河鲀毒素藥學應用的研究進展

黃海楓 孫桂清 夏鑫 郗艷娟 閆麗

摘 要：河鲀毒素是從河鲀卵巢、肝臟分離出來的非蛋白質神經毒素，廣泛分布于海洋類及陸生動物中。河鲀毒素具有神經通道阻斷作用，作為生理學和神經藥理學的有用工具，河鲀毒素受到了極大的實驗關注。本文綜述了河鲀毒素的基本性質、藥用機理以及河鲀毒素在藥用方面的研究。

關鍵詞：河鲀毒素;作用機理;藥學應用

人類對河鲀毒素（Tetrodotoxin，TTX）展開研究已歷百年，自1909年日本學者田原良純從河鲀魚中提取得到粗品河鲀毒素[1]以后，TTX的多種臨床應用應運而生，有關藥用開發方面的研究也層出不窮。20世紀30年代到40年代，很多旨在醫藥開發上的研究報道相應發表。在臨床應用上涉及到內科、外科、皮膚科和眼科等多種醫用領域。到20世紀50年代，TTX的臨床應用進一步擴大，除了可用于治療關節炎、風濕病、瘙癢、陽萎、遺尿、破傷風、百日咳、氣喘、頭痛等之外，也可以用作鎮痛藥來代替嗎啡、杜冷丁、阿托品和南美簡箭毒等，并且在神經痛的治療方面有著良好的效果，因此河鲀毒素在鎮痛領域的研究逐漸成為熱點。本文就河鲀毒素的基本性質、藥用機理及鎮痛作用進行綜述。

1 河鲀毒素的基本性質

河鲀毒素是一種非蛋白質、氨基過氫喹啉類毒素，白色晶體，無臭無味，分子式為C11H17N3O8，分子量為319.27，擁有一個碳環、1個胍基、6個羥基，C-5和C-10位有一個半醛糖內酯連接著的分開的環[2]，其化學結構如圖1所示。TTX易溶于酸性水或醇溶液，幾乎不溶于其他溶劑。在堿水溶液中易分解，于90～100 ℃ 5%的KOH溶液中可分解為黃色結晶2-氨基-6-羥甲基-8-羥基-喹唑啉[3]。最初，人們認為TTX只存在于鲀科魚類的卵巢、肝臟和皮膚中，然而，進一步研究發現TTX廣泛存在于其他海洋和陸地動物中，如貝類、軟體動物、節肢動物、爬行動物和兩棲動物等[4-6]。

2 河鲀毒素的作用機理

TTX的生物效應是通過與電壓門控Na+通道（VGSC）的相互作用形成的。VGSC是跨膜糖蛋白，通道蛋白在脂質雙層膜上構成具有高度選擇性的親水孔道，親水孔道將細胞內外相連接[7]。從結構上看，VGSC由一個功能自足的α亞基和一個或多個參與電壓傳感的β亞基組成。α亞基進一步被分為幾個區域，圍繞著通道的中心孔[8]。當被刺激時，通道選擇性地打開，讓Na+進入細胞內環境?？缒る娢坏木植孔兓瘜е锣徑腣GSC打開，信號就會沿著神經元傳播。

20世紀60年代初，人們發現TTX通過選擇性地與Na+通道結合來影響電流[9]。TTX分子上的胍基會與Na+通道的羧基結合，其他分子則堵住了通道口，阻止Na+通過細胞膜，從而阻礙了神經元的交流[10]。這對機體有巨大的影響，許多重要功能（如呼吸）會被抑制，因此當TTX的劑量達到1.33 μg/kg，人就會因呼吸受阻而死亡[11]。

在20世紀70年代，文獻中開始出現VGSC對TTX敏感性報道。目前已知，通道NaV1.1、NaV1.2、NaV1.3、NaV1.7以及同構體NaV1.4和NaV1.6對納摩爾范圍的TTX敏感。另一方面，NaV1.5、NaV1.8和NaV1.9亞型僅在微摩爾范圍內對TTX敏感，這是由于通道孔內的單個位置突變造成的[12-13]。

TTX對VGSC的結合力隨著膜的重復去極化而增加，這種現象被稱為“使用依賴性阻滯”[14-15]?；蛟S是因為VGSC在關閉和打開狀態下對TTX有不同的結合能力，也可能在關閉狀態下有一個Na+結合，在去極化時它會騰出TTX的結合位點。具體原因是哪個，目前文獻中還沒有定論。

3 河鲀毒素的藥用價值

3.1 河鲀毒素的鎮痛作用

上世紀八十年代初，河北省海洋與水產科學研究院開展了河鲀肝油藥用研究工作?？蒲腥藛T將研制出的除毒河鲀魚肝油用于多所醫院220例肺癌、胃癌、肝癌、直腸癌和鼻咽癌等晚期癌癥患者進行疼痛緩解臨床實驗：全部患者口服肝油制劑，每次2 mL，用藥7～39 d不等，平均13.5 d，總用藥量50～300 mL，平均138 mL。結果顯示經治療后完全緩解50例，明顯緩解112例，中度緩解35例，輕度緩解12例，無緩解11例;總有效率為90%，顯效率達74%。其鎮痛作用特點是藥物吸收緩慢而藥效持久，并且對嗎啡或杜冷丁已經產生耐藥性的患者仍然具有良好的鎮痛作用。同時，藥效學研究表明，該肝油對實驗患者的腫瘤有抑瘤作用，對患者的CD2、CD4、T淋巴細胞數和比率以及CD4/CD8比值都有非常顯著的改善效果[16]，且具有睡眠改善、食欲增加、增強體力、增加體重、提高肌體免疫功能等功效。

研究表明，TTX從化學結構上來講羥基比較多，很難通過血腦屏障。TTX在小鼠體內到達大腦的含量僅有0.09%，這成為影響其鎮痛效果的一個重要原因[17]。美國、加拿大等國家的科研人員也曾進行了TTX多個臨床試驗。但是，迄今為止世界上還沒有任何一個國家將河鲀毒素研制成藥物，其有效成份不明和安全穩定性問題一直是難以解決的主要阻礙。據此推測，單體TTX鎮痛療效不穩定的原因就是無法確定有效的安全劑量。劑量過大時，一部分TTX分子通過血腦屏障產生了一定鎮痛作用，卻無法保障安全性;而劑量過小，TTX分子將被血腦屏障完全阻擋，從而無法產生鎮痛作用。

此后，河北省海洋與水產科學研究院科研人員根據河鲀肝油具有的生理活性[18]，利用油脂類物質易穿入血腦屏障[19]的特點，深入展開了對河鲀肝油中有效成份的研究。實驗結果證明除毒肝油中有鎮痛作用的有效成分就是肝油中殘留的微量TTX。“河鲀肝油可以直接通過血腦屏障進入體內，起到鎮痛作用”這一突破性發現對河鲀肝油藥用效果的進一步研究、臨床實驗及市場開發將產生巨大促進作用。

3.2 戒除藥物依賴性

TTX在治療鴉片類藥物成癮方面的應用是基于對實驗鼠的臨床前研究。2001年，研究發現TTX在特定的劑量范圍內，可顯著抑制實驗鼠對嗎啡的依賴性。研究人員通過在有嗎啡依賴性的小鼠用納洛酮催促前，先注射TTX，發現當以TTX常用劑量（對動物作用不明顯）作為參考標準時，提高劑量，動物出現中毒癥狀;降低劑量則沒有療效。而TTX在一個特定劑量范圍內，能明顯抑制有嗎啡依賴性的小鼠在納洛酮催促后的跳臺反應，并促進小鼠體重的恢復，藥效作用陡然提高[20]，療效更是優于戒毒藥可樂定。

3.3 河鲀毒素的麻醉作用

1968年Ogura[21]首次對TTX的麻醉特性進行了研究。對小龍蝦腹腔神經進行局部麻醉，研究顯示，與普魯卡因和迪布卡因等對照藥物相比，TTX的活性更高。

TTX作為局部麻醉劑（LA）需要考慮兩個重要因素。首先，它與NaV1.5的相互作用不強，因此不會出現心血管方面的副作用[22-23]或肌體毒性[24]。其次，TTX的結合部位位于膜外，標準麻醉劑的結合部位位于膜內。因此，TTX與其他LA的結合是可能的，甚至是有利的，兩者之間可能會產生協同效應。例如，TTX（1 μg/mL）和利多卡因（0.1%）的組合對大鼠的坐骨神經產生局部麻醉的效果明顯優于單獨使用TTX和利多卡因。此外，將TTX（或TTX和其他局部麻醉劑）與血管收縮劑（如腎上腺素）一起使用，可降低TTX的毒性[25]，這種方法為延長局部麻醉效果提供了更好的途徑。

4 總結與展望

TTX是一種具有明顯科學和藥用價值的神經毒素，是一種高效的Na+通道阻斷劑，是神經生物學和生理學研究中不可替代的工具。TTX的生物活性，使其具有戒毒、鎮痛、麻醉的作用，當用于戒毒和鎮痛時，TTX只需要低劑量，其藥效卻是長效和無癮的。但是TTX有效劑量不明這一存在的安全隱患，成為TTX產品研制新藥的瓶頸和困擾該領域科學家的百年難題。未來如何利用河鲀肝油成藥，使其通過血腦屏障進入體內，起到鎮痛作用將是一個重要研究方向。

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（收稿日期：2021-11-16）

基金項目：中央引導地方科技發展資金項目（206Z3201G）。

作者簡介：黃海楓（1972.7-），女，本科，高級工程師，研究方向：海洋生物加工與綜合利用。E-mail：181874468@qq.com。

通信作者：夏 鑫（1994.5-），女，碩士，研究方向：海洋生物加工與綜合利用。E-mail：15031200103@163.com。