黄海枫 孙桂清 夏鑫 郗艳娟 闫丽

摘 要：河鲀毒素是从河鲀卵巢、肝脏分离出来的非蛋白质神经毒素，广泛分布于海洋类及陆生动物中。河鲀毒素具有神经通道阻断作用，作为生理学和神经药理学的有用工具，河鲀毒素受到了极大的实验关注。本文综述了河鲀毒素的基本性质、药用机理以及河鲀毒素在药用方面的研究。

关键词：河鲀毒素;作用机理;药学应用

人类对河鲀毒素（Tetrodotoxin，TTX）展开研究已历百年，自1909年日本学者田原良纯从河鲀鱼中提取得到粗品河鲀毒素[1]以后，TTX的多种临床应用应运而生，有关药用开发方面的研究也层出不穷。20世纪30年代到40年代，很多旨在医药开发上的研究报道相应发表。在临床应用上涉及到内科、外科、皮肤科和眼科等多种医用领域。到20世纪50年代，TTX的临床应用进一步扩大，除了可用于治疗关节炎、风湿病、瘙痒、阳萎、遗尿、破伤风、百日咳、气喘、头痛等之外，也可以用作镇痛药来代替吗啡、杜冷丁、阿托品和南美简箭毒等，并且在神经痛的治疗方面有着良好的效果，因此河鲀毒素在镇痛领域的研究逐渐成为热点。本文就河鲀毒素的基本性质、药用机理及镇痛作用进行综述。

1 河鲀毒素的基本性质

河鲀毒素是一种非蛋白质、氨基过氢喹啉类毒素，白色晶体，无臭无味，分子式为C11H17N3O8，分子量为319.27，拥有一个碳环、1个胍基、6个羟基，C-5和C-10位有一个半醛糖内酯连接着的分开的环[2]，其化学结构如图1所示。TTX易溶于酸性水或醇溶液，几乎不溶于其他溶剂。在碱水溶液中易分解，于90～100 ℃ 5%的KOH溶液中可分解为黄色结晶2-氨基-6-羟甲基-8-羟基-喹唑啉[3]。最初，人们认为TTX只存在于鲀科鱼类的卵巢、肝脏和皮肤中，然而，进一步研究发现TTX广泛存在于其他海洋和陆地动物中，如贝类、软体动物、节肢动物、爬行动物和两栖动物等[4-6]。

2 河鲀毒素的作用机理

TTX的生物效应是通过与电压门控Na+通道（VGSC）的相互作用形成的。VGSC是跨膜糖蛋白，通道蛋白在脂质双层膜上构成具有高度选择性的亲水孔道，亲水孔道将细胞内外相连接[7]。从结构上看，VGSC由一个功能自足的α亚基和一个或多个参与电压传感的β亚基组成。α亚基进一步被分为几个区域，围绕着通道的中心孔[8]。当被刺激时，通道选择性地打开，让Na+进入细胞内环境。跨膜电位的局部变化导致邻近的VGSC打开，信号就会沿着神经元传播。

20世纪60年代初，人们发现TTX通过选择性地与Na+通道结合来影响电流[9]。TTX分子上的胍基会与Na+通道的羧基结合，其他分子则堵住了通道口，阻止Na+通过细胞膜，从而阻碍了神经元的交流[10]。这对机体有巨大的影响，许多重要功能（如呼吸）会被抑制，因此当TTX的剂量达到1.33 μg/kg，人就会因呼吸受阻而死亡[11]。

在20世纪70年代，文献中开始出现VGSC对TTX敏感性报道。目前已知，通道NaV1.1、NaV1.2、NaV1.3、NaV1.7以及同构体NaV1.4和NaV1.6对纳摩尔范围的TTX敏感。另一方面，NaV1.5、NaV1.8和NaV1.9亚型仅在微摩尔范围内对TTX敏感，这是由于通道孔内的单个位置突变造成的[12-13]。

TTX对VGSC的结合力随着膜的重复去极化而增加，这种现象被称为“使用依赖性阻滞”[14-15]。或许是因为VGSC在关闭和打开状态下对TTX有不同的结合能力，也可能在關闭状态下有一个Na+结合，在去极化时它会腾出TTX的结合位点。具体原因是哪个，目前文献中还没有定论。

3 河鲀毒素的药用价值

3.1 河鲀毒素的镇痛作用

上世纪八十年代初，河北省海洋与水产科学研究院开展了河鲀肝油药用研究工作。科研人员将研制出的除毒河鲀鱼肝油用于多所医院220例肺癌、胃癌、肝癌、直肠癌和鼻咽癌等晚期癌症患者进行疼痛缓解临床实验：全部患者口服肝油制剂，每次2 mL，用药7～39 d不等，平均13.5 d，总用药量50～300 mL，平均138 mL。结果显示经治疗后完全缓解50例，明显缓解112例，中度缓解35例，轻度缓解12例，无缓解11例;总有效率为90%，显效率达74%。其镇痛作用特点是药物吸收缓慢而药效持久，并且对吗啡或杜冷丁已经产生耐药性的患者仍然具有良好的镇痛作用。同时，药效学研究表明，该肝油对实验患者的肿瘤有抑瘤作用，对患者的CD2、CD4、T淋巴细胞数和比率以及CD4/CD8比值都有非常显著的改善效果[16]，且具有睡眠改善、食欲增加、增强体力、增加体重、提高肌体免疫功能等功效。

研究表明，TTX从化学结构上来讲羟基比较多，很难通过血脑屏障。TTX在小鼠体内到达大脑的含量仅有0.09%，这成为影响其镇痛效果的一个重要原因[17]。美国、加拿大等国家的科研人员也曾进行了TTX多个临床试验。但是，迄今为止世界上还没有任何一个国家将河鲀毒素研制成药物，其有效成份不明和安全稳定性问题一直是难以解决的主要阻碍。据此推测，单体TTX镇痛疗效不稳定的原因就是无法确定有效的安全剂量。剂量过大时，一部分TTX分子通过血脑屏障产生了一定镇痛作用，却无法保障安全性;而剂量过小，TTX分子将被血脑屏障完全阻挡，从而无法产生镇痛作用。

此后，河北省海洋与水产科学研究院科研人员根据河鲀肝油具有的生理活性[18]，利用油脂类物质易穿入血脑屏障[19]的特点，深入展开了对河鲀肝油中有效成份的研究。实验结果证明除毒肝油中有镇痛作用的有效成分就是肝油中残留的微量TTX。“河鲀肝油可以直接通过血脑屏障进入体内，起到镇痛作用”这一突破性发现对河鲀肝油药用效果的进一步研究、临床实验及市场开发将产生巨大促进作用。

3.2 戒除药物依赖性

TTX在治疗鸦片类药物成瘾方面的应用是基于对实验鼠的临床前研究。2001年，研究发现TTX在特定的剂量范围内，可显著抑制实验鼠对吗啡的依赖性。研究人员通过在有吗啡依赖性的小鼠用纳洛酮催促前，先注射TTX，发现当以TTX常用剂量（对动物作用不明显）作为参考标准时，提高剂量，动物出现中毒症状;降低剂量则没有疗效。而TTX在一个特定剂量范围内，能明显抑制有吗啡依赖性的小鼠在纳洛酮催促后的跳台反应，并促进小鼠体重的恢复，药效作用陡然提高[20]，疗效更是优于戒毒药可乐定。

3.3 河鲀毒素的麻醉作用

1968年Ogura[21]首次對TTX的麻醉特性进行了研究。对小龙虾腹腔神经进行局部麻醉，研究显示，与普鲁卡因和迪布卡因等对照药物相比，TTX的活性更高。

TTX作为局部麻醉剂（LA）需要考虑两个重要因素。首先，它与NaV1.5的相互作用不强，因此不会出现心血管方面的副作用[22-23]或肌体毒性[24]。其次，TTX的结合部位位于膜外，标准麻醉剂的结合部位位于膜内。因此，TTX与其他LA的结合是可能的，甚至是有利的，两者之间可能会产生协同效应。例如，TTX（1 μg/mL）和利多卡因（0.1%）的组合对大鼠的坐骨神经产生局部麻醉的效果明显优于单独使用TTX和利多卡因。此外，将TTX（或TTX和其他局部麻醉剂）与血管收缩剂（如肾上腺素）一起使用，可降低TTX的毒性[25]，这种方法为延长局部麻醉效果提供了更好的途径。

4 总结与展望

TTX是一种具有明显科学和药用价值的神经毒素，是一种高效的Na+通道阻断剂，是神经生物学和生理学研究中不可替代的工具。TTX的生物活性，使其具有戒毒、镇痛、麻醉的作用，当用于戒毒和镇痛时，TTX只需要低剂量，其药效却是长效和无瘾的。但是TTX有效剂量不明这一存在的安全隐患，成为TTX产品研制新药的瓶颈和困扰该领域科学家的百年难题。未来如何利用河鲀肝油成药，使其通过血脑屏障进入体内，起到镇痛作用将是一个重要研究方向。

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（收稿日期：2021-11-16）

基金项目：中央引导地方科技發展资金项目（206Z3201G）。

作者简介：黄海枫（1972.7-），女，本科，高级工程师，研究方向：海洋生物加工与综合利用。E-mail：181874468@qq.com。

通信作者：夏 鑫（1994.5-），女，硕士，研究方向：海洋生物加工与综合利用。E-mail：15031200103@163.com。