Введение

Паралитический токсин моллюсков

Сакситоксин (STX) — мощный нейротоксин и наиболее известный паралитический токсин моллюсков (PST). Попадание сакситоксина в организм человека, как правило, при употреблении в пищу моллюсков, зараженных токсичными цветениями водорослей, вызывает заболевание, известное как паралитическое отравление моллюсками (PSP). Название "сакситоксин" происходит от рода масляной моллюски (Saxidomus), из которой он был впервые выделен. Однако термин "сакситоксин" может также относиться ко всему комплексу из более чем 50 структурно связанных нейротоксинов (обобщенно называемых "сакситоксинами"), производимых протистами, водорослями и цианобактериями, включающему сам сакситоксин (STX), неосакситоксин (NSTX), гоняутоксины (GTX) и декарбамоилсакситоксин (dcSTX). Сакситоксин оказывает значительное воздействие на окружающую среду и экономику, поскольку его наличие в двустворчатых моллюсках, таких как мидии, моллюски, устрицы и гребешки, часто приводит к запрету на коммерческий и любительский вылов моллюсков во многих умеренных прибрежных водах по всему миру, включая северо-восточные и западные штаты США, Западную Европу, Восточную Азию, Австралию, Новую Зеландию и Южную Африку. В Соединенных Штатах случаи паралитического отравления моллюсками были зарегистрированы в Калифорнии, Орегоне, Вашингтоне, Аляске и Новой Англии.

Источник в природе

Сакситоксин – нейротоксин, который естественным образом продуцируется определенными видами морских динофлагеллятов (Alexandrium sp., Gymnodinium sp., Pyrodinium sp.) и пресноводных цианобактерий (Dolichospermum cicinale sp., некоторые Aphanizomenon spp., Cylindrospermopsis sp., Lyngbya sp., Planktothrix sp.). Сакситоксин накапливается в планктофагах-беспозвоночных, включая моллюсков (двустворчатых и брюхоногих), ракообразных и иглокожих. Сакситоксин также был обнаружен как минимум в двенадцати видах морских рыб-фугу в Азии и в одном виде пресноводной тилапии в Бразилии. Конечный источник STX часто остается неясным. Динофлагеллят Pyrodinium bahamense является источником STX, обнаруженного во Флориде. Недавние исследования показали наличие STX в коже, мышцах, внутренностях и половых железах южных рыб-фугу из "Лагуны Индийской реки", при этом наибольшая концентрация (22 104 мкг STX эквивалента/100 г ткани) была зафиксирована в яичниках. Даже после года содержания в неволе, Ландсберг и др. обнаружили, что кожная слизь оставалась сильно токсичной. Концентрации в рыбах-фугу из Соединенных Штатов сопоставимы с концентрациями, обнаруженными на Филиппинах, в Таиланде и странах Южной Америки. Рыбы-фугу также накапливают структурно отличный токсин – тетродотоксин.

Структура и синтез

Дигидрохлорид сакситоксина — аморфное гигроскопичное твердое вещество, однако рентгенокристаллографическое исследование кристаллических производных позволило установить структуру сакситоксина. Окисление сакситоксина приводит к образованию высокофлуоресцирующего производного пурина, который используется для его обнаружения. Было осуществлено несколько полных синтезов сакситоксина.

Механизм действия

Сакситоксин – это нейротоксин, который действует как селективный, обратимый блокатор натриевых каналов, активируемых напряжением. Один из самых мощных известных природных токсинов, он воздействует на натриевые каналы нейронов, нарушая нормальную клеточную функцию и приводя к параличу. Биосинтез сакситоксина является первым описанным для бактерий нетерпеновым алкалоидным путем, однако точный механизм биосинтеза сакситоксина до сих пор остается в основном теоретической моделью. Точный механизм связывания субстратов с ферментами пока неизвестен, а гены, участвующие в биосинтезе сакситоксина, либо являются предполагаемыми, либо были идентифицированы совсем недавно. В прошлом было предложено два пути биосинтеза. Более ранние версии отличаются от более позднего предложения, сделанного Kellmann и соавторами, которое основано как на биосинтетических соображениях, так и на генетических данных, недоступных на момент первоначального предложения. Более поздняя модель описывает кластер генов STX (sxt), используемый для достижения более благоприятной реакции. Наиболее современная последовательность реакций Sxt у цианобактерий.

Болезнь у людей

Болезнь человека, связанная с употреблением вредных уровней сакситоксина, известна как паралитическое отравление моллюсками, или PSP, а сакситоксин и его производные часто называют "токсинами PSP". Однако исследований на людях не проводилось. Как и в случае с любым паралитическим веществом, при острой угрозе дыхательной недостаточности искусственное дыхание или искусственная вентиляция легких любым доступным способом поддержит жизнь отравленного до введения антидота или пока действие яда не прекратится.

Военные интересы

Сакситоксин, благодаря своей чрезвычайно низкой LD50, легко пригоден для создания оружия. В прошлом он рассматривался для военного применения Соединенными Штатами и разрабатывался как химическое оружие вооруженными силами США. Известно, что сакситоксин разрабатывался как для открытого военного применения, так и для скрытых операций ЦРУ. В арсеналах находились боеприпасы M1, содержащие сакситоксин, ботулинический токсин или их смесь. С другой стороны, ЦРУ выдало пилоту разведывательного самолета U-2 Фрэнсису Гэри Пауэрсу небольшую дозу сакситоксина в виде инъекции, спрятанной в серебряном долларе, для использования в случае захвата и содержания под стражей. В 1975 году ЦРУ сообщило Конгрессу о хранении небольшого количества сакситоксина и яда кобры вопреки указаниям Никсона, которое впоследствии было уничтожено или передано исследователям.