Estricnina | |||||||||||||||||
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| Nomes | |||||||||||||||||
| Nome IUPAC | (4aR,5aS,8aR,13aS,15aS,15bR)-4a,5,5a,7,8,13a,15,15a,15b,16-decahidro-2H-4,6-metanoindolo[3,2,1-ij]oxepino[2,3,4-de]pirrolo[2,3-h]quinolina-14-ona | ||||||||||||||||
| Outros nomes | Estricnidin-10-ona | ||||||||||||||||
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| Página de dados suplementares | |||||||||||||||||
| Estrutura e propriedades | n, εr, etc. | ||||||||||||||||
| Dados termodinâmicos | Comportamento de fases Sólido, líquido e gás | ||||||||||||||||
| Dados espectrais | UV, IV, RMN, EM | ||||||||||||||||
| Exceto onde denotado, os dados referem-se a materiais sob condições normais de temperatura e pressão. Referências e avisos gerais sobre esta caixa. Alerta sobre risco à saúde. | |||||||||||||||||
A estricnina é um alcaloide cristalino, amargo, incolor e altamente tóxico, usado como pesticida, particularmente para matar pequenos vertebrados, como aves e roedores. A estricnina, quando inalada, engolida ou absorvida pelos olhos ou pela boca, causa envenenamento, o que resulta em convulsões musculares e, eventualmente, na morte por asfixia. Embora não seja mais utilizada na medicina, historicamente foi usada em pequenas doses para fortalecer as contrações musculares, atuando como estimulante cardíaco e intestinal, além de droga para melhorar o desempenho físico. A fonte mais comum é a extração a partir das sementes da árvore Strychnos nux-vomica.

A estricnina é um alcaloide indol terpênico pertencente à família Strychnos de alcaloides Corynanthe, sendo derivada da triptamina e da secologanina. A biossíntese da estricnina foi decifrada em 2022. A enzima estrictosidina sintase catalisa a condensação da triptamina com a secologanina, seguida por uma reação de Pictet-Spengler para formar a estrictosidina. Muitas etapas foram inferidas pelo isolamento de intermediários da Strychnos nux-vomica. O próximo passo é a hidrólise do acetal, que abre o anel por eliminação de glicose (O-Glu) e gera um aldeído reativo. O aldeído nascente é então atacado por uma amina secundária para produzir geissoschizina, um intermediário comum de muitos compostos relacionados na família Strychnos.
Uma reação inversa de Pictet-Spengler cliva a ligação C2–C3, enquanto subsequentemente forma a ligação C3–C7 por meio de uma migração de alquila 1,2, uma oxidação de uma enzima do citocromo P450 para um espiro-oxindol, um ataque nucleofílico do enol em C16, e a eliminação de oxigênio forma a ligação C2–C16 para fornecer a desidropreakuamicina. A hidrólise do éster metílico e a descarboxilação levam à norfluorocurarina. A redução estereofílica da ligação dupla endocíclica por NADPH e a hidroxilação fornecem o aldeído de Wieland-Gumlich, que foi isolado pela primeira vez por Heimberger e Scott em 1973, embora tenha sido sintetizado anteriormente por Wieland e Gumlich em 1932. Para alongar o apêndice em dois carbonos, adiciona-se acetil-CoA ao aldeído em uma reação aldólica para produzir a pre-estricnina. A estricnina é então formada por uma adição fácil da amina com o ácido carboxílico ou seu tioéster de CoA ativado, seguida pelo fechamento do anel por meio do deslocamento de um álcool ativado.
Como os primeiros pesquisadores observaram, a estrutura molecular da estricnina, com seu arranjo específico de anéis, estereocentros e grupos funcionais de nitrogênio, é um alvo sintético complexo. Ela tem estimulado o interesse por essa razão e também pelo entendimento das relações estrutura-atividade que fundamentam suas atividades farmacológicas. Um dos primeiros químicos sintéticos a focar na estricnina, Robert Burns Woodward, citou o químico que determinou sua estrutura por meio de decomposição química e estudos físicos relacionados, dizendo que "por seu tamanho molecular, é a substância orgânica mais complexa conhecida" (frase atribuída a Sir Robert Robinson).
A primeira síntese total da estricnina foi relatada pelo grupo de pesquisa de R. B. Woodward em 1954, sendo considerada um clássico nesta área. O relato de Woodward publicado em 1954 foi muito breve (3 páginas), mas foi seguido por um relatório de 42 páginas em 1963. Desde então, a molécula continuou a receber ampla atenção ao longo dos anos devido aos desafios que sua complexidade apresenta para a estratégia e tática da química orgânica sintética; sua síntese foi almejada e sua preparação estereocontrolada foi alcançada de forma independente por mais de uma dúzia de grupos de pesquisa desde o primeiro sucesso.
A estricnina é uma neurotoxina que atua como antagonista dos receptores de glicina e de acetilcolina. Ela afeta principalmente as fibras nervosas motoras da medula espinhal que controlam a contração muscular. Um impulso é desencadeado em uma extremidade de uma célula nervosa pela ligação de neurotransmissores aos receptores. Na presença de um neurotransmissor inibitório, como a glicina, uma quantidade maior de neurotransmissores excitatórios deve se ligar aos receptores antes que um potencial de ação seja gerado. A glicina atua principalmente como um agonista do receptor de glicina, que é um canal de cloreto dependente de ligante em neurônios localizados na medula espinhal e no cérebro. Este canal de cloreto permite a entrada de íons cloreto carregados negativamente no neurônio, causando uma hiperpolarização que afasta o potencial de membrana do limiar de disparo. A estricnina é um antagonista da glicina; ela se liga de forma não covalente ao mesmo receptor, prevenindo os efeitos inibitórios da glicina no neurônio pós-sináptico. Portanto, os potenciais de ação são desencadeados com níveis mais baixos de neurotransmissores excitatórios. Quando os sinais inibitórios são impedidos, os neurônios motores são ativados mais facilmente e a vítima sofre contrações musculares espásticas, resultando em morte por asfixia. A estricnina se liga à proteína de ligação à acetilcolina da Aplysia californica (um homólogo dos receptores nicotínicos) com alta afinidade, mas baixa especificidade, e faz isso em múltiplas conformações.
A estricnina é muito tóxica para os seres humanos (a dose oral letal mínima em adultos é de 30 a 120 mg) e para muitos outros animais (a Predefinição:DL50 oral é de 16 mg/kg em ratos e 2 mg/kg em camundongos), e o envenenamento por inalação, ingestão ou absorção pelos olhos ou boca pode ser fatal. As sementes de S. nux-vomica são geralmente eficazes como veneno apenas quando são trituradas ou mastigadas antes de serem engolidas, porque o pericarpo é bastante duro e indigesto; portanto, os sintomas de envenenamento podem não aparecer se as sementes forem ingeridas inteiras.

O envenenamento por estricnina em animais geralmente ocorre devido à ingestão de iscas destinadas ao controle de esquilos, ratos, toupeiras e coiotes. A estricnina também é usada como rodenticida, mas não é específica para essas pragas indesejadas e pode matar outros pequenos animais. Nos Estados Unidos, a maioria das iscas contendo estricnina foi substituída por iscas de fosfeto de zinco desde 1990. Na União Europeia, os rodenticidas com estricnina foram proibidos desde 2006. Alguns animais são imunes à estricnina; geralmente, esses animais desenvolveram resistência a alcaloides de Strychnos venenosos presentes nos frutos que consomem, como as raposas-voadoras. O caruncho-do-pão possui uma levedura simbiótica no intestino que lhe permite digerir estricnina pura.
A toxicidade da estricnina em ratos depende do sexo. Ela é mais tóxica para fêmeas do que para machos quando administrada via injeção subcutânea ou injeção intraperitoneal. As diferenças devem-se a taxas mais elevadas de metabolismo pelos microssomas hepáticos dos ratos machos. Cães e gatos são os mais suscetíveis entre os animais domésticos, acredita-se que os porcos sejam tão suscetíveis quanto os cães, e os cavalos são capazes de tolerar quantidades relativamente grandes de estricnina. As aves afetadas pelo envenenamento por estricnina exibem queda das asas, salivação, tremores, tensão muscular e convulsões. A morte ocorre como resultado de parada respiratória. Os sinais clínicos do envenenamento por estricnina relacionam-se com os seus efeitos no sistema nervoso central. Os primeiros sinais clínicos de envenenamento incluem nervosismo, inquietação, espasmos musculares e rigidez do pescoço. À medida que o envenenamento progride, os espasmos musculares tornam-se mais pronunciados e as convulsões aparecem subitamente em todos os músculos esqueléticos. Os membros ficam estendidos e o pescoço curva-se em opistótono. As pupilas ficam amplamente dilatadas. À medida que a morte se aproxima, as convulsões sucedem-se com maior rapidez, gravidade e duração. A morte resulta de asfixia devido à paralisia prolongada dos músculos respiratórios. Após a ingestão de estricnina, os sintomas de envenenamento geralmente aparecem dentro de 15 a 60 minutos.
| Organismo | Via | DL50 (mg/kg) | Ref. |
|---|---|---|---|
| Ave (selvagem) | Oral | 16 | |
| Gato | Intravenosa | 0,33 | |
| Gato | Oral | 0,5 | |
| Cão | Intravenosa | 0,8 | |
| Cão | Subcutânea | 0,35 | |
| Cão | Oral | 0,5 | |
| Pato | Oral | 3,0 | |
| Camundongo | Intraperitoneal | 0,98 | |
| Camundongo | Intravenosa | 0,41 | |
| Camundongo | Oral | 2,0 | |
| Camundongo | Parenteral | 1,06 | |
| Camundongo | Subcutânea | 0,47 | |
| Pombo | Oral | 21,0 | |
| Codorna | Oral | 23,0 | |
| Coelho | Intravenosa | 0,4 | |
| Coelho | Oral | 0,6 | |
| Rato | Oral | 16,0 | |
| Rato | Intravenosa | 2,35 |

Após a injeção, inalação ou ingestão, os primeiros sintomas a surgir são espasmos musculares generalizados. Eles aparecem muito rapidamente após a inalação ou injeção – em menos de cinco minutos – e demoram um pouco mais para se manifestar após a ingestão, tipicamente cerca de 15 minutos. Com uma dose muito elevada, o início da insuficiência respiratória e da morte cerebral pode ocorrer em 15 a 30 minutos. Se uma dose menor for ingerida, outros sintomas começam a se desenvolver, incluindo crises epilépticas, cãibras, rigidez, hipervigilância e agitação. As crises causadas pelo envenenamento por estricnina podem começar já aos 15 minutos após a exposição e durar de 12 a 24 horas. Elas são frequentemente desencadeadas por estímulos visuais, sonoros ou pelo tato e podem causar outros sintomas adversos, incluindo hipertermia, rabdomiólise, insuficiência renal mioglobinúrica, acidose metabólica e acidose respiratória. Durante as crises, podem ocorrer midríase (dilatação anormal), exoftalmia (protrusão dos olhos) e nistagmo (movimentos oculares involuntários).
À medida que o envenenamento por estricnina progride, podem ocorrer taquicardia (batimento cardíaco rápido), hipertensão (pressão arterial elevada), taquipneia (respiração rápida), cianose (coloração azulada), diaforese (suor excessivo), desequilíbrio hidroeletrolítico, leucocitose (número elevado de glóbulos brancos), trismo (rigidez mandíbular), riso sardônico (espasmo dos músculos faciais) e opistótono (espasmo dramático dos músculos das costas, causando o arqueamento das costas e do pescoço). Em casos raros, a pessoa afetada pode sentir náusea ou vômito.
A causa imediata da morte no envenenamento por estricnina pode ser parada cardíaca, insuficiência respiratória, insuficiência multiorgânica ou lesão cerebral.
| Tipo | Via | Dose (mg) | Ref. |
|---|---|---|---|
| Humano | Oral | 100–120 | |
| Humano | Oral | 30–60 | |
| Humano (criança) | Oral | 15 | |
| Humano (adulto) | Oral | 50–100 | |
| Humano (adulto) | Oral | 30–100 | |
| Humano | Intravenosa | 5–10 (aproximada) |
Para exposições ocupacionais à estricnina, a Occupational Safety and Health Administration e o National Institute for Occupational Safety and Health definiram limites de exposição em 0,15 mg/m3 ao longo de uma jornada de trabalho de 8 horas.
Como a estricnina produz alguns dos sintomas mais dramáticos e dolorosos de qualquer reação tóxica conhecida, o envenenamento por estricnina é frequentemente retratado na literatura e no cinema, incluindo obras de autores como Agatha Christie e Arthur Conan Doyle.
Não existe antídoto para o envenenamento por estricnina. O envenenamento por estricnina exige um manejo agressivo com controle precoce dos espasmos musculares, intubação em caso de perda do controle das vias aéreas, remoção da toxina (descontaminação), hidratação intravenosa e, potencialmente, esforços de resfriamento ativo no contexto de hiperthermia, bem como hemodiálise na insuficiência renal (embora não tenha sido comprovado que a estricnina seja removida por hemodiálise). O tratamento envolve a administração oral de carvão ativado, que adsorve a estricnina no trato digestivo; a estricnina não absorvida é removida do estômago por lavagem gástrica, juntamente com soluções de ácido tânico ou permanganato de potássio para oxidar a estricnina.
O carvão ativado é uma substância que pode se ligar a certas toxinas no trato digestivo e impedir sua absorção na corrente sanguínea. A eficácia deste tratamento, bem como o tempo durante o qual ele é eficaz após a ingestão, são objeto de debate. De acordo com uma fonte, o carvão ativado só é eficaz no prazo de uma hora após a ingestão do veneno, embora a fonte não se refira especificamente à estricnina. Outras fontes específicas sobre a estricnina afirmam que o carvão ativado pode ser usado após uma hora da ingestão, dependendo da dose e do tipo de produto que contém estricnina. Portanto, outras opções de tratamento são geralmente preferidas em detrimento do carvão ativado.
O uso de carvão ativado é considerado perigoso em pacientes com vias aéreas instáveis ou estado mental alterado.
A maioria das outras opções de tratamento foca no controle das convulsões decorrentes do envenenamento por estricnina. Esses tratamentos envolvem manter o paciente em um quarto calmo e escurecido, o uso de anticonvulsivantes como o fenobarbital ou o diazepam, relaxantes musculares como o dantroleno, barbitúricos e propofol, além de clorofórmio ou doses pesadas de cloral, brometo, carbamato de etila ou nitrito de amila. Se a pessoa envenenada conseguir sobreviver por 6 a 12 horas após a dose inicial, ela apresenta um bom prognóstico.
A condição sine qua non da toxicidade por estricnina é a crise "acordada", na qual ocorre atividade tônico-clônica, mas o paciente permanece alerta e orientado durante todo o episódio e após o seu término. Consequentemente, George Harley (1829–1896) demonstrou em 1850 que o curare (wourali) era eficaz no tratamento do tétano e do envenenamento por estricnina.
A estricnina pode ser introduzida no corpo por via oral, por inalação ou por injeção. É uma substância potentemente amarga e, em humanos, demonstrou ativar os receptores de sabor amargo TAS2R10 e TAS2R46. A estricnina é rapidamente absorvida pelo trato gastrointestinal.
A estricnina é transportada pelo plasma e pelos glóbulos vermelhos. Devido à baixa ligação proteica, a estricnina deixa a corrente sanguínea rapidamente e se distribui pelos tecidos corporais. Aproximadamente 50% da dose ingerida pode entrar nos tecidos em 5 minutos. Além disso, poucos minutos após a ingestão, a estricnina já pode ser detectada na urina. Pouca diferença foi observada entre a administração oral e intramuscular de estricnina em uma dose de 4 mg. Em pessoas mortas por estricnina, as maiores concentrações são encontradas no sangue, fígado, rins e na parede estomacal. A dose fatal usual é de 60 a 100 mg de estricnina, sendo letal após um período de 1 a 2 horas, embora as doses letais variem dependendo do indivíduo.
A estricnina é rapidamente metabolizada pelo sistema de enzimas microssomais do fígado, requerendo NADPH e O2. A estricnina compete com o neurotransmissor inibitório glicina, resultando em um estado excitatório. No entanto, a toxicocinética após uma overdose não foi bem descrita. Na maioria dos casos graves de envenenamento por estricnina, o paciente morre antes de chegar ao hospital. A meia-vida biológica da estricnina é de cerca de 10 horas.
Poucos minutos após a ingestão, a estricnina é excretada inalterada na urina, representando cerca de 5 a 15% de uma dose subletal administrada ao longo de 6 horas. Aproximadamente 10 a 20% da dose será excretada inalterada na urina nas primeiras 24 horas. A porcentagem excretada diminui com o aumento da dose. Da quantidade excretada pelos rins, cerca de 70% é eliminada nas primeiras 6 horas, e quase 90% nas primeiras 24 horas. A excreção é virtualmente concluída em 48 a 72 horas.
A estricnina foi o primeiro alcaloide a ser identificado em plantas do gênero Strychnos, da família Loganiaceae. O gênero Strychnos, nomeado por Carl Linnaeus em 1753, é um gênero de árvores e arbustos trepadores da ordem Gentianales. O gênero contém 196 espécies diferentes e está distribuído pelas regiões quentes da Ásia (58 espécies), América (64 species) e África (75 espécies). As sementes e a casca de muitas plantas deste gênero contêm estricnina. Os efeitos tóxicos e medicinais da Strychnos nux-vomica já eram bem conhecidos desde os tempos da Índia antiga, embora o composto químico em si não tenha sido identificado e caracterizado até o século XIX. Os habitantes desses países tinham conhecimento histórico das espécies Strychnos nux-vomica e da fava-de-santo-inácio (Strychnos ignatii). A Strychnos nux-vomica é uma árvore nativa das florestas tropicais da Costa do Malabar, no sul da Índia, no Sri Lanka e na Indonésia, que atinge uma altura de cerca de 12 metros. A árvore tem um tronco torto, curto e grosso, e a madeira tem fibras densas e é muito durável. O fruto tem uma cor alaranjada e tem o tamanho aproximado de uma maçã grande, com uma casca dura, contendo cinco sementes que são cobertas por uma substância macia semelhante à lã. As sementes maduras parecem discos achatados e são muito duras. Essas sementes são a principal fonte comercial de estricnina e foram inicialmente importadas e comercializadas na Europa como veneno para matar roedores e pequenos predadores. A Strychnos ignatii é um arbusto trepador lenhoso das Filipinas. O fruto da planta, conhecido como fava-de-santo-inácio, contém até 25 sementes imersas na polpa. As sementes contêm mais estricnina do que outros alcaloides comerciais. As propriedades da S. nux-vomica e da S. ignatii são substancialmente as do alcaloide estricnina. A estricnina foi descoberta pelos químicos franceses Joseph Bienaimé Caventou e Pierre-Joseph Pelletier em 1818 na fava-de-santo-inácio. Em algumas plantas do gênero Strychnos, um derivado 9,10-dimetoxilado da estricnina, o alcaloide brucina, também está presente. A brucina não é tão venenosa quanto a estricnina. Registros históricos indicam que preparações contendo estricnina (presumivelmente) já vinham sendo usadas para matar cães, gatos e aves na Europa desde 1640. Ela foi supostamente usada pelo assassino condenado William Palmer para matar sua última vítima, John Cook. Também foi usada durante a Segunda Guerra Mundial por Oskar Dirlewanger contra civis.
A estrutura da estricnina foi determinada pela primeira vez em 1946 por Sir Robert Robinson e, em 1954, este alcaloide foi sintetizado em laboratório por Robert Burns Woodward. Esta é uma das sínteses mais famosas na história da química orgânica. Ambos os químicos ganharam o Prêmio Nobel de Química (Robinson em 1947 e Woodward in 1965).
A estricnina tem sido utilizada como recurso de roteiro em mistérios de assassinato da autora Agatha Christie.

A estricnina era comumente usada como estimulante e substância para melhorar o desempenho atlético no final do século XIX e início do século XX. O incidente mais conhecido desse uso ocorreu durante a maratona dos Jogos Olímpicos de 1904, quando o atleta de atletismo Thomas Hicks recebeu de seus assistentes uma mistura de clara de ovo e conhaque que continha estricnina, na tentativa de aumentar sua resistência; Hicks não sabia que a mistura continha estricnina.
Maximilian Theodor Buch propôs que a estricnina seria uma cura para o alcoolismo.
Embora a estricnina não tenha propriedades viciantes conhecidas, em O Homem Invisível (1897), H. G. Wells imaginou o protagonista, Griffin, como um viciado em estricnina:
… "Depois de um tempo, me arrastei para casa, comi um pouco e tomei uma forte dose de estricnina, e fui dormir com as minhas roupas na minha cama desfeita. A estricnina é um tônico magnífico, Kemp, para tirar a fraqueza de um homem."
"É o diabo", disse Kemp. "É o paleolítico em uma garrafa."
"Acordei imensamente revigorado e um tanto irritável. Sabe como é?"
"Eu conheço essa substância."
— H. G. Wells
An attempt was made to administer a soap-and-water enema, but the sphincter was not acting. After hypodermic injection of 1/45 grain [1.44 mg] strychnine, a second attempt was made, and a good evacuation of the bowel followed, after which half a pint [284 ml] of normal saline was injected and retained. [...] We decided to adhere to the treatment already commenced – namely, periodical rectal injection of saline and withdrawals of urine by catheter, with oxygen inhalation for cyanosis, and strychnine hypodermically as the pulse weakened.
For its molecular size it is the most complex substance known.citing Woodward RB, Cava MP, Ollis WD, Hunger A, Daeniker HU, Schenker K (1963). «The Total Synthesis of Strychnine». Tetrahedron. 19 (2): 247–288. doi:10.1016/S0040-4020(01)98529-1
He began hallucinating, believing that the finish line was still 20 miles away.