Как показывают исследования, аутизм и другие нервные расстройства на сегодняшний момент диагностируются все чаще. Причиной тому могут быть не только наследственные генетические заболевания, но и опасные химикаты. В частности, одни только органофосфаты, используемые в сельском хозяйстве, серьезно влияют на состояние центральной нервной системы.

И недавно, эксперты определили 10 химических веществ, так называемых нейротоксинов, содержащихся как в окружающей среде, так и в бытовых предметах, мебели и одежде. По мнению ученых, именно эти вещества являются причиной развития заболеваний, поражающих нервную систему. Большинство из них уже сильно ограничено в использовании, но некоторые из них по-прежнему представляют большую опасность.

Хлорпирифос

Распространенный в прошлом химикат, входящий в группу фосфорорганических пестицидов, используемый для уничтожения вредителей. На сегодняшний момент хлорпирифос классифицируется как высокотоксичное соединение, опасное для птиц и пресноводных рыб, и умеренно токсичное для млекопитающих. Несмотря на это, оно по-прежнему широко используется в выращивании непродовольственных культур и для обработки изделий из древесины.

Метилртуть

Метилруть – опасный нейротоксин, влияющий на механизмы наследственности у человека. Она вызывает в клетках аномальные митозы (К-митозы), а также наносит повреждения хромосомам, причем ее воздействие в 1000 раз превышает эффект от колхицина. Ученые считают возможным тот факт, что метилруть может вызывать врожденные уродства и психические дефекты.

Полихлорированные бифенилы

Или ПХБ, входят в группу химических веществ, определяемых как стойкие органические загрязнители. Они попадают в организм через легкие, желудочно-кишечный тракт с пищей или кожу, и откладываются в жирах. Классифицируется ПХБ как вероятный канцероген человека. Кроме того, они вызывают заболевания печени, нарушают репродуктивную функцию и разрушают эндокринную систему.

Этанол

Как оказалось, этанол не является экологически безопасной альтернативой бензину. Судя по данным ученых из Стэнфордского университета, автомобили на смеси этанола и бензина способствуют повышению в атмосфере уровня двух канцерогенов – формальдегида и ацетальдегида. Кроме того, при использовании этанола в качестве топлива вырастет уровень атмосферного озона, который даже при малых концентрациях приводит ко всевозможным заболеваниям легких.

Свинец

Проникая в организм, свинец попадает в кровоток, и частично выводится естественным путем, частично откладывается в различных системах организма. При значительной степени интоксикации развиваются нарушения функционального состояния почек, головного мозга, нервной системы. Отравление органическими соединениями свинца приводит к нервным расстройствам – бессоннице и истерическому состоянию.

Мышьяк

В промышленности мышьяк используется для производства удобрений, химической обработки древесины и в изготовлении полупроводников. В организм человека мышьяк попадает в виде пыли и через желудочно-кишечный тракт. При длительном контакте с мышьяком могут образоваться злокачественные опухоли, кроме того нарушается обмен веществ и функции центральной и периферической нервной системы.

Марганец

Прежде всего, марганец попадает в человеческий организм через дыхательные пути. Крупные частицы, отторгнутые дыхательными путями, могут быть проглочены вместе со слюной. Избыточное количество марганца накапливается в печени, почках, железах внутренней секреции и костях. Интоксикация на протяжении нескольких лет приводит к нарушению в работе центральной нервной системы и развитию болезни Паркинсона. Кроме того, избыток марганца приводит к заболеваниям костей, возрастает риск переломов.

Фтор

Несмотря на то, что фториды широко используются в гигиене ротовой полости в борьбе с бактериальными заболеваниями зубов, они могут вызвать множество негативных эффектов. Потребление воды с содержанием фтора в концентрации одна часть на миллион вызывают изменения в мозговой ткани аналогичные болезни Альцгеймера. Самое парадоксальное: переизбыток фтора разрушительно влияет на сами зубы, вызывая флюороз.

Тетрахлорэтилен

Или перхлорэтилен является превосходным растворителем и применяется в текстильной промышленности и для обезжиривания металлов. При контакте с открытым пламенем и нагретыми поверхностями разлагается с образованием токсичных паров. При длительном контакте тетрахлорэтилен оказывает токсическое воздействие на ЦНС, печень и почки. Известен ряд острых, приводящих к смерти, отравлений.

Толуол

В химической промышленности используется для изготовления бензола, бензойной кислоты и входит в состав многих растворителей. Пары толуола проникают в организм человека через дыхательные пути и кожный покров. Интоксикация вызывает нарушения развития организма, снижает способности к обучению, поражает нервную систему и снижает иммунитет.

Нейротоксины - это вещества, которые подавляют функции нейронов. Нейроны присутствуют в головном мозге и нервной системе. Функции этих уникальных клеток критически важны для выполнения самых различных задач, начиная от действий вегетативной нервной системы, таких как глотание, а заканчивая действиями более высокого уровня, осуществляемыми головным мозгом. Нейротоксины могут воздействовать различными способами и поэтому связанные с ними опасности разнятся в зависимости от типа нейротоксина и его дозы.

В некоторых случаях нейротоксины просто сильно повреждают нейроны так, что последние не могут функционировать.

В других случаях они атакуют сигнальные способности нейронов, блокируя высвобождение различных химических веществ или вмешиваясь в процесс получения передаваемых сообщений, а иногда - заставляя нейроны посылать ложные сигналы. Также нейротоксины способны полностью уничтожать нейроны.

Выработка нейротоксинов

В действительности организм сам вырабатывает определенные нейротоксины. К примеру, наносить вред организму могут большие количества многих нейромедиаторов, вырабатываемых для того, чтобы пересылать сообщения по нервной системе. В некоторых случаях организм вырабатывает нейротоксины в ответ на возникновение угрозы иммунной системе. Также многочисленные нейротоксины присутствуют в окружающей природной среде; их вырабатывают ядовитые животные; тяжелые металлы, такие как свинец, также являются нейротоксинами. Иногда нейротоксины применяются властями некоторых стран для оказания противодействия массовым беспорядкам и ведения войны. Нейротоксины, используемые в подобных целях, обычно называются нервно-паралитическими веществами.

Воздействие нейротоксинов

Воздействие нейротоксинов может вызывать головокружение, тошноту, потерю контроля над движениями, паралич, ухудшение зрения, судороги и инсульт. В тяжелых случаях последствия отравления могут включать кому и в итоге смерть из-за отключения нервной системы. В частности, организм начинает быстро разрушаться, когда нейротоксины подавляют функцию вегетативной нервной системы, так как прекращается выполнение ряда важных задач.

Отравление

В случае острого отравления пострадавший подвергается внезапному воздействию определенной дозы нейротоксина. Примером острого отравления является укус змеи. Хроническое отравление предполагает медленное воздействие нейротоксина в течение определенного периода времени. Примером хронического отравления может служить отравление тяжелыми металлами, при котором пострадавший каждый день невольно получает небольшие количества нейротоксина.

Проблема с тяжелыми металлами заключается в том, что они накапливаются в организме, а не выводятся из него, поэтому в определенный момент пострадавший заболевает.

Для лечения отравления нейротоксинами может использоваться ряд техник. Многие из них основываются на поддерживающей терапии, делающей возможным выполнение задач, с которыми организм не может справляться до тех пор, пока состояние пациента не стабилизируется. Если это происходит, пациент может восстанавливаться, однако впоследствии ему зачастую приходится сталкиваться со связанными с отравлением побочными эффектами. В некоторых случаях для блокирования функции нейротоксинов или вымывания их из организма используются химические вещества. В других случаях лекарства от отравления может не быть, и целью лечения является обеспечение пациенту комфорта.

Источник: wisegeek.com
Фото: newearth.media

Рак поджелудочной железы весьма распространен. Лечение рака поджелудочной железы определяется в зависимости от места и стадии рака. Вариант лечения выбирается исходя из возраста и общего состояния здоровья пациента. Лечение рака направлено на удаление рака, когда это возможно, или предотвращение дальнейшего роста опухоли. Если рак поджелудочной железы диагностируется на поздней стадии, и какой-либо вариант лечения по…

Болезнь Паркинсона может коснуться каждого. Люди, страдающие болезнью Паркинсона, требуют большой заботы и внимания. Пациенту становится очень неприятно, когда он не может понять других или позаботиться о себе. В это время оказывайте поддержку пациенту. Не сердитесь и не раздражайте пациента, когда он вас не понимает. Говорите четко, положительно и общайтесь с пациентом. Зрительный контакт необходим,…

Вестибулярная система может страдать от определенных расстройств, которые варьируются от лабиринтита до доброкачественного пароксизмального позиционного головокружения, которые могут не только влиять на слуховые способности человека, но также приводить к ряду других проблем со здоровьем. Ухо не только обеспечивает слух, но и помогает поддерживать равновесие в нашей повседневной деятельности. В наших ушах есть определенные жидкости, которые…

Нейротоксичность - это способность химических веществ, действуя на организм, вызывать нарушение структуры или функций нервной системы. Нейротоксичность присуща большинству известных веществ.

К числу нейротоксикантов относят вещества, для которых порог чувствительности нервной системы (отдельных её гистологических и анатомических образований) существенно ниже, чем других органов и систем, и в основе интоксикации которыми лежит поражение именно нервной системы.

Классификация ОВТВ нейротоксического действия :

1. Овтв вызывающие преимущественно функциональные нарушения центрального и периферического отделов нервной системы:

ОВТВ нервно-паралитического действия:

Действующие на холинореактивные синапсы;

Ингибиторы холинэстеразы: ФОС, карбаматы;

Пресинаптические блокаторы высвоб-я ацетилхолина: ботулотоксин.

Действующие на ГАМК – реактивные синапсы:

Ингибиторы синтеза ГАМК: производные гидразина;

Антагонисты ГАМК (ГАМК-литики): бициклофосфаты, норборнан;

Пресинаптические блокаторы высвобождения ГАМК: тетанотоксин.

Блокаторы Na – ионных каналов возбудимых мембран:

Тетродотоксин, сакситоксин.

ОВТВ писходислептического действия:

Эйфоригены: тетрагидроканнабиол, суфентанил, клонитазен;

Галлюциногены: диэтиламид лизергиновой кислоты (ДЛК);

Делириогены: произв-е хинуклединбензилата (BZO фенциклидин (сернил).

2. Овтв вызывающие органические повреждения нервной системы:

Таллий; - тетраэтилсвинец (ТЭС).

Таблица 6.

Токсичность некоторых отравляющих веществ

Наименование	Поражение через органы дыхания
	LCt50 г мин/ м 3	ICt50 г мин/ м 3

Большинство промышленных токсикантов, пестицидов, лекарственных средств (применение которых возможно в качестве диверсионных агентов), занимают промежуточное положение между смертельно действующими отравляющими веществами и временно выводящими из строя. Различие значений их смертельных и выводящих из строя доз больше, чем у представителей первой подгруппы, и меньше, чем у представителей второй.

Отравляющие и высокотоксичные вещества нервно-паралитического действия

Действующие на холинореактивные синапсы, ингибиторы холинэстеразы

Фосфорорганические соединения

Фосфорорганические соединения нашли применение как инсектициды (хлорофос, карбофос, фосдрин, лептофос и др.), лекарственные препараты (фосфакол, армин и т.д.), наиболее токсичные представители группы приняты на вооружение армий целого ряда стран в качестве боевых отравляющих веществ (зарин, зоман, табун, Vx). Поражение ФОС людей возможно при авариях на объектах по их производству, при применении в качестве ОВ или диверсионных агентов. ФОС – производные кислот пятивалентного фосфора.

Все ФОС при взаимодействии с водой подвергаются гидролизу с образованием нетоксичных продуктов. Скорость гидролиза ФОС, растворенных в воде, различна (например, зарин гидролизуется быстрее, чем зоман, а зоман – быстрее, чем V-газы).

ФОВ образуют зоны стойкого химическиого заражения. Прибывающие из зоны заражения, пораженные ФОВ представляют реальную опасность для окружающих.

Токсикокинетика

Отравление происходит при вдыхании паров и аэрозолей, всасывании ядов в жидком и аэрозольном состоянии через кожу, слизистую глаз, с зараженной водой или пищей – через слизистую желудочно-кишечного тракта. ФОВ не обладают раздражающим действием на месте аппликации (слизистые оболочки верхних дыхательных путей и желудочно-кишечного тракта, конъюнктива глаз, кожа) и проникают в организм практически незаметно. Мало токсичные ФОС способны к относитльно продолжительному персистированию (карбофос – сутки и более). Наиболее токсичные представители, как правило, быстро гидролизуются, окисляются. Период полуэлиминации зарина и зомана составляют около 5 минут, Vх несколько больше. Метаболизм ФОС происходит во всех органах и тканях. Из организма выделяются только нетоксичные метаболиты веществ и потому выдыхаемый воздух, моча, кал не опасны для окружающих.

по биохимии

Механизм действия нейротоксинов ядов змей

Введение

химия змеиный яд

Змеиные яды являются уникальной по химическому составу и физиологическому действию группой биологически активных соединений. Токсические и лечебные свойства их известны человечеству с древнейших времен. Долгое время интерес к изучению этих ядовитых продуктов ограничивался потребностями медицинской практики. Большая часть работ была посвящена описанию клинической картины отравления, изысканию методов специфической и неспецифической терапии, а также использованию ядов змей и их препаратов в качестве лечебных средств. Рациональное применение змеиных ядов в медицине невозможно без экспериментального изучения и теоретического обоснования сущности реакций, развивающегося в организме в ответ на введение того или иного яда. Исследование отдельных механизмов действия на организм ядов змей необходимо для создания научно обоснованных методов лечения.

Недостаточная разработка о механизмах отравляющего действия змеиных ядов часто не позволяет врачам быстро и эффективно облегчить состояние пострадавшего. В ряде случаев принимается во внимание только внешняя картина отравления, и клиническая помощь ограничивается симптоматическими средствами без учета специфики действия яда на жизненно важные системы организма.

Следует отметить, что змеиные яды оказывают сильное токсическое воздействие только в летальных и сублетальных дозах. Небольшие дозы никаких клинических проявлений отравления не вызывают и издавна используются практической медициной. Однако терапевтическое применение часто проводится эмпирически без достаточного теоретического обоснования, что влечет за собой ошибки. Не приходится доказывать, что эффективное использование змеиных ядов в клинике должно опираться на глубокие знания их состава и свойств и в первую очередь на экспериментальные исследования, которые должны вскрыть физиологическую природу и механизмы действия этих ядовитых веществ и помочь врачам научно обоснованно применять яды в терапевтических целях. В исследовательских лабораториях резко возрос интерес к зоотоксинам, а в частности к змеиным ядам, в связи с получением из них в чистом виде ряда компонентов, которые обладают высокоспецифичным действием, а определенные биологические структуры.

Цель этой работы осветить современное состояние экспериментального изучения змеиных ядов, вскрыть механизмы патофизиологического воздействия на важнейшие функциональные системы организма.

Состояние химии змеиных ядов.

Получение ядов и его физико-химические свойства.

Наиболее простым способом получения ядовитого секрета у змей является механический массаж ядовитых желез. Сейчас часто вместо механического массажа применяют стимуляцию электрическим током.

Электростимуляция не только является более щадящим методом сбора яда, но и позволяет получать большее его количество. Количества яда, получаемого от одной особи, зависит от размеров тела змеи, ее физиологического состояния, числа повторных взятий яда, а также от ряда условий внешней среды. Необходимо отметить, что содержание змей в неволе отражается не только на количестве получаемого яда, но и на его токсичности. Так у яда кобры понижение токсичности наблюдается уже после полугода содержания в неволе. Яд гюрзы изменяет токсичность только после 2 лет содержания в питомнике. Что касается мелких змей (гадюка, щитомордник, эфа), то содержание их в серпентариях в течение года не отражается на свойствах ядов. Свежедобытый змеиный яд представляет собой слегка опалесцирующую, вязкую, достаточно прозрачную жидкость цвет яда варьирует от светло-желтого до лимонного.

Активная реакция ядов обычно кислая. Водные растворы их нестойки и теряют токсичность через несколько суток. Гораздо более устойчивы к воздействию факторов внешней среды становятся они после высушивания над хлористым кальцием или лиофилизации. Яды довольно термостабильны и в кислой среде выдерживают нагревание до 120 градусов Цельсия без потери активности. Разрушающе действуют на яды химические реагенты: КМnO4, эфир, хлороформ, этанол метиленовый синий. Также воздействуют физические факторы: УФ-облучение, рентгеновские лучи. Химический анализ показывает наличие в змеиных ядах как органических, так и неорганических веществ. По современным представлениям токсическая активность и биологические свойства змеиных ядов связаны с их белковыми компонентами.

Основные этапы изучения химического состава и структуры токсических полипептидов змеиных ядов. Вопросы о химической природе и механизмах действия змеиных ядов привлекали внимание исследователей. В ранних работах токсическое действие связывали с активностью присутствующих в ядах ферментов. В настоящее время общепринятой точкой зрения, согласно которой основные токсические свойства определяется неэнзиматическими полипептидами, наряду с которыми в ядах содержатся мощные ферментные системы, от природы и специфичности действия которых в большинстве случаев зависит своеобразие интегральной картины отравления. Достижения и успехи в области изучения химического состава ядов тесно связаны с развитием и совершенствованием методов фракционирования и очистки сложных смесей высокомолекулярных соединений. До 60-х годов при изучении ядов в основном использовали диализ через полупроницаемые мембраны и электрофоретическое разделение. Развитии методов гельфильтрации, ионообменной хроматографии, ультрацентрифугирования, а также разработка и автоматизация методов анализа первичной структуры макромолекул позволили в сравнительно короткие сроки расшифровать последовательность аминокислотных остатков токсических полипептидах большинства змей.

1.Терминология и классификация токсических полипептидов

химия змеиный яд

До последнего времени существовали терминологические трудности при попытке сравнительного анализа функциональных и структурных особенностей различных неэнзиматических токсических полипептидов змеиных ядов. В основном это касается полипептидов, выделенных из яда змей семейства Elapidae. На первых этапах изучения химического состава ядов подобные трудности были неизбежны и объяснялись недостаточной степенью очистки индивидуальных полипептидов, что в большинстве случаев затрудняло определение специфического характера их действия. В результате различные авторы разные наименования полипептидам, которые оказались чрезвычайно близкими, а подчас идентичными по своей химической структуре и фармакологическим эффектам. В частности, группа кардиотоксинов обозначалась как фактор, деполяризующий скелетную мускулатуру; токсин Y; прямой литический фактор - ПЛФ; кобрамины Аи В; цитотоксины 1и 2.

Одни авторы при выборе названия основывались на патофизиологических эффектах (кардиотоксин, ПЛФ, цитотоксин), другие подчеркивали некоторые химические свойства полипептида, например его основной характер(кобрамин), третьи присваивали фракции цифровое или буквенное обозначение. только в последние годы установлено близкое сходство в химической структуре этих полипептидов. Были получены доказательства, гемолитическая, цитотоксическая, кардиотоксическая и другие виды активности присущи большинству этих токсинов. Поэтому группу основных полипептидов, не обладающих специфической нейротоксической активностью, но эффективно действующих на биологические мембраны, назвали мембранно-активными полипептидами(МАП).

Основываясь на сравнительном анализе первичной структуры и физиологического действия, показавших большое сходство нейротоксических полипептидов между собой, их объединили общим термином - нейротоксин. Таким образом, все выделенные до настоящего времени из яда змей семейства Elapidae токсические полипептиды не обладающие энзиматическими свойствами и по механизму действия разделяются на три группы. К первой группе относятся полипептиды, избирательно и специфически блокирующие холинорецепторы субсинаптической мембраны нервно - мышечного соединения, - постсинаптические нейротоксины(пост-НТ). Вторая группа представлена полипептидами, действующие избирательно на пресинаптические окончания мионевральных синапсов и нарушающими процесс высвобождения ацетилхолина - пресинаптические нейротоксины (пре-НТ).

В третью группу включены полипептиды, активно воздействующие на мембранные структуры клеток, в том числе возбудимых, вызывая их деполяризацию - мембранно-активные полипептиды(МАП).

2. Химия постсинаптических нейротоксинов

Несмотря на то, что по своим фармакологическим свойствам пост - НТ, выделенные из яда кобр, близки, с точки зрения химического строения они могут быть разделены на два типа.

К типу 1 относятся пост - НТ, представляющую собой простую полипептидную цепочку, состоящую из 60-62 остатков аминокислот, имеющих 4 дисульфидных мостика (Рис 1. А) и обладающих основными своиствами, молекулярный вес около 7000 (пост - НТ- 1).

К типу 2 относятся пост - НТ, состоящие из 71-74 остатков аминокислот, имеющие 5 дисульфидных мостика (Рис 1, Б), молекулярный вес около 8000 (пост - НТ-2).

Рис 1. Первичная структура нейротоксина II (А) и нейротоксина I (Б) из яда среднеазиатской кобры

Пост - НТ-1 построены из 15 общих аминокислотных остатков, в их составе, как правило, отсутствует Ала, Мет и Фен. Напротив, а пост - НТ-2 аланин встречается. Интересной особенностью яда среднеазиатской кобры является присутствие в нем нейротоксинов обоих типов. Причем в нейротоксине, содержащем 73 аминокислотных остатка, Арг или Лиз 51, характерные для всех пост - НТ-2 замещены на Глу.

Насыщенность пост - НТ 1 и 2 дисульфидными связями наводит на мысль об их важном функциональном значении в поддержании биологически активной конформации молекулы. Восстановление дисульфидных связей приводит к потере 92% активности пост - НТ-1 и 50% пост - НТ-2. повторное окисление восстанавливает первоначальную активность нейротоксинов. По-видимому, большая устойчивость пост - НТ-2 к химическим воздействиям связано с наличием пятой дисульфидной связи, стабилизирующей участок полипептидной цепи. В тоже время у пост - НТ-1 этот же участок молекулы наиболее удлинен и лишен дисульфидных мостиков. Наличие мостиков обуславливает устойчивость пост - НТ и к термическому воздействию. Так, в кислой среде пост - НТ выдерживают нагревание до 100°С в течение 30 минут без заметной потери активности или обработку 8М мочевиной в течение 24 часов, но инактивируется щелочами.

Расшифровка первичной структуры нейротоксических полипептидов позволила поставить вопрос о локализации и строении активного центра молекулы, вступающего в связь с холиновым рецептором. Изучение строения этих полипептидов указывает на наличие в молекулах нейротоксинов как α так и β-структур. Центральная часть молекулы пост -НТ -1 свободная от дисульфидных связей, может обладать большей α-спирализацией. Кроме того, гидрофильный характер большинства боковых цепей аминокислотных остатков, составляющих последовательность от позиций 24-25 до положения 39-40, может обусловить проекцию этой петли на внешнюю сторону молекулы, поэтому не исключено, что активный центр локализуется в этом участке.

Важное значение имеет анализ местоположения и химическая модификация инвариантных аминокислот, встречающихся в гомологичных нейротоксинах в одних и тех же участках. Эти аминокислоты, сохранившиеся в процессе эволюции в одинаковых участках полипептидной цепи, могут участвовать в организации активного центра или обеспечивать поддержание активной конформации молекулы. Наличие постоянных аминокислот требует наличие инвариантного триплетного генного кода в молекуде ДНК, необходимого для синтеза данной аминокислотной последовательности.

Поскольку мишенью для пост - НТ,так же как и для ацетилхолина, является холинорецептор, то видимо активные участки нейротоксинов должны иметь сходство с четвертичной аммониевой и карбонильной группами ацетилхолина. Было установлено, что свободные аминогруппы, в том числе и N-концевые, не являются облигатными для обеспечения токсической активности. Ацитилирование 6 аминогрупп в нейротоксине из яда таиландской кобры привело к потере 1/3 активности.

Можно было предполагать, что карбонильные группы пептидного состава всегда присутствующие в молекуле пост - НТ могут иметь значение при обеспечении токсичности. Однако они малодоступны в реакции взаимодействия с рецептором. В большей степени отвечают этому требованию боковые группы боковых цепей инвариантных аспарагиновой кислоты и аспарагина. Модификация аспарагиновой кислоты метиловым эфиром глицина приводит к потере активности на 75% от первоначального значения.

Необратимое связывание между пост - НТ и холинорецептором нельзя объяснить только взаимодействием гуанидиновых и карбонильных групп пост - НТ с соответствующими участками рецептора. Их взаимодействие должно носить в основном электростатический характер, однако, комплекс рецептор - токсин не диссоциирует в концентрированных солевых растворах. Вероятно эти две функциональные группы служат «участками узнавания» при первичном контакте пост - НТ и рецептора. Конечное же необратимое связывание обуславливается протеин - протеиновым взаимодействием, включающие уже другие участки пост - НТ и холинорецептора.

3. Химия пресинаптических нейротоксинов

Нейротоксины второй группы,пресинаптические нейротоксины (пре - НТ), редко встречаются в змеиных ядах. Только некоторые из них выделены в очищенном виде и изучены. В семействе Elapidae пресинаптические НТ обнаружении в яде австралийского тайпана - тайпоксин, австралийской тигровой змеи - нотексин, и в яде крайта - β-бунгаротоксин. Кротоксин - нейротоксин яда гремучих змей обладает преимущественным пресинаптическим действием на нервно - мышечные соединения у амфибий и постсинаптическим у млекопитающих. в отличие от пост - НТ нейротоксины 2 группы построены из большего числа аминокислотных остатков и соответственно имеют больший молекулярный вес. Кроме того некоторые из них являются комплексом состоящим из субъединиц.

Одним из первых пре - НТ, полученных с помощью зонального электрофореза на крахмальном геле и в дальнейшем очищенных хроматографией на КМ-сефадексе с повторной рехроматографией, был β-бунгаротоксин. Β-бунгаротоксин построен приблизительно из 179 аминокислотных остатков, среди которых преобладают аспарагиновая кислота(22 остатка), глицин (16), лизин (13),аргинин (14),тирозин (13). Наличие 20 остатков цистина указывает, что молекула β-бунгаротоксина стабилизированы по крайней мере 10 сульфидными связями. Молекулярная масса нейротоксина 28500.

Предполагали, что β-бунгаротоксин лишен энзиматических свойств и является гомогенным. Однако установили, что β-бунгаротоксин состоит из двух субьединиц с молекулярным весом 8800 и 12400, изучая влияния β-бунгаротоксина на окислительное фосфолирирование в митохондриях нервных окончаний, пришли к выводу о наличии у токсина фосфолипазной активности.

Нотексин был получен ионообменной хроматографией в градиенте ацетата аммония. Основной нейротоксический компонент нотексина, составляющий 6% сырого неочищенного яда, выделен в виде препарата, содержащего 27% нотексина путем повторного хроматографирования.

4. Действие ядов на передачу нервно-мышечную передачу

Механизм нарушения передачи возбуждения в мионевральном синапсе под влияние змеиных ядов наиболее изучен. Уже первые наблюдения за картиной гибели отравленного животного, в которой доминировали симптомы паралича скелетной и дыхательной мускулатуры, вызвали необходимость изучения этого феномена в строгих лабораторных условиях. Многочисленными опытами на изолированных нервно-мышечных препаратах было показано, что змеиные яды блокируют передачу возбуждения с нерва на мышцу, снижают возбудимость на прямую и непрямую стимуляцию и вызывают деполяризацию нервных и мышечных мембран.

Угнетение нервно-мышечной передачи под действием яда может реализоваться с помощью двух механизмов. Один из них связан с блокирующим действием яда на концевую пластинку. В основе второго лежит деполяризующее действие на возбудимые мембраны. Однако при использовании цельного яда трудно отдифференцировать эти два механизма, так как его деполяризующее действие приводит к блокированию распространяющегося возбуждения в нервных волокнах, а в высоких концентрациях яд вызывает мышечную контрактуру. Яд предупреждает деполяризующее действие ацетилхолина на изолированные мышцы, в то время как ацетилхолинэстеразные соединения снижают его блокирующий эффект.

В опытах кротоксин блокировал мышечное сокращение на непрямую стимуляцию и не оказывал влияния на мембранный потенциал. Однако изучение действия ядов двух разновидностей (с кротамином и без него) сообщили о практически необратимом блокирующем действии на нервно мышечную передачу у кошек и крыс яда без кротамина, причем как на мышечные мембраны, так и на специфические рецепторы постсинаптической мембраны. Нервно-мышечный блок под влиянием яда, содержащего кротамин, достигался путем деполяризации мышечных мембран. Яд гадюковых также способен нарушать нервно-мышечную передачу, вызывая периферический паралич, обусловленный необратимой блокадой специфических ацетилхолиновых рецепторов. Он угнетает также электрическую активность мышечных волокон. Иммунохимический анализ показал наличие в яде белковой фракции, сходной с постсинаптическим α-токсином из яда черношейной кобры.

В институте биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина <#"justify">5. Постсинаптические нейротоксины (пост - НТ)

В отличие от цельного яда кобры пост - НТ избирательно блокируют передачу возбуждения в нервно-мышечном соединении, не оказывая влияния на электрические свойства нерва и мышцы. Инкубация в течение часа изолированных нервно-мышечных препаратов в растворе, содержащем пост - НТ в концентрации около 1 мкг/мл, приводит к прогрессивному уменьшению амплитуды потенциала концевой пластинки - ПКП. Угнетающий эффект возрастает при увеличении частоты стимуляции, одновременно уменьшается амплитуда ПКП без существенных изменений их частоты. Даже в высоких концентрациях пост - НТ не оказывали влияния на потенциалы покоя и мышцы и моторных терминалей.

Наибольшей чувствительностью к действию пост - НТ обладают холинорецепторные мембраны скелетной мускулатуры позвоночных животных. В то же время соматическая мускулатура морских моллюсков и сердце миноги устойчивы к действию нейротоксинов кобры. Видовые различия в чувствительности холинорецепторов на разнообразных представителях позвоночных (лягушки, цыплята, котята, крысы). Было высказано предположение, что пост - НТ не являются прямыми конкурентами ацетилхолина за активный центр холинорецептора.

6. Пресинаптические нейротоксины (пре - НТ)

Нейротоксины с пресинаптическим характером действия избирательно поражают механизм высвобождения ацетилхолина, не влияя на чувствительность к медиатору постсинаптических структур. Обработка изолированного нервно-мышечного препарата β-бунгаротоксином после начального периода увеличения частоты приводит к полному устранению ПКП. Скорость наступления угнетающего эффекта зависит как от концентрации пре - НТ, так и от частоты стимуляции. Также была установлена зависимость времени наступления блока нервно-мышечной передачи от температуры окружающей среды. Так, тайпоксин (1мкг/мл) при температуре 37 °С вызывал угнетение препарата в течение часа, при снижении температуры до 28 °С проводимость сохранялась до 4 часов инкубации. Пре - НТ не снижают ответ изолированных мышц на экзогенный ацетилхолин и не влияют на проведения возбуждения по нервным терминалям. Другие доказательства избирательного пресинаптического характера действия β-бунгаротоксина были получены на лишенной нервных окончаний культуре тканей, полученных из миобластов 10 дневных эмбрионов цыпленка. Предварительная инкубация α-бунгаротоксином полностью устраняла деполяризацию вызванную последующим введением в среду ацетилхолина. В этих условиях β-бунгаротоксин оказался не эффективным. На поздних стадиях действия β-бунгаротоксина наблюдается разрушение везикул с ацетилхолином вплоть до полного их исчезновения. Отмечается также и вакуолизация митохондрий моторных нервных терминалей.

Действие β-бунгаротоксина сходно с действием токсины ботулизма, также поражающего механизм высвобождения ацетилхолина из нервных окончаний. Однако имеются и различия: токсин ботулизма не вызывает начального увеличения ПКП; в отличие от токсина ботулизма β-бунгаротоксин взаимодействует только с холинэргическими окончаниями; при действии токсина ботулизма не замечены изменения в пресинаптической области.

На синаптосомах из мозга крысы выявлена способность β-бунгаротоксина снижать накопление ГАМК, серотонина, норадреналина и холина. Поскольку β-бунгаротоксин в основном вытесняет уже накопленные нейромедиаторы, можно предположить, что его действие связано с поражение процесса хранения, а не транспорта медиаторов.

Заключение

Механизм действия змеиных ядов еще окончательно не расшифрован учеными. Но прозрачная капелька яда, попав в кровь, разносится ею по всему организму и в определенной дозе оказывает благоприятный эффект на организм больного. Установлено, что небольшие количества яда кобры обладают болеутоляющим действием и могут даже использоваться как заменитель морфия у больных, страдающих злокачественными новообразованиями. При этом в отличие от морфия змеиный яд действует более длительно и, что самое главное, не вызывает привыкания. Кроме того, созданы препараты на основе яда кобры, улучшающие общее состояние больных, страдающих бронхиальной астмой, эпилепсией, стенокардией.

Потребность в змеином яде возрастает из года в год и змеепитомники, созданные в ряде районов нашей страны, пока еще не могут удовлетворить эту потребность. Поэтому назрела необходимость охранять ядовитых змей в природных условиях, а также добиваться их размножения в неволе.

Следует помнить, что в руках неопытных людей змеиный яд становится не союзником в борьбе за сохранение здоровья, а опасным врагом и может вызвать тяжелые отравления. О необходимости правильно подбирать дозу лечебного вещества говорил еще Теофраст Парацельс, утверждая, что «...все есть яд, ничто не лишено ядовитости, и все есть лекарство. Одна только доза делает вещество ядом или лекарством». Это изречение знаменитого ученого не потеряло своего смысла и в наши дни и, пользуясь ядами змей, больные обязаны строго соблюдать предписания лечащего врача.

Яды змей, как известно, опасны для многих видов млекопитающих. Но среди более низко организованных животных, особенно среди насекомых, известны виды, не восприимчивые к действию змеиного яда, что позволяет использовать их в качестве противоядий.

Подводя итог рассмотрению круга вопросов, охватывающих особенности химического строения и механизмов действия ядов, нельзя не упомянуть что Природа - этот искуснейший экспериментатор - дала в руки исследователей уникальные инструменты для изучения фундаментальных вопросов строения и функционирования живой клетки.

Зоотоксины - прекрасные модели для молекулярной биологии, позволяющие решать вопросы взаимосвязи структуры и функции в биомолекулах.

Список литературы

1. Орлов Б.Н « Ядовитые животные и растения СССР». М.: Высшая школа, 1990г. - 272 с.

Г.И. Оксендендлер «Яды и противоядия» Л.: Наука, 1982. - 192 с

Е. Дунаев, И. Кауров «Рептилии. Амфибии». М.: Астрель, 2010г. - 180с.

Б.С Туниев, Н.Л. Орлов «Змеи Кавказа». М.: Товарищество научных изданий КМК, 2009. - 223с.

Www.floranimal.ru

Http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed