Τοξίνη

Η τοξίνη είναι δηλητηριώδης ουσία που παράγεται σε ζωντανά κύτταρα ή οργανισμούς· συνεπώς, συνθετικές τοξικές ουσίες που παρήχθησαν από τεχνητές διεργασίες αποκλείονται. Ο όρος χρησιμοποιήθηκε για πρώτη φορά από τον οργανικό χημικό Λούντβιχ Μπρίγκερ (Ludwig Brieger) (1849–1919).Οι τοξίνες μπορεί να είναι μικρά μόρια, πεπτίδια, ή πρωτεΐνες που μπορούν να προκαλέσουν ασθένειες με επαφή ή με απορρόφηση από σωματικούς ιστούς που αλληλεπιδρούν με βιολογικά μακρομόρια όπως ένζυμα ή κυτταρικούς υποδοχείς. Οι τοξίνες ποικίλλουν πολύ στην δραστικότητά τους, κυμαινόμενες από συνήθως μικρή (όπως το κεντρί μέλισσας) σε σχεδόν άμεσα θανατηφόρες (όπως η αλλαντοτοξίνη (botulinum toxin)).

 Οι τοξίνες διαχωρίζονται συχνά από άλλους χημικούς παράγοντες από τη μέθοδο παραγωγής τους—η λέξη τοξίνη δεν καθορίζει μέθοδο απελευθέρωσης (συγκρίνετε με δηλητήριο—όλες οι ουσίες που μπορούν επίσης να προκαλέσουν διαταραχές στους οργανισμούς). Σημαίνει απλά ότι είναι ένα βιολογικά παραγόμενο δηλητήριο. Υπήρχε μια συνεχής διαφωνία ορολογίας μεταξύ NATO και του Συμφώνου της Βαρσοβίας για το αν θα αποκληθεί τοξίνη ένας βιολογικός ή χημικός παράγοντας, στην οποία το NATO επέλεξε βιολογικός παράγοντας και το σύμφωνο της Βαρσοβίας, όπως και οι περισσότερες άλλες χώρες, ως χημικός παράγοντας. Σύμφωνα με την Διεθνή επιτροπή του Ερυθρού Σταυρού που επιθεώρησε τη σύμβαση των βιολογικών όπλων, "οι τοξίνες είναι δηλητηριώδη προϊόντα οργανισμών· αντίθετα με τους βιολογικούς παράγοντες, είναι άψυχοι και δεν μπορούν να αναπαραχθούν από μόνοι τους" και "από την υπογραφή της σύμβασης, δεν υπήρξαν διαφωνίες μεταξύ των μερών όσον αφορά τον ορισμό των βιολογικών παραγόντων ή των τοξινών".Σύμφωνα με τον κώδικα των ΗΠΑ (άρθρο 18), "... ο όρος "τοξίνη" σημαίνει το τοξικό υλικό ή προϊόν φυτών, ζώων, μικροοργανισμών (συμπεριλαμβανομένων, αλλά χωρίς να περιορίζονται, των βακτηρίων, ιών, μυκήτων, ρικετσιών ή πρωτόζωα), ή μολυσματικών ουσιών, ή ανασυνδυασμένο DNA ή συνθετικών μορίων, ανεξάρτητα από την προέλευσή τους και τη μέθοδο παραγωγής τους..."Μια μάλλον ανεπίσημη ορολογία των διάφορων τοξινών τις συσχετίζει με την ανατομική θέση όπου οι επιδράσεις τους είναι πιο σημαντικές: Η αιμοτοξίνη (Hemotoxin), προκαλεί καταστροφή των ερυθρών αιμοσφαιρίων (αιμόλυση (hemolysis)) Η φωτοτοξίνη (Phototoxin), προκαλεί επικίνδυνη φωτοευαισθησίαΣε μια ευρύτερη κλίμακα, οι τοξίνες μπορούν να ταξινομηθούν είτε ως εξωτοξίνες (exotoxins), που απεκκρίνονται από έναν οργανισμό, είτε ως ενδοτοξίνες (endotoxins), που απελευθερώνονται κυρίως όταν λύονται βακτήρια. Ο όρος "βιοτοξίνη" χρησιμοποιείται μερικές φορές για τη ρητή επιβεβαίωση της βιολογικής προέλευσης. Οι βιοτοξίνες ταξινομούνται παραπέρα σε μυκητιακές βιοτοξίνες, ή μυκοτοξίνες, σε μικροβιακές βιοτοξίνες, σε φυτικές βιοτοξίνες, ή φυτοτοξίνες και ζωικές βιοτοξίνες. Οι τοξίνες που παράγονται από μικροοργανισμούς είναι σημαντικοί μολυσματικοί καθοριστικοί παράγοντες, υπεύθυνοι για μικροβιακή παθογένεια και/ή αποφυγή της ανοσολογικής απόκρισης του ξενιστή.Οι βιοτοξίνες διαφέρουν πολύ στον σκοπό και τον μηχανισμό τους και μπορεί να είναι πολύ σύνθετοι (το δηλητήριο του σαλιγκαριού κώνου (cone snail) περιέχει δεκάδες μικρών πρωτεϊνών, που η καθεμιά τους επιδρά σε συγκεκριμένο νευρικό κανάλι ή υποδοχέα), ή σχετικά μικρές πρωτεΐνες. Οι βιοτοξίνες στη φύση έχουν δύο κύριες λειτουργίες: Θήρευση στην αράχνη, φίδι, σκορπιό, μέδουσα, σφήκα Άμυνα στη μέλισσα, μυρμήγκι, τερμίτη, σφήκαΜεταξύ των πιο γνωστών τύπων βιοτοξινών περιλαμβάνονται και οι παρακάτω: Οι κυανοτοξίνες, που παράγονται από κυανοβακτήρια Οι αιμοτοξίνες που στοχεύουν και καταστρέφουν τα ερυθρά αιμοσφαίρια και μεταδίδονται μέσω του κυκλοφορικού συστήματος. Οι οργανισμοί που παράγουν αιμοτοξίνες περιλαμβάνουν: Κροταλίες Οι Νεκροτοξίνες που προκαλούν νέκρωση (δηλαδή, θάνατο) στα κύτταρα που βρίσκουν και καταστρέφουν όλους τους τύπους των βιολογικών ιστών. Οι νεκροτοξίνες διαδίδονται μέσω του αίματος. Στους ανθρώπους, οι ιστοί του δέρματος και των μυών είναι οι πιο ευαίσθητοι στις νεκροτοξίνες. Μεταξύ των οργανισμών που έχουν νεκροτοξίνες περιλαμβάνονται: Η οχιά —Bitis arietans Οι νευροτοξίνες επηρεάζουν κυρίως το νευρικό σύστημα των ζώων. Μεταξύ των οργανισμών που περιέχουν νευροτοξίνες είναι: Η μαύρη χήρα και άλλες χήρες αράχνες. Οι περισσότεροι σκορπιοί Κάποιες μέδουσες Φίδια της οικογένειας Elapidae Το σαλιγκάρι κώνος Το οκταπόδι με γαλάζιους δακτυλίους (Blue-ringed octopus) Οι κυτοξίνες είναι τοξικές στο επίπεδο των ατομικών κυττάρων, είτε με μη ειδική μορφή είτε μόνο σε ορισμένους τύπους ζωντανών κυττάρων: Η ρικίνη είναι μια φυτική τοξίνη που βρίσκεται στη ρετσινολαδιά Η απιτοξίνη (Apitoxin), το δηλητήριο της μέλισσας Ο όρος "περιβαλλοντικές τοξίνες" μπορεί να συμπεριλαμβάνει, μερικές φορές, ρητά συνθετικές προσμίξεις όπως βιομηχανικούς ρύπους και άλλες τεχνικά παρασκευασμένες τοξικές ουσίες. Επειδή αυτό αντικρούει τους περισσότερους επίσημους ορισμούς του όρου "τοξίνη", είναι σημαντικό να επιβεβαιώνεται. Μεταξύ των περιβαλλοντικών τοξινών από τις τροφικές αλυσίδες που μπορούν να είναι επικίνδυνες στην ανθρώπινη υγεία περιλαμβάνονται: Δινοφύκη#Παραλυτικού τύπου δηλητηρίαση από οστρακοειδή Αμνησιακή δηλητηρίαση από οστρακοειδή Δινοφύκη#Διαρροϊκού τύπου δηλητηρίαση από οστρακοειδή Δινοφύκη#Νευροτοξικού τύπου δηλητηρίαση από οστρακοειδή Το πρόγραμμα πληροφοριών για την τοξικολογική και περιβαλλοντική υγεία στην Εθνική Βιβλιοθήκη Φαρμάκων των ΗΠΑ διατηρεί έναν ιστότοπο με εκτεταμένες πληροφορίες για την τοξικολογική και περιβαλλοντική υγεία που περιλαμβάνει πρόσβαση σε πηγές σχετικές με τις τοξίνες που παράγεται από το TEHIP και από άλλους κυβερνητικούς οργανισμούς. Αυτός ο ιστότοπος περιλαμβάνει συνδέσμους σε βάσεις δεδομένων, βιβλιογραφίες, μαθήματα και άλλες επιστημονικές και καταναλωτικές πηγές. Το TEHIP είναι επίσης υπεύθυνο για το δίκτυο τοξικολογικών δεδομένων (Toxicology Data Network - TOXNET), ένα ολοκληρωμένο σύστημα βάσεων δεδομένων σχετικών με την τοξικολογική και περιβαλλοντική υγεία που είναι διαθέσιμα δωρεάν στο διαδίκτυο. Ένα από τα εμπόδια στη θεραπεία με βάση πεπτίδια/πρωτεΐνες είναι η τοξικότητά τους. Πρόσφατα, μοντέλα προσομοίωσης για την πρόβλεψη της τοξικότητας των πεπτιδίων και των πρωτεϊνών, προβλέπουν την τοξικότητα με λογικά καλή ακρίβεια. Τα μοντέλα πρόβλεψης βασίζονται σε τεχνικές εκμάθησης μηχανής και ποσοτικούς πίνακες που χρησιμοποιούν διάφορες ιδιότητες των πεπτιδίων. Το εργαλείο πρόβλεψης είναι ελεύθερα προσβάσιμο στο κοινό με τη μορφή διακομιστή δικτύου - ToxinPred στο http://crdd.osdd.net/raghava/toxinpred/. Όταν δεν χρησιμοποιείται τεχνικά, ο όρος "τοξίνη" εφαρμόζεται συνήθως σε κάθε τοξική ουσία, αν και ο όρος τοξική ουσία θα ήταν πιο κατάλληλος. Οι τοξικές ουσίες που δεν έχουν άμεσα τοξικολογική προέλευση ορίζονται επίσης ως δηλητήρια και πολλοί μη ειδικοί χρησιμοποιούν αυτόν τον όρο όταν αναφέρονται σε τοξικές ουσίες γενικά. Στον τομέα της εναλλακτικής ιατρικής ο όρος χρησιμοποιείται συχνά για να αναφερθεί σε οποιαδήποτε ουσία υποστηρίζεται ότι μπορεί να προκαλέσει πρόβλημα υγείας, με εύρος από ίχνη ποσοτήτων παρασιτοκτόνων μέχρι συνηθισμένες τροφές όπως εξευγενισμένη ζάχαρη ή πρόσθετα τροφίμων (Food additive) όπως το γλουταμινικό μονονάτριο (MSG). T3DB: Toxin-target database ATDB: Animal toxin database Society of Toxicology The Journal of Venomous Animals and Toxins including Tropical Diseases ToxSeek: Meta-search engine in toxicology and environmental health Website on Models & Ecotoxicology