botulinum toksini | |
Kimlik | |
---|---|
N O CAS | |
K O AKA | 100.088.372 |
ATC kodu | M03 |
İlaç Bankası | BTD00092 |
PubChem | 5485225 |
Kimyasal özellikler | |
formül |
C 6760 H 10447 N 1743 O 2010 S 32 |
Molar kütle | 149 320.833 ± 7.251 g / mol C %54.37, H %7.05, N %16.35, O %21.54, S %0.69, |
Fiziki ozellikleri | |
çözünürlük | g l -1 |
hacimsel kütle | g cm -3 |
Aksi belirtilmedikçe SI ve STP birimleri . | |
AT No. | AT |
---|---|
CAS numarası | |
kofaktör (ler) | Zn 2+ |
IUBMB | IUBMB girişi |
---|---|
IntEnz | IntEnz görünümü |
BRENDA | BRENDA girişi |
fıçı | Fıçı girişi |
MetaCyc | metabolik yol |
PRİAM | Profil |
PDB | RCSB PDB PDBe PDBj PDBsum |
GİT | AmiGO / EGO |
Botulinum toksini (botulinum) a, toksin tarafından salgılanan Clostridium botulinum , bakteri sorumlu botulizm ( zehirlenme , genellikle konserve ve kas felci sorumlu bozuk tüketimiyle taahhütlü Gıda). Nörotoksik özellikleri onu insanlarda 1 ila 2 ng/kg düzeyinde tahmini LD 50 ile bilinen en güçlü zehir yapan bir proteindir . Toksin ısıya dayanıksızdır ancak asitlere ve sindirim sularına karşı dirençlidir.
Özellikleri onu biyolojik bir silah (aerosollerdeki toksin) ve düşük dozlarda terapötik veya estetik bir ürün yapar.
Ürettikleri toksinlerin antijenik özelliklerinde farklılık gösteren sekiz tip Clostridium botulinum ayırt edilir (A, B, C1, C2, D, E, F ve G). Bu sekiz toksin, toksik olmayan proteinler (ANTP'ler) ile ilişkilidir. İnsan botulizmi A, B ve E tipleri ve istisnai olarak C ve F tipleri ile ilişkilidir, C ve D tipleri ise hayvan botulizminden esas olarak sorumludur. Tip A botulizm en ciddi olanıdır ve genellikle ölümcüldür, çünkü ilgili toksin tüm toksinlerin en aktifidir. G tipi sadece toprakta bulundu. Yakın zamanda keşfedilen H tipi, aralarında en ölümcül olanıdır ve olası bir tedavi bulunana kadar dizisi gizli tutulur, toksinin yönlendirilme riski çok yüksektir.
Fenotipik karakterlerine göre Clostridium botulinum suşları dört gruba ayrılır:
botulinum toksini | |
Ticari isimler |
|
---|---|
Diğer bilgiler | Alt sınıf: |
Kimlik | |
K O AKA | 100.088.372 |
ATC kodu | M03AX01 |
Botulinum toksini , motor plakasında ve parasempatik sistemde asetilkolin salınımını engeller . Motor sinirleri felç ederek etki eder ve sarkık felçlere neden olur.
Normalde, bir kas hücresi bir sinyal aldığında uyarılır. Bu sinyal, bir nöron boyunca hareket eden bir aksiyon potansiyeli şeklinde iletilir: sinir uyarılarından bahsediyoruz. Sinir sinapsında, asetilkolin vezikülleri, asetilkolin moleküllerini ortama salmak için nöron zarı ile birleşir . Kas hücreleri, bu zar reseptörleri asetilkolin molekülleri aldığı sürece kasılır.
Botulinum toksini, SNARE kompleksi üzerinde etki ederek, asetilkolin veziküllerinin sinir hücresi zarı ile füzyonu düzeyinde etki eder . SNARE kompleksi vezikül ve presinaptik membran arasında füzyona izin verir. Böylece kas hücrelerinin asetilkolin reseptörleri boş kalır ve kaslar kasılmaya girmez. Bu, botulizmli hastalarda gözlenen sarkık felç fenomenini açıklar.
Botulinum toksini, bugüne kadar bilinen en şiddetli zehirlerden biridir. LD 50 değerlendirildi 1 ng kg -1 : 1.3 ile 2.1 arasında, insanlarda tahmin ng / kg damar içine ya da kas içi yoldan 10 ve 13 arasında ng / kg (inhalasyon yoluyla, yani fazla 500.000 kat daha daha siyanür ve VX gazından 2.000 kat daha az ). Toksin ısıya dayanıksızdır ancak asitlere ve sindirim sularına karşı dirençlidir.
1 mg saf toksin, 30 ila 40 milyon farenin veya yaklaşık 1.500 ila 2.000 tonluk bir kütlenin ölümüne neden olmak için yeterli olacaktır .
Toksin, biri ağır (H: Ağır ) ve biri hafif (L: Hafif ) olmak üzere iki zincirli bir polipeptittir . 100 kDa ağır zincir 50 kDa hafif zincire bir disülfid köprüsü ile bağlanır . Ağır zincir, toksin molekülünü nöronal reseptöre bağlar ve ardından toksin molekülünün enzimatik aktivitesini taşıyan hafif zincirin translokasyonunu sağlar. Bu hafif zincir, nöromüsküler kavşaklarda SNARE kompleksine saldıran ve veziküllerin asetilkolin salmak için zara kaynaşmasını önleyen bir enzim olan bir proteazdır .
Toksin 150.000 Dalton moleküler ağırlığa sahip bir monomer olarak sentezlenir , bu formda inaktiftir. Bu monomer üç alandan oluşur. Proteaz aktivitesine sahip bir alan (çinko endopeptidaz), bir translokasyon alanı ve bir bağlanma alanı. Translokasyon alanı, hedef nöronun sinapsının sitoplazmasında proteaz aktivitesine sahip olan hafif zincirin translokasyonundan sorumludur. Bağlanma alanı, eşdeğer büyüklükte iki alt alandan oluşur. HC-N alt alanı, şekerleri bağlayan proteinlere benzer bir yapıya sahiptir. HC-C alt alanı, protein/protein bağlama fonksiyonlarında yer aldığı bilinen proteinlere benzer şekilde katlanır. Bu motif, daha kesin olarak, IL-1, büyüme faktörleri veya tripsin inhibitörü gibi proteinlerin tanınmasında ve bağlanmasında yer alan birçok proteinde bulunan bir β-yonca yaprağı yapısını içerir… Böyle bir yapı, çift etkileşim yoluyla presinaptik zar ile bağlanmaya izin verecektir. iki farklı molekül arasında
150 kD etkin zincirli bir nörotoksin hafif zincir ve ağır zincir bağlantı disülfit köprüsü ihtiva maruz döngünün belirli bir proteoliz ile aktive edilir. Birkaç endojen (bakteriyel) veya eksojen (doku) proteinaz da bu toksini aktive edebilir. Ağır zincir ve hafif zincir, protein / protein tipinin kovalent olmayan bağları ve bölünme döngüsü seviyesinde disülfid köprüsü ile bağlantılı kalır. Ancak hafif zincirde yer alan aktif bölgenin işler hale gelmesi için disülfit köprüsünün kırılması gerekecektir. Bu, yer değiştirme sırasında yapılır.
Makalenin geri kalanı daha çok botulinum toksin B (BoNT/B) üzerine odaklanmaktadır.
Çalışmalar BoNT/B'nin sinaptotagmine bağlandığını göstermiştir. Özellikle, BoNT / B'nin bir gangliosid yoluyla sinaptotagminin hücre dışı kısmına bağlanmasını gösteren kristalografik çalışmalar. Sinaptotagmin bağlama alanına sahip olan ağır zincirdir.
İmmünofloresan çalışmaları, toksin ve sinaptotagminin, endositoz hücre tarafından geri dönüştürüldüğünde birlikte içselleştirildiğini göstermiştir.
BoNT / B bu nedenle hücrenin bir keseciğine dönüşecektir. Bu veziküller, proton pompaları sayesinde asitleşecek bir endozom oluşturacaktır. Bu asitleştirme, sitoplazmada hafif zincirin salınmasını kolaylaştıran toksinin ağır zincirinin translokasyon alanının (N-Terminali) konformasyonunda bir değişikliğe neden olacaktır. Daha spesifik olarak, pH'daki düşüş, ağır zincirlerin, gözenekler oluşturmak üzere kesecik zarına uyan bir tetramer oluşturmasını sağlar. Bunlar, hafif zincirin lipid çift katmanını geçmesine izin verecek olan bu gözeneklerin oluşumuna izin veren translokasyon alanının yedi sarmalıdır. Aslında, vezikülün asitlenmesi, hidrofilik küresel formdan erimiş küresel forma dönüşen hafif zincirin denatürasyonuna da neden olur, hidrofobik segmentleri, yerleştirilmesine izin veren yüzeyde açığa çıkar. Hafif zincir, disülfid köprüsünün indirgenmesiyle ağır zincirden ayrılır. Bu küresel eriyik, ağır zincirin (15 A ) oluşturduğu gözenek çapından daha küçük bir çapa sahiptir . Sitozolün nötr pH'ına maruz kaldıktan sonra, hafif zincir sitozolde yeniden doğar ve endopeptidaz aktivitesini yeniden kazanır. BoNT/A translokasyonu ile ilgili bu gözlemler diğer botulinum toksin serotiplerine de uygulanabilir.
Botulinum toksini, sinapsın sitoplazmasına girdikten sonra hedefine bağlanacaktır: SNARE kompleksi . Farklı toksinler (A'dan H'ye) farklı proteinler üzerinde veya SNARE kompleksinin proteinlerinin farklı kısımları üzerinde etki eder.
Botulinum toksini bir çinko endopeptidazdır. Dizi karşılaştırması, hafif zincirin ortasında yer alan 20 amino asitlik yüksek oranda korunmuş bir dizi gösterdi. Bu dizi bir çinko endopeptidaz motifini içerir : His - Glu - Xaa - Xaa - His . Bu motif bir çinko atomunu bağlar. Fizikokimyasal ölçümler, bu nörotoksinlerin, hafif zinciri bağlayan toksin başına tek bir çinko molekülü (iki içeren BoNT/C hariç) içerdiğini göstermiştir. Bu nörotoksinlerle yapılan kimyasal modifikasyonlar ve bölgeye yönelik mutajenez deneyleri, iki histidin kalıntısının ve bir glutamat kalıntısının çinko atomu için ligandlar olduğunu göstermiştir. Bu çinko BoNT/B'de His 229, His 233 ve Glu 267 tarafından koordine edilmektedir. Dördüncü bir ligand: bir su molekülü, substratın peptit bağının hidrolizine izin verir. Kalsiyum molekülleri de bu toksinlerin aktivitesinde rol oynar.
Daha kesin olarak, katalitik alan, α sarmalları ve β tabakalarının bir karışımından oluşan kompakt bir küredir. Çinko atomu, yüksek negatif elektrostatik potansiyele sahip büyük bir açık boşluk içinde yer alır. Bu katalitik bölge, boşluğun her iki tarafında bulunan iki kuşak bölgesi tarafından korunmaktadır. Bu katalitik bölge, translokasyon alanı hafif zincire bağlandığında da korunur.
Bu endoprotein aktivitesi , botulinum toksininin bağlandığı SNAP-25 proteinini ( SNARE ailesinden ) denatüre eder . Bu şekilde modifiye edilen SNAP-25 proteini, asetilkolin içeren sinaptik vezikülün aksonun terminal düğmesinin plazma zarı ile füzyonunu bloke eder : nörotransmiter artık sinaptik yarıkta salınmaz , sinaptik aktivite sıfır olacak noktaya düşer, botulizm için tipik olan kas zayıflığı semptomlarına neden olur .
Terapötik veya kozmetik amaçlı toksin, rahatsızlıklara neden olmayacak kadar düşük dozlarda kullanılır. Bununla birlikte, bir kaza (dozaj hatası) veya yetkisiz ürünlerin aşırı dozunu takiben iyatrojenik botulizm vardır .
1970'lerin sonundan beri botulinum toksini bazen şaşılık , nistagmus , blefarospazm ve hatta inatçı tortikolis vakalarında kullanılmıştır .
Botulinum toksini, distoni adı verilen nadir veya yetim bir hastalığın tedavisinde de kullanılmaktadır . Bu nörolojik kökenli hastalık, boyun gibi vücudun belirli noktalarını vurur - o zaman spazmodik tortikolis'ten söz edilir -, göz kapakları (blefarospazm), spazmodik disfoni ... Bu hastalık çoğu doktor tarafından bilinmez . Şüpheniz varsa, bir nöroloğa danışın.
Motrisite bozukluklarında, özellikle spastisitede etkilidir . Son yıllarda spastisiteye bağlı aşırı kasılmaları azaltmak için kasın felce neden olan motor noktasına enjeksiyon olarak kullanılmaktadır.
Botulinum toksini, toksinin parasempatik ağın reseptörleri üzerindeki etkisi sayesinde aşırı terleme ( hiperhidroz ) ve salya akması ( hipersialore ) sorunlarını tedavi etmek için günümüzde de kullanılmaktadır .
Botulinum toksin A enjeksiyonları, spor tıbbında kompartman sendromlarını tedavi etmek için de kullanılabilir . Toksinler aslında düşük konsantrasyonlarda kas güçsüzlüğüne neden olur, ardından kas israfına neden olarak patolojik kompartıman içinde bir boşluk yaratmayı mümkün kılar. Bu nedenle bu enjeksiyonlar , bu patolojiye sahip kişiler için ağrılı aponörotomilerden kaçınma veya erteleme avantajına sahiptir .
Bazı araştırmalar, baş ve boyundaki belirli kaslara botulinum toksin enjeksiyonunun migren ağrısının tedavisinde etkili olduğunu öne sürüyor, ancak bu sonuçlar, çift kör bir klinik deneyde bunun plasebo etkisi olduğu gösterilerek geçersiz kılındı , bu da bazı olumlu sonuçları açıklıyor . . Maja Relja'ya göre, hastalar "bilinçsizce bir enjeksiyonun mutlaka bir tabletten daha fazla analjezik etkiye sahip olduğunu düşünüyorlar. "
Gelen bruxomaniacs , kullanımı praksisin dayanıklılık kaybı sağlar ve ilişkili ağrının tedavisi ile uyarılan kas kuvvetinde azalma ile: gerilim tipi baş ağrısı (değil migren), temporomandibular eklem ağrısı, ve komplikasyonları, kronlar, periodontal hastalık kırıkları. ..
Botulinum toksini, nadir görülen bir genetik bozukluk olan CHARGE sendromunun neden olduğu aşırı tükürük üretimini tedavi etmek için yenidoğanlarda başarıyla kullanılmıştır .
Botulinum toksini, disfaji , akalazya , hipertrofik pilor stenozu, Oddi sfinkteri sfinkteri , Hirschsprung hastalığı , anal fissür , hemoroidleri proktolojide tedavi etmek için kullanılabilir .
Botulinum toksini aşırı aktif mesane , veziko-sfinkterik disinerji durumlarında kullanılabilir .
Botulinum toksini, kırışıklıkları geçici olarak azaltmak için (beş ila altı ay boyunca) hedeflenen kas felçlerine ( örneğin alındaki cilt kasları) neden olmak için düşük dozlarda lokal enjeksiyonlarda kullanılır . Genel olarak, sözde aslan kırışıklıkları (oluklu ve piramidal kas), ön kas, orbicularis kasının dış liflerini (kaz ayağı kırışıklıkları olarak adlandırılır) tedavi ederiz.
Botulinum toksininin kozmetik uygulaması 1980'lerin sonlarında tesadüfen keşfedildi . Göz doktoru olan D Dr. Jean Carruthers, blefarospazm tedavisi gören bir hasta ve glabellar çizgilerin hafiflediğini bulmuştur . Dermatolog olan eşi D Dr. Alastair Carruthers ile araştırma yürütmektedir . Ürünün estetik amaçlı kullanımına ilişkin bilimsel bir kongredeki ilk sunumları çok kötü karşılandı. Daha sonra Amerika Birleşik Devletleri'nde botulinum toksininin kozmetik kullanımı gerçek bir sosyal fenomen haline geldi. Onu pazarlayan Allergan laboratuvarının servetini yaptı . Diğer ticari isimler Dysport ( Ipsen Laboratory ), Vistabel, Bocouture, Xeomin'dir.
Botulinum toksin enjeksiyonları genellikle hyaluronik asit enjeksiyonları ile birleştirilir . İlki sıkılaştırıcı (kasları gevşeten) bir etkiye sahipken, ikincisi kırışıklıkları doldurucu etkiye sahiptir. Bir yüzün tamamını tedavi etmek için her iki tekniği de kullanmak genellikle yararlıdır.
Botox enjeksiyonları sadece dinamik kırışıklara veya kas kaynaklı kırışıklara etki eder ve hedeflenen kasları dinlendirme etkisine sahiptir.
1930'larda, Unit 731 (Japon biyolojik savaş birimi) , Mançurya'nın işgali sırasında mahkumlar üzerindeki etkisini incelemek için Clostridium botulinum'u yetiştirdi .
İkinci Dünya Savaşı sırasında, bazı tarihçilerin öne sürdüğü bir hipoteze göre , Heinrich Himmler'in doğrudan yardımcısı olan bir Nazi devlet adamı olan Reinhard Heydrich , botulinum toksini kullanımına dayalı bir anti-personel biyolojik silahın kurbanı olabilirdi. Obergruppenführer , Çek direnişçilerle (kendisine atılan bir el bombası parçaları ile isabet Çalışma Anthropoid prognoz birleşmeyen zaman) sahiptir, dan, ölen botulizm nar kaplama tutkal tabakası ile karıştırılmış botulinum toksininin neden olduğu.
Aynı çatışma sırasında ABD'nin kendisi botulinum toksini üretti, binlerce şarbon ve botulinum toksin bombası üretildi (sırasıyla “ajan N” ve “ajan X” olarak anılır). Amaç, Aachen, Wilhelmshaven, Stuttgart, Frankfurt, Hamburg ve Berlin olmak üzere 6 seçilmiş şehre bu bombalardan yüzbinlerce atarak Almanya'yı yok etmektir. Bu soykırım projesi, Normandiya çıkarmalarının başarısından sonra iptal edilecek . Bir milyon dozdan fazla antitoksin askerlerin kullanımına sunuldu.
1969-1970'de Başkan Richard Nixon , Amerikan biyolojik saldırı silahları programına son verdi.
1972'de uluslararası bir sözleşme, saldırgan biyolojik silahların araştırılmasını, üretilmesini ve bulundurulmasını yasakladı, Biyolojik ve Toksin Silahları Sözleşmesi , ancak imzalayan ülkeler Irak veya Sovyetler Birliği gibi taahhütlerine saygı göstermedi . Botulinum toksini böylece Aral Denizi'ndeki Vozrozhdenia adasındaki Aralsk-7 adlı Sovyet bölgesinde test edilir .
1991'de, Körfez Savaşı'ndan sonra, ABD Savunma Bakanlığı'ndan bir rapor, Irak'ın BM uzmanlarına, yaklaşık 10.000'i askerileştirilmiş (yüklü silahlar) olmak üzere 19.000 litre konsantre botulinum toksini ürettiğini kabul ettiğini iddia ediyor . 1990'da Irak , botulinum toksini yüklü 600 km menzilli 13 füze ve 180 kg'lık 100 bomba konuşlandıracaktı .
1990 ve 1995 yılları arasında , Japonya'da Aum Shinrikyô mezhebi tarafından yönetilen birkaç botulinum toksin aerosol saldırısı girişimi gerçekleşti . Yazarların iddiaya göre C. botulinum'u kuzey Japonya'da toplanan topraklardan elde ettikleri ancak etkili bir aerosol elde edemedikleri iddia edildi .
2001'de ABD hükümeti, biyolojik silah olarak botulinum toksini geliştiren veya geliştirdiğinden şüphelenilen dört ülkeyi listeledi: İran, Irak, Kuzey Kore ve Suriye.
Uzmanlar, toksinin konsantrasyonu ve stabilizasyonu ile bağlantılı kısıtlamalar (yayılma ile çelişen) nedeniyle botulinum toksininin herhangi bir aerosolünün askeri etkinliğini sorgulamaktadır. Diğerleri, bir kaynak noktasından gelen bir aerosolün, rüzgar yönünde 0,5 km'lik bir yarıçap içindeki insanların %10'unu kirletebileceğini tahmin ediyor . Yiyeceklerin veya bir içme suyu sisteminin kasıtlı olarak kontamine edilmesi gibi başka yollar da bununla başa çıkmak için değerlendiriliyor.
Doğal bir durumda, suyla bağlantılı bilinen hiçbir insan botulizmi vakası yoktur. Prensip olarak, suyun klorlanması toksini etkisiz hale getirir. Ancak, bir uyarı durumunda, besleme suyu için algılama kitleri sağlanır. Toksin on dakika kaynatılarak yok edilir.
Biotoks planına göre , botulizm vakalarında kötü niyet veya biyoterör eylemi önerebilecek olağandışı veriler tanımlanmıştır: zaman ve mekanda lokalize çok sayıda vaka (havaalanı, iş yeri, ikamet yeri, aynı su şebekesi) ...), ortak bir kaynağı olmayan eşzamanlı salgınlar, bölge veya koşullar için olağandışı tipte bir toksin.