Вход

Зоотоксины

Реферат по биологии
Дата добавления: 27 января 2004
Язык реферата: Русский
Word, rtf, 145 кб
Реферат можно скачать бесплатно
Скачать
Данная работа не подходит - план Б:
Создаете заказ
Выбираете исполнителя
Готовый результат
Исполнители предлагают свои условия
Автор работает
Заказать
Не подходит данная работа?
Вы можете заказать написание любой учебной работы на любую тему.
Заказать новую работу
1. Поня тия “яд” и “токсин” При описании ядовитых животн ых и продуцируемых ими биологически активных веществ наиболее часто приходится оперироват ь терминами “яд” и “токсин” . Являются ли они синонимами или же несут разную смысловую нагрузку ? Токсикологи к ядам от носят химические соединения , отличающиеся высокой токсичностью , т . е . способные в минимальны х количествах вызывать тяжелые нарушения жизн едеятельности (отравление ) или гибель животного организма. Токсинами традиционно называют белковые вещества , образуемые преимущественно м икроорганизмами и некоторыми животными и обла дающие ядовитым действием . Одним из характерн ых качеств токсинов считается наличие антиген ных свойств . Значительное расширение числ а токсинов , выделенных из природных объ ектов , среди которых оказалось и много не белковых , заставляет пересмотреть критерии т ермина “токсин” . В настоящее время термин “токсин” чаще всего относят к индивидуальном у химическому веществу (независимо от е г о природы ), выделенного из того или иного яда или тканей ядовитого жив отного . Тем самым разграничивается действующее начало яда и целый яд , являющийся , как правило , многокомпонентной смесью различных био логических веществ . Обычно термин “яд” примен яют к с екретам специализированных я довитых желез животных (змей , насекомых , амфиби й и пр .). В свою очередь слово “ токсин ” широко используе тся при образовании новых терминов , подчеркив ающих источник происхождения данного токсина (зоотоксины , фитотоксины , тетродот оксин , аплизи атоксин , батрахотоксин ) либо особенности его ф изиологического или фармакологического эффекта (н ейротоксины , цитотоксины , кардиотоксины ). В дальнейшем под термином “токсин” будет пониматься индивидуа льное химическое соединение природного проис хождения , характеризующееся высокой биологиче ской активностью . 2. Основные методы экспериментального изучен ия зоотоксинов. Экспериментальное изучение зоото ксинов связано с двумя основными направлениям и : изучением химической природы зоотоксинов и выяс нением механизмов их токсического действия . Эти два направления – химическое (биохимическое ) и патофизиологическое взаимосвяза ны , поскольку механизм действия химического с оединения в первую очередь обуславливается ос обенностями его структуры. Изучение механизмов действия зооток синов основано на классических методах токсик ологии , фармакологии , биохимии и других наук , позволяющих количественно оценить действие ток синов как на организм в целом , так и на его отдельные функциональные системы и органы . Наибо л ее важные характери стики зоотоксинов можно получить при изучени и их токсикометрии , фармакокинетики и фармако динамики. 2.1. Токсикометрия . В токсикометрии зоотоксинов важнейшей и х характеристикой является токсичность – сво йство химического вещества в мини мальном количестве вызывать патологические изменения , ведущие к нарушению основных процессов жиз недеятельности организма и приводящие к его гибели . Токсичность – один из основных количественных параметров , отражающих биологичес кую активность зоотоксинов . В современ ной токсикологии и фармакологии токсичность п ринято выражать в величинах , кратных средней смертной дозе ( DL 50 ), т.е . дозе , вызы вающей гибель 50% экспериментальных животных в т ечение фиксированного интервала времени (обычно 12 или ). Следует за метить , что DL 50 – частный случай средней эффективной дозы ( ED 50 ), вызывающей изучаемый эффект в 50% случаев . Последняя в различных вариантах довольно часто используется в токсикологиче ских исследованиях , когда для выявления специ фического эффекта удобнее регистрировать не смертность , а нарушение или выключение ка кой-либо физиологической функции . При характеристи ке токсичности экстрактов тканей или органов ядовитых животных часто пользуются мышиными единицами (м . е .) – количество вещества , которое необход и мо , чтобы убить мышь массой 20 г в течении 20 мин . Обычно активность экстракта выражается в количестве м . е ., содержащихся в 1 мг продукта . Наприм ер , активность тарихотоксина из яиц калифорни йского тритона Taricha tarosa составляет 3000 м е ./мг . Это означа ет , что 1 мг вещества достаточно , чтобы убить 3000 мышей массой 20 г. Из-за высокой токсичности зоотоксины ино гда включают группу ультраядов – химические вещества , токсичность которых выше цианистог о калия и не превышает 1 мг /кг (табл . 1). Таблица 1 . Сравнительная токсичность различных ядов. Яд (токсин ) и источник его получения DL 50 мыши , мкг /кг Цианид калия 10000 Муск арин (алкалоид мухоморо в ) 1000 Зоман (бое вое отравляющее вещество ) 100 Нейротоксин кобры ( Naja oxiana ) 75 Нейротоксин скорпиона ( Androctonus australis ) 9 Тетродотоксин (из рыбы фугу Tetradon ) 8 Сакситоксин (из динофлагеллят Gonyaulax sp .) 8 Батрахото ксин (кожный яд амфибий Phyllobates sp .) 2 Тайпоксин (из яда змеи Oxyuranus scutellatus ) 2 Пилитоксин (из кишечнополостных Palythoa sp .) 0,15 2.2. Фармакокинетика. Фармакокинетика зоотоксинов изуч ает закономерности всасывания , распределения , мета боли зма и выведения токсинов из орган измов. При оценке токсичности зоотоксинов важн ое значение приобретают пути их введения в организм . Существующие пути введения обычно подразделяются на энтеральные (через пищевар ительный тракт ) и парентеральные (минуя пище варительный тракт ). В естественных условия х пути введения зоотоксинов в организм же ртвы определяются особенностями жертвы определяе тся особенностями биологии организма – проду цента и химической природой токсинов . Как правило , белковые токсины (змей , насе к омых , паукообразных ) вводятся с помощью вооруженного ядовитого аппарата парантерально , так как многие из них разрушаются пищевар ительными ферментами . Напротив токсины небелковой природы эффективны и при энтеральном вве дении (токсические алкалоиды амфибий, т оксины рыб , моллюсков и др .). Некоторые живо тные , защищаясь , разбрызгивают свои яды в виде аэрозоля , эффективность которых зависит от состояния покровов жертвы и локальной концентрации токсических веществ . В эксперименте способ введения токсинов определя е тся задачей исследования. Попавший в организм яд распределяется весьма неравномерно . Существенное влияние на распределение оказывает биологические барьеры , к которым относят стенки капилляров , клеточны е (плазматические мембраны ), гематоэнцефалический и пл ацентарный барьеры . При парентеральном введении (укусы , ужаления ) в месте инокуля ции образуется первичное депо яда , из кото рого происходит поступление токсинов в лимфат ическую и кровеносную систему . Скорость дрени рования яда во многом определяет быстрот у развития токсического эффекта . Большинство зоотоксинов подвергается в организме определенным химическим превращениям . К сожалению , биотрансформация зоотоксинов в ор ганизме реципиента – наименее разработанная область токсикологии . Биотрансформация в опре деленной мере обуславливает биологическую резистентность некоторых животных к зоотоксина м . В последнее время в крови некоторых грызунов были обнаружены белковые факторы , инактивирующие геморрагическое действие змеиных ядов. При выделении зоотоксинов из о рг анизма основную тяжесть на себя принимают почки – отсюда и широкая распространеннос ть нефритов при отравлении зоотоксинами . Част ично зоотоксины могут выводиться и с друг ими веществами , например с молоком кормящей матери . 2.3. Фармакодинамика Фармакод инамика з оотоксинов изучает наиболее типичные эффекты этих веществ , локализацию и механизм действия . Действие зоотоксинов может носить местный и резорбтивный (поглощающий ) характер . И в том и в другом случае зоотоксины оказы вают прямое и рефлекторное влия н и е . Действие зоотоксинов развивающееся в месте его первичного воздействия называется местны м . В зависимости от химической природы ядо в местное действие может быть сильным (яды кишечнополостных , гадюк , гремучников , жалоносных насекомых ); в тяжелых случаях п р иводящие к некрозу (омертвению ) пораженной тка ни . В других случаях превалируют общие сим птомы отравления , развивающиеся после всасывания яда из первичного депо (яды элапид , к аракуртов ). Нужно заметить , что истинно местное действие , как правило , не набл ю даются , так как определенное количество токсинов всасывается и оказывает резорбтивный эффект . Скорость проявления резорбтивного эф фекта зависит от путей введения токсинов и их способности проникать через биологически е барьеры. Важное значение в формирован ии и нтегральной картины отравления зоотоксинами имее т и их рефлекторное действие , связанное с влиянием на экстерорецепторы или интерорецеп торы и с соответствующим изменением функциона льного состояния нервных центров либо эффекто рных органов. При изучении действия зоотоксинов на организменном , органном , клеточном и молекулярном уровне в первую очередь выявляют биологический субстрат , на который направлено действие того или иного токсина . Иными словами - обнаружение рецепторов зоотоксинов в сложных биоси с темах , что позволяет не только понять патогенез отравления , но и использовать з оотоксины для выделения и характеристики эти х рецепторных структур . Примерами такого испо льзования зоотоксинов может служить характеристи ка холинорецептора с помощью нейротокс и нов змеиных ядов и компонентов натрие вых каналов нервных мембран с использованием токсинов амфибий , рыб и скорпионов . В случае , когда эффект зоотоксинов на рецепторы аналогичен физиологическому , говорят о дейст вии токсинов как агонистов . Это действие м оже т быть стимулирующим или угнетаю щим данную физиологическую функцию . Часто зоо токсины выступают в роли антагонистов эндоген ных физиологических регуляторов , вызывая нарушени е деятельности системы , органа или всего о рганизма . Высокая специфичность действия зо о токсинов определяет во многих сл учаях конкурентный характер их антагонизма п о отношению к эндогенным веществам (например , к медиаторам ). Обратимый или необратимый хар актер действия токсина зависит от связи л иганд – рецептор , которая может быть проч ной (к овалентной ) или менее прочной (эл ектростатической , гидрофобной и др .). Важной хар актеристикой зоотоксинов является избирательность их действия , т . е . способность повреждать определенные клетки-мишени , не затрагивая други е , даже если оба вида клеток наход я тся в непосредственном контакте . В ос нове избирательности лежит сродство токсина к рецептору . Сродство токсина к данному т ипу рецепторов определяется структурно-пространственн ой организацией молекулы и ее активных фу нкциональных группировок , обеспечиваю щ их узнавание рецептора и связывание с его активным центром . В простейшем случае , когд а одна молекула токсина [ T ] соединяется с одним рецептором [ P ] (при избытке токсина ), образование компл екса “токсин-рецептор” [ TP ] описывается уравнением [ T ] + [ P ] [ TP ], где k 1 - конста нта скорости образования комплекса [ TP ] k -1 - конста нта скорости диссоциации этого комплекса Отношение констант прямой и обратной реакции : k 1 / k – 1 = К С назыв ают константой сродства , а обратную ей величину – кон стантой диссоциации К Д . Численно К Д равна концентрации вещества , дающе го 50% эффекта , и может быть найдена по г рафику зависимости доза – эффект . Причем чем меньше значение К Д , тем выше сродство токсина к данному рецептору (К Д – аналогич на константе Михаэлиса (К М ), характеризующей диссоциацию ко мплекса фермент – субстрат при описании кинетики обратимых ферментативных реакций ). 2.4. Некоторые особ енности фармакодинамики зоотоксинов Высокая поражающая с пособ ность большинства ядов животного происхождения связана с присутствием в их составе то ксинов , характеризующихся высокой специфичностью действия на определенные биосубстраты . Таковы , например , нейротоксины змей , нарушающие передачу возбуждения в нервно- мышечных синапсах ; токсины амфибий (батрахотоксин ), рыб (тетродотокс ин ), простейших (сакситоксин ), блокирующие распростр анение нервного импульса по нервному волокну ; ферменты ядов гадюк и гремучников , возде йствующие на систему свертывания крови , и др . П о своей химической структуре токсины природного происхождения весьма разноо бразны , в их числе можно встретить алифати ческие и гетероциклические соединения , алколоиды , стероиды , неэнзиматические полипептиды и фер ментативные белки . Некоторые из этих соедине н ий можно условно назвать “истинн ыми токсинами” в том смысле , что они н е встречаются в организме реципиента и яв ляются для него ксенобиотиками ( чужеродными в еществами ). В этом случае , по выражению Бар бье (1978): “Отравление выглядит как несчастный слу ча й , вызванный столкновением двух не совместимых типов метаболизма”. Другая группа компонентов природных ядо в образована химическими веществами , встречающими ся и в организме реципиента . К ним отн осятся ацетилхолин , гистамин , катехоломины (адренал ин , норадрен алин , дофамин ), производные индо ла , различные ферменты и их ингибиторы . То ксический эффект этих соединений обусловлен и збыточностью дозировки , значительно превышающей ф изиологические приделы их действующих концентрац ий в организме . Важное значени е в ме ханизме действия зоотоксинов им еют аутофармакологические реакции , обусловленные гиперсекрецией эндогенных физиологических активных веществ под влиянием компонентов ядов . Напр имер , высвобождение гистоминов из тучных клет ок под влиянием гистаминлибераторны х пептидов ядов перепончатокрылых ; массивное высв обождение нейромедиаторов при действии токсина каракурта и нейротоксинов скорпиона ; брадикинин либераторное действие змеиных ядов . Аутофармаколо гические реакции играют большую роль в па тогенезе отравления зоо т оксинами. Биологическое значение зоотоксино в для их продуцентов связано с использова нием ядов как оружия защиты или нападения . Защитное действие реализуется с помощью различных механизмов : алкогенного (болевого ), репел лентного (отпугивающего ) и некоторых других . При нападении на жертву на первый пл ан выступают паралитическое (обездвиживающее ) дейс твие. При экспериментальном изучении зоотоксинов важное значение приобретает адекватный выбор объекта исследований . Как правило , изучение зоотоксинов проводят н а стандартных ла бораторных животных (мышах , крысах , кроликах и др .). это позволяет получить сопоставимые результаты исследований , проводимых в различных лабораториях . Однако следует учитывать , что имеется корреляция между особенностями действия ядов и био л огией их продуцен тов . Поэтому важно знать , кто является тип ичной жертвой или врагом данного ядовитого животного .
© Рефератбанк, 2002 - 2017