第2章 毒の博物館 2-3 動物の毒のいろいろ―海洋の有毒動物編:「特別展「毒」」見聞録 その11
2023年04月27日、私は大阪市立自然史博物館を訪れ、一般客として、「特別展「毒」」(以下同展)に参加した([1])。
同展「第2章 毒の博物館 2-4 動物の毒のいろいろ―海洋の有毒動物編」([2],[3]のp.54-59)では様々な海洋の有毒動物が展示された。
イモガイの毒の主成分はコノトキシンというペプチドである。コノトキシンには多数の分子種が存在するが、神経筋接合部でアセチルコリン受容体、ナトリウムチャネル、神経終末のカルシウム チャネルなどを阻害することで、筋肉は即座に麻痺して、収縮できなくなる。
特に、アンボイナは500種のイモガイの中で最も強い毒を持ち、人間の死亡例もある。数百もの異なる毒素から成る毒を、吻と呼ばれる管から飛び出る銛のような歯から注入する。イモガイ毒の血清はなく、刺されると、毒が消えるまで待つしかない。
これらの毒成分の中には、個別に抽出すれば鎮痛剤として作用する可能性を持つタンパク質が含まれている。研究により、これらのタンパク質が人間のある特定の疼痛受容体に作用すること、そしてモルヒネの1万倍の効果があるが、依存性や副作用がないことが明らかになっている。なお、髄液中に注入する鎮痛薬であるプリアルト(ジコノチド)は、イモガイの毒から開発されたものである(図11.01,図11.02,[4],[5],[6])。
アカエイは全長1 m以上、体重100 kgにもなる大型のエイである。長い尾の付け根にはノコギリ状の尾棘があり、体に触れると尾を曲げて相手を刺す。尾棘は非常に硬く長靴やフィンなど容易に貫通する。尾棘には毒腺があり、刺されて10分程度で刺すような激痛に襲われる。生殖期である5~6月頃に浅瀬の砂地に集まる。小型のものでも立派な尾棘がある。
エイなどの海洋生物が有する毒の成分は一般に粗毒と総称される蛋白・高分子ペプチドで、極めて不安定なため解明が進んでいないのが現状であるが、セロトニン、5'-ヌクレオチダーゼ、ホスホジエステラーゼ活性が確認されており、これまでに10種類のアミノ酸が同定されている。毒による局所症状としては、激しい痛み、腫脹、内出血、知覚異常などがあり、またしばしば壊死に陥る。全身症状は、悪心、嘔吐、痙攣、血圧低下、呼吸困難、不整脈などで、時として死に至ることもある。エイ毒はタンパク毒であるため、創部洗浄、デブリードマンの他に40~45℃の温浴を30~90分間かけて行うことが特異的な効果をもつ(図11.03,[7],[8])。
カサゴ目のオコゼ類やナマズ目のゴンズイは背鰭や胸鰭などに毒腺組織が付属している棘を持っており、刺されるとタンパク質毒素が注入され、直後から強い痛みを主訴とする症状が出現する。
これらの魚は、刺身、唐揚げ、汁物などとして食べられることがあり、一部の魚は高級魚とされている。これらの魚の棘は死後も毒性を持っており、調理の際にも刺毒事故が生じることもあるため、注意が必要である。
毒素のタンパク質は共通して熱に弱いため、治療としてはやや熱めの湯に患部を浸けると、痛みが軽減する(図11.04,図11.10,[9],[10])。
ミノカサゴには、背鰭の棘に強烈な毒があるが、その毒は高分子のタンパク質で、熱を加えると変質する(図11.05,[11])。
オコゼはカサゴ目に分類され、現在までのところ23属57種が報告されている。オニオコゼ、ダルマオコゼ、ハオコゼ(図11.10)、ヒメオコゼ、ミシマオコゼ、オニダルマオコゼなどが日本で生息している。
オコゼの中でも、オニダルマオコゼ(図10.06)は猛毒で有名で、毒はハブ毒の約80倍といわれており、刺されて重症化した症例もある。
その有毒成分は、特異的な毒素成分が解明されていないものもあるが、一般的に毒素は非常に不安定で、熱で急速に分解するとされている。また、痛みの成分も熱で分解されるとされている([12])。
オニダルマオコゼの毒はヒアルロニダーゼ活性を有し、溶血、血圧低下、および、神経麻痺を引き起こす。
オニダルマオコゼに限らず、オコゼ刺傷は救急外来ではよく見られる傷病で、患部を約43℃に温めると疼痛緩和が得られる。
また、抗毒素が使用可能であり、これはオニダルマオコゼ毒に対するウマIgG抗体のF(ab)2フラグメントを精製したものである。香港で実施された研究では、患者の25%が抗毒素による治療を受けた([13])。
アオブダイやブダイ、ならびに、ハコフグ(図11.07)やウミスズメは筋肉や肝臓に、パリトキシンやパリトキシン様毒を蓄積している。パリトキシンは腔腸動物のイワスナギンチャクが産生し、食物連鎖により種々の海洋生物に蓄積する強毒性物質である。その毒性は最強のものの1つで、シアン化カリウムの数万倍とも言われている。その薬理作用はフグ毒と反対の作用をもたらし、細胞内への多量のナトリウム流入をもたらすことで細胞機能を障害し、心筋抑制や骨格筋を壊死に陥らせる作用を有する。中毒の主症状は体幹から四肢近位の筋肉痛、筋力低下である。冠動脈攣縮をおこし、これが死因になる。解毒剤はなく、対症療法が治療の主体となる。中毒例は日本ではアオブダイの摂食によるものが広く知られており、その他、クエ、ハコフグ、ウミスズメ、ソウシハギなどの報告がある([14],[15],[16])。
また、ハコフグ科魚類は、強い魚毒性を示す毒パフトキシンを皮膚から分泌することが知られている。また、ミナミハコフグの体表粘液からは、タンパク質性の魚毒成分ボクシンが単離されている(図11.07,[17])。
オニヒトデの棘抽出物(粗毒)には、マウス致死活性、溶血活性、浮腫形成活性、出血活性、毛細血管透過性亢進活性、壊死形成活性、ホスホリパーゼA2(PLA2)活性、マスト細胞からのヒスタミン遊離活性、抗血液凝固活性などの多様な主物活性が検出されている。これまでにマウス致死因子、PLA2、および、抗血液凝固因子が精製されている。
マウス致死因子は、プランシトキシンIとプランシトキシンIIを含む(図11.07,[18])。
刺胞動物はクラゲ、イソギンチャク、サンゴなどにわたる約10,000種にも及ぶ広い生物種からなる。刺胞動物は刺胞という特殊な器官をもつことによって分類学的に特色づけられている。刺胞は硬質のタンパク質で覆われており、その中にはコンパクトに畳み込まれた毒針と毒液が充填されている。化学的もしくは物理的な外的な刺激により、刺胞から毒針を発射して相手に毒液を注入する。刺胞動物はこの刺胞を餌の捕食や外敵から身を守るために使用している。刺胞動物の刺胞内毒素に関しては数多くの研究がなされてきた。その中で、刺胞内の毒素はほとんど全てがポリペプチド毒素であることが示されている。実際に複数のタンパク質毒素がクラゲ、ヒドロ虫、イソギンチャクから主要毒素として単離構造決定されている。
ハブクラゲ刺胞から、シクロγ-テトラグルタミン酸、シクロγ-ペンタグルタミン酸、および、シクロγ-ヘキサグルタミン酸が単離された。これら環状γ-グルタミン酸は刺胞動物(Cnidaria) に特異的に存在する物質ということで cnidarin類と命名された。
シクロγ-テトラグルタミン酸はカツオノエボシ(図11.08)とアカクラゲ(図11.09)からも検出された。しかし、現時点において、シクロγ-テトラグルタミン酸類は細胞毒性やエビに対する致死活性などは示さない。また、Ca2+やCu2+に対するキレート活性を有しない([19])。
ガンガゼの棘は有毒な成分を含み、刺された部分は激しく痛む。毒の主成分はタンパク質と考えられているが、分析が難しくはっきりとした成分は明らかになっていない([20])。
トックリガンガゼモドキの棘には毒があり、副棘とよばれる短い棘には、かえしがあるため刺されない様に注意する必要がある(図11.10,[21])。
スベスベマンジュウガニは筋肉、殻、内臓などにテトロドトキシンを持つ。毒性は強く、本種や近縁のカニを食べて中毒、あるいは死亡例も知られている(図11.10,[22])。
ウモレオウギガニの毒の主体は麻痺性貝毒であるサキシトキシンである。なお、ウモレオウギガニはテトロドトキシンも蓄積するという報告もあるが、東北大学で分析した結果によると、ほとんど検出されなかった(図11.10,[23])。
麻痺性貝毒による自然毒食中毒としては二枚貝類の毒化が問題になるが、麻痺性貝毒は渦鞭毛藻のアレキサンドリウムAlexandrium属、ギムノディニウムGymnodinium属、ピロディニウムPyrodinium属や淡水産藍藻のアナベナAnabaena属、アファニゾメノンAphanizomenon属、 シリンドロスペルモプシスCylindrospermopsis属、リングビアLyngbya属によって産生される。麻痺性貝毒を持つ藻類が発生する水域で、これらを餌にする動物は全て毒化する危険性を孕んでいる。日本における毒化原因プランクトンはAlexandrium catenella、Alexandrium tamaense、Alexandrium tamiyavanichii、および、Gymnodinium catenatumである。麻痺性貝毒にはサキシトキシン、ネオサキシトキシンおよびゴニオトキシン群など多数の同族体が存在する([24])。
野生のクサフグはオオツノヒラムシを摂餌している。
無毒のクサフグ稚魚にオオツノヒラムシの幼生、そして無毒のクサフグ若魚にオオツノヒラムシの成体を与える捕食実験を行ったところ、いずれの捕食実験でもクサフグはオオツノヒラムシを積極的に摂餌した。これらオオツノヒラムシを摂餌して2日後以降にクサフグの稚魚および若魚からフグ毒を抽出して測定したところ、稚魚および若魚のいずれからもテトロドトキシンが検出された。このことから、クサフグは、その成長段階に応じたオオツノヒラムシを摂餌して迅速かつ効果的に毒化し、体内にフグ毒を蓄積していることが示唆される(図11.10,[25],[26])。
ヒョウモンダコは唾液腺だけでなく筋肉や表皮にもテトロドトキシンを有している。ヒョウモンダコがテトロドトキシンをカニや貝等の餌生物を採餌する際に利用しているだけでなく、捕食者からの防衛や反撃にも利用していることが示唆された(図11.10,[27])。
海洋の有毒動物の毒に関する日本での研究が少ないために、「第2章 毒の博物館 2-4 動物の毒のいろいろ―海洋の有毒動物編」の執筆時に、それらの資料探しに手間取ったことを書き添える。
参考文献
[1] 独立行政法人 国立科学博物館,株式会社 読売新聞社,株式会社 フジテレビジョン.“特別展「毒」 ホームページ”.https://www.dokuten.jp/,(参照2023年06月15日).
[2] 独立行政法人 国立科学博物館,株式会社 読売新聞社,株式会社 フジテレビジョン.“第2章 毒の博物館”.特別展「毒」 ホームページ.展示構成.https://www.dokuten.jp/exhibition02.html,(参照2023年06月15日).
[3] 特別展「毒」公式図録,180 p.
[4] 学校法人 福岡大学 理学部 化学科 生命化学系 生物化学 機能生物化学研究室.“生物毒”.講義資料 ホームページ.生化学の基礎.生化学アラカルト.http://www.sc.fukuoka-u.ac.jp/~bc1/Biochem/venoms.htm,(参照2023年06月18日).
[5] 株式会社 日経ナショナル ジオグラフィック.“アンボイナ”.ナショナル ジオグラフィック トップページ.Webナショジオ.動物大図鑑.https://natgeo.nikkeibp.co.jp/nng/article/20141218/429093/,(参照2023年06月18日).
[6] 株式会社 日経ナショナル ジオグラフィック.“自ら毒の体験も、生物毒に魅せられた科学者たち、新薬開発目指し すでに実用化された薬も、新たな抗がん剤や鎮痛薬の候補を探索”.ナショナル ジオグラフィック トップページ.ニュース.宇宙&科学.2021年09月12日.https://natgeo.nikkeibp.co.jp/atcl/news/21/091000448/,(参照2023年06月18日).
[7] 環境省.“アカエイ”.せとうちネット トップページ.瀬戸内海とわたしたち.CHAPTER.1 瀬戸内海はかけがえのない海.危険な生きもの.https://www.env.go.jp/water/heisa/heisa_net/setouchiNet/seto/g1/g1chapter1/kikennaikimono/akaei.html,(参照2023年06月19日).
[8] 一般社団法人 日本消化器外科学会.“エイ刺傷により腸管脱出をきたした1例”.日本消化器外科学会雑誌 ホームページ.既刊号.第37巻 第2号 2004年2月.症例報告 エイ刺傷により腸管脱出をきたした1例.http://journal.jsgs.or.jp/pdf/037020198.pdf,(参照2023年06月19日).
[9] 環境省.“ゴンズイ”.せとうちネット トップページ.瀬戸内海とわたしたち.CHAPTER.1 瀬戸内海はかけがえのない海.危険な生きもの.https://www.env.go.jp/water/heisa/heisa_net/setouchiNet/seto/g1/g1chapter1/kikennaikimono/gonzui.html,(参照2023年06月23日).
[10] 株式会社 サンメディア.“医学のあゆみ カサゴ,オコゼ,ゴンズイ ─ ヒレにある毒棘に刺されると……”.PierOnline ホームページ.出版社.医歯薬出版株式会社.医学のあゆみ.282巻7・8号.https://www.pieronline.jp/content/article/0039-2359/282070/789,(参照2023年06月22日).
[11] 株式会社 日本経済新聞社.“優雅な姿で人気のミノカサゴ 背びれの毒針は強烈”.日本経済新聞社 トップページ.2014年06月14日.https://www.nikkei.com/article/DGXNASDG0603U_W4A600C1000000/?k=201606240540&nra=,(参照2023年06月24日).
[12] 株式会社 福井新聞社.“オコゼなど毒魚に刺されたときは 傷口洗浄、温水に浸して救急処置を”.福井新聞オンライン ホームページ.特集.福井のドクター相談室.2016年10月06日.https://www.fukuishimbun.co.jp/articles/-/61846,(参照2023年06月27日).
[13] 抗毒素製剤の高品質化、及び抗毒素製剤を用いた治療体制に資する研究[AMED阿戸班].“オニダルマオコゼ”.血清療法 ホームページ.対象疾患.有毒海洋生物.https://www.serum-therapy.com/injury-sealife/synanceia-verrucosa/,(参照2023年06月24日).
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[15] 厚生労働省.“自然毒のリスクプロファイル:魚類:パリトキシン様毒”.厚生労働省 ホームページ.政策について.分野別の政策一覧.健康・医療.食品.食中毒.自然毒のリスクプロファイル.https://www.mhlw.go.jp/topics/syokuchu/poison/animal_det_03.html,(参照2023年06月25日).
[16] 医療法人 信岡会 菊池中央病院.“生物の持つ天然毒の中で最強のパリトキシン”.医療法人 信岡会 菊池中央病院 ホームページ.お知らせ.感染症の話題.生物の持つ天然毒の中で最強のパリトキシン.2016年03月18日.https://www.nobuokakai.ecnet.jp/nakagawa116.pdf,(参照2023年06月25日).
[17] 国立研究開発法人 科学技術振興機構.“ハコフグ類の喫食による食中毒の実態と同魚類の毒性調査”.J-STAGE トップページ.食品衛生学雑誌.50巻 (2009)5 号.書誌.ハコフグ類の喫食による食中毒の実態と同魚類の毒性調査.https://www.jstage.jst.go.jp/article/shokueishi/50/5/50_5_270/_pdf/-char/ja,(参照2023年06月27日).
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[24] 厚生労働省.“自然毒のリスクプロファイル:二枚貝:麻痺性貝毒”.厚生労働省 ホームページ.政策について.分野別の政策一覧.健康・医療.食品.食中毒.自然毒のリスクプロファイル.https://www.mhlw.go.jp/topics/syokuchu/poison/animal_det_09.html,(参照2023年06月27日).
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[26] 学校法人 日本大学 生物資源科学部 海洋生物学科.“クサフグはヒラムシを食べて効果的に毒化する【准教授 糸井史朗】”.日本大学 生物資源科学部 海洋生物学科 ホームページ.プレスリリース.2018年08月19日.http://www.msr-nihon-university.org/wp-content/uploads/2018/08/edbdb70bacbc98203172ab288e00b2f7.pdf,(参照2023年06月27日).
[27] 国立大学法人 長崎大学.“日本産ヒョウモンダコの毒保有量と体内分布についての研究を発表”.長崎大学 ホームページ.Research.2018年度.2018年09月28日.https://www.nagasaki-u.ac.jp/ja/science/science168.html,(参照2023年06月27日).