PROTEIN NEUROTOKSIN –Bottulinum toksin

•Napisala:Anamarija Perković

Modul: Odabrana poglavlja zelene kemijeAk. god. 2008./2009.Koordinator modula: dr. sc. M. Jukić, doc.

OpOpććenito o otrovimaenito o otrovima

• Otrovi su svaka tvar, biljka ili životinja koja u dovoljno malim količinama može izazvati smrt ili oštećenje organizma ako se proguta, udahne ili apsorbira kroz kožu.

• Toksičnost tvari ovisi o dozi npr. kuhinjska sol (NaCl), ili čak voda, mogu biti smrtonosne u velikim količinama.

• Toksičnost se najčešće izražava kao srednja letalna doza LD50

• Nazivlje potječe iz grčkoga jezika. Toxicon označava luk kojim su se odapinjale strijele. Toxeuma je strijela, a toxicos otrov koji se stavljao na vrh strijele da bi ona bila smrtonosnija.

• Protuotrov je svaka tvar koja neutralizira djelovanje otrova ili ima njemu suprotan efekt te mu time poništava učinak

•• ‘‘‘‘ Poison is everything, and no thing is Poison is everything, and no thing is without poison. The dose makes it without poison. The dose makes it either a poison or a remedy.either a poison or a remedy.’’’’

»» Paracelsus, 1564 Paracelsus, 1564 –– otac moderne medicineotac moderne medicine

Postoje dva tipa kemijskih riziPostoje dva tipa kemijskih riziččnih nih tvari:tvari:

•• Akutno riziAkutno riziččne tvarine tvari – izlaganje tim tvarima uzrokuje momentalne zdravstvene posljedice ili smrt ( primjer su nervni bojni otrovi kao što je Sarin GB i VX )

•• KroniKroniččno rizino riziččne tvarine tvari – uslijed duže izloženosti tim tvarima postoji kronični rizik za zdravlje ( primjer je izloženost živinim ili olovnim spojevima ) kratkotrajna izloženost rijetko dovodi do zdravstvenih problema, dok općenito duža izloženost izaziva kumulativne probleme koji dovode do ozbiljnih zdravstvenih problema.

Bakterijski otrovBakterijski otrov - BOTULINBOTULIN• Protein bakterije Clostridium botulinum, neurotoksin,

jedan je od najjačih prirodnih otrova i najtoksičniji protein. U minimalnim se dozama koristi u medicini pri liječenju mišićnih spazamaspazama, a poznata je i upotreba u kozmetikozmetiččke svrheke svrhe, gdje je znan pod imenima Botox i Dysport (što sve ljude ne rade zbog ljepote!)

OpOpććenito o neurotoksinimaenito o neurotoksinima

OpOpććenito o neurotoksinimaenito o neurotoksinima•• Neurotoksini bakterija clostridium tetani i clostridium botulinuNeurotoksini bakterija clostridium tetani i clostridium botulinum m

blokiraju neurotransmisiju te dovode do smrti. blokiraju neurotransmisiju te dovode do smrti. •• Za ulazak neurotoksina u stanice potrebnia je prisutnost ganglioZa ulazak neurotoksina u stanice potrebnia je prisutnost gangliozida zida

i proteina, ali do sada nije otkriven specifii proteina, ali do sada nije otkriven specifiččni protein koji bi bio ni protein koji bi bio odgovoran za njihovu internalizaciju (ulazak u stanicu). No, nedodgovoran za njihovu internalizaciju (ulazak u stanicu). No, nedavno avno su Ming Dong i suradnici objavili (Journal of cell biology) i su Ming Dong i suradnici objavili (Journal of cell biology) i demonstrirali vezanje botulinum neurotoksina za sinaptotagmin I demonstrirali vezanje botulinum neurotoksina za sinaptotagmin I i i II, proteine sekretornih mjehuriII, proteine sekretornih mjehurićća, te ih proglasili odgovornima za a, te ih proglasili odgovornima za internalizaciju neurutoksina. Uglavnom u pokusima in vitro dokazinternalizaciju neurutoksina. Uglavnom u pokusima in vitro dokazano ano je da se neurotoksin veje da se neurotoksin vežže za sinaptotagmin I i II, a vezanje za e za sinaptotagmin I i II, a vezanje za sinanptotagmin I ovisno je o gangliozidima, nadalje internalizacsinanptotagmin I ovisno je o gangliozidima, nadalje internalizacija ija koja je slijedila nakon toga efikasno se mokoja je slijedila nakon toga efikasno se možže blokirati dodavanjem e blokirati dodavanjem syt IIsyt II fragmenata koji sadrfragmenata koji sadržže vezno mjesto za navedeni toksin. Da e vezno mjesto za navedeni toksin. Da bi to potvrdili proveden je pokus in vivo, na mibi to potvrdili proveden je pokus in vivo, na mišševima, gdje su evima, gdje su pokazali da prethodno injiciranje pokazali da prethodno injiciranje sytsyt fragmenata i gangliozida fragmenata i gangliozida neutralizira djelovanje botulinum neurotoksina. Navedeno otkrineutralizira djelovanje botulinum neurotoksina. Navedeno otkrićće te e te daljnja istradaljnja istražživanja mogla bi odigrati znaivanja mogla bi odigrati značčajnu ulogu u medicini i ajnu ulogu u medicini i borbi protiv bioterorizma.borbi protiv bioterorizma.

ŠŠto je to je Botulinum toksinBotulinum toksin??• Botulinum toksin je prirodni proćišćeni protein, otrov koji je

sredinom 19. stoljeća bio prepoznat kao uzrok teške i smrtonosne bolesti botulizma. Toksin izlučuje anaerobna bakterija Clostridium botulinum. Postoji sedam imunološki različitih oblika toksina, označavaju se slovima A do G, a nisu svi djelotvorni kod ljudi.

• Od sedam imunološki različitih tipova, za ljudsku vrstu su otrovni A, B i E. Čovjek se obično zarazi zaraženom hranom, a moguća je i zaraza putem rane. Botulinum toksin je smrtonosan jer izaziva klijenut (paralizu) mišića. Dovodi do trajne blokade prijenosa živčanog podražaja na neuromišićnoj ploči (spoju živca i mišića) budući da koči oslobađanje acetilkolina na živčanim završecima, sprječavajući prijenos živčanog podražaja na mišiće pa oni ostaju paralizirani (mlohava paraliza mišića).

prof. dr. sc. Slava Podobnik Šarkanji, spec. neurolog

Botulinum toksin, Botulinum toksin, struktura proteinastruktura proteina

Kako funkcionira botulinum toksin?Kako funkcionira botulinum toksin?

• Molekula botulina toksina se sastoji od dva lanca • Teži lanac radi tako da razori aksone na živcima te ih paralizira• Lakši lanac ulazi u njihovu citoplazmu• Okupira cijele živce i spriječava njihov rad• Smrt živaca znači i smrt čovjeka!!!

• Ime dolazi od latinskog botulus, što znači kobasica jer se veže uz trovanje mesom koje se čuva u lošim uvjetima i koje je nedovoljno termički obrađeno. Botulin je najotrovnija znana akutna supstanca –smrtonosna je doza od 1 ng/kg, a 200 bi grama čistoga kristaliziranog botulin toksina pobilo cijelo čovječanstvo. Toksin se uništava kuhanjem, ali ne uništava se spore bakterija.

BotulizamBotulizam• Clostridium botulinum pomoću botulinum toksina

uzrokuje trovanje hranom, bolest koja se naziva botulizam.

• Neuroparalitička bolest koja u pravilu nastaje unošenjem toksina putem konzervirane hrane ili sušenim mesom zagađenim ovom bakterijom.

• U čovjeka se botulizambotulizammože razviti na tri načina:1. jedenjem hrane zaražene otrovom2. od otrova koji nastaje kada se rana inficira bakterijom3. ako dijete pojede ili popije nešto što sadrži spore bakterije – kada nije u mogućnosti rasti i razvijati se, bakterija zaprimi začahureni oblik

Botulin kao bioloBotulin kao biološško oruko oružžje:je:

• Vjeruje se da bi otrov botulin mogao biti upotrijebljen kao biološko oružje, podmetanjem u hranu ili raspršivanjem u zrak.

• Iz zraka nestaje brzo, nakon jednog dana.

• Nastojanja da se botulin upotrijebi kao oružje potječu još iz II. svjetskog rata.

• Od ranih se 70-tih godina 20. stoljeća vjeruje da su određene zemlje počele razvijati biološko oružje na bazi botulina.

• Smatra se da je jedna japanska religijska sekta između 1990. i 1995. u barem tri navrata i na nekoliko mjesta na području Tokija pokušala zrakom raspršiti ovaj otrov.

• Prve ideje o mogućnosti primjene Botulinum toksina u svrhu liječenja pojavile su se još davne 1822 g., ali se nisu održale. Ideja dobiva karakter praktične primjene tek oko 1980., kada je primijenjen u liječenju strabizma.

• Najuspješniji u liječenju žarišnih distonija za sada se pokazao Botulinum toksin tip A, a u zadnje vrijeme primjenjuje se i Botulinum toksin tip B (Neurobloc),koji je registriran u nekim zapadno-europskim zemljama. U liječenju cervikalne distonije pokretljivost se poboljšava u 92% pacijenata, a bol smanjuje u 93% pacijenata.

• Što je Botox?• Botox je registrirano ime za

botulinum toksin tip Abotulinum toksin tip A, prvi oblik ovog lijeka koji je u SAD odobren za uporabu 1981. i do 2000. godine je bio jedini komercijalno dostupan toksin.

• U početku se koristio isključivo za liječenje spastičnih poremećaja mišića, a sada sve više za estetsku redukciju bora.

• Danas je to najčešći postupak za ublažavanje bora u SAD.

• Što je Myobloc?• Myobloc je registrirano

ime za botulinum toksin botulinum toksin tip Btip B, noviji terapijski oblik koji ima sličan učinak kao i Botox.

• Ima duže vrijeme trajanja i može postići rezultate kod osoba koje su postale otporne na toksin tip A.

Kako botulinum toksin djeluje?Kako botulinum toksin djeluje?• Kada se koriste na licu i Botox i Myobloc blokiraju

širenje živčanih impulsa iz živca u mišiće lica koji uzrokuju nastajanje bora.

• Botulinum opušta ove mišiće blokirajući otpuštanje neuro-prijenosnika acetilkolina. Mišići su nakon primjene botulinum toksina stalno opušteni i ne dolazi do formiranja bora.

• Tretman je vrlo precizan i koristi se samo na malom području s borama.

• Pozitivni rezultati obično se primjećuju tjedan dana nakon terapije.

• Međutim, kako završeci živaca stvaraju nove veze s mišićima i spojevi na živčanim završecima se obnavljaju, učinci toksina su privremeni, traju 3-4 mjeseca. U početku su potrebne 3 - 4 injekcije na godinu, a kasnije se stvara kumulativni učinak pa je potrebno rjeđe davanje.

• Ovo se možda događa zbog opuštanja kože, a možda i zbog gubitka navike mrštenja.

• Naime, dok su mišići opušteni pod utjecajem botulinum toksina ne možemo se mrštiti i tako gubimo tu naviku.

•• Kako izgleda tretman?Kako izgleda tretman?Nakon procjene mišića, priprema se toksin. Mala količina se inicira u ciljno područje kože i mišića pomoću vrlo tanke igle. Broj uboda ovisi o mišićima koji se tretiraju. Lokalni anestetik nije potreban, ali se može prije tretmana staviti led na lice što će ublažiti nelagodu zbog injekcije. Nakon tretmana potrebno je doći kod liječnika na kontrolu. Tri dana nakon tretmana potrebno je micati mišiće lica što je više moguće kako bi botulinum toksin "našao" mišiće. 4 sata nakon tretmana ne bi trebalo spuštati glavu ispod razine srca jer po nekim izvješćima to sprječava njegovo širenje u druga područja.

•• ŠŠto se moto se možže e ooččekivati od lijeekivati od liječčenja enja pomopomoćću ovog u ovog bakterijskog otrova?bakterijskog otrova?Botulinum toksin može značajno smanjiti dinamičke bore i omekšati kožu zbog čega lice poprima mlađi i ugodniji izraz. Ovaj postupak ne može poboljšati duboke bore koje nastaju zbog starenja ili na koži oštećenoj suncem jer te bore nisu povezane sa stezanjem mišića lica. Ovaj tretman također ne popravlja obješenu kožu.

• Koja područja se mogu tretirati?- Čelo, odnosno vodoravne bore "zabrinutosti".- Oteklina mišića donjeg kapka koja doprinosi umornom ili starijem izgledu.- Vranino stopalo, odnosno bore smijeha u vanjskim kutovima očiju. - Bore između obrva koje daju namrgođen izgled.- Bore na vratu.- Usne usmjerene prema dolje koje daju tužan izraz lica. - Okomite bore na usnama u koje često curi ruž za usne i daje -neuredan izgled.

Slika 2 - Bore mrštenja između obrvaSlika 1 - Bore čela

Slika 3 - Bore smijeha s vanjske strane očiju

• U Hrvatskoj je Botulinum toksin tip A registriran (dozvoljen) za primjenu kod jednog dijela žarišnih distonija (blefarospazam, cervikalne distonije i hemifacijalni spazam), za rješavanje spazama kod cerebralne paralize te za spazme nakon moždanog udara ili traume mozga. Na listi lijekova koji se mogu primjenjivati na teret HZZO-a (u ovom slučaju samo u bolničkim uvjetima) odobren je za liječenje blefarospazma, cervikalne distonije, hemifacijalnog spazma i za spazme kod cerebralne paralize, ali samo za djecu mlađu od 6 godina.

Eliksir mladosti?Eliksir mladosti?•• Botulinum toksin tipa A nije eliksir Botulinum toksin tipa A nije eliksir

mladosti kako ga se opisuje u mladosti kako ga se opisuje u pojedinim novinskim pojedinim novinskim ččlancima. lancima.

•• To nije sredstvo kojim se ispunjavaju To nije sredstvo kojim se ispunjavaju bore niti dobiva ravnina ili volumen bore niti dobiva ravnina ili volumen neneččega. ega.

•• Njime se samo blokira jaka ili prejaka Njime se samo blokira jaka ili prejaka kontrakcija određene grupe mikontrakcija određene grupe miššiićća a ččime se rjeime se rješšava pitanje mimiava pitanje mimiččnih nih bora koje nisu fiksirane, tjbora koje nisu fiksirane, tj. s. stalne.talne.

•• MeđutimMeđutim, sve su promjene prolazne, , sve su promjene prolazne, kako lokako lošše tako i dobre.e tako i dobre.

•• Neprocjenjiva je njegova uloga u Neprocjenjiva je njegova uloga u plastiplastiččnoj kirurgiji kao jedne od noj kirurgiji kao jedne od komplementarnih metoda kojima se komplementarnih metoda kojima se momožže dugo zadre dugo zadržžati svjeati svježž i i mladenamladenaččki izgled te odgoditi ki izgled te odgoditi neumitnost vidljivih promjena neumitnost vidljivih promjena starenja.starenja.

Botulinum toksin novi način liječenja

• Najveću učinkovitost pokazuje kad se koristi tijekom rane faze bolesti, pri čemu može dovesti do dugoročnih, u nekim slučajevima i trajnih rezultata

• Liječenje botulinum toksinom tipa A novi je način koji se koristi kod jednog od najčešćih tegoba djece s cerebralnom paralizom, a to je hodanje na prstima (pes equinus).

• Botulinum toksin koristi se i u liječenju drugih stanja karakteriziranih mišićnom kontrakcijom, kao što je pojačano žmirkanje, spazam mišića oko očiju (blefarospazam), poremećaj živaca lica, škiljavost (strabizam) i kod kontrakcija mišića vrata (cervikalna distonija).

Celebralna paralizaCelebralna paraliza• Cerebralna paraliza može se

definirati kao grupa poremećaja pokreta i položaja uzrokovana defektom ili oštećenjem nezrelog mozga

• Stanje može biti izazvano ukočenjem mišića pete, pa stoga dijete pri hodu ne može potpuno spustiti stopalo na tlo.

• Botulinum toksin sprječava prijenos signala između živaca i skupine mišića, smanjujući ukočenje spastičnih mišića.

• Povećanjem dužine spastičnog mišića smanjuje se rizik od kontrakture, smanjuje se potreba za kirurškim zahvatom te povećava mogućnost normalna motornog razvoja.

• S obzirom na to da djeluje lokalno na mišić, razvoj mišića može proticati neometano.

Botulinum toksin u borbi protiv otpornih tumora

• Botulinum toskin se može primijeniti kao pomoćno sredstvo u liječenju raka i omogućiti dalje liječenje kemoterapijom i zračenjem.

• Rezultat je istraživanja Bernarda Galleza sa Sveučilišta de Louvain u Briselu.

• Botulinum neurotoksin tipa A ubrizgan je u dva tipa tumora kod miševa, u otvorene stanične žile tumora, omogućujući učinkovitije uništenje prethodno otpornih stanica raka.

• Tijekom istraživanja otkrili su da botulinum toksin djeluje na živčani sustav tako da blokira otpuštanje neurotransmitera, posebno acetilkolina i noradrenalina.

• Uz to su otkrili da liječenje botulinum toksinom znatno duže odgađa rast tumora i potiče apoptozu (programiranu staničnu smrt), u usporedbi sa zračenjem bez lijeka, botulinum toksina.

• Prednosti botulinum toskina su selektivnost, odsutnost štetnosti i duže trajanje od drugih lijekova koji djeluju na krvne žile tumora.

Injekcije Botulinum toksina pomaInjekcije Botulinum toksina pomažžu u kod teniskog laktakod teniskog lakta

• Botulinum toksin, pročišćeni oblik toksina bakterije Clostridium botulinum, mogao bi poslužiti kao djelotvorno sredstvo u terapiji kronične boli kod "teniskog lakta“.

• Istraživanje je provedeno na šezdeset odraslih osoba s "tvrdokornim" slučajevima teniskog lakta kojima je ubrizgavanje botulina tipa A uklonilo bol na tri mjeseca.

• Podijelili su ih u dvije skupine.• Prvoj su ubrizgavali botulinum

toksin tipa A u bolno tkivo, a drugoj placebo - fizikalnu otopinu.

• Nakon tri mjeseca, kod pacijenata koji su primali botulinum toksin tipa A poboljšanje je bilo osjetno -većina ih u predstojeća tri mjeseca nije osjećala bolove, a kod pacijenata koji su primali placebo rezultat je bio znatno lošiji.

Tretman tenzijske glavobolje botulinum toksinom

• Tenzijska glavobolja je bol udružena s poremećajem perikranijalne muskulature koja može biti epizodična ili kronična.

• Osnovne karakteristike su: pritisak ili stezanje, čeono-potiljačna lokalizacija boli

• Tenzijska glavobolja može trajati od 30 minuta do 7 dana.

• Može biti bez mučnine ili povraćanja, sa fotofobijom i/ili fonofobijom.

• Brojne kliničke studije ispituju utjecaj botulinum toksina u tretmanu tenzijske glavobolje.

• Rezultati su kontradiktorni. Pojedine studije koriste različite doze toksina.

• Isto tako sredstvo injiciraju na različita mjesta.• Istraživanja pokazuju da je djelotvorna doza

botulinum toksina od 100 jedinica injiciranih u standardne lokalizacije (subokcipitalno, čeono, temporalno i u glabelarni mišić).

• Drugo pitanje je učestalost tretmana. • Studije pokazuju da tretman ima kumulativni učinak

sa svakim slijedećim injiciranjem.

Razne upotrebe Botulinum toksina• U sprečavanju kronične boli, primjerice migrenske

boli, boli u donjem dijelu leđa ili u vratnom dijelu kralježnice

• Botulinum toksin se koristi u liječenju niza tipova fokalnih distonija, uključujući cervikalnu distoniju, blefarospazam, oromandibularnu distoniju i distoniju udova (npr. distonija pisanja).

• Zabilježen je utjecaj na autonomne funkcije -ortostatska hipotenzija, varijacije srčanog ritma i respiracije, lučenja sline, poremećaj okularnih autonomnih testova.

• Stvaranje antitijela je rijetko.

Dermatologija• Botulinum toksin tip A - novo

oružje protiv prekomjernog znojenja.

• Botulinum toksin tipa A djeluje na način da blokira djelovanje acetilholina, neurotransmitera koji sudjeluje u izlučivanju znoja

•• Zahvaljujem na paZahvaljujem na pažžnji ! ! ! nji ! ! ! ☺☺☺☺☺☺☺☺

Literatura:Literatura:

• http://www.vasezdravlje.com/

• http://www.plivazdravlje.hr/

• http://www.medicina.hr/clanci/uklanjanje_bora_bakterijskim_toksino

m.htm

• http://www.udruga-oko.hr/index.php?item=articles&article_id=2

• Predavanja 2009. - dr.sc. Marijana Jukić, docent : Odabrana

poglavlja zelene kemije

• Izdanje VJESNIKA – 24.studenoga 1999. ( članak iz rubrike ‘SA

STRANA’ )

• Izvori su razne Internet stranice

Film :

• http://www.youtube.com/watch?v=xPsX24uw8PQ&eurl=http%3A%2F%2Fwww%2Esonefe%2Eorg%2F2008%2F03%2F08%2Fen%2Dguclu%2Dzehir%2Dbotulinum%2Dtoksini%2Dve%2Dkozmetikte%2Dkullanimi%2F&feature=player_embedded