以后散大，随着症状加重，眼球固定，瞳孔和角膜反射丧失。

据日本统计资料表明，河豚鱼中毒，死亡率为60％。且死亡多发生在中毒后6～24小时内，若能存活24小时以上，则预后良好。

提取工艺

河豚毒素的提取工艺十分复杂。据有关资料介绍，每100公斤河豚卵只能提取1克粗品，而将粗品纯化成精品，其损耗率将是50%。由于河豚毒素得率低微，故全球每年的河豚毒素产量很少，有不少报道说每年只产25克。

工艺流程

河豚卵巢→水提取→除蛋白质→离子交换→脱色→活性炭吸附→浓缩→精制→结晶

操作要点

1．原料：取新鲜河豚鱼卵巢，如不及时使用可保存在福尔马林溶液中，卵巢需磨碎才能加工。

2．提取：碎卵巢加水浸泡4天，过滤后，再加水泡1天。反复三次，三次滤液合并，浸泡时需在0--5℃低温下进行。

3．除蛋白质：滤液中有许多水溶性蛋白质需去除，可用加热法处理。将滤液加热至沸，并维持10分钟，使蛋白质产生热变性析出滤去，取滤液。

4．离子交换：要提纯毒素，需用离子交换方法将一些杂质去除，河豚毒素带正离子，所以可用弱酸性阳离子交换树脂进行交换，当树脂交换饱和后(用小白鼠跟踪进行毒性测定)，停止上柱，分别用水及10％醋酸洗脱交换柱，并分别收集洗脱液。

5．脱色：洗脱液毒性已很强，但色泽较深，需脱色处理。用醋酸调节洗脱液的pH至4--6，加3％活性炭，加热至80℃，然后过滤，得无色澄清滤液。

6．吸附：为了得到更纯的毒素，需进一步提纯。用硬脂酸减活处理后的活性炭柱将毒液吸附(滤液需用8％氨水调节pH至9)，吸附饱和后再用含0.5％醋酸的20％乙醇溶液洗脱，洗脱至最后洗脱液无毒为上，收集洗脱液。

7．浓缩：洗脱液于70℃以下减压浓缩，蒸发去除水分和乙醇，此时液体呈淡黄色油状。

8．粗品：用5％醋酸溶液，再用8％氨水调：节pH至9，并放置在低温处24小时，析出的白色固体即为河豚毒素粗品。

9．结晶：如想继续提取精品结晶，则将上道工序反复进行溶解、沉淀，几次后再将析出的沉淀加等量苦味酸混合，加入少量水加热溶解、过滤，低温析出结晶，此工序也要反复3--4次，才能得到较纯的结晶状河豚毒苦味酸盐，将此产品加热水溶解，并滴人10％氨水调pH至9，冷却、结晶、洗涤，再加10％醋酸溶解，用氨水调pH，直至结晶析出。最后将晶体干燥，得到纯品。

医学应用

随着科学的进步，令人恐惧的河豚毒素已步入了药学殿堂，并且在治疗人类疾病方面发挥着越来越重要的作用。河豚毒素在医疗上可以用于治疗癌症。"新生油"是从河豚肝脏中提取的抗癌药物。用于治疗鼻咽癌、食道癌、胃癌、结肠癌的治疗，疗效很好。河豚可以用于镇痛。对癌症疼痛、外科手术后的疼痛、内科胃溃疡引起的疼痛，河豚毒素制剂均有良好的止痛作用。

只要以几微克作为人体一次的使用量，它就能在人体内产生高效、特异性功能。若将河豚毒素开发成药品上市，它在所有的镇痛药中，将是使用剂量最少的药品。若将1克河豚毒素制成药品后，可以帮助2万名吸毒者戒除毒瘾，或者能让数百名晚期癌患者免受疼痛的煎熬。

使用河豚素的好处是用量极少（只需3微克），止痛时间长，又没有成瘾性。特别是穴位注射，作用快、效果明显，可以作为成瘾性镇痛药吗啡和杜冷丁的良好替代品。河豚毒素还可以止喘、镇痉、止痒。河豚毒素可以治疗哮喘、百日咳。对治疗胃肠道痉挛和破伤风痉挛有特效。

河豚毒素对细菌有强烈杀伤作用。从河豚精巢提取的毒素，对痢疾杆菌、伤寒杆菌、葡萄球菌、链球菌、霍乱弧菌均有抑制作用，而且可以防治流感。河豚毒素已经可以人工合成了。