Batrachotoxin

Meera Senthilingam

În această săptămână, ne temem de broască, mulțumită lui Stephen Wallace.

Stephen Wallace

Poate că ați fost păcăliți, așa cum am fost și eu la început, să credeți că micile broaște tropicale pe care le vedeți în casa reptilelor de la grădina zoologică sunt pe cât de inocente și inofensive, pe atât de colorate exotic. Referirea colocvială la această familie de anurieni ca „broaște cu săgeți otrăvite” începe să facă aluzie la atributele și biochimiile lor mai mortale. Aceste broaște biosintetizează o serie de compuși policiclici complecși care conțin azot, numiți alcaloizi, ca mijloc de apărare chimică, iar aceștia au proprietăți biologice mortale.

De fapt, amfibienii au pus la dispoziția oamenilor de știință o gamă diversă de peste 800 de alcaloizi biologic activi, care sunt încă complet necunoscuți în altă parte în lumea naturală.

Cu toate acestea, o anumită toxină de apărare a unei anumite broaște – Phyllobates terribilis – broasca otrăvitoare de aur, este cea mai de temut. Această broască specială este originară din vestul Columbiei și este considerată de mulți ca fiind unul dintre cele mai otrăvitoare animale din lume. Neurotoxina pe care o produce este un alcaloid steroidal policiclic numit batrachotoxină, derivat din cuvintele grecești pentru „broască” și pentru „toxină”. Structura sa chimică este alcătuită dintr-un nucleu carbociclic steroidic – asemănător cu cel al colesterolului și testosteronului – la care se adaugă un inel heterociclic oxazapinic transanular cu șapte membri. Batrachotoxina este eliberată de aceste broaște ca răspuns la agitație, durere sau la o amenințare externă, fie că este vorba de un potențial prădător, adversar sau chiar de o ființă umană curioasă, unde este eliberată în mod reflex în secreții lăptoase din canalele și glandele secretorii situate pe spate și în spatele urechilor.

Acest compus este un mijloc de apărare remarcabil de eficient, cu consecințe mortale pentru prada sa. De exemplu, doar o sutime de milionime de gram de batrachotoxină, echivalentul a două boabe de sare de masă, este suficientă pentru a ucide o ființă umană de 68 kg. Pentru a pune acest lucru în context, aceasta este mai toxică decât faimoasele și letalele curare și tetrodotoxină, care se găsesc în alte locuri din natură, și este de peste 1000 de ori mai otrăvitoare decât cianura. În medie, o singură broască va adăposti sub piele, la un moment dat, aproximativ de 10 ori această doză letală. În cazul expunerii la batracotoxină, moartea este cel mai probabil inevitabilă și va rezulta din convulsii incontrolabile, insuficiență cardiacă și/sau sufocare în mai puțin de 10 minute. Nu există un antidot eficient pentru otrăvirea cu batracotoxină.

Leteralitatea batracotoxinei se obține prin blocarea permanentă a transmiterii semnalelor nervoase către mușchi. Are un efect deosebit de grav asupra inimii, unde interferează permanent cu conducerea, provocând aritmii, fibrilație ventriculară și eventual insuficiență cardiacă. Aceste efecte dramatice asupra nervilor și mușchilor sunt provocate de o uriașă avalanșă intracelulară de ioni de sodiu încărcați pozitiv, dar și de ioni mai mari de amoniu, potasiu și cesiu, ceea ce duce la o uriașă depolarizare a membranei nervoase. Efectul este că neuronii nu mai sunt capabili să funcționeze, ceea ce duce la paralizie.

Ceea ce este deosebit de interesant este că, atunci când aceste broaște sunt crescute în captivitate, ele sunt complet inofensive, iar atunci când sunt capturate în sălbăticie și scoase din habitatele lor native, cantitatea de toxină pe care o produc scade semnificativ în timp. Această observație a dus la teoria acceptată în prezent conform căreia batracotoxina și alcaloizii toxici înrudiți provin fie exclusiv, fie parțial, din dieta broaștei din habitatul său nativ. Deși în prezent nu se cunoaște cu exactitate originea dietetică a batracotoxinei, s-a sugerat că aceasta ar putea proveni de la artropode mici, cum ar fi gândacul melirid, de asemenea originar din Columbia. În mod întâmplător, batrachotoxina a fost detectată la o pasăre cântătoare din Papua Noua Guinee, care se hrănește, de asemenea, cu gândacul melirid. Cu toate acestea, biologii sunt de acord că ar fi extrem de improbabil ca acest gândac să fie capabil să biosintetizeze o toxină complexă pe bază de steroizi precum batrachotoxina și, ca atare, se crede că gândacul melirid acumulează batrachotoxina, sau precursorii acesteia, prin alimentația sa cu artropode mai mici sau chiar cu plante.

Am început abia acum să ne dăm seama de diversitatea și de utilitatea potențială a moleculelor de apărare ale amfibienilor, reptilelor, botanicelor și mamiferelor în medicina zilelor noastre. Ca atare, chimiștii de sinteză din întreaga lume continuă să conceapă noi reacții chimice și sinteze care au ca scop reproducerea acestor molecule într-un cadru de laborator. Prin atingerea unor astfel de obiective, poate că ar fi posibil să se creeze antidoturi pentru aceste toxine naturale sau să se dezvolte metode de modificare a structurii lor chimice, transformându-le din ucigași naturali în terapeutice moderne.

Meera Senthilingam

Stephen Wallace de la Consiliul de Cercetare Medicală de acolo, cu chimia fatală a batrachotoxinei. Săptămâna viitoare, trecem de la broaște la moluște și lucrurile devin mult mai colorate.

Hayley Birch

Tinctantul violet a fost realizat prin colectarea a sute – sau potențial mii – de moluște și extragerea din ele a unui mucus special. Acest mucus era sursa unui compus verde, care conținea brom, numit tyriverdin, care se descompunea la lumină pentru a produce dibromoindigo, sau purpuriu tyrian.

Meera Senthilingam

Descoperiți cum chimia sintetică a schimbat această practică pentru a ne permite tuturor să fim drapați în purpuriu, alăturându-vă lui Hayley Birch în emisiunea „Chimia în elementul ei” de săptămâna viitoare. Până atunci, vă mulțumesc că m-ați ascultat, sunt Meera Senthilingam.

.