एनाटॉक्सिन-ए

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Not to be confused with ऐनाटॉक्सिन-ए(S).
एनाटॉक्सिन-ए
Anatoxin-a.png
Ball-and-stick model of the anatoxin-a molecule
Names
IUPAC name
1-(9-azabicyclo[4.2.1]non-2-en-2-yl)ethan-1-one
Other names
Anatoxin A
Identifiers
3D model (JSmol)
ChEMBL
ChemSpider
KEGG
UNII
  • InChI=1S/C10H15NO/c1-7(12)9-4-2-3-8-5-6-10(9)11-8/h4,8,10-11H,2-3,5-6H2,1H3 checkY
    Key: SGNXVBOIDPPRJJ-UHFFFAOYSA-N checkY
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    Key: SGNXVBOIDPPRJJ-UHFFFAOYAZ
  • CC(=O)C1=CCCC2CCC1N2
Properties
C10H15NO
Molar mass 165.232
Except where otherwise noted, data are given for materials in their standard state (at 25 °C [77 °F], 100 kPa).
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ऐनाटॉक्सिन-ए, जिसे अति तीव्र मृत्यु कारक (VFDF) के रूप में भी जाना जाता है, तीव्र न्यूरोटॉक्सिटी के साथ एक द्वितीयक, द्विचक्रीय ऐमीन क्षाराभ और सायनोटॉक्सिन है। यह पहली बार 1960 के दशक में कनाडा में खोजा गया था और 1972 में अलग कर दिया गया था। यह विष साइनोबैक्टीरीया कई प्रजातियों द्वारा निर्मित होता है और उत्तरी अमेरिका, दक्षिण अमेरिका, मध्य अमेरिका, यूरोप, अफ्रीका, एशिया और ओशिनिया में इसकी सूचना मिली है। ऐनाटॉक्सिन-ए विषाक्तता के लक्षणों में समन्वय की हानि, मांसपेशियों में खिंचाव, ऐंठन और श्वसन पक्षाघात से मृत्यु सम्मिलित है। इसकी क्रिया का तरीका निकोटिनिक एसिटाइलकोलाइन ग्राही (nAchR) के माध्यम से होता है जहां यह ग्राही के प्राकृतिक संलग्नी, एसिटाइलकोलाइन के बंधन की नकल करता है। जैसे, ऐनाटॉक्सिन-ए का उपयोग औषधीय प्रयोजनों के लिए कम एसिटाइलकोलाइन स्तरों की विशेषता वाले रोगों की जांच के लिए किया गया है। इसकी उच्च विषाक्तता और पेयजल में संभावित उपस्थिति के कारण, ऐनाटॉक्सिन-ए मनुष्यों सहित जानवरों के लिए खतरा बन गया है। जबकि जल का पता लगाने और उपचार के तरीके उपस्थित हैं, वैज्ञानिकों ने विश्वसनीयता और प्रभावकारिता में सुधार के लिए और अधिक शोध का आह्वान किया है। ऐनाटॉक्सिन-ए को गुआनीटॉक्सिन (पूर्व में ऐनाटॉक्सिन-ए (S)) के साथ भ्रमित नहीं किया जाना चाहिए। एक अन्य शक्तिशाली सायनोटॉक्सिन जिसकी क्रिया का तंत्र एनाटॉक्सिन-ए के समान है और यह कई समान सायनोबैक्टीरिया जेनेरा द्वारा निर्मित होता है, लेकिन संरचनात्मक रूप से असंबंधित है।[1]

इतिहास

ऐनाटॉक्सिन-ए की खोज पहली बार पी.आर. गोरम ने 1960 के दशक के प्रारम्भ में की थी, जब कनाडा के ओंटारियो में सस्केचेवान झील झील के पानी पीने के परिणामस्वरूप मवेशियों के कई झुंड मर गए थे, जिसमें जहरीले शैवाल खिलते थे। इसे 1972 में जे.पी. डेवलिन द्वारा सायनोबैक्टीरिया ऐनाबीना प्लावी शैवाल से अलग किया गया था।[2]


घटना

ऐनाटॉक्सिन-ए एक न्यूरोटॉक्सिन है जो अलवणजल के सायनोबैक्टीरिया की कई प्रजातियों द्वारा निर्मित होता है जो विश्व स्तर पर जल निकायों में पाए जाते हैं।[3]कुछ अलवणजल के साइनोबैक्टीरिया को लवण सहिष्णु माना जाता है और इस प्रकार एनाटॉक्सिन-ए का ज्वारनदमुखी या अन्य लवणीय वातावरण में पाया जाना संभव है।[4] बढ़ते तापमान, स्तरीकरण और पोषक तत्वों के अपवाह के कारण सुपोषण के कारण अन्य साइनोटॉक्सिन के मध्य एनाटॉक्सिन-ए का उत्पादन करने वाले साइनोबैक्टीरिया के खिलने की आवृत्ति बढ़ रही है।[5] ये विस्तृत सायनोबैक्टीरियल हानिकारक शैवालीय फूल, जिन्हें सायनोएचएबी के नाम से जाना जाता है, आसपास के जल में साइनोटॉक्सिन की मात्रा को बढ़ाते हैं, जिससे जलीय और स्थलीय जीवों दोनों के स्वास्थ्य को खतरा होता है।[6] साइनोबैक्टीरिया की कुछ प्रजातियां जो ऐनाटॉक्सिन-ए का उत्पादन करती हैं, वे सतह के जल के खिलने का उत्पादन नहीं करती हैं, बल्कि नितलस्थ साँचा बनाती हैं। ऐनाटॉक्सिन-ए जानवरों की मृत्यु के कई स्थिति अलग-अलग नितलस्थ साइनोबैक्टीरियल साँचे के अंतर्ग्रहण के कारण हुए हैं जो तट पर बह गए हैं।[7]

ऐनाटॉक्सिन-ए उत्पादक साइनोबैक्टीरिया मिट्टी और जलीय पौधों में भी पाए गए हैं। ऐनाटॉक्सिन-ए मिट्टी जैसी, कार्बनिक-समृद्ध मिट्टी और दुर्बलतापूर्वक रेतीली मिट्टी में ऋणआवेशित किए गए स्थानों को अच्छी तरह से सोख लेता है। एक अध्ययन में नेब्रास्कन के 12 जलाशयों से लिए गए 38% जलीय पौधों में बाध्य और मुक्त एनाटॉक्सिन-ए दोनों पाए गए, जिनमें मुक्त एनाटॉक्सिन की तुलना में बाध्य एनाटॉक्सिन-ए की घटना बहुत अधिक थी।[8]


प्रायोगिक अध्ययन

1977 में, कारमाइकल, गोरहम और बिग्स ने एनाटॉक्सिन-ए के साथ प्रयोग किया। उन्होंने दो युवा नर बछड़ों के पेट में ए. प्लावी शैवाल की विषाक्त संस्कृतियाँ डालीं और देखा कि मांसपेशियों में खिंचाव और समन्वय की हानि कुछ ही मिनटों में हो गई, जबकि श्वसन विफलता के कारण मृत्यु कई मिनटों और कुछ घंटों के मध्य कहीं भी हुई। उन्होंने यह भी स्थापित किया कि कृत्रिम श्वसन की व्यापक अवधि ने विषहरण होने और प्राकृतिक तंत्रिका पेशी कार्य को पुनः प्रारम्भ करने की अनुमति नहीं दी। इन प्रयोगों से, उन्होंने गणना की कि बछड़ों के लिए मौखिक न्यूनतम घातक खुराक (MLD) (शैवाल की, एनाटॉक्सिन अणु की नहीं), लगभग 420 मिलीग्राम/किग्रा शरीर का भार है।[9]

उसी वर्ष, डेविलिन और उनके सहयोगियों ने ऐनाटॉक्सिन-ए की द्विचक्रीय द्वितीयक ऐमीन संरचना की खोज की। उन्होंने कारमाइकल एट अल के समान चूहों पर प्रयोग भी किए। उन्होंने पाया कि ऐनाटॉक्सिन-ए अंतःपर्युदर्या इंजेक्शन के 2-5 मिनट बाद चूहों को मारता है, इससे पहले ऐंठन, मांसपेशियों में ऐंठन, पक्षाघात और श्वसन संरोध होता है, इसलिए इसका नाम अति तीव्र मृत्यु कारक है।[10] उन्होंने चूहों के लिए एलडी50 को 250 माइक्रोग्राम/किग्रा शरीर के भार के रूप में निर्धारित किया।[1]

स्पिवक एट अल द्वारा किए गए विद्युत शरीरक्रियात्मक प्रयोग (1980) मेंढकों पर दिखाया कि ऐनाटॉक्सिन-ए मांसपेशी-प्रकार (α1)2 βγδ nAChR का एक शक्तिशाली प्रचालक पेशी है। ऐनाटॉक्सिन-एक प्रेरित विध्रुवण तंत्रिका पेशी संरोध, मेंढक के ऋजुपेशी एब्डोमिनिस पेशी का संकुचन, मेंढक दीर्घतमा पेशी का विध्रुवण, असंवेदीकरण और क्रिया क्षमता में परिवर्तन है। बाद में, थॉमस एट अल., (1993) ने चूहा एम 10 कोशिकाओं पर व्यक्त चिकन α4β2 nAChR उप-इकाई ज़ेनोपस लाविस से अंडक में व्यक्त चिकन α7 nAChR के साथ अपने कार्य के माध्यम से दिखाया कि एनाटॉक्सिन-ए भी न्यूरोनल एनएसीएचआर का एक शक्तिशाली प्रचालक पेशी है।[1]


विषाक्तता

प्रभाव

चूहों पर किए गए प्रयोगशाला अध्ययनों से पता चला है कि अंतःपर्युदर्या इंजेक्शन के माध्यम से तीव्र एनाटॉक्सिन-एक विषाक्तता के विशिष्ट प्रभावों में मांसपेशियों में खिंचाव, कंपकंपी, लड़खड़ाहट, हांफना, श्वसन पक्षाघात और मिनटों के भीतर मृत्यु सम्मिलित है। ज़ेब्राफिश एनाटॉक्सिन-दूषित जल के संपर्क में आने से हृदय गति बदल गई थी।[11]

मनुष्यों में गैर-घातक विषाक्तता की स्थिति सामने आई हैं, जिन्होंने नदियों और झीलों से जल का सेवन किया है, जिसमें साइनोबैक्टीरिया की विभिन्न प्रजातियां होती हैं जो ऐनाटॉक्सिन-ए का उत्पादन करने में सक्षम होते हैं। गैर-घातक विषाक्तता के प्रभाव मुख्य रूप से जठरांत्र संबंधी: मतली, उल्टी, दस्त और पेट दर्द थे।[12] विस्कॉन्सिन में एक किशोर के सायनोबैक्टीरिया से दूषित तालाब में कूदने के बाद घातक विषाक्तता की स्थिति सामने आई थी।[13]


अनावरण मार्ग

मौखिक

ऐनाटॉक्सिन-ए से दूषित पेयजल या आनंदप्रद जल का सेवन घातक परिणाम उत्पन्न कर सकता है क्योंकि जानवरों के अध्ययन में एनाटॉक्सिन-ए को जठरांत्र संबंधी मार्ग के माध्यम से तेजी से अवशोषित पाया गया है।[14] एनाटॉक्सिन-झीलों या नदियों से दूषित जल के सेवन के कारण जानवरों की मौत के दर्जनों स्थितियां दर्ज की गयी हैं और यह भी संदेह है कि यह एक इंसान की मृत्यु का कारण भी रहा है।[15] एक अध्ययन में पाया गया कि ऐनाटॉक्सिन-ए एसिटाइलकोलाइन ग्राही से जुड़ने और निगलने पर नैनो-मोलर (nM) क्षेत्र में सांद्रता के साथ विषाक्त प्रभाव उत्पन्न करने में सक्षम है।।[16]


त्वचीय

त्वचीय अनावरण पर्यावरण में सायनोटॉक्सिन के संपर्क का सबसे संभावित रूप है। शैवाल के खिलने से दूषित नदी, नाले और झील के पानी के मनोरंजनात्मक संपर्क से त्वचा में जलन और चकत्ते उत्पन्न होने के बारे में जाना जाता है।[17] मानव त्वचा कोशिका प्रसार और प्रवसन पर एनाटॉक्सिन-ए के इन विट्रो साइटोटॉक्सिक प्रभावों को देखने वाले पहले अध्ययन में पाया गया कि एनाटॉक्सिन-ए 0.1 माइक्रोग्राम/एमएल या 1 माइक्रोग्राम/एमएल पर कोई प्रभाव नहीं पड़ता है और संपर्क की विस्तारित अवधि (48 घंटे) के बाद ही 10 माइक्रोग्राम/एमएल पर दुर्बल विषाक्त प्रभाव होता है।।[18]


प्रश्वसन

एनाटॉक्सिन-ए की अंतःश्वसन विषाक्तता पर कोई आँकड़ा वर्तमान में उपलब्ध नहीं है, हालांकि एक सहचर सायनोबैक्टीरियल न्यूरोटॉक्सिन, सैक्सिटॉक्सिन युक्त जलीय शीकर को साँस लेने के बाद एक जलीय स्कीयर में गंभीर श्वसन संकट उत्पन्न हुआ।[19] यह संभव है कि एनाटॉक्सिन-ए युक्त जलीय शीकर को भीतर लेने से भी इसी तरह के परिणाम हो सकते हैं।

विषाक्तता का तंत्र

ऐनाटॉक्सिन-ए सीएनएस में उपस्थित न्यूरोनल α4β2 और α4 निकोटिनिक एसिटाइलकोलाइन ग्राही के साथ-साथ (α1)2βγδ मांसपेशी-प्रकार एनएसीएचआर का एक प्रचालक पेशी है जो तंत्रिकापेशीय संधि पर उपस्थित हैं।[1](ऐनाटॉक्सिन-ए में इन मांसपेशी-प्रकार के ग्राही के लिए एक आकर्षण है जो एसिटाइलकोलाइन की तुलना में लगभग 20 गुना अधिक है।[2] हालांकि, सायनोटॉक्सिन का मस्करीनिक एसिटाइलकोलाइन ग्राही पर बहुत कम प्रभाव पड़ता है; इसमें एनएसीएचआर की तुलना में इस प्रकार के ग्राही के लिए 100 गुना कम चयनात्मकता है।[20] ऐनाटॉक्सिन-ए तंत्रिकापेशीय संधियों की तुलना में सीएनएस में बहुत कम क्षमता दर्शाता है। हिप्पोकैम्पस और मस्तिष्क अंग न्यूरॉन्स में, पीएनएस में आवश्यक की तुलना में एनएसीएचआर को सक्रिय करने के लिए एनाटॉक्सिन-ए की 5 से 10 गुना अधिक सांद्रता आवश्यक थी।[20]

सामान्य परिस्थितियों में, एसिटाइलकोलाइन अंतर्ग्रथनोत्तर तंत्रिका झिल्लिका में एनएसीएचआर से बंध जाता है, जिससे ग्राही के बाह्य कोशिकीय कार्यक्षेत्र में एक गठनात्मक परिवर्तन होता है जो बदले में वाहिका रंध्र खोलता है। यह Na+ और Ca2+ आयनों को न्यूरॉन में जाने की अनुमति देता है, जिससे कोशिका विध्रुवण होता है और क्रिया क्षमता उत्पन्न होती है, जो मांसपेशियों में संकुचन की अनुमति देती है। एसिटाइलकोलाइन तंत्रिका संचारक तब एनएसीएचआर से अलग हो जाता है, जहां यह एसिटाइलकोलिनेस्टरेज़ द्वारा तीव्रता से एसीटेट और कोलीन में विभाजित हो जाता है।[21]

न्यूरोमस्कुलर जंक्शन पर निकोटिनिक एसिटाइलकोलाइन ग्राही पर ऐनाटॉक्सिन-ए का प्रभाव

ऐनाटॉक्सिन-इन एनएसीएचआर से जुड़ने से न्यूरॉन्स में समान प्रभाव पड़ता है। हालाँकि, एनाटॉक्सिन-ए अनुबंधन अपरिवर्तनीय है और एनाटॉक्सिन-ए एनएसीएचआर संकुल को एसिटाइलकोलिनेस्टरेज़, द्वारा तोड़ा नहीं जा सकता है। इस प्रकार, एनएसीएचआर अस्थायी रूप से बंद हो जाता है और कुछ समय के बाद असंवेदनशील हो जाता है। इस असंवेदनशील अवस्था में एनएसीएचआर अब धनायनों को गुजरने नहीं देता है, जो अंततः तंत्रिकापेशी संचरण में रुकावट उत्पन्न करता है।[20]

एनाटॉक्सिन-ए के दो एनैन्टीओमर, धनात्मक एनैन्टीओमर, (+)-एनाटॉक्सिन-ए, संश्लेषित ऋणात्मक एनैन्टीओमर, (-)-एनाटॉक्सिन-ए से 150 गुना अधिक शक्तिशाली है।[20]ऐसा इसलिए है क्योंकि (+)-एनाटॉक्सिन-ए, एस-सीस एनोन संरचना, इसके नाइट्रोजन और कार्बोनिल समूह के मध्य 6.0 एंगस्ट्रॉम है, जो एसिटाइलकोलाइन में नाइट्रोजन और ऑक्सीजन को अलग करने वाली 5.9 एंगस्ट्रॉम दूरी से मेल खाती है।।[1]

श्वसन संरोध, जिसके परिणामस्वरूप मस्तिष्क को ऑक्सीजन की आपूर्ति में कमी आती है, ऐनाटॉक्सिन-ए का सबसे स्पष्ट और घातक प्रभाव है।[20]चूहों, चूहों, पक्षियों, कुत्तों और बछड़ों को एनाटॉक्सिन-ए की घातक खुराक के इंजेक्शन से पता चला है कि मृत्यु से पहले मांसपेशियों में खिंचाव, गति में कमी, पतन, अतिरंजित पेट की सांस, श्‍यावता और ऐंठन का क्रम होता है।[2]चूहों में, ऐनाटॉक्सिन-ए ने रक्तचाप और हृदय गति को भी गंभीर रूप से प्रभावित किया और गंभीर अम्लरक्तता का कारण बना।[1]


विषाक्तता के स्थिति

बोगोरिया झील पर राजहंस

इसकी खोज के बाद से एनाटॉक्सिन-ए के कारण वन्यजीवों और पशुओं की मौत के कई मामले सामने आए हैं। सायनोटॉक्सिन के कारण घरेलू कुत्तों की मौतें, जैसा कि पेट की सामग्री के विश्लेषण से निर्धारित होता है, 2005 में न्यूजीलैंड के निचले उत्तरी द्वीप में,[22] 2003 में पूर्वी फ्रांस में,[23] संयुक्त राज्य अमेरिका के कैलिफोर्निया में 2002 और 2006 में देखी गई हैं,[24] 1992 में स्कॉटलैंड में, 1997 और 2005 में आयरलैंड में,[2]जर्मनी में 2017 में[25] और 2020 में[26] प्रत्येक स्थिति में, कुत्तों ने मिनटों के भीतर मांसपेशियों में ऐंठन दिखाना शुरू कर दिया और कुछ ही घंटों में मर गए। 1980 और वर्तमान के मध्य संयुक्त राज्य अमेरिका, कनाडा और फ़िनलैंड में ऐनाटॉक्सिन-ए उत्पन्न करने वाले साइनोबैक्टीरिया से दूषित जल के सेवन से होने वाली कई मवेशियों की मृत्यु की सूचना मिली है।[2]

ऐनाटॉक्सिन-एक विषाक्तता का एक विशेष रूप से दिलचस्प स्थिति केन्या में बोगोरिया झील में कम राजहंस का है। सायनोटॉक्सिन, जिसकी पहचान पक्षियों के पेट और मल छर्रों में हुई थी, ने 1999 की दूसरी छमाही में लगभग 30,000 राजहंसों को मार डाला, और फ्लेमिंगो की आबादी को तबाह करते हुए सालाना बड़े पैमाने पर मौतें जारी हैं। झील के बिस्तर में गर्म झरनों से उत्पन्न साइनोबैक्टीरियल मैट समुदायों से दूषित जल के माध्यम से पक्षियों में विष प्रस्तुत किया जाता है।[27]


संश्लेषण

प्रयोगशाला संश्लेषण

पेट भरना का चक्रीय विस्तार

ऐनाटॉक्सिन-ए में ट्रोपेन के विस्तार के लिए पहला जैविक रूप से होने वाला प्रारंभिक पदार्थ कोकीन था, जिसमें ऐनाटॉक्सिन-ए के समान स्टीरियोकेमिस्ट्री है। कोकीन को पहले साइक्लोप्रोपेन के एंडो आइसोमर में परिवर्तित किया जाता है, जिसे बाद में एक अल्फा, बीटा असंतृप्त कीटोन प्राप्त करने के लिए फोटोलिटिकली क्लीव किया जाता है। डायथाइल एज़ोडीकार्बोक्सिलेट के उपयोग के माध्यम से, कीटोन डीमेथिलेटेड होता है और ऐनाटॉक्सिन-ए बनता है। एक समान, अधिक हालिया संश्लेषण मार्ग में कोकीन से 2-ट्रोपिनोन का उत्पादन करना और बाइसाइक्लिक कीटोन बनाने वाले एथिल क्लोरोफॉर्मेट के साथ उत्पाद का उपचार करना सम्मिलित है। यह उत्पाद ट्रोपिनोन का उत्पादन करने के लिए ट्राइमेथिलसिलील्डियाज़ाइलमेथेन, एक ऑर्गेनोएल्युमिनियम लुईस एसिड और ट्राइमेथिलसिनिल एनोल ईथर के साथ संयुक्त है। यह विधि कई और चरणों से गुजरती है, अंतिम उत्पाद के रूप में उपयोगी मध्यवर्ती के साथ-साथ ऐनाटॉक्सिन-ए का उत्पादन करती है।[2]

Cocaine, a precursor for anatoxin-एक संश्लेषण। कोकीन, एनाटॉक्सिन-एक संश्लेषण के लिए एक अग्रदूत

साइक्लोएक्टीनस का चक्रीकरण

ऐनाटॉक्सिन-ए इन विट्रो को संश्लेषित करने के लिए उपयोग किए जाने वाले पहले और सबसे व्यापक रूप से खोजे गए दृष्टिकोण, साइक्लोएक्टीन साइक्लाइज़ेशन में इसके प्रारंभिक स्रोत के रूप में 1,5-साइक्लोएक्टाडीन सम्मिलित हैं। यह प्रारंभिक पदार्थ मिथाइल अमीन बनाने के लिए प्रतिक्रिया करता है और हाइपोब्रोमस एसिड के साथ मिलकर ऐनाटॉक्सिन-ए बनाता है। उसी प्रयोगशाला में विकसित एक अन्य विधि में मर्क्यूरिक (II) एसीटेट और सोडियम बोरोहाइड्राइड के संयोजन में अमीनो अल्कोहल का उपयोग किया जाता है। इस प्रतिक्रिया के उत्पाद को अल्फा, बीटा केटोन में बदल दिया गया था और ऐनाटॉक्सिन-ए बनाने के लिए एथिल एज़ोडीकार्बोक्सिलेट द्वारा ऑक्सीकरण किया गया था।[2]


Enantioselective enolization रणनीति

ऐनाटॉक्सिन-एक उत्पादन के लिए यह विधि पहली बार उपयोग की गई थी जो ऐनाटॉक्सिन गठन के लिए चिमेरिक रूप से समान प्रारंभिक पदार्थ का उपयोग नहीं करती है। इसके बजाय, 3-ट्रोपिनोन का रेसमिक मिश्रण काइरल लिथियम एमाइड बेस और अतिरिक्त रिंग विस्तार प्रतिक्रियाओं के साथ प्रयोग किया जाता है ताकि कीटोन इंटरमीडिएट का उत्पादन किया जा सके। कीटोन में एक ऑर्गेनोक्युप्रेट मिलाने से एक एनोल ट्राइफलेट डेरिवेटिव बनता है, जिसे बाद में हाइड्रोजनी रूप से लाइस किया जाता है और ऐनाटॉक्सिन-ए का उत्पादन करने के लिए एक डीप्रोटेक्टिंग एजेंट के साथ इलाज किया जाता है। इसी तरह की रणनीतियों को अन्य प्रयोगशालाओं द्वारा भी विकसित और उपयोग किया गया है।[2]


इमिनियम आयनों का अंत:आण्विक चक्रण

इमिनियम आयन चक्रण ऐनाटॉक्सिन-ए बनाने के लिए कई अलग-अलग मार्गों का उपयोग करता है, लेकिन इनमें से प्रत्येक पायरोलिडाइन इमिनियम आयन के साथ उत्पादन और प्रगति करता है। प्रत्येक मार्ग में प्रमुख अंतर प्रक्रिया के अंत में इमियम आयन और ऐनाटॉक्सिन-ए की कुल उपज का उत्पादन करने के लिए उपयोग किए जाने वाले अग्रदूतों से संबंधित हैं। इन अलग-अलग रास्तों में एल्काइल इमिनियम लवण, एसाइल इमिनियम लवण और टॉसिल इमिनियम लवण का उत्पादन सम्मिलित है।[2]


ईनाइन मेटाथिसिस

ऐनाटॉक्सिन-ए के ईनाइन मेटाथेसिस में एक वलय संवरण क्रियाविधि का उपयोग सम्मिलित है और यह ऐनाटॉक्सिन-ए संश्लेषण में हाल के अग्रिमों में से एक है। इस मार्ग को सम्मिलित करने वाली सभी विधियों में, पाइरोग्लुटामिक अम्ल का उपयोग ग्रब के उत्प्रेरक के साथ संयोजन के रूप में एक प्रारंभिक सामग्री के रूप में किया जाता है। इमिनियम चक्रीकरण के समान, ऐनाटॉक्सिन-ए के पहले प्रयास के संश्लेषण ने इस मार्ग का उपयोग करते हुए एक मध्यवर्ती के रूप में 2,5-सीस-पाइरोलिडीन का उपयोग किया।[2]


जैवसंश्लेषण

एनाटॉक्सिन-ए को एनाबेना फ्लॉस-एक्वा, साथ ही सायनोबैक्टीरिया की कई अन्य प्रजातियों में भी विवो में संश्लेषित किया जाता है।[2]ऐनाटॉक्सिन-ए और संबंधित रासायनिक संरचनाएं एसीटेट और ग्लूटामेट का उपयोग करके उत्पादित की जाती हैं। इन पूर्ववर्तियों की आगे एन्जाइमी कमी के परिणामस्वरूप एनाटॉक्सिन-ए का निर्माण होता है। होमोनाटॉक्सिन, एक समान रसायन, ऑसिलेटोरिया फॉर्मोसा द्वारा निर्मित होता है और उसी अग्रदूत का उपयोग करता है। हालाँकि, होमोएनाटॉक्सिन में इलेक्ट्रॉनों को जोड़ने के बजाय एस-एडेनोसिल-एल-मेथियोनीन द्वारा मिथाइल जोड़ दिया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप एक समान तुल्यरूप बनता है।[1]ऐनाटॉक्सिन-ए के लिए जीव संश्लेषण तंत्र जीन गुच्छ (BGC) का वर्णन 2009 में ऑसिलेटोरिया पीसीसी 6506 से किया गया था।[28]

स्थिरता और निम्नीकरण

ऐनाटॉक्सिन-ए जल और अन्य प्राकृतिक परिस्थितियों में अस्थिर है और यूवी प्रकाश की उपस्थिति में प्रकाश निम्नीकरण से गुजरता है, कम विषाक्त उत्पादों डायहाइड्रोएनाटॉक्सिन-ए और इपॉक्सीनाटॉक्सिन-ए में परिवर्तित हो जाता है। ऐनाटॉक्सिन-ए का प्रकाश निम्नीकरण पीएच और सूर्य के प्रकाश की तीव्रता पर निर्भर है लेकिन ऑक्सीजन से स्वतंत्र है, यह दर्शाता है कि प्रकाश द्वारा निम्नीकरण प्रकाशी ऑक्सीकरण की प्रक्रिया के माध्यम से प्राप्त नहीं किया जाता है।[20]

अध्ययनों से पता चला है कि कुछ सूक्ष्मजीव एनाटॉक्सिन-ए को निम्नीकृत करने में सक्षम हैं। 1991 में किविरंता और उनके सहयोगियों द्वारा किए गए एक अध्ययन से पता चला कि जीवाणु जीनस स्यूडोमोनास प्रति दिन 2-10 माइक्रोग्राम/एमएल की दर से एनाटॉक्सिन-ए को कम करने में सक्षम था।[29] बाद में रापाला और उनके सहयोगियों (1994) द्वारा किए गए प्रयोगों ने इन परिणामों का समर्थन किया। उन्होंने 22 दिनों के पर्यंत ऐनाटॉक्सिन-एक गिरावट पर निष्फल और गैर-निष्फल अवसादों के प्रभावों की तुलना की और पाया कि उस समय के बाद निष्फल तलछट के साथ शीशियों में एनाटॉक्सिन-ए का स्तर प्रयोग के प्रारम्भ के समान ही दिखा, जबकि गैर-निष्फल तलछट वाली शीशियों में 25-48% की कमी देखी गई।।[20]


जांच

ऐनाटॉक्सिन-ए की दो श्रेणियां पता लगाने की विधि है। जैविक तरीकों में चूहों और अन्य जीवों के नमूनों का प्रशासन सम्मिलित है, जो सामान्यतः इकोटॉक्सिकोलॉजिकल परीक्षण में उपयोग किए जाते है, जैसे लवणजल चिंगट (आर्टेमिया सलीना), अलवणजल के परूषकवची थम्नोसेफालस प्लैट्यूरस के कीटडिंभ और विभिन्न कीटडिंभ है। इस पद्धति के साथ समस्याओं में यह निर्धारित करने में असमर्थता सम्मिलित है कि क्या यह ऐनाटॉक्सिन-ए या अन्य न्यूरोटॉक्सिन है जो परिणामी मौतों का कारण बनता है। ऐसे परीक्षण के लिए बड़ी मात्रा में नमूना सामग्री की भी आवश्यकता होती है। जैविक तरीकों के अतिरिक्त, वैज्ञानिकों ने ऐनाटॉक्सिन-ए का पता लगाने के लिए वर्णलेखन का उपयोग किया है। यह विष के तीव्रता से क्षरण और ऐनाटॉक्सिन-ए के लिए व्यावसायिक रूप से उपलब्ध मानकों की कमी के कारण जटिल है।[20]


सार्वजनिक स्वास्थ्य

ऐनाटॉक्सिन-ए की अपेक्षाकृत कम आवृत्ति के बावजूद-अन्य सायनोटॉक्सिन के सापेक्ष, इसकी उच्च विषाक्तता (मानव के लिए घातक खुराक ज्ञात नहीं है, लेकिन एक वयस्क पुरुष के लिए 5 मिलीग्राम से कम होने का अनुमान है)[30] का अर्थ है कि इसे अभी भी माना जाता है स्थलीय और जलीय जीवों के लिए एक गंभीर खतरा, सबसे महत्वपूर्ण रूप से पशुधन और मनुष्यों के लिए है। ऐनाटॉक्सिन-ए के कम-से-कम एक व्यक्ति की मृत्यु में सम्मिलित होने का संदेह है।[15]ऐनाटॉक्सिन-ए और अन्य सायनोटॉक्सिन से उत्पन्न खतरा बढ़ रहा है क्योंकि उर्वरक अपवाह दोनों झीलों और नदियों में यूट्रोफिकेशन की ओर ले जा रहे हैं और उच्च वैश्विक तापमान सायनोबैक्टीरियल खिलने की अधिक आवृत्ति और व्यापकता में योगदान करते हैं।[20]


जल अधिनियम

1999 में विश्व स्वास्थ्य संगठन और 2006 में ईपीए दोनों इस निष्कर्ष पर पहुंचे कि ऐनाटॉक्सिन-ए के लिए औपचारिक रूप से सहनीय दैनिक सेवन (TDI) स्तर स्थापित करने के लिए पर्याप्त विषाक्तता आँकड़ा नहीं था, हालांकि कुछ स्थानों ने अपने स्तर को अनुप्रयुक्त किया है।[31][32]


संयुक्त राज्य अमेरिका

पेयजल परामर्शी स्तर

ऐनाटॉक्सिन-ए को सुरक्षित पेयजल अधिनियम के अंतर्गत विनियमित नहीं किया गया है, लेकिन अवस्थाओं को अनियमित प्रदूषकों के लिए अपने स्वयं के मानक बनाने की अनुमति है। वर्तमान में चार अवस्था हैं जिन्होंने ऐनाटॉक्सिन-ए के लिए पेयजल परामर्शी स्तर निर्धारित किए हैं जैसा कि नीचे दी गई तालिका में देखा जा सकता है।[33] 8 अक्टूबर, 2009 को ईपीए ने तीसरी पेयजल दूषित पदान्वेषी सूची (CCl) प्रकाशित की जिसमें ऐनाटॉक्सिन-ए (अन्य सायनोटॉक्सिन के मध्य) सम्मिलित था, यह दर्शाता है कि ऐनाटॉक्सिन-ए सार्वजनिक जल प्रणालियों में उपस्थित हो सकता है लेकिन ईपीए द्वारा विनियमित नहीं है। सीसीएल पर ऐनाटॉक्सिन-ए की उपस्थिति का अर्थ है कि इसे भविष्य में ईपीए द्वारा विनियमित करने की आवश्यकता हो सकती है, जब तक कि मनुष्यों में इसके स्वास्थ्य प्रभावों पर अधिक जानकारी न मिल जाए।[34][31]

पेयजल परामर्शी स्तर
अवस्था सान्द्रता (µg/L)
मिनेसोटा 0.1
ओहियो 20
ओरेगन 0.7
वरमोंट 0.5


मनोविनोद जल परामर्शी स्तर

2008 में वाशिंगटन राज्य ने झीलों में शैवाल के खिलने को बेहतर ढंग से प्रबंधित करने और उपयोगकर्ताओं को खिलने के संपर्क से बचाने के लिए ऐनाटॉक्सिन-ए के लिए 1 माइक्रोग्राम/लीटर का एक मनोविनोद परामर्शी स्तर अनुप्रयुक्त किया।[35]


कनाडा

कनाडा के क्यूबेक प्रांत में पीने के पानी में ऐनाटॉक्सिन-ए का अधिकतम स्वीकृत मान 3.7 माइक्रोग्राम/लीटर है।[36]


न्यूजीलैंड

न्यूज़ीलैंड में पेयजल में ऐनाटॉक्सिन-ए का अधिकतम स्वीकृत मान 6 माइक्रोग्राम/लीटर है।[37]


जल उपचार

अभी तक, ऐनाटॉक्सिन-ए के लिए कोई आधिकारिक दिशानिर्देश स्तर नहीं है,[38] हालांकि वैज्ञानिकों का अनुमान है कि 1 μg l-1 का स्तर पर्याप्त रूप से कम होगा।[39] इसी तरह, ऐनाटॉक्सिन-ए के परीक्षण के संबंध में कोई आधिकारिक दिशानिर्देश नहीं हैं। ऐनाटॉक्सिन-ए सहित साइनोटॉक्सिन के जोखिम को कम करने के तरीकों में, वैज्ञानिक जैविक उपचार विधियों को अनुकूल रूप से देखते हैं क्योंकि उन्हें जटिल तकनीक की आवश्यकता नहीं होती है, कम संरक्षण होता है और कम चलने वाली लागत होती है। ऐनाटॉक्सिन-ए के लिए विशेष रूप से कुछ जैविक उपचार विकल्पों का परीक्षण किया गया है, हालांकि स्यूडोमोनास की एक प्रजाति की पहचान की गई है, जो ऐनाटॉक्सिन-ए को 2-10 μg ml-1d-1 की दर से बायोडिग्रेडिंग करने में सक्षम है। जैविक (कणमय) सक्रिय कार्बन (BAC) का भी जैव निम्नीकरण की एक विधि के रूप में परीक्षण किया गया है, लेकिन यह अनिर्णायक है कि क्या जैव निम्नीकरण हुआ था या क्या ऐनाटॉक्सिन-ए केवल सक्रिय कार्बन को सोख रहा था।[38]लोगों ने सक्रिय कार्बन का प्रभावी ढंग से उपयोग करने के तरीके के बारे में अधिक जानकारी प्राप्त करने के लिए अतिरिक्त अध्ययन की मांग की है।[40]

जैविक उपचार की तुलना में पीने के पानी के उपचार में रासायनिक उपचार विधियाँ अधिक सामान्य हैं और ऐनाटॉक्सिन-ए के लिए कई प्रक्रियाओं का सुझाव दिया गया है। पोटेशियम परमैंगनेट, ओजोन और उन्नत ऑक्सीकरण प्रक्रियाओं (AOP) जैसे ऑक्सीकारक ने ऐनाटॉक्सिन-ए के स्तर को कम करने में कार्य किया है, लेकिन फोटोकैटलिसिस, यूवी फोटोलिसिस[40]और क्लोरीनीकरण[41] सहित अन्य ने बहुत अधिक प्रभावकारिता नहीं दिखाई है।

भौतिक उपचार (जैसे, झिल्ली निस्पंदन) के माध्यम से जल उपचार प्रक्रिया में साइनोबैक्टीरिया को सीधे हटाना एक और विकल्प है क्योंकि जब फुल्लिका बढ़ रही होती है तो अधिकांश एनाटॉक्सिन-ए कोशिकाओं के भीतर उपस्थित होते है। हालांकि, ऐनाटॉक्सिन-ए को साइनोबैक्टीरिया से जल में तब छोड़ा जाता है जब वे शिथिल हो जाते हैं और नष्ट हो जाते हैं, इसलिए शारीरिक उपचार से सभी ऐनाटॉक्सिन-ए को हटाया नहीं जा सकता है।[42] जांच और उपचार दोनों के अधिक विश्वसनीय और कुशल तरीकों को खोजने के लिए अतिरिक्त शोध किए जाने की आवश्यकता है।[40]


प्रयोगशाला उपयोग

ऐनाटॉक्सिन-ए एक बहुत शक्तिशाली निकोटिनिक एसिटाइलकोलाइन ग्राही क्रियाप्रेरक है और इस तरह औषधीय प्रयोजनों के लिए बड़े पैमाने पर अध्ययन किया गया है। इसका उपयोग मुख्य रूपमांसपेशीय दुर्विकास , गंभीर पेशी दुर्बलता, अल्जाइमर रोग और पार्किंसंस रोग जैसे कम एसिटाइलकोलाइन स्तर वाले रोगों की जांच के लिए एक औषधीय जांच के रूप में किया जाता है। ऐनाटॉक्सिन-ए और अन्य कम शक्तिशाली तुल्यरूप पर आगे के शोध को एसिटाइलकोलाइन के संभावित प्रतिस्थापन के रूप में परीक्षण किया जा रहा है।[2]

साइनोबैक्टीरिया की उत्पत्ति जो ऐनाटॉक्सिन-ए का उत्पन्न करती है:


यह भी देखें

संदर्भ

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अग्रिम पठन


बाहरी संबंध

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