Neurotoxins, vom Griechen (nevron) Bedeutung der Sehne und (toxikon) Bedeutung von Toxin, sind eine umfassende Klasse von exogenous chemischen neurologischen Beleidigungen, die Funktion sowohl im Entwickeln nachteilig betreffen als auch Nervengewebe reif werden können. Der Begriff kann auch gebraucht werden, um endogene Zusammensetzungen zu klassifizieren, die, sich wenn anomal konzentriert, neurologisch toxisch erweisen können. Obwohl neurotoxins häufig neurologisch zerstörend sind, ist ihre Fähigkeit, Nervenbestandteile spezifisch ins Visier zu nehmen, in der Studie von Nervensystemen wichtig. Allgemeine Beispiele von neurotoxins schließen Leitung, Vinylalkohol, glutamate, Stickstoffoxyd (NO), botulinum Toxin, Wundstarrkrampf-Toxin und tetrodotoxin ein.

Tätigkeit von Neurotoxin kann durch die Fähigkeit charakterisiert werden, Neuron-Kontrolle über Ion-Konzentrationen über die Zellmembran oder Kommunikation zwischen Neuronen über eine Synapse zu hemmen. Die lokale Pathologie der neurotoxin Aussetzung schließt häufig Neuron excitotoxicity oder apoptosis ein, aber kann auch glial Zellschaden einschließen. Makroskopische Manifestationen der neurotoxin Aussetzung können weit verbreiteten Zentralnervensystem-Schaden wie geistige Behinderung, beharrliche Speicherschwächungen, Fallsucht und Dementia einschließen. Zusätzlich ist neurotoxin-vermittelter peripherischer Nervensystem-Schaden wie Nervenleiden oder myopathy üblich. Unterstützung ist für mehrere Behandlungen gezeigt worden hat darauf gezielt, neurotoxin-vermittelte Verletzung, wie Antioxidationsmittel, Gegengift und Vinylalkohol-Regierung zu verdünnen.

Hintergrund

Die Aussetzung von neurotoxins in der Gesellschaft ist nicht neu, weil Zivilisationen zu neurologisch zerstörenden Zusammensetzungen seit Tausenden von Jahren ausgestellt worden sind. Ein bemerkenswertes Beispiel ist die mögliche bedeutende Leitungsaussetzung während des römischen Reiches, das sich aus der Entwicklung von umfassenden Sondieren-Netzen und der Gewohnheit dazu ergibt, vinegared Wein in Leitungspfannen zu kochen, um es, der Prozess-Erzeugen-Bleizucker zu süßen, der als "Zucker der Leitung" bekannt ist. Teilweise sind neurotoxins ein Teil der menschlichen Geschichte wegen der zerbrechlichen und empfindlichen Natur des Nervensystems gewesen, es hoch anfällig für die Störung machend.

Das Nervengewebe, das im Gehirn, dem Rückenmark und der Peripherie gefunden ist, umfasst ein außerordentlich kompliziertes biologisches System, das größtenteils viele der einzigartigen Charakterzüge von Personen definiert. Als mit jedem hoch komplizierten System, jedoch, können sogar kleine Unruhen zu seiner Umgebung zu bedeutenden funktionellen Störungen führen. Eigenschaften, die zur Empfänglichkeit des Nervengewebes führen, schließen eine hohe Fläche von Neuronen, ein hoher lipid Inhalt ein, der lipophilic Toxine behält, der hohe Blutfluss zum Gehirn, das veranlasst, hat wirksame Toxin-Aussetzung und die Fortsetzung von Neuronen durch eine Lebenszeit einer Person vergrößert, zum Zusammensetzen von Schäden führend. Infolgedessen ließ das Nervensystem mehrere Mechanismen entwerfen, um es vor inneren und äußerlichen Beleidigungen einschließlich der Blutgehirnbarriere zu schützen.

Die Blutgehirnbarriere (BBB) ist ein kritisches Beispiel des Schutzes, der Toxine und andere nachteilige Zusammensetzungen davon abhält, das Gehirn zu erreichen. Da das Gehirn Nährzugang und überflüssige Eliminierung verlangt, ist es perfused durch den Blutfluss. Blut kann mehrere aufgenommene Toxine jedoch tragen, der bedeutenden Neuron-Tod veranlassen würde, wenn sie Nervengewebe erreichen. So haben Schutzzellen astrocytes genannt umgeben die Haargefäße im Gehirn und absorbieren Nährstoffe vom Blut und transportieren sie nachher zu den Neuronen, effektiv das Gehirn von mehreren potenziellen chemischen Beleidigungen isolierend.

Diese Barriere schafft eine dichte hydrophobe Schicht um die Haargefäße im Gehirn, den Transport von großen oder wasserquellfähigen Zusammensetzungen hemmend. Zusätzlich zum BBB stellt der choroid plexus eine Schicht des Schutzes gegen die Toxin-Absorption im Gehirn zur Verfügung. Die choroid plexuses sind vascularized Schichten des Gewebes, das in den dritten, vierten und seitlichen Herzkammern des Gehirns gefunden ist, das durch die Funktion ihrer ependymal Zellen, für die Synthese von cerebrospinal Flüssigkeit (CSF) verantwortlich sind. Wichtig, durch den auswählenden Durchgang von Ionen und Nährstoffen und dem Abfangen schwerer Metalle wie Leitung, erhalten die choroid plexuses eine ausschließlich geregelte Umgebung aufrecht, die das Gehirn- und Rückenmark enthält.

sie hydrophob und klein gewesen wird, oder astrocyte Funktion gehemmt wird, sind einige Zusammensetzungen einschließlich bestimmten neurotoxins im Stande, ins Gehirn einzudringen und bedeutenden Schaden zu veranlassen. In modernen Zeiten ist Wissenschaftlern und Ärzten die Herausforderung des Identifizierens und Behandelns neurotoxins geboten worden, der auf ein wachsendes Interesse sowohl an der neurotoxicology Forschung als auch an den klinischen Studien hinausgelaufen ist. Obwohl klinisch, ist neurotoxicology größtenteils ein knospendes Feld, umfassende Einfälle sind in der Identifizierung von vielem Umweltneurotoxins-Führen zur Klassifikation von 750 bis 1000 bekannten potenziell neurotoxic Zusammensetzungen gemacht worden. Wegen der kritischen Wichtigkeit davon, neurotoxins in allgemeinen Umgebungen zu finden, sind spezifische Protokolle von der Umweltbundesbehörde (EPA) entwickelt worden, um neurotoxic Effekten von Zusammensetzungen (USEPA 1998) zu prüfen und zu bestimmen. Zusätzlich, in - vitro Systeme haben im Gebrauch zugenommen, weil sie bedeutende Verbesserungen über das allgemeinere in - vivo Systeme der Vergangenheit zur Verfügung stellen. Beispiele von Verbesserungen schließen lenksame, gleichförmige Umgebungen und die Beseitigung ein, Effekten des Körpermetabolismus zu verseuchen. In - vitro Systeme haben jedoch Probleme aufgeworfen, weil es schwierig gewesen ist, die Kompliziertheiten des Nervensystems, wie die Wechselwirkungen zwischen Unterstützen astrocytes und Neuronen im Schaffen des BBB richtig zu wiederholen. Um noch weiter den Prozess zu komplizieren, neurotoxins zu bestimmen, wenn er darin prüft - kann vitro, neurotoxicity und cytotoxicity schwierig sein zu unterscheiden, weil das Herausstellen von Neuronen direkt zu Zusammensetzungen in - vivo nicht möglich sein kann, wie es in - vitro ist. Zusätzlich kann die Antwort von Zellen zu Chemikalien keine Unterscheidung zwischen neurotoxins und cytotoxins genau befördern, weil Symptome wie Oxidative-Betonung oder Skelettmodifizierungen als Antwort auf auch vorkommen können.

Um diese Komplikation zu richten, neurite Auswüchse (entweder axonal oder dendritic) als Antwort auf angewandte Zusammensetzungen sind kürzlich als eine genauere Unterscheidung zwischen wahrem neurotoxins und cytotoxins in in - vitro Prüfung der Umgebung vorgeschlagen worden. Wegen der bedeutenden Ungenauigkeiten hat mit diesem Prozess jedoch verkehrt, es ist in der Gewinnung weit verbreiteter Unterstützung langsam gewesen. Zusätzlich sind biochemische Mechanismen weiter verwendet in der Neurotoxin-Prüfung, solch geworden, dass Zusammensetzungen für die Angemessenheit geschirmt werden können, um Zellmechanismus-Einmischung zu veranlassen, wie die Hemmung der acetylcholinesterase Kapazität von organophosphates (schließt DDT und sarin Benzin ein). Obwohl Methoden, neurotoxicity zu bestimmen, noch verlangen, dass bedeutende Entwicklung, die Identifizierung von schädlichen Zusammensetzungen und Toxin-Aussetzungssymptomen bedeutende Verbesserung erlebt haben.

Anwendungen in neuroscience

Obwohl verschieden, in chemischen Eigenschaften und Funktionen teilen neurotoxins das allgemeine Eigentum, dass sie auf einen Mechanismus handeln, der entweder zur Störung oder zu Zerstörung von notwendigen Bestandteilen innerhalb des Nervensystems führt. Neurotoxins, jedoch, durch ihr wirkliches Design haben sich hoch nützlich im Feld von neuroscience gezeigt. Da das Nervensystem in den meisten Organismen sowohl hoch kompliziert als auch für das Überleben notwendig ist, ist es ein Ziel für den Angriff durch beide Raubfische und Beute natürlich geworden. Da giftige Organismen häufig ihren neurotoxins verwenden, um einen Raubfisch oder Beute sehr schnell zu unterwerfen, haben sich Toxine entwickelt, um hoch spezifisch zu ihren solchen Zielkanälen zu werden, dass das Toxin andere Ziele nicht sogleich bindet. Als solcher stellen neurotoxins ein wirksames Mittel zur Verfügung, durch das bestimmte Elemente des Nervensystems genau und effizient ins Visier genommen werden können. Ein frühes Beispiel von neurotoxin hat das Zielen verwendeten radiolabeled tetrodotoxin gestützt, um Natriumskanäle zu prüfen und genaue Maße über ihre Konzentration entlang Nervenmembranen zu erhalten. Ebenfalls durch die Isolierung von bestimmten Kanaltätigkeiten haben neurotoxins die Fähigkeit zur Verfügung gestellt, das ursprüngliche Modell von Hodgkin-Huxley des Neurons zu verbessern, in dem es theoretisiert wurde, dass einzelnes allgemeines Natrium und Kalium-Kanäle für nervöseste Gewebefunktion verantwortlich sein konnten. Von diesem grundlegenden Verstehen hat der Gebrauch von allgemeinen Zusammensetzungen wie tetrodotoxin, tetraethylammonium, und bungarotoxins zu einem viel tieferen Verstehen der verschiedenen Wege geführt, auf die sich individuelle Neurone benehmen können.

Mechanismen der Tätigkeit

Da neurotoxins Zusammensetzungen sind, die nachteilig das Nervensystem betreffen, sind mehrere Mechanismen, durch die sie fungieren, durch die Hemmung des Neurons Zellprozesse. Diese gehemmten Prozesse können sich von Membranendepolarisationsmechanismen bis Zwischenneuron-Kommunikation erstrecken. Durch das Hemmen der Fähigkeit zu Neuronen, um ihre erwarteten intrazellulären Funktionen durchzuführen, oder ein Signal zu einer benachbarten Zelle zu passieren, kann neurotoxins Körpernervensystem-Verhaftung als im Fall von botulinum Toxin oder sogar nervösem Gewebetod veranlassen. Die Zeit, die für den Anfall von Symptomen nach der neurotoxin Aussetzung erforderlich ist, kann sich zwischen verschiedenen Toxinen ändern, auf der Ordnung von Stunden für botulinum Toxin und Jahre für die Leitung seiend.

Hemmstoffe

Natriumskanal

Tetrodotoxin

Tetrodotoxin (TTX) ist ein Gift, das durch Organismen erzeugt ist, die der Ordnung von Tetradontidae gehören, die den Puffer-Fisch, Ozean sunfish und Stachelschwein-Fisch einschließt. Innerhalb des Puffer-Fisches, der eine allgemeine Feinheit besonders in Japan ist, wird TTX in der Leber, den Gonaden, den Eierstöcken, den Eingeweiden und der Haut gefunden. TTX, kann wenn verbraucht, tödlich sein, und ist eine Standardform der Vergiftung in vielen Ländern (Wie 2003) geworden. Allgemeine Symptome vom TTX Verbrauch schließen paraesthesia (häufig eingeschränkt auf den Mund und die Glieder), Muskelschwäche, Brechreiz und das Erbrechen ein und erscheinen häufig innerhalb von 30 Minuten der Nahrungsaufnahme. Der primäre Mechanismus, durch den TTX toxisch ist, ist durch die Hemmung der Natriumskanalfunktion, die die funktionelle Kapazität der Neuron-Kommunikation reduziert. Diese Hemmung betrifft größtenteils eine empfindliche Teilmenge von Natriumskanälen bekannt als TTX-empfindlich (TTX-s), der auch zufällig für den Natriumsstrom größtenteils verantwortlich ist, der die Depolarisationsphase von Neuron-Handlungspotenzialen steuert. TTX-widerstandsfähig (TTX-r) ist eine andere Form des Natriumskanals, der Empfindlichkeit auf TTX beschränkt hat, und im kleinen Diameter axons wie diejenigen größtenteils gefunden wird, die in nociception Neuronen gefunden sind. Wenn bedeutende Niveaus von TTX aufgenommen werden, wird er Natriumskanäle auf Neuronen binden und ihre Membranendurchdringbarkeit auf Natrium reduzieren. Das läuft auf eine vergrößerte wirksame Schwelle von erforderlichen Excitatory-Signalen hinaus, um ein Handlungspotenzial in einem postsynaptic Neuron zu veranlassen. Die Wirkung dieser vergrößerten Signalschwelle ist eine reduzierte Erregbarkeit von postsynaptic Neuronen und nachfolgender Verlust der Motor- und Sinnesfunktion, die auf Lähmung und Tod hinauslaufen kann. Obwohl geholfene Lüftung die Chance des Überlebens nach der TTX Aussetzung vergrößern kann, gibt es zurzeit kein Gegengift. Der Gebrauch des acetylcholinesterase Hemmstoffs Neostigmine oder der Azetylcholin-Gegner Atropine kann jedoch mitfühlende Nerventätigkeit genug vergrößern, um die Chance des Überlebens nach der TTX Aussetzung zu verbessern.

Kalium-Kanal

Tetraethylammonium

Tetraethylammonium (TEE) ist eine Zusammensetzung, die, wie mehrere neurotoxins, zuerst durch seine zerstörenden Effekten zum Nervensystem identifiziert und gezeigt wurde, die Kapazität zu haben, die Funktion von Motornerven und so der Zusammenziehung der diesem von Kurare gewissermaßen ähnlichen Muskulatur zu hemmen. Zusätzlich, durch die chronische TEE-Regierung, würde Muskelatrophie veranlasst. Es wurde später beschlossen, dass TEE in - vivo in erster Linie durch seine Fähigkeit fungiert, sowohl die Kalium-Kanäle zu hemmen, die für den verzögerten Berichtiger verantwortlich sind, der in einem Handlungspotenzial als auch eine Bevölkerung von vom Kalzium abhängigen Kalium-Kanälen gesehen ist. Es ist diese Fähigkeit, Kalium-Fluss in Neuronen zu hemmen, der TEE eines der wichtigsten Werkzeuge in neuroscience gemacht hat. Es ist Hypothese aufgestellt worden, dass die Fähigkeit zum TEE, um Kalium-Kanäle zu hemmen, aus seiner ähnlichen raumfüllenden Struktur zu Kalium-Ionen abgeleitet wird. Was TEE sehr nützlich für neuroscientists macht, ist seine spezifische Fähigkeit, Kalium-Kanaltätigkeit zu beseitigen, dadurch die Studie von Neuron-Ansprechbeiträgen anderer Ion-Kanäle wie Stromspannung gated Natriumskanäle erlaubend. Zusätzlich zu seinem vielem Gebrauch in der neuroscience Forschung, wie man gezeigt hat, hat TEE als eine wirksame Behandlung der Parkinsonschen Krankheit durch seine Fähigkeit geleistet, den Fortschritt der Krankheit zu beschränken.

Chlorid-Kanal

Chlorotoxin

Chlorotoxin (Cltx) ist die aktive Zusammensetzung, die im Skorpion-Gift gefunden ist, und ist in erster Linie wegen seiner Fähigkeit toxisch, die Leitfähigkeit von Chlorid-Kanälen zu hemmen. Die Nahrungsaufnahme von tödlichen Volumina von Cltx läuft auf Lähmung durch diese Ion-Kanalstörung hinaus. Ähnlich botulinum Toxin, wie man gezeigt hat, hat Cltx bedeutenden therapeutischen Wert besessen. Beweise haben gezeigt, dass Cltx die Fähigkeit zu gliomas hemmen kann, um gesundes Nervengewebe im Gehirn eindringen zu lassen, bedeutsam den potenziellen angreifenden durch Geschwülste verursachten Schaden reduzierend.

Kurare

Der Begriff "Kurare" ist zweideutig, weil es verwendet worden ist, um mehrere Gifte zu beschreiben, die zur Zeit des Namengebens verschieden vom gegenwärtigen Verstehen verstanden wurden. In der Vergangenheit hat die Charakterisierung Gifte bedeutet, die von südamerikanischen Stämmen auf Pfeilen oder Darts verwendet sind, obwohl es reif geworden ist, um eine spezifische Kategorisierung von Giften anzugeben, die dem neuromuscular Verbindungspunkt folgen, um Nachrichtenübermittlung zu hemmen und so Muskelentspannung zu veranlassen. Die neurotoxin Kategorie enthält mehrere verschiedene Gifte, obwohl alle von Werken ursprünglich gereinigt wurden, die in Südamerika entstehen. Die Wirkung, mit der Kurare-Gift aufgenommen hat, wird gewöhnlich vereinigt ist Muskellähmung und resultierender Tod. Kurare fungiert namentlich, um GABA-veranlasste Chlorid-Kanäle zu hemmen, auf reduzierte Fähigkeit zum Chlorid zum Fluss hinauslaufend. Als solcher ist der neurotoxin dazu fähig, bedeutsam neuromuscular Verbindungspunkt-Nachrichtenübermittlung, eine Wirkung zu reduzieren, die auf seinen Gebrauch durch Anästhesiologen hinausgelaufen ist, um Muskelentspannung zu erzeugen.

Kalzium-Kanal

Conotoxin

Conotoxins vertreten eine Kategorie von Giften, die von der Seekegel-Schnecke erzeugt sind, und sind dazu fähig, die Tätigkeit mehrerer Ion-Kanäle wie Kalzium, Natrium oder Kalium-Kanäle zu hemmen. In vielen Fällen schließen die durch die verschiedenen Typen von Kegel-Schnecken veröffentlichten Toxine eine Reihe von verschiedenen Typen von conotoxins ein, der für verschiedene Ion-Kanäle spezifisch sein kann, so ein zur weit verbreiteten Nervenfunktionsunterbrechung fähiges Gift schaffend. Eine der einzigartigen Formen von conotoxins, ω-conotoxin (ω-CgTx) ist für Kanäle von Ca hoch spezifisch und hat Nützlichkeit im Isolieren von ihnen von einem System gezeigt. Da Kalzium-Fluss für die richtige Erregbarkeit einer Zelle notwendig ist, konnte jede bedeutende Hemmung einen großen Betrag der Funktionalität verhindern. Bedeutsam ist ω-CgTx zur langen Sicht fähig, die zu und Hemmung von von der Stromspannung abhängigen Kalzium-Kanälen bindet, die in den Membranen von Neuronen, aber nicht denjenigen von Muskelzellen gelegen sind.

Ausgabe von Synaptic vesicle

Toxin von Botulinum

Botulinum Toxin (BTX) ist eine Gruppe von neurotoxins, der aus sieben verschiedenen Zusammensetzungen besteht, die auf als BTX-A, B, C, D, E, F, G verwiesen sind, die von der Bakterie Clostridium Botulinum erzeugt werden und zu Muskellähmung führen. Eine namentlich einzigartige Eigenschaft von BTX ist sein relativ allgemeiner therapeutischer Gebrauch im Behandeln dystonia und den spasticity Unordnungen, sowie im Verursachen der Muskelatrophie trotz, die giftigste bekannte Substanz zu sein. BTX fungiert peripherisch, um Azetylcholin (ACh) Ausgabe am neuromuscular Verbindungspunkt durch die Degradierung der für die ACh Vesicle-Membranenfusion erforderlichen SCHLINGE-Proteine zu hemmen. Da das Toxin hoch biologisch aktiv ist, ist eine geschätzte Dosis des 1μg/kg Körpergewichts genügend, um ein ungenügendes Gezeitenvolumen und resultierenden Tod durch die Erstickung zu veranlassen. Wegen seiner hohen Giftigkeit sind BTX Gegengifte ein aktives Gebiet der Forschung gewesen. Es ist gezeigt worden, dass capsaicin (aktive Zusammensetzung, die für die Hitze im Chili-Pfeffer verantwortlich ist), den TRPV1 Empfänger binden, der auf cholinergic Neuronen ausgedrückt ist, und die toxischen Effekten von BTX hemmen kann.

Wundstarrkrampf-Toxin

Wundstarrkrampf neurotoxin (ZELT) ist eine Zusammensetzung, die funktionell hemmende Übertragungen im Nervensystem reduziert, das auf muskulösen tetany hinausläuft. TeNT ist BTX ähnlich, und ist tatsächlich in der Struktur und dem Ursprung hoch ähnlich; das beides Gehören derselben Kategorie von clostridial neurotoxins. Wie BTX hemmt TeNT Zwischenneuron-Kommunikation mittels blasenförmigen neurotransmitter (NT) Ausgabe. Ein bemerkenswerter Unterschied zwischen den zwei Zusammensetzungen ist, dass, während BTX Muskelzusammenziehungen hemmt, TeNT sie veranlasst. Obwohl beide Toxine Vesicle-Ausgabe an Neuron-Synapsen hemmen, besteht der Grund für diese verschiedene Manifestation darin, dass BTX hauptsächlich im peripherischen Nervensystem (PNS) fungiert, während TeNT im Zentralnervensystem (CNS) größtenteils aktiv ist. Das ist ein Ergebnis der Wanderung von TeNT durch Motorneurone zu den hemmenden Neuronen des Rückenmarks nach dem Hereingehen durch endocytosis. Das läuft auf einen Verlust der Funktion in hemmenden Neuronen innerhalb des CNS hinaus, der auf Körpermuskelzusammenziehungen hinausläuft. Ähnlich der Prognose einer tödlichen Dosis von BTX führt TeNT zu Lähmung und nachfolgender Erstickung.

Blutgehirnbarriere

Aluminium

bekannt, kommt das Verhalten von Neurotoxic von Aluminium nach dem Zugang ins Kreislaufsystem vor, wo es zum Gehirn abwandern und einige der entscheidenden Funktionen der Blutgehirnbarriere (BBB) hemmen kann. Ein Verlust der Funktion im BBB kann bedeutenden Schaden an den Neuronen im CNS erzeugen, weil die Barriere, die das Gehirn vor anderen im Blut gefundenen Toxinen schützt, zu solcher Handlung nicht mehr fähig sein wird. Obwohl, wie man bekannt, das Metall neurotoxic ist, werden Effekten gewöhnlich auf Patienten eingeschränkt, die unfähig sind, Überionen vom Blut, wie diejenigen zu entfernen, die Nierenmisserfolg erfahren. Patienten, die Aluminiumgiftigkeit erfahren, können Symptome solcher, wie verschlechtert, das Lernen ausstellen und haben Motorkoordination reduziert. Zusätzlich, wie man bekannt, nehmen Körperaluminiumniveaus mit dem Alter zu, und sind gezeigt worden, Alzheimerkrankheit zu entsprechen, es als eine neurotoxic begründende Zusammensetzung der Krankheit hineinziehend.

Quecksilber

Quecksilber ist dazu fähig, CNS-Schaden durch das Abweichen ins Gehirn durch die Überfahrt des BBB zu veranlassen. Quecksilber besteht in mehreren verschiedenen Zusammensetzungen, obwohl methylmercury (MeHg) das einzige bedeutsam neurotoxic Form ist. MeHg wird gewöhnlich durch den Verbrauch von Meeresfrüchten erworben, weil es dazu neigt, sich in Organismen hoch auf der Nahrungsmittelkette zu konzentrieren. Es ist bekannt, dass das mercuric Ion Aminosäure (AA) und glutamate (Glu) Transport hemmt, potenziell excitotoxic zu Effekten führend.

Empfänger agonists und Gegner

Bungarotoxin

Bungarotoxin ist eine Zusammensetzung mit der bekannten Wechselwirkung mit nicotinic Azetylcholin-Empfängern (nAChRs), die eine Familie von Ion-Kanälen einsetzen, deren Tätigkeit durch die Neurotransmitter-Schwergängigkeit ausgelöst wird. Bungarotoxin wird in mehreren verschiedenen Formen erzeugt, obwohl eine der allgemein verwendeten Formen die lange Kettenalpha-Form, α-bungarotoxin ist, der von der vereinigten krait Schlange isoliert wird. Obwohl äußerst toxisch, wenn aufgenommen, α-bungarotoxin umfassende Nützlichkeit in neuroscience gezeigt hat, weil es im Isolieren nAChRs wegen seiner hohen Sympathie zu den Empfängern besonders geschickt ist. Da es vielfache Formen von bungarotoxin gibt, gibt es verschiedene Formen von nAChRs, zu dem sie binden werden, und α-bungarotoxin für α7-nAChR besonders spezifisch ist. Dieser α7-nAChR Funktionen, Kalzium-Ion-Zulauf in Zellen, und so wenn blockiert, durch aufgenommenen bungarotoxin zu erlauben, werden zerstörende Effekten als ACh Nachrichtenübermittlung erzeugen, wird gehemmt. Ebenfalls kann der Gebrauch von α-bungarotoxin in neuroscience sehr nützlich sein, wenn es wünschenswert ist, Kalzium-Fluss zu blockieren, um Effekten anderer Kanäle zu isolieren. Zusätzlich können verschiedene Formen von bungarotoxin nützlich sein, um zu studieren, hat nAChRs und ihren resultierenden Kalzium-Ion-Fluss in verschiedenen Systemen des Körpers gehemmt. Zum Beispiel ist α-bungarotoxin für in der Muskulatur gefundenen nAChRs spezifisch, und κ-bungarotoxin ist für in Neuronen gefundenen nAChRs spezifisch.

Anatoxin-a

Untersuchungen von anatoxin-a, auch bekannt als "Sehr Schneller Todesfaktor" hat 1961 im Anschluss an die Todesfälle von Kühen begonnen, die von einem See getrunken haben, der eine Algenblüte in Saskatchewan, Kanada enthält. Es ist ein cyanotoxin, der durch mindestens vier verschiedene Klassen von cyanobacteria erzeugt ist, und ist in Nordamerika, Europa, Afrika, Asien und Neuseeland berichtet worden.

Toxische Effekten von anatoxin-a schreiten sehr schnell fort, weil er direkt auf den Nervenzellen (Neurone) handelt. Die progressiven Symptome von der anatoxin-a Aussetzung sind Verlust von Koordination, Zupfen, Konvulsionen und schnellem Tod durch Atmungslähmung. Die Nervengewebe, die mit Muskeln kommunizieren, enthalten einen Empfänger genannt den nicotinic Azetylcholin-Empfänger. Die Anregung dieser Empfänger verursacht eine Muskelzusammenziehung. Das anatoxin-a Molekül wird so gestaltet es passt diesen Empfänger, und auf diese Weise ahmt es den natürlichen neurotransmitter nach, der normalerweise durch den Empfänger, Azetylcholin verwendet ist. Sobald es eine Zusammenziehung ausgelöst hat, erlaubt anatoxin-a den Neuronen nicht, zu ihrem sich ausruhenden Staat zurückzukehren, weil es durch cholinesterase nicht erniedrigt wird, der normalerweise diese Funktion durchführt. Infolgedessen ziehen sich die Muskelzellen dauerhaft zusammen, die Kommunikation zwischen dem Gehirn und den Muskeln wird gestört und atmender Halt.

Als es zuerst entdeckt wurde, wurde das Toxin Very Fast Death Factor (VFDF) genannt, weil, als es in die Leibeshöhle von Mäusen eingespritzt wurde, es Beben, Lähmung und Tod innerhalb von ein paar Minuten veranlasst hat. 1977 wurde die Struktur von VFDF als ein sekundärer, bicyclic Amin-Alkaloid bestimmt, und es wurde anatoxin-a umbenannt. Strukturell ist es Kokain ähnlich. Dort wird Interesse an anatoxin-a wegen der Gefahren fortgesetzt, die es Erholungs- und Trinkwasser präsentiert, und weil es ein besonders nützliches Molekül ist, um Azetylcholin-Empfänger im Nervensystem zu untersuchen. Die Tödlichkeit des Toxins bedeutet, dass es ein hohes militärisches Potenzial als eine Toxin-Waffe hat.

Einmischung von Cytoskeleton

Arsen

Arsen ist ein neurotoxin allgemein hat konzentriert in Gebieten ausgestellt zum landwirtschaftlichen Entscheidungslauf, dem Bergwerk und den Verhüttungsseiten (Martinez-Finley 2011) gefunden. Einer der Effekten der arsenhaltigen Nahrungsaufnahme während der Entwicklung des Nervensystems ist die Hemmung des neurite Wachstums, das sowohl in PNS als auch im CNS vorkommen kann. Diese neurite Wachstumshemmung kann häufig zu Defekten in der Nervenwanderung und bedeutenden morphologischen Änderungen von Neuronen während der Entwicklung, führen) häufig das Führen zu Nerventube-Defekten in neonates. Als ein metabolite von Arsen wird arsenite nach der Nahrungsaufnahme von Arsen gebildet und hat bedeutende Giftigkeit zu Neuronen innerhalb von ungefähr 24 Stunden der Aussetzung gezeigt. Der Mechanismus dieses cytotoxicity fungiert durch arsenite-veranlasste Zunahmen in intrazellulären Kalzium-Ion-Niveaus innerhalb von Neuronen, die nachher mitochondrial transmembrane Potenzial reduzieren können, das caspases aktiviert, Zelltod auslösend. Eine andere bekannte Funktion von arsenite ist seine zerstörende Natur zum cytoskeleton durch die Hemmung des Neurofilament-Transports. Das ist besonders zerstörend, weil neurofilaments in der grundlegenden Zellstruktur und Unterstützung verwendet werden. Lithium administion hat Versprechung, jedoch, in der Wiederherstellung von einigen der verlorenen neurofilament motility gezeigt. Zusätzlich, ähnlich anderen neurotoxin Behandlungen, hat die Regierung von bestimmten Antioxidationsmitteln etwas Versprechung im Reduzieren neurotoxicity aufgenommenen Arsens gezeigt.

Ammoniak

Ammoniak-Giftigkeit wird häufig durch zwei Wege der Regierung entweder durch den Verbrauch oder durch endogene Beschwerden wie hepatischer Misserfolg gesehen. Ein bemerkenswerter Fall, in dem Ammoniak-Giftigkeit üblich ist, ist als Antwort auf Zirrhose der Leber, die auf hepatischen encephalopathy hinausläuft, und auf Gehirnödem (Haussinger 2006) hinauslaufen kann. Dieses Gehirnödem kann das Ergebnis des Nervenzellumbauens sein. Demzufolge vergrößerter Konzentrationen, wie man gezeigt hat, hat Ammoniak-Tätigkeit in - vivo Schwellung von astrocytes im Gehirn durch die vergrößerte Produktion von cGMP (Zyklisches Guanosine Monophosphat) innerhalb der Zellen veranlasst, der zu Protein Kinase G-mediated (PKG) cytoskeletal Modifizierungen führt. Die resultierende Wirkung dieser Giftigkeit kann Gehirnenergiemetabolismus und Funktion reduziert werden. Wichtig können die toxischen Effekten von Ammoniak auf astrocyte remodling durch die Regierung von L-carnitine reduziert werden. Dieses Astrocyte-Umbauen scheint, durch den Ammoniak-veranlassten mitochondrial Durchdringbarkeitsübergang vermittelt zu werden. Dieser mitochondrial Übergang ist ein direktes Ergebnis der glutamine Tätigkeit eine Zusammensetzung, die sich von Ammoniak in - vivo formt. Die Regierung von Antioxidationsmitteln oder glutaminase Hemmstoff kann diesen mitochondrial Übergang, und potenziell auch astrocyte remodling reduzieren.

Kalzium-vermittelter cytotoxicity

Leitung

Leitung ist ein starker neurotoxin, dessen Giftigkeit seit mindestens Tausenden von Jahren anerkannt worden ist. Obwohl neurotoxic Effekten für die Leitung sowohl in Erwachsenen als auch in kleinen Kindern gefunden werden, ist das sich entwickelnde Gehirn gegen den leitungsveranlassten Schaden, Effekten besonders empfindlich, die apoptosis und excitotoxicity einschließen können. Ein zu Grunde liegender Mechanismus, durch den Leitung im Stande ist Schaden zuzufügen, ist seine Fähigkeit, durch Kalzium ATPase Pumpen über den BBB transportiert zu werden, direkten Kontakt mit den zerbrechlichen Zellen innerhalb des Zentralnervensystems berücksichtigend. Neurotoxicity ergibt sich aus der Fähigkeit der Leitung, auf eine ähnliche Weise zu Kalzium-Ionen zu handeln, weil konzentrierte Leitung zu Zellauffassungsvermögen von Kalzium führen wird, das zellularen homeostasis stört und apoptosis veranlasst. Es ist diese intrazelluläre Kalzium-Zunahme, die Protein kinase C (PKC) aktiviert, das als das Lernen von Defiziten in Kindern infolge der frühen Leitungsaussetzung erscheint. Zusätzlich zum Verursachen apoptosis, führen Sie Hemmungszwischenneuron, das durch die Störung der Kalzium-vermittelten Neurotransmitter-Ausgabe signalisiert.

Neurotoxins mit vielfachen Effekten

Vinylalkohol

Als ein neurotoxin, wie man gezeigt hat, hat Vinylalkohol Nervensystem-Schaden veranlasst und den Körper in einer Vielfalt von Wegen betroffen, wo in kleinen Dosen, wie man sogar gezeigt hat, Vinylalkohol Gesundheitsvorteile gehabt hat. Unter den bekannten Effekten von Vinylalkohol die Aussetzung sind sowohl vergängliche als auch anhaltende Folgen. Einige der anhaltenden Effekten schließen langfristig ein hat neurogenesis im hippocampus, der weit verbreiteten Gehirnatrophie reduziert, und hat Entzündung im Gehirn veranlasst. Des Zeichens, wie man zusätzlich gezeigt hat, hat chronische Vinylalkohol-Nahrungsaufnahme Reorganisation von Zellmembranenbestandteilen veranlasst, zu einem lipid bilayer gekennzeichnet durch vergrößerte Membranenkonzentrationen von Cholesterin und gesättigtem Fett führend. Das ist wichtig, weil neurotransmitter Transport durch die blasenförmige Transporthemmung verschlechtert werden kann, auf verringerte Nervennetzfunktion hinauslaufend. Ein bedeutendes Beispiel der reduzierten Zwischenneuron-Kommunikation ist die Fähigkeit zu Vinylalkohol, um NMDA Empfänger im hippocampus zu hemmen, das Hinauslaufen hat LTP (langfristiger potentiation) und Speichererwerb reduziert. Wie man gezeigt hat, hat NMDA eine wichtige Rolle in langfristigem potentiation (LTP) und folglich Speicherbildung gespielt. Mit der chronischen Vinylalkohol-Aufnahme, jedoch, der Empfänglichkeit dieser NMDA Empfänger, um LTP-Zunahmen im mesolimbic dopamine Neurone auf eine inositol 1,4,5-triphosphate (IP3) abhängige Weise zu veranlassen. Diese Reorganisation kann zu neuronal cytotoxicity sowohl durch die Hyperaktivierung von postsynaptic Neuronen als auch durch die veranlasste Hingabe an den dauernden Vinylalkohol-Verbrauch führen. Es ist zusätzlich gezeigt worden, dass Vinylalkohol direkt intrazelluläre Kalzium-Ion-Anhäufung durch die gehemmte NMDA Empfänger-Tätigkeit reduziert, und so die Kapazität für das Ereignis von LTP reduziert.

Zusätzlich zu den neurotoxic Effekten von Vinylalkohol in reifen Organismen ist chronische Nahrungsaufnahme dazu fähig, strenge Entwicklungsdefekte zu veranlassen. Beweise wurden zuerst 1973 einer Verbindung zwischen chronischer Vinylalkohol-Aufnahme von Müttern und Defekten in ihrer Nachkommenschaft gezeigt. Diese Arbeit war dafür verantwortlich, die Klassifikation des fötalen Alkohol-Syndroms zu schaffen; eine Krankheit, die durch allgemeine morphogenesis Abweichungen wie Defekte in der craniofacial Bildung, Gliederentwicklung und kardiovaskulären Bildung charakterisiert ist. Wie man gezeigt hat, ist der Umfang von Vinylalkohol neurotoxicity in Föten, die zu fötalem Alkohol-Syndrom führen, auf Antioxidationsmittel-Niveaus im Gehirn wie Vitamin E abhängig gewesen. Da das fötale Gehirn relativ zerbrechlich und gegen veranlasste Betonungen empfindlich ist, können strenge schädliche Effekten der Alkohol-Aussetzung in wichtigen Gebieten wie der hippocampus und das Kleinhirn gesehen werden. Die Strenge dieser Effekten ist auf den Betrag und die Frequenz des Vinylalkohol-Verbrauchs durch die Mutter und die Bühne in der Entwicklung des Fötus direkt abhängig. Es ist bekannt, dass Vinylalkohol-Aussetzung auf reduzierte Antioxidationsmittel-Niveaus, mitochondrial Funktionsstörung (Chu 2007), und nachfolgender neuronal Tod anscheinend infolge der vergrößerten Generation von reaktiven oxidative Arten (ROS) hinausläuft. Das ist ein plausibler Mechanismus, wie es eine reduzierte Anwesenheit im fötalen Gehirn von Antioxidationsmittel-Enzymen wie catalase und peroxidase gibt. Zur Unterstutzung dieses Mechanismus läuft die Regierung von hohen Niveaus des diätetischen Vitamins E auf reduzierte oder beseitigte Vinylalkohol-veranlasste neurotoxic Effekten auf Föten hinaus.

n-Hexane

n-Hexane ist ein neurotoxin. Es ist auch ein Reiniger, der tiefer gekostet wird als das Verwenden von Alkohol, um Elektronik-Produkte zu reinigen. Mehrere Arbeiter in chinesischen Elektronik-Fabriken sind durch n-Hexane in den letzten Jahren vergiftet worden.

Endogene neurotoxin Quellen

Verschieden von allgemeinsten Quellen von neurotoxins, die durch den Körper durch die Nahrungsaufnahme, endogener neurotoxins erworben werden sowohl aus entstehen als auch üben ihre Effekten in - vivo aus. Zusätzlich, obwohl die meisten Gifte und exogenous neurotoxins nützlich in - vivo Fähigkeiten selten besitzen werden, werden endogene neurotoxins durch den Körper auf nützliche und gesunde Weisen wie Stickstoffoxyd allgemein verwendet, das in der Zellkommunikation verwendet wird. Es ist häufig nur, wenn diese endogenen Zusammensetzungen hoch konzentriert werden, dass sie zu gefährlichen Effekten führen.

Stickstoffoxyd

Obwohl Stickstoffoxyd (NO) durch das Nervensystem in der Zwischenneuron-Kommunikation und Nachrichtenübermittlung allgemein verwendet wird, kann es in Mechanismen aktiv sein, die ischemia im Großhirn (Iadecola 1998) führen. Der neurotoxicity dessen basiert NICHT auf seiner Wichtigkeit in glutamate excitotoxicity, weil NICHT auf eine vom Kalzium abhängige Weise als Antwort auf die vermittelte NMDA Aktivierung von glutamate erzeugt wird, die an einer Hochrate in glutamate excitotoxicity vorkommt. Obwohl NICHT vergrößerten Blutfluss zu potenziell ischemic Gebiete des Gehirns erleichtert, ist es auch dazu fähig, Oxidative-Betonung zu vergrößern, DNA-Schaden und apoptosis veranlassend. So kann eine vergrößerte Anwesenheit NICHT in einem ischemic Gebiet des CNS bedeutsam toxische Effekten erzeugen.

Glutamate

Glutamate, wie Stickstoffoxyd, ist eine endogen erzeugte durch Neurone verwendete Zusammensetzung, um normalerweise zu leisten, in kleinen Konzentrationen überall in der grauen Sache des CNS anwesend seiend. Einer des bemerkenswertesten Gebrauches von endogenem glutamate ist seine Funktionalität als ein excitatory neurotransmitter. Wenn konzentriert, jedoch, wird glutamate toxisch für Umgebungsneurone. Diese Giftigkeit kann sowohl ein Ergebnis der direkten tödlichen Wirkung von glutamate auf Neuronen als auch ein Ergebnis des veranlassten Kalzium-Flusses in Neurone führend zu Schwellung und Nekrose sein. Unterstützung ist für diese Mechanismen gezeigt worden, bedeutende Rollen in Krankheiten und Komplikationen wie die Krankheit von Huntington, Fallsucht und Schlag spielend.

Referenzen

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