신경독

Neurotoxin
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신경작용제와 혼동하지 마세요
신경 독소는 녹조 꽃에서 발견되거나 녹색 [2]찌꺼기로 해안으로 밀려오는 시아노박테리아 [1]변종을 포함한 많은 유기체에서 발견될 수 있습니다.

신경 독소는 신경 조직에 파괴적인 독소입니다.[3]신경독은 발달하는 신경조직과 [5]성숙한 신경조직의 기능에 악영향을 미칠 수 있는 광범위한 종류의 외인성 화학 신경학적[4] 모욕이다.이 용어는 또한 비정상적으로 접촉했을 때 신경학적으로 [4]독성이 있는 것으로 판명될 수 있는 내생 화합물을 분류하는 데 사용될 수 있습니다.신경독은 종종 신경학적으로 파괴적이지만 신경계 [6]연구에 있어 신경성분을 특정하게 목표로 하는 능력은 중요하다.신경 독소의 일반적인 예로는 납,[7] 에탄올([8]음주),[9] 글루탐산염,[10] 일산화질소, 보툴리누스 독소(예: [11]보톡스), [12]파상풍 독소, [6]테트로도톡신 등이 있습니다.일산화질소와 글루탐산염과 같은 일부 물질은 사실 신체의 적절한 기능을 위해 필수적이며 과도한 농도에서만 신경 독성 효과를 발휘한다.

신경독은 세포막 [6]전체의 이온 농도나 시냅스 전체의 뉴런 간 [13]통신을 억제합니다.신경독 노출의 국소적 병리학은 종종 뉴런 흥분독성 또는[14] 아포토시스를 포함하지만, 아교세포 [15]손상을 포함할 수도 있다.신경독 노출의 거시적 징후에는 지적 장애,[5] 지속적 기억 장애,[16] 간질 및 [17]치매와 같은 광범위한 중추신경계 손상이 포함될 수 있다. 뇌전증또한 신경병증이나 근병증과 같은 신경독 매개 말초 신경계 손상이 일반적이다.항산화제[8] 및 항독소[18] 투여와 같은 신경독소 매개 손상을 완화하는 것을 목표로 하는 많은 치료법이 지지를 받고 있다.

배경

Complete labeled neuron.
전형적인 다극성 뉴런의 그림

사회에서 신경독에 노출되는 것은 새로운 [19]일이 아니다. 왜냐하면 문명은 수천 년 동안 신경학적으로 파괴적인 화합물에 노출되어 왔기 때문이다.한 가지 주목할 만한 예는 광범위한 배관망의 발달과 납을 달게 하기 위해 납 팬에 식초를 뿌린 와인을 끓이는 습관으로 인해 로마 제국 동안 상당한 납 노출 가능성이 있는 것입니다. 이 과정은 "납의 당"[20]으로 알려져 있는 아세테이트 납을 생성하는 과정입니다.부분적으로, 신경 독소는 약하고 민감한 신경계의 특성 때문에 인간 역사의 일부가 되어 왔고, 매우 쉽게 파괴된다.

뇌, 척수, 그리고 말초에서 발견되는 신경 조직은 개인의 많은 독특한 특징들을 크게 정의하는 엄청나게 복잡한 생물학적 시스템으로 구성되어 있습니다.그러나 모든 매우 복잡한 시스템과 마찬가지로 환경에 대한 사소한 동요도 상당한 기능 중단을 초래할 수 있습니다.신경조직의 감수성을 이끄는 특성은 뉴런의 높은 표면적, 친유성 독소를 보유하는 높은 지질성분, 효과적인 독소 노출을 증가시키는 뇌로의 높은 혈류, 개인의 일생 동안 뉴런의 지속성을 포함하며 손상을 [21]악화시킨다.결과적으로, 신경계는 혈액 뇌 장벽을 포함한 내부 및 외부의 공격으로부터 자신을 보호하기 위해 고안된 많은 메커니즘을 가지고 있습니다.

혈액뇌 장벽(BBB)은 독소와 다른 유해 화합물이 [22]뇌에 도달하는 것을 막는 보호의 중요한 한 가지 예입니다.뇌는 영양소 유입과 노폐물 제거가 필요하기 때문에 혈류에 의해 관류된다.그러나 혈액은 섭취된 많은 독소를 운반할 수 있는데, 이는 신경 조직에 도달하면 상당한 뉴런 사망을 초래할 수 있다.따라서, 성상세포라고 불리는 보호 세포는 뇌의 모세혈관을 둘러싸고 혈액에서 영양분을 흡수하고, 그것들을 뉴런으로 운반하여 여러 잠재적 화학적 모욕으로부터 [22]뇌를 효과적으로 격리시킨다.

Blood Brain Barrier.
혈액 뇌 장벽을 형성하기 위해 뇌의 모세혈관을 둘러싼 성세포

이 장벽은 뇌의 모세혈관 주위에 단단한 소수성 층을 형성하여 크고 친수성 화합물의 수송을 방해합니다.BBB와 더불어 맥락막 신경총은 뇌에서 독소 흡수에 대한 보호층을 제공합니다.맥락막 신경총은 뇌의 세 번째, 네 번째, 그리고 외측 심실에서 발견되는 혈관화된 조직의 층으로, 상완 세포의 기능을 통해 뇌척수액(CSF)[23]의 합성을 담당합니다.중요한 것은 이온과 영양소의 선택적 통과와 납과 같은 중금속을 포획함으로써 맥락막 신경총은 뇌와 [22][23]척수를 포함하는 엄격한 환경을 유지합니다.

Choroid plexus.
맥락총

소수성, 소형성 또는 성상세포 기능을 저해함으로써 특정 신경독소를 포함한 일부 화합물이 뇌에 침투하여 심각한 손상을 유발할 수 있다.현대에는 과학자와 의사가 신경독소를 식별하고 치료해야 하는 과제를 안고 있어 신경독성 연구와 임상 연구 모두에 [24]대한 관심이 높아지고 있다.임상 신경 독성학이 크게 성장하고 있는 분야이지만, 많은 환경 신경 독소의 식별에 있어 광범위한 접근이 이루어져 잠재적으로 신경 독성이 있는 750개에서 1000개의 알려진 [21]화합물의 분류가 이루어졌습니다.공통 환경에서 신경독을 찾는 것이 매우 중요하기 때문에 미국 환경보호국(EPA)은 화합물의 신경독성 영향을 테스트하고 결정하기 위해 특정 프로토콜을 개발했다(USEPA 1998).또한, 체외 시스템은 과거의 보다 일반적인 체내 시스템에 비해 상당한 개선을 제공하기 때문에 사용이 증가했다.개선의 예로는 다루기 쉽고 균일한 환경, 전신 [24]대사의 오염 효과 제거 등이 있습니다.그러나 체외 시스템은 BBB를 만드는 [25]데 있어 지지 성세포와 뉴런 사이의 상호작용과 같은 신경계의 복잡성을 적절히 복제하는 것이 어려웠기 때문에 문제를 제기해왔다.시험관내 테스트 시 신경독소를 결정하는 과정을 더욱 복잡하게 하기 위해 신경독성과 세포독성은 시험관내이기 때문에 뉴런을 직접 화합물에 노출시키는 것이 불가능할 수 있기 때문에 구별하기가 어려울 수 있다.또한 화학 물질에 대한 세포의 반응은 산화 스트레스 또는 골격 변형과 같은 증상이 어느 하나에 [26]반응하여 발생할 수 있기 때문에 신경 독소와 세포 독소의 차이를 정확하게 전달하지 못할 수 있다.

이러한 합병증에 대처하기 위한 노력의 일환으로, 적용된 화합물에 대한 반응으로 뉴라이트 성장기(축삭 또는 수지상)는 최근 시험관 내 환경에서 진정한 신경독소와 사이토톡신 사이의 보다 정확한 구별로 제안되었다.그러나 이 프로세스와 관련된 중대한 부정확성으로 인해 광범위한 [27]지지를 얻는 데 시간이 걸리고 있습니다.또한 생화학 메커니즘은 신경독 테스트에서 더욱 널리 사용되어 유기인산(DDT 및 사린 가스 [28]포함)의 아세틸콜린에스테라아제 용량 억제와 같이 세포 메커니즘 간섭을 유도하기 위해 화합물을 선별할 수 있다.신경독성 판정 방법은 여전히 상당한 개발이 필요하지만, 유해성분 및 독소 노출 증상의 식별은 상당한 개선을 거쳤다.

신경과학 분야에서의 응용

화학적 특성과 기능은 다양하지만, 신경 독소는 신경계 내의 필요한 구성 요소의 파괴 또는 파괴를 초래하는 어떤 메커니즘에 의해 작용한다는 공통 속성을 공유합니다.그러나 신경독소는 그 디자인 자체만으로도 신경과학 분야에서 매우 유용할 수 있다.대부분의 유기체의 신경계는 매우 복잡하고 생존에 필요하기 때문에, 그것은 자연스럽게 포식자와 먹잇감 모두의 공격 대상이 되었다.독이 있는 유기체는 종종 포식자나 먹이를 매우 빠르게 제압하기 위해 신경 독소를 사용하기 때문에, 독소가 다른 표적과[29] 쉽게 결합하지 않도록 그들의 표적 채널에 매우 특이적으로 진화했습니다.따라서, 신경 독소는 신경계의 특정 요소들이 정확하고 효율적으로 표적이 될 수 있는 효과적인 수단을 제공한다.나트륨 채널을 분석하여 신경막을 [29]따라 농도에 대한 정확한 측정을 얻기 위해 사용된 방사성 라벨 테트로도톡신을 대상으로 한 신경독의 초기 사례.마찬가지로, 신경독은 특정 채널 활동의 분리를 통해 단일 일반 나트륨과 칼륨 채널이 대부분의 신경 조직 [29]기능을 설명할 수 있다는 이론이 제기된 뉴런의 원래 호지킨-헉슬리 모델을 개선할 수 있는 능력을 제공했습니다.이러한 기본적인 이해로부터, 테트로도톡신, 테트라에틸암모늄, 그리고 방가로톡신과 같은 일반적인 화합물의 사용은 개별 뉴런이 행동할 수 있는 뚜렷한 방법에 대해 훨씬 더 깊이 있게 이해하게 되었다.

활동 메커니즘

신경독소는 신경계에 악영향을 미치는 화합물이기 때문에, 신경독소가 기능하는 많은 메커니즘은 뉴런 세포 과정의 억제를 통해 이루어진다.이러한 억제된 과정은 막 탈분극 메커니즘에서 신경간 통신에 이르기까지 다양할 수 있습니다.신경독소는 뉴런이 예상 세포내 기능을 수행하거나 인접한 세포에 신호를 전달하는 능력을 억제함으로써 보툴리누스 [13]독소의 경우와 같이 전신신경계 정지 또는 신경조직 [30]사망을 유도할 수 있다.신경독 노출 시 증상 발생에 필요한 시간은 보툴리누스 독소의 경우 몇 시간, 납의[18] 경우 몇 년 정도로 독소에 [31]따라 달라질 수 있습니다.

신경독 분류 신경독
Na채널억제제 테트로도톡신[6]
K채널 억제제 테트라에틸암모늄[32]
Cl 채널 억제제 클로로톡신[33]
Ca채널억제제 코노톡신[34]
시냅스 소포 방출 억제제 보툴리누스독소,[35] 파상풍독소[36]
수용체 억제제 분가로톡신[37]

퀴레[38]

수용체 작용제 카람복신

25I-NBOMe[39] JWH-018[40] 5 MEO-DiPT

혈액뇌장벽억제제 수성.[41]
세포골격 간섭 비소[43],[42] 암모니아
Ca 매개 세포독성 이끌다[44]
다중 효과 에탄올 및 메탄올[45][46]
내인성 신경독원 산화질소,[47] 글루탐산염[49],[48] 도파민

억제제

나트륨 채널

테트로도톡신
Puffer Fish.
복어는 치명적인 양의 테트로도톡신을 가지고 있는 것으로 알려져 있다.

테트로도톡신(TTX)은 복어, 개복치,[50] 고슴도치 등을 포함한 테트라오돈목 생물에 의해 생성되는 독이다.복어 안에 있는 TTX는 간, 생식선, 장, 그리고 [6][51]피부에서 발견됩니다.TTX는 섭취 시 치명적일 수 있으며 많은 국가에서 일반적인 형태의 중독이 되었습니다.TTX 섭취의 일반적인 증상에는 마취(흔히 입과 팔다리에 제한됨), 근육 약화, 메스꺼움[50], 구토가 포함되며 [52]섭취 후 30분 이내에 나타나는 경우가 많다.TTX가 독성이 있는 일차적인 메커니즘은 나트륨 채널 기능의 억제를 통해 뉴런 통신의 기능적 용량을 감소시킨다.이러한 억제는 TTX 감수성(TTX-s)으로 알려진 나트륨 채널의 감수성 부분 집합에 크게 영향을 미치며, 이는 뉴런 활동 [6]전위의 탈분극 단계를 이끄는 나트륨 전류에도 큰 영향을 미친다.

Inhibited signaling in tetrodotoxin poisoning.
테트로도톡신에 대한 뉴런 노출로 인한 신호 반응 억제.

TTX 내성(TTX-r)은 TTX에 대한 감도가 제한된 나트륨 채널의 또 다른 형태이며, 주로 노크션 [6]뉴런에서 발견되는 것과 같은 소경 축삭에서 발견된다.상당한 수준의 TTX가 섭취되면, 그것은 뉴런의 나트륨 채널을 결합시키고 나트륨에 대한 막 투과성을 감소시킬 것이다.이것은 시냅스 후 [6]뉴런에서 활동 전위를 유도하기 위해 필요한 흥분 신호의 유효 역치를 증가시킨다.이 증가된 신호 역치의 효과는 시냅스 후 뉴런의 흥분성 감소와 마비 및 사망을 초래할 수 있는 운동 및 감각 기능의 상실이다.보조 환기는 TTX 노출 후 생존 가능성을 높일 수 있지만, 현재 항독소는 없다.그러나 아세틸콜린에스테라아제 억제제 네오스티그민 또는 무스카린성 아세틸콜린 길항제 아트로핀(부교감 활동을 억제할 것)의 사용은 TTX [50]노출 후 생존 가능성을 개선하기에 충분히 교감 신경 활동을 증가시킬 수 있다.

칼륨 채널

테트라에틸암모늄

테트라에틸암모늄(TEA)은 많은 신경독소와 마찬가지로 신경계에 대한 손상 효과를 통해 처음 확인되었으며, 큐레어와 [53]유사한 방식으로 운동 신경의 기능 및 근육 구조의 수축을 억제하는 능력을 가진 것으로 나타났다.또한 만성 TEA 투여를 통해 근육 위축을 [53]유발한다.나중에 TEA는 주로 활동 전위에서 나타나는 지연 정류기의 원인이 되는 칼륨 채널과 칼슘 의존성 칼륨 [32]채널의 일부 모집단을 모두 억제하는 능력을 통해 생체 내 기능을 하는 것으로 밝혀졌다.TEA를 신경과학에서 가장 중요한 도구 중 하나로 만든 것은 뉴런의 칼륨 플럭스를 억제하는 능력입니다.칼륨 채널을 억제하는 TEA의 능력은 칼륨 [53]이온과 유사한 공간 충전 구조에서 파생된다는 가설이 있다.TEA를 신경 과학자들에게 매우 유용하게 만드는 것은 칼륨 채널 활동을 제거하는 그것의 특별한 능력으로, 따라서 전압 게이트 나트륨 [54]채널과 같은 다른 이온 채널의 뉴런 반응 기여에 대한 연구를 가능하게 한다.신경과학 연구에서의 많은 사용 외에도,[55] TEA는 파킨슨병의 진행을 제한하는 능력을 통해 파킨슨병의 효과적인 치료제 역할을 하는 것으로 나타났다.

염화물 채널

클로로톡신

클로로톡신(Cltrx)은 전갈 독에서 발견되는 활성 화합물로 염화물 [33]통로의 전도성을 억제하는 능력 때문에 주로 독성이 있다.치사량의 Cltx를 섭취하면 이 이온 채널 교란을 통해 마비가 발생합니다.보툴리누스 독소와 마찬가지로 Cltx는 유의한 치료 가치를 지닌 것으로 나타났다.Cltx가 [56][57]뇌 속의 건강한 신경 조직에 교종이 침투하는 능력을 억제하여 종양에 의해 야기되는 잠재적인 침습적 해를 현저하게 줄일 수 있다는 증거가 있다.

칼슘 채널

코노톡신

코노톡신은 해양 원추 달팽이에 의해 생성되는 독의 범주를 나타내며 칼슘, 나트륨 또는 칼륨 [58][59]채널과 같은 많은 이온 채널의 활동을 억제할 수 있습니다.많은 경우에, 다른 종류의 원추 달팽이에 의해 방출되는 독소는 다양한 종류의 코노톡신을 포함하고 있는데, 이것은 다른 이온 채널에 특이적일 수 있으며, 따라서 광범위한 신경 기능을 [58]방해할 수 있는 독을 만들어 냅니다.독특한 형태의 코노톡신 중 하나인 γ-conotoxin(γ-CgTx)은 Ca 채널에 매우 특이적이며,[60] 이들을 시스템에서 분리하는 데 유용함을 보여 주었다.세포의 적절한 흥분성을 위해서는 칼슘 플럭스가 필요하기 때문에, 어떠한 현저한 억제도 다량의 기능을 방해할 수 있다.유의적으로 γ-CgTx는 근육세포가 [61]아닌 뉴런의 막에 위치한 전압의존성 칼슘 채널에 장기간 결합 및 억제할 수 있다.

시냅스 소포 방출

보툴리누스독소
Mechanism of Botulinum Toxin neurotoxicity.
보툴리누스 독소 신경독성 메커니즘

보툴리누스 독소(BTX)는 BTX-A, B, C, D, E, F, G, H라고 불리는 8가지 다른 화합물로 구성된 신경독소 그룹으로, 클로스트리디움 보툴리누스균에 의해 생성되어 근육 [62]마비를 일으킨다.BTX의 주목할 만한 특징은 알려진 [18]가장 독성이 있는 물질임에도 불구하고 근육[11] 위축을 유도할 뿐만 아니라 디스토니아와 경련성 [62]장애를 치료하는데 비교적 일반적인 치료적 사용이다.BTX는 말초적으로 ACh 소포-막 융합에 필요한 SNARE 단백질의 분해를 통해 신경근 접합부의 아세틸콜린(ACH)[35] 방출을 억제하는 기능을 한다.독소는 생물학적으로 활성이 높기 때문에 추정량 1μg/kg이면 조수량 부족과 [13]질식에 의한 사망을 유도하기에 충분하다.높은 독성 때문에 BTX 항독소는 활발한 연구 영역이었다.캡사이신(고추의 열을 담당하는 활성 화합물)은 콜린 작동성 뉴런에서 발현되는 TRPV1 수용체와 결합해 BTX의 [18]독성 효과를 억제할 수 있는 것으로 나타났다.

파상풍 독소

파상풍 신경독(TeNT)은 기능적으로 근육성 테타니를 일으키는 신경계의 억제 전달을 감소시키는 화합물이다.TeNT는 BTX와 유사하며 구조와 기원이 매우 유사하며, 둘 다 클로스트리디알 신경독의 동일한 범주에 [12]속합니다.BTX와 마찬가지로 TeNT는 수포성 신경전달물질(NT) [36]방출을 통해 신경간 통신을 억제합니다.두 화합물 사이의 한 가지 주목할 만한 차이점은 BTX가 근육의 수축을 억제하는 반면 TeNT는 근육의 수축을 유도한다는 것이다.비록 두 독소가 뉴런 시냅스에서 소포 방출을 억제하지만, 이러한 다른 증상의 이유는 BTX가 주로 말초 신경계에서 기능하는 반면 TeNT는 중추 신경계에서 [63]주로 활동하기 때문이다.이는 TeNT가 운동뉴런을 통해 내구증(Endocytosis)[64]으로 들어간 뒤 척수의 억제뉴런으로 이동한 결과다.이는 CNS 내 억제 뉴런의 기능 상실을 초래하여 전신 근육 수축을 일으킨다.BTX의 치사량의 예후와 유사하게, TeNT는 마비 및 후속 [64]질식으로 이어진다.

혈액뇌장벽

알루미늄

알루미늄의 신경 독성 거동은 순환 시스템에 들어갈 때 발생하는 것으로 알려져 있으며, 순환 시스템에서 알루미늄이 뇌로 이동하고 혈액 뇌 장벽(BBB)[65]의 일부 중요한 기능을 억제할 수 있습니다.BBB의 기능 상실은 혈액에서 발견되는 다른 독소로부터 뇌를 보호하는 장벽이 더 이상 그러한 작용을 할 수 없기 때문에 CNS의 뉴런에 심각한 손상을 일으킬 수 있다.금속은 신경독성이 있는 것으로 알려져 있지만, 효과는 신부전을 [66]겪는 환자들과 같이 혈액에서 과도한 이온을 제거할 수 없는 환자들로 제한된다.알루미늄 독성이 있는 환자는 학습 장애 및 운동 [67]조정 능력 저하와 같은 증상을 보일 수 있습니다.또한 전신 알루미늄 수치는 나이가 들수록 증가하는 것으로 알려져 있으며 알츠하이머병과 상관관계가 있는 것으로 알려져 있어 알츠하이머병의 [68]신경독성 원인 화합물로 간주됩니다.이온 형태로 알려진 독성에도 불구하고, 알루미늄을 포장 및 조리 기구에 사용하는 잠재적 독성에 대해서는 연구가 분분합니다.

수성.

수은은 BBB를 [41]넘어 뇌로 이동함으로써 CNS 손상을 유발할 수 있다.수은은 메틸 수은(MeHg+), 디메틸 수은 및 디에틸 수은이 유일하게 신경 독성의 중요한 형태이긴 하지만 많은 다른 화합물로 존재합니다.디에틸 수은과 디메틸 수은은 지금까지 발견된 [41]것 중 가장 강력한 신경 독소로 여겨진다.메탄올은+ 먹이사슬의 [69]높은 곳에 있는 유기체에 집중되는 경향이 있기 때문에 보통 해산물의 섭취를 통해 얻어진다.수은 이온은 아미노산(AA)과 글루탐산(Glu) 수송을 억제하여 흥분독성 효과를 [70]초래할 가능성이 있는 것으로 알려져 있다.

수용체 작용제 및 길항제

아나톡신아

외부 비디오
video icon 매우 빠른 사망률
노팅엄 대학교
아나톡신아

1961년 캐나다 [71][72]서스캐처완에서 녹조가 있는 호수에서 소가 물을 마신 후 "매우 빠른 사망률"로 알려진 아나톡신에 대한 조사가 시작되었다.그것은 적어도 4개의 다른 시아노박테리아에 의해 생성된 시아노톡신으로 북미, 유럽, 아프리카, 아시아,[73] 뉴질랜드에서 보고되었다.

아나톡신의 독성 효과는 신경 세포에 직접 작용하기 때문에 매우 빠르게 진행됩니다.아나톡신 노출의 진행 증상은 호흡마비로 인한 호흡곤란, 경련, 급사이다.근육과 소통하는 신경 조직에는 니코틴성 아세틸콜린 수용체라고 불리는 수용체가 포함되어 있습니다.이 수용체들의 자극은 근육수축을 일으킨다.아나톡신-a 분자는 이 수용체에 맞도록 형성되어 있으며, 이러한 방식으로 수용체 아세틸콜린에 의해 일반적으로 사용되는 천연 신경전달물질을 모방한다.일단 수축을 일으키면, 아나톡신-a는 정상적으로 이 기능을 수행하는 콜린에스테라아제에 의해 분해되지 않기 때문에 뉴런이 휴식 상태로 돌아가는 것을 허용하지 않는다.그 결과, 근육세포는 영구적으로 수축하고, 뇌와 근육 사이의 의사소통이 중단되고 호흡이 [74][75]멈춘다.

처음 발견되었을 때, 이 독소는 쥐의 체강에 주입되었을 때 몇 분 안에 떨림, 마비, 그리고 죽음을 유발했기 때문에 VFDF라고 불렸다.1977년 VFDF의 구조를 2차 이환식 아민 알칼로이드로 결정하고 아나톡신-a로 [76][77]개명하였다.구조적으로 [78]코카인과 비슷하다.아나톡신-a는 레크리에이션 및 음용수에 대한 위험성과 신경계의 [79]아세틸콜린 수용체를 조사하는데 특히 유용한 분자이기 때문에 지속적인 관심이 있다.독소가 죽었다는 것은 독소 [80]무기로서의 군사적 잠재력이 높다는 것을 의미한다.

분가로톡신

방가로톡신은 신경전달물질 [81]결합에 의해 활성이 유발되는 이온 채널 패밀리를 구성하는 니코틴성 아세틸콜린 수용체(nACHRs)와 알려진 상호작용을 가진 화합물이다.붕가로톡신은 여러 가지 다른 형태로 생산되지만, 일반적으로 사용되는 형태 중 하나는 긴 사슬 알파 형태인 α-붕가로톡신인데, 이것은 줄무늬 [37]뱀으로부터 분리된다.α-붕가로톡신은 섭취 시 극도의 독성이지만 [37]수용체에 대한 높은 친화력 때문에 nAChRs를 분리하는 데 특히 능숙하기 때문에 신경과학에서 광범위한 유용성을 보였다.붕가로톡신에는 여러 형태가 존재하기 때문에 결합하는 nAChR에는 다양한 형태가 있으며, 특히 α-붕가로톡신은 [82]α7-nACHR에 특이하다.이 α7-nACHR은 칼슘 이온이 세포로 유입되도록 하는 기능을 하므로 섭취된 방가로톡신에 의해 차단되면 ACH 시그널링이 [82]억제되므로 해로운 영향을 발생시킨다.마찬가지로 α-붕가로톡신의 사용은 다른 채널의 효과를 분리하기 위해 칼슘 플럭스를 차단하는 것이 바람직하다면 신경과학에서 매우 유용할 수 있다.또한 다른 형태의 방가로톡신은 신체의 다른 시스템에서 억제된 nACHR 및 그 결과 발생하는 칼슘 이온 흐름을 연구하는데 유용할 수 있다.예를 들어 α-붕가로톡신은 근육구조에서 발견되는 nAChRs에 특이하고 γ-붕가로톡신은 [83]뉴런에서 발견되는 nAChRs에 특이하다.

카람복신
카람복신

카람박신(CBX)은 별과일(Averrhoa carambola)에서 발견되는 독소입니다.신장질환이 있는 사람은 별과일을 먹거나 이 과일로 만든 주스를 마신 후 중독, 발작, 그리고 심지어 사망을 포함한 신경학적 역효과를 받기 쉽다.카람박신은 신경세포의 글루타메이트 수용체를 자극하는 새로운 비펩타이드 아미노산 독소이다.카람박신은 NMDA 및 AMPA 글루탐산성 이온향성 수용체 모두의 작용제로서 강력한 흥분성,[84] 경련성 및 신경변성 특성을 가지고 있다.

퀴레

퀴레(curare)라는 용어는 이름 짓기 당시 오늘날 이해와 다르게 이해되었던 많은 독을 설명하기 위해 사용되었기 때문에 모호하다.과거에는 남미 부족이 화살이나 다트에 사용하는 독을 의미했지만, 신경근 접합부에 작용하여 신호를 억제하고 근육 [85]이완을 유도하는 독의 특정 분류를 지정하는 것은 성숙했다.신경독 범주에는 많은 독이 포함되어 있지만, 모든 독은 원래 남아메리카에서 [85]유래한 식물에서 정제되었습니다.카레 독이 주입되는 효과는 보통 근육 마비 및 그로 인한 [86]사망과 관련이 있다.큐레어는 신경근 접합부에서 니코틴성 아세틸콜린 수용체를 억제하는 기능을 한다.일반적으로, 이러한 수용체 채널은 근육 세포에 나트륨 이온을 주입하여 근육 수축으로 이어지는 활동 전위를 시작하게 합니다.이 수용체를 차단함으로써 신경독은 신경근접합신호를 현저하게 감소시킬 수 있으며, 이는 마취의학자들이 근육 [87]이완을 일으키기 위해 사용하는 결과를 가져왔다.

세포골격 간섭

비소

비소는 일반적으로 농업 유출, 광산 및 제련 현장에 노출된 지역에 농축된 신경 독소이다(Martinez-Finley 2011).신경계 발달 중 비소 섭취의 영향 중 하나는 PNS와 [89]CNS 모두에서 발생할 수 있는 신경계 증식의[88] 억제이다.이러한 신경계 성장 억제는 종종 신경 이동의 결함, 그리고 발달 중 뉴런의 현저한 형태학적 변화로 이어질 수 있으며)[90] 종종 신생아의 [91]신경관 결함으로 이어진다.비소의 대사물로서 비소 섭취 후 비산염이 형성되어 약 24시간 이내에 뉴런에 유의한 독성을 보였다.이 세포독성의 메커니즘은 뉴런 내 세포 내 칼슘 이온 수준의 비산염 유도 증가를 통해 기능하며, 이는 후속적으로 카스페이스를 활성화하여 세포사를 [90]촉발하는 미토콘드리아 막 통과 전위를 감소시킬 수 있다.비소산염의 또 다른 알려진 기능은 신경 필라멘트 [42]수송의 억제를 통해 세포 골격을 향한 그것의 파괴적인 성질이다.이것은 신경섬유가 기본적인 세포 구조와 지지대에 사용되기 때문에 특히 파괴적이다.그러나 리튬 투여는 잃어버린 신경 필라멘트의 [92]운동성을 회복하는 데 있어 유망함을 보여주었다.또한, 다른 신경독 치료제와 마찬가지로, 특정 항산화제의 투여는 섭취된 [90]비소의 신경독성을 감소시키는 데 어느 정도 가능성을 보여 왔다.

암모니아
Astrocyte.
혈액 뇌 장벽을 유지하는 것으로 유명한 세포인 성상 세포

암모니아 독성은 섭취 또는 [93][94]간부전과 같은 내인성 질환의 두 가지 투여 경로를 통해 종종 나타난다.암모니아 독성이 일반적인 한 가지 주목할 만한 사례는 간경변으로 간뇌증을 초래하고 뇌부종을 일으킬 수 있다(Haussinger 2006).이 뇌부종은 신경세포 리모델링의 결과일 수 있다.증가된 농도의 결과로, 체내 암모니아 활성은 단백질 키나제 G 매개체([43]PKG) 세포골격변형을 유도하는 세포 내 cGMP(사이클릭 구아노신 일인산)의 증산을 통해 뇌의 성세포의 부종을 유도하는 것으로 나타났다.이 독성의 결과적 효과는 뇌 에너지 대사 및 기능을 감소시킬 수 있습니다.중요한 것은 L-카르니틴 투여를 통해 [93]암모니아가 성세포 리모델링에 미치는 독성 영향을 줄일 수 있다는 것이다.이 성세포 리모델링은 암모니아 유도 미토콘드리아 투과성 전환을 통해 매개되는 것으로 보인다.이러한 미토콘드리아 전환은 생체 [95]내 암모니아로부터 형성되는 화합물인 글루타민 활성의 직접적인 결과이다.항산화제 또는 글루타미나아제 억제제의 투여는 이러한 미토콘드리아 전이를 감소시킬 수 있으며 잠재적으로 성세포 [95]리모델링도 감소시킬 수 있다.

칼슘 매개 세포독성

Lead Pipe.
납 파이프와 납땜은 일반적으로 소비되는 납의 공급원입니다.

이끌다

납은 독성이 적어도 수천 [96]년 동안 알려진 강력한 신경 독소이다.납에 대한 신경 독성 효과는 성인과 어린이 모두에서 발견되지만, 발달 중인 뇌는 특히 납에 의해 유발되는 손해에 민감하며, 이는 아포토시스 및 흥분 [96]독성을 포함할 수 있다.납이 해를 끼칠 수 있는 근본적인 메커니즘은 BBB를 통해 칼슘 ATPase 펌프에 의해 운반되는 능력으로, 중앙 신경계 [97]내의 취약한 세포와 직접 접촉할 수 있습니다.신경 독성은 칼슘 이온과 유사한 방식으로 작용하는 납의 능력에서 비롯됩니다. 농축된 납은 세포 항상성을 방해하고 세포 자멸을 [44]유도하는 칼슘의 세포 흡수로 이어집니다.이 세포 내 칼슘 증가는 조기 납 [44]노출의 결과로 어린이들의 학습 결핍으로 나타나는 단백질 키나제 C를 활성화시킨다.납은 아포토시스를 유도할 뿐만 아니라 칼슘 매개 신경전달물질 [98]방출을 방해함으로써 인터유론 시그널링을 억제한다.

여러 효과가 있는 신경독

에탄올

Image of Fetal Alcohol Syndrome
태아 알코올 증후군(FAS)을 보이는 남자 아기.

신경독소로서 에탄올은 신경계 손상을 유발하고 다양한 방식으로 신체에 영향을 미치는 것으로 나타났다.에탄올 노출의 알려진 영향 중에는 일시적인 결과와 지속적인 결과가 있다.지속적 영향 중 일부는 해마의 [99][100]장기 신경 생성 감소, 광범위한 뇌 위축,[101] 그리고 [102]뇌의 유도된 염증을 포함합니다.주목할 점은 만성 에탄올 섭취는 세포막 구성 요소의 재편을 유도하여 콜레스테롤과 포화지방의 [46]막 농도 증가로 특징지어지는 지질 이중층으로 이어진다는 것이다.이는 신경전달물질의 전달이 물집수송 억제를 통해 손상되어 뉴럴 네트워크 기능이 저하될 수 있기 때문에 중요하다.신경간 통신 감소의 한 가지 중요한 예는 에탄올이 해마의 NMDA 수용체를 억제하여 장기강화(LTP) 및 기억력 [45]획득을 감소시키는 능력이다.NMDA는 LTP와 결과적으로 메모리 [103]형성에 중요한 역할을 하는 것으로 나타났습니다.그러나 만성 에탄올 섭취와 함께 이들 NMDA 수용체가 이노시톨 1,4,5-트리인산(IP3) 의존적인 방식으로 [104]중림부 도파민 뉴런에서 LTP를 유도하는 감수성이 증가한다.이러한 재구성은 시냅스 후 뉴런의 과활성화와 지속적인 에탄올 소비에 대한 유도 중독 모두를 통해 신경 세포 독성을 초래할 수 있다.또한 에탄올은 억제된 NMDA 수용체 활성을 통해 세포 내 칼슘 이온 축적을 직접적으로 감소시켜 LTP [105]발생 능력을 감소시키는 것으로 나타났다.

성숙한 유기체의 에탄올의 신경 독성 영향 외에도, 만성 섭취는 심각한 발달 결함을 유발할 수 있습니다.1973년 산모의 만성 에탄올 섭취와 자손 [106]결함 사이의 연관성에 대한 증거가 처음 제시되었다.이 연구는 두개골 안면 형성, 사지 발달, 심혈관 형성 등의 일반적인 형태 형성 이상에 의해 특징지어지는 질병인 태아 알코올 증후군의 분류를 만드는 데 책임이 있었다.태아 알코올 증후군을 일으키는 태아에서 에탄올 신경 독성의 크기는 비타민 [107]E와 같은 뇌의 항산화 수준에 따라 달라지는 것으로 나타났습니다.태아의 뇌는 상대적으로 취약하고 유도 스트레스에 민감하기 때문에 알코올 노출의 심각한 유해 영향은 해마나 소뇌와 같은 중요한 부위에서 볼 수 있다.이러한 영향의 심각도는 산모의 에탄올 소비량과 빈도, 그리고 [108]태아의 발달 단계에 따라 직접적으로 좌우된다.에탄올 노출은 항산화 수준 감소, 미토콘드리아 기능 장애(Chu 2007), 그리고 반응성 산화종(ROS)[30]의 증가의 결과로 나타나는 것으로 알려져 있다.이것은 카탈라아제나 페르옥시다아제와 같은 항산화 [109]효소의 태아 뇌에서 존재감이 감소하기 때문에 그럴듯한 메커니즘이다.이 메커니즘을 뒷받침하기 위해 높은 수준의 식이 비타민 E를 투여하면 [8]태아에서 에탄올 유도 신경 독성 효과가 감소하거나 제거된다.

n헥산

n-헥산은 최근 몇 [110][111][112][113]년 동안 중국 전자 공장에서 여러 명의 근로자들의 중독에 책임이 있는 신경 독소이다.

수용체 선택성 신경독

MPP+

MPTP의 독성 대사물인 MPP는+ 복합체 I을 억제하여 미토콘드리아에서 산화적 인산화 작용을 방해하여 ATP의 고갈과 후속 세포 사멸을 초래하는 선택적 신경 독소이다.이는 흑색 실체의 도파민 작동성 뉴런에서만 거의 발생하며, 투여 후 2~3일 후에 노출된 피험자에게 영구 파킨슨병 증세가 나타난다.

내인성 신경독원

섭취를 통해 인체에 의해 획득되는 대부분의 일반적인 신경독 공급원과 달리, 내인성 신경독은 생체 내에서 발생하며 그 효과를 발휘한다.또한, 대부분의 베놈과 외인성 신경독은 유용한 생체 내 기능을 거의 가지고 있지 않지만, 내인성 신경독은 세포 [114]통신에 사용되는 일산화질소와 같은 유용하고 건강한 방법으로 신체에 의해 일반적으로 사용됩니다.이러한 내생성 화합물이 고도로 농축될 때에만 위험한 영향을 [9]미칠 수 있습니다.

산화질소

질소산화물(NO)은 신경계에 의해 신경간 통신 및 신호 전달에 일반적으로 사용되지만, 대뇌의 허혈로 이어지는 메커니즘에서 활성화될 수 있다(Iadecola 1998).NO의 신경독성은 글루탐산 자극독성에서 [47]높은 속도로 발생하는 글루탐산 매개 NMDA 활성화에 반응하여 칼슘 의존적인 방식으로 생성되므로 글루탐산 자극독성의 중요성에 기초한다.NO는 뇌의 잠재적 허혈 영역으로 혈류 증가를 촉진하지만, 산화 스트레스를 [115]증가시켜 DNA 손상과 [116]아포토시스를 유발할 수도 있습니다.따라서 CNS의 허혈성 영역에서 NO가 증가하면 상당한 독성 효과가 발생할 수 있다.

글루탐산염

글루탐산염은 산화질소와 마찬가지로 뉴런이 정상적으로 수행하는데 사용되는 내생적으로 생성된 화합물로,[9] CNS의 회백질 전체에 소량의 농도로 존재한다.내인성 글루탐산염의 가장 주목할 만한 용도 중 하나는 흥분성 신경전달물질로서의 기능성이다.[48]그러나 글루탐산염이 농축되면 주변 뉴런에 독성이 생긴다.이 독성은 신경세포에서 글루탐산염의 직접적인 치사성과 신경세포로 유도된 칼슘 플럭스의 결과로 인해 붓기와 [48]괴사가 발생할 수 있다.헌팅턴병, 간질, [9]뇌졸중과 같은 질병과 합병증에 중요한 역할을 하는 이러한 메커니즘에 대한 지원이 나타났다. 뇌전증

도파민

도파민은 보상 기대치를 조절하는 신경전달물질로 사용되는 내인성 화합물이다.도파민은 뉴런의 전자전달망을 방해함으로써 도파민을 생성하는 뉴런을 죽인다.이 간섭은 세포호흡을 억제하여 뉴런의 죽음을 초래한다.

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레퍼런스

추가 정보

외부 링크

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