Ana səhifə

Tom Turk Mikrob in patogeneza Teze predavanj


Yüklə 145.78 Kb.
səhifə1/4
tarix18.07.2016
ölçüsü145.78 Kb.
  1   2   3   4
Tom Turk

Mikrob in patogeneza

Teze predavanj
Čeprav je za človeka in tudi živali patogenost alg in gliv v primerjavi s patogenostjo bakterij in virusov razmeroma majhna, pa med njimi najdemo nekaj takih, ki pomenijo resno grožnjo za zdravje živali in ljudi. Patogeni učinki alg in gliv so tesno povezani z njihovimi toksini, ki predstavljajo glavni in večinoma tudi edini virulenčni dejavnik teh organizmov. Človek pride najpogosteje v stik z njihovimi toksini preko hrane, za toksine morskih alg pa je najbolj značilno to, da se kopičijo v prehranjevalnih verigah. Toksini sladkovodnih alg pa pogosto okužijo pitno vodo, katerih žrtev so domače in divje živali. Zastrupitve so pogosto povezane s t.i. cvetenjem alg, ko se posamezne vrste ali nekaj sorodnih vrst prekomerno razmnoži. Najbolj znan takega cvetenja so t.i. "rdeče plime", ki so jih očitno poznali že v 17 stoletju. Zanimivo je, da so jih takrat opažali v severnem Atlantiku, zato so jih takratni ribiči pogosto razlagali z "menstruacijo" kitov. Pojav toksičnih cvetenj in zastrupitev je danes znan po celem svetu, čeprav ga povzročajo različne alge, ki proizvajajo toksine z različnimi učinki. Ti toksini se najpogosteje akumulirajo v prehranjevalnih verigah, zato so najbolj okužene plenilske ribe in pa školjke, ki so filtratorji in tako kopičijo toksine v svojih tkivih. Po simptomih zastrupitev, ki so posledica zaužitve okuženih organizmov ločimo:
Oblika zastrupitve vir organizem
- PSP (paralitic shelfish poisoning) različni dinoflagelati školjke

- DSP (diarhetic shelfish poisoning) Dinophysis spp. školjke

- NSP (neurotoxic shelfish poisoning) Gymnodinium breve školjke

- ASP (amnesic shelfish poisoning) Nitzschia pungens školjke

- VSP (venerupin shelfish poisoning) Prorocentrum minimum školjke

- CFP (ciguatera fish poisoning) različni dinoflagelati tropske ribe


Vsi do zdaj znani morski toksični mikroorganizmi, ki povzročajo rdeče plime so fotoavtotrofi in so pripadniki le nekaj skupin. Uvrščamo jih med Chloromonada (Rhaphidophytes) Mednje spadajo alge, ki povzročajo pomore rib, kot npr. tiste iz rodu Chatonella in Heterosigma. Naslednjo skupino toksičnih alg uvrščamo v red Prymnesiomonada s tipičnim predstavniki rodu Prymnesium, ki so toksični za ribe. Toksične so tudi nekatere cianobakterije (npr. Microcystis, Anabaena), v zadnjem času pa tudi nekatere Bacillariophyceae, kot npr. Nitzschia pungens. Najpogostejši povzročitelji zastrupitev pa so dinoflagelatne alge. Čeprav je od skoraj 1000 znanih vrst, strupenih le nekaj vrst, pa te predstavljajo kar resen problem. večina toksičnih dinoflagelatskih vrst spada v družine Prorocentraceae, Dinophysiaceae, Protogonyaulaceae, Pyrodiniaceae ter Gymnodiniaceae. Pripadniki slednje družine so med dinoflagelati najprimitivnejši, filogenetsko so blizu cianobakterijam. Kadar pride do cvetenja dinoflagelatnih alg, te predstavljajo več kot 80% vsega fitoplanktona. Trajanje toksičnih cvetenj je lahko omejeno ali pa traja dalj časa oz. se v enem letu večkrat ponovi. V nekaterih endemičnih in omejenih področjih so te alge lahko toksične preko celega leta. Vnaprejšnje napovedovanje toksičnih izbruhov cvetenja je zaenkrat težka naloga z majhno verjetnostjo pravilne napovedi. Nekateri toksični dinoflagelati so filogenetsko blizu sladkovodnim cianobakterijam, zato ni presenetljivo, da do njihovega cvetenja najpogosteje prihaja v brakičnih vodah. Zanimivo je, da bolj primitivni dinoflagelati (tisti brez oklepa) proizvajajo skoraj isključno lipofilne polietrom podobne toksine, medtem ko filogenetsko naprednejši dinoflagelati proizvajajo le vodotopne nevrotoksine.
V sladkih vodah so toksične le cianobakterije, poznanih je okrog 40 toksičnih vrst, njihove toksine pa razdelimo v tri glavne skupine:

Delovanje Organizem Vir


nevrotoksini Anabaena, Aphanizomenon, Oscillatoria voda

hepatotoksini Microcystis, Oscillatoria, Anabaena voda

dermatoksini lipopolisaharidi v c. steni številnih vrst voda
Vsi našteti toksini so vodotopni in temperaturno obstojni.
Toksične alge žive zlasti v obalnih morjih in v kopenskh vodah, ki so nagnjene k evtrofizaciji zaradi povečanega dotoka hranilnih snovi.

TOKSINI
Toksine alg lahko v grobem razdelimo v tri skupine:


1. peptidni toksini

2. lipofilni toksini (npr. brevetoksini)

3. hidrofilni nevrotoksini (npr. saxitoksin, tetrodotoksin)

Morski toksini in patogeneza

Amnezijski toksini

Izvor
Amnezijski toksini (Amnesic shelfish poisoning) izvirajo iz kontaminiranih školjk (Mytilus edulis), ki s filtracijo kopičijo amnezijske toksine v svojih tkivih. Bolezen se je prvič pojavila ob atlantski obali Kanade. Za zastrupitev so značilne nevrološke motnje, ki jim sledi izguba spomina (amnezija), pri starejših osebah pa v redkih primerih lahko nastopi tudi smrt. Toksin so identificirali kot domoična kislina, snov, ki so jo prej poznali le kot proizvod nekaterih makroalg, npr. vrste Chondria armata, na japonskem znana kot "domoi", našli pa so jo tudi v sredozemski rdeči algi vrste Alsidium corallinum. Kljub temu izvor domoične kisline ni popolnoma pojasnjen, saj obstaja možnost da je lahko domoična kislina tudi posledica prisotnosti nekaterih gliv in bakterij, ki s svojim delovanjem vzpodbudijo "de novo" sintezo domoične kisline v makro- in mikrofitih. Vir amnezijskih toksinov naj bi bile diatomeje vrste Nitzschia pungens multiseries, ki so v času zastrupitev bohotno cvetele prav na območju školjčišč, ali pa druge vrste diatomeje Amphora coffeaeformis, za katero so prav tako dokazali, da proizvaja domoično kislino.
Značilnosti amnezijskih toksinov
Glavni toksin odgovoren za amnezijske zastrupitve je že omenjena domoična kislina., poleg te pa še izodomoična kislina D2 in dve izomeri izodomoične kisline E3 in F4. Vse štiri snovi prištevamo med t.i. kainate. LD100 domoične kisline je 200 mg/kg miši. Standard, ki prepoveduje prodajo školjk, ki vsebujejo nad 20 mg domoične kisline/g svežega tkiva školjke. Ta vrednost ustreza 0.8 g saksitoksina/g sveže teže školjk.

Na Japonskem so ekstrakti že omenjena makro alge Chondria ("domoi") preiskujejo kot potencialni močni insekticidi, v ljudski medicini pa se uporabljajo tudi za odstranjevanje črevesnih zajedavcev, zlasti glist (terapevtska doza je zelo nizka, okrog 20 mg).

Struktura domoične kisline spominja na kainično k. (kainic acid) in je podobna tudi glutaminski kislini zato ni čudno, da je močan agonist glutamatnih in aspartatnih receptorjev v možganih. Del domoične k., ki je strukturno podoben omenjenima aminokislinama se lahko veže na receptor. Uspešnost vezave je povezana z strukturo stranskih verig. Vezava glutamata na receptor povzroči odprtje Na+ kanalčkov na postsinaptični membrani, kar sproži depolarizacijo. Vezava domoične k. pa očitno poveča tok Ca2+ ionov v celico, ki zaradi tega počasi odmre.

Poskusi na podganah in opicah so pokazali, da i.p. vbrizganje ali zaužitje amnezijskih toksinov povzroči prve amnezijske simptome po 1-2 urah. Pojavijo se določene poškodbe možgan, zlasti v predelu hipokampusa ter v lamini možganske skorje. Glavna tarča teh toksinov naj bi bile asterocite, ki niso bile več sposobne odgovarjati na glutamat. Ker so glutamatni receptorji pri starejših osebkih očitno bolj pomembni za prenos živčnega vzburjenja, so zato ti osebki za amnezijske toksine bolj občutljivi. Čeprav je krvno-encefalna bariera vsaj delno omejujoč dejavnik pri prodoru kainatov in domoične k. v centralno živčevje, pa je delovanje teh snovi na centralni živčni sistem nedvomno, glavno prizadeto območje možgan pa je hipokampus. Ker obstaja nekaj podtipov glutamatnih receptorjev, je možno da domoična k. preferira določen podtip. Domoična k. je kot kaže odgovorna tudi za prebavne motnje, ki se lahko pojavljajo ob amnezijskih zastrupitvah, kot kaže pa ni mutagena, saj so bili do sedaj opremljeni preiskusi na celičnih kulturah negativni. Domoična k. se, kot kaže ne izloča z urinom, pač pa preko fecesa. Protistrupa za delovanje domoične k. in njenih derivatov za enkrat ne poznamo, hujše zastrupitve se končajo s smrtjo (do zdaj osem primerov, vse v Kanadi), milejše zastrupitve pa rezultirajo s trajno izgubo spomina. Obstaja možnost, da pride do teh zastrupitev tudi v sladki vodi, vendar povzročitelj ni znan.




Ekofiziologija
O ekologiji N. pungens vemo bolj malo. Razprostranjena je v obalnih vodah, skoraj povsod po svetu. Kaj so vzroki, da ta in sorodne diatomeje postanejo toksične, ni znano. V nesterilnih laboratorijskih kulturah sta tako Nitzschia kot Amphora, ki so ju izolirali iz toksičnega cveta, proizvajali domoično k. (okrog od 0.02 do 0.2 pg/celico), vendar le v stacionarni faz rasti, ob omejeni količini nutrientov (npr. ob pomanjkanju silikatov).

Diarejogeni toksini
Diarejogeni toksini povzročajo t. i. diarejogeni sindrom zastrupitve z morskimi školjkami ali DSP. To je do zdaj edini znan primer mikrofitnih toksinov, ki smo ga zasledili tudi v slovenskem delu Jadrana. Za DSP so značilne prebavne motnje, ki sledijo zaužitju okuženih školjk. DSP je znan iz številnih svetovnih predelov. Ta zastrupitev je verjetno bolj pogosta kot se zdi na prvi pogled. Razlog zato je v tem, da so simptomi relativno mili, zato jih pacienti, pa tudi zdravniki pogosto pripišejo drugim vzrokom, zlasti bakterijskim okužbam. Glavni simptom zastrupitve je gastroenteritis, količina toksina zaužita oralno, ki povzroči vidne simptome pa je zelo majhna (le okrog 32 mg dinofizistoksina 1, DTX). Tako majhno količino pa je zelo težko diagnosticirati. Kot že rečeno je sindrom DSP široko razširjen, znani so primeri iz Jadranskega morja.

Diarejogeni toksini se kopičijo v tkivih školjk, zato so vir zastrupitve najpogosteje školjke. Povzročitelji pa so različne vrste dinoflagelatnih enoceličnih alg iz rodu Dinophysis spp. ter bentoški dinoflagelat Prorocentrum lima, ki je razširjena od tropskih do zmerno toplih morij. Za pojav DSP na različnih koncih sveta so verjetno odgovorne različne vrste, npr. D. fortii (Japonska), D. acuminata, D. acuta, D. skagii, D. norvegica (Nizozemska); D. diegensis, D. caudata, D. mitra, D. rotundata, D.tripos (Španija in Portugalska). Prorocentrum lima naj bi proizvajala tudi ciguatoksine., pa tudi DSP toksin, podobno pa naj bi veljalo tudi za japonsko vrsto P. minimum, ki je ihtiotoksična in povzroča VSP sindrom.

Najpogosteje so toksične školjke so klapavice, nekoliko manj pokrovače, ostrige in srčanke pa so skoraj nestrupene. Toksini se v školjkah kopičijo večinoma v hepatopankreasu.
Značilnosti diarejogenih toksinov
Diarejogene toksine lahko razvrstimo v tri glavne skupine glede na naboj, ki ga nosijo:
1. kisli toksini
Med kisle toksine spadajo najbolj pogosti toksini odgovorni za DSP. To so okadaična kislina (OA) in njeni derivati, dinofizistoksin-1 (DTX-1) in dinofizistoksin-3 (DTX-3). Sem spada tudi DTX-2, katerega kemična zgradba še ni znana.
2. nevtralni toksini
Nevtralni toksini so polietrski laktoni, ki jih imenujemo pektentoksini (PTX). Ime so dobili po rodu školj (Pecten), v katerih so jih prvič zasledili. Za enkrat je poznana zgradba PTX-1, PTX-2 in PTX-3, PTX-5 pa naj bi bil podoben prvima dvema.
3. yesentoksini
Te toksine so izolirali iz školjke Patinopecten yessonensis in predstavljajo poseben strukturni tip z žveplovimi atomi.
Kontaminirane školjke navadno vsebujejo več različnih toksinov, ki se očitno lahko pretvarjajo iz ene v drugo obliko. Za pekten- in yesentoksine naj bi veljalo, da nastajajo kot posledica metabolizma gostiteljskega organizma (školjke). Okadaično kislino so sintetizirali že tudi umetno v 106 stopnjah.
Do zastrupitve z DSP pride z zaužitvijo surovih ali kuhanih školjk. Pri človeku zastrupitev ponavadi mine brez hujših posledic, simptomi pa so driska (92%), slabost (80%), bruhanje (okrog 80%), bolečine v trebuhu (okrog 53%) in tresavica (10%). Simptomi se v povprečju pojavijo 4 ure po zaužitju okuženih školjk, redko pa kasneje kot v 12 urah. Simptomi lahko trajajo do 3 dni, a redko puščajo kasnejše posledice. Pri hujših zastrupitvah (velika količina strupov) se lahko pojavijo tudi nevrološke spremembe. Te se navadno odražajo kot srbež in mravljinčenje v konicah prstov. Standardi, ki odrejajo, katera količina toksinov je toksična, segajo od 4.8 do 48 mg za OA in nekaj manj za DTX-1, kar pa je odvisno od posamezne države.

Vsi diarejogeni toksini so letalni za miške, če jim jih vbrizgamo i.p. Drugače pa imajo diarejogeni toksini dokaj različne učinke na različne poskusne živali. Nekateri, kot npr. pecten in yesentoksini sploh ne povzročijo driske. Simptomi so odvisni tudi od poti vnosa, tako je i.p. vnos okrog 16 x bolj učinkovit kot oralni vnos.

Kaže, da so glavni diarejogeni toksini OA, DTX-1 in DTX-3. DTX-3 naj bi bil odgovoren tudi za nevrogene simptome, medtem ko PTX in YTX nista diarejogena. Okadaična kislina je morda najbolj zanimiv diarejogeni toksin, saj na celičnem nivoju deluje kot inhibitor proteinskih fosfataz. Posledica delovanja OA je povečana ali podaljšana fosforilacija nekaterih proteinov. Ker Povzroča OA dolgotrajno tonično kontrakcijo nekaterih gladkih mišič, smatrajo, da preprečuje defosforilacijo miozinskih vlaken zaradi inhibicije ustrezne fosfataze (fosfataza lahke verige miozina) oz. aktivira ustrezno kinazo (kinazo C), ki tako vzdržuje miozin v fosforilirani obliki.

OA povzroči tudi pozitivni inotropni efekt na srčno mišico, verjetno zaradi povečanega toka ionov Ca2+ in/ali Na+ v mišične celice. Ker je prevodnost Ca2+ kanalčkov uravnavana z od cAMP odvisno fosforilacijo, je verjetno povečan tok Ca2+ povezan z delovanjem OA na celično fosfatazo, ki je odgovorna za defosforilacijo. Obstajajo tudi dokazi, da OA sproži sproščanje arahnidojske kisline iz membranskih fosfolipidov, pospešuje pa tudi nastanek ciklooksigenaznih metabolitov. OA stimulira tudi nastanekinterlevkina-1. OA je močan tumorski promotor, vendar le če jo uporabimi skupaj s tumorskim inicijatorjem, npr. z dimetilben(a)-antracenom. Na koži miši se po 30 dneh v 93% pojavijo papilomni ali skvamozni tumorji. Sama OA ne povzroča tumorjev. Podobne rezultate so dobili tudi z DTX-1.


Ekofiziologija
Detekcija diarejogenih toksinov je težavna, ker količina toksinov v školjkah navadno ni v povezavi z masovnim pojavljanjem toksičnih alg. Zdi se, da se vrste iz rodu Dinophysis vedno pojavljajo sočasno z vrstami iz rodu Prorocentrum. Zato so nekateri predlagali, da naj bi bile slednje alge, katerih populacija je številčnejša, biološki indikator za pojavljanje alg iz rodu Dinophysis, kar pa se je izkazalo kot neuspešna metoda. V želodcu toksičnih školjk alge iz rodu Dinophysis prevladujejo, medtem ko jih je v morju zelo malo, velja pa tudi obratno. Verjetnost toksičnih cvetenj alg iz rodu Dinophysis je večja takrat, ko je morje termično stratificirano in ko ni izrazitih vetrov ter tokov, ki bi premešali vodni stolpec. Pozno poleti in zgodaj jeseni, so v Tržaškem zalivu praktično idealne razmere za cvetenje teh alg (zlasti če so poletja vroča in brez vetra), zato moramo biti takrat pri uživanju školjk previdni.

Nevrotoksini iz školjk
Nevrotoksini, ki se kopičijo v školjkah povzročajo nevrotoksični sindrom (NSP). Te toksine proizvajajo dinoflagelati Ptychodiscus brevis (prej Gymnodinium breve). O prvih zastrupitvah so poročali z obale Floride v začetku sedemdesetih let, čeprav so toksičnost nekaterih školjk (klapavic, srčank in ostrig) poznali že vsaj deset let prej. O podobnih zastrupitvah so poročali tudi na Japonskem in v Španiji. Nevrotoksični toksini so lipofilni in so nekoliko podobni ciguatoksinom, ki jih najdemo v tropskih ribah in povzročajo ciguatero. Nevrotoksični sindrom zastrupitve je podoben PSP, vendar nikoli ne nastopi paraliza. Glavni simptom NSP so dihalne težave. Drugi simptomi so še parastezija, ataksija, temperaturni senzorični obrat, bradikardija, miadriazija in diareja. Zastrupitev je relativno mila, čeprav je lahko v manj kot 10% tudi smrtna. Prebavne težave izginejo v nekaj dnevih, drugi simptomi pa izginejo po največ 4 dneh.
Nevrotoksini
Rod Gymnodinium obsega več vrst, ki so odgovorne za t.i. pojav rdeče plime, čeprav vse vrste tega pojava ne povzročajo. Rdeče plime so toksične za številne morske in kopenske organizme. V letu 1971 je rdeča plima, ki jo je povzročilo "cvetenje" G. breve pobilo okrog 100 t rib na dan.

Nevrotoksični toksini, ki povzročajo NSP se kar v nekaj pogledih razlikujejo od paralitičnih toksinov rodu Gonyaulax, ki povzročajo PSP. Nevrotoksini so endotoksini, medtem ko so paralitični toksini eksotoksini. Nevrotoksini se od paralitičnih ločijo tudi po kemijski zgradbi. Določitev strukture nevrotoksina iz G. breve je bila težavna naloga, saj so ti toksini nestabilni. Toksini so topni v organskih topilih, vendar so nestabilni v kloroformu. toksini nimajo aromatskih obročov in niso proteini. Glavni brevetoksini s poznano kemično zgradbo so:


- brevetoksin-B

- brevetoksin-C

- GB-3
Njihova struktura je podobna, imajo enak osnovni skelet, ki ga predstavlja ogljikova veriga, ta pa sestavlja enajst nanizanih eterskih obročev. V zadnjem času so določili še strukturo sedmih novih brevetoksinov. Spremenilo se je tudi poimenovanje teh toksinov, ki jih zdaj imenujemo PbTx. Vse skupaj torej poznamo 10 brevetoksinov (pojavljajo pa se tudi novi), ki jih razdelimo na dve skupini. Razdelitev temelji na razlikah v osnovni strukturi ogrodja. PbTx-2 je aldehid in je glavni toksin iz P. brevis. Toksini iz prve skupine so planarne molekule, medtem ko tisti iz druge skupine tvorijo izomerne oblike glede na obroč G. Diverziteta toksinov, ki jih premore P. brevis, je prav nenavadna, še zlasti zato, ker so poskusi v laboratorijskih kulturah z izotopom ogljika pokazali, da toksini nastajajo po samostojnih biosintetskih poteh neodvisno drug od drugega.

Zaužitje okuženih toksičnih školjk se najpogosteje odraža v senzoričnih motnjah, okvari kranialnih živcev in v prebavnih motnjah. Do zastrupitve lahko pride tudi z vdihavanjem aerosolov, ki vsebujejo brevetoksine. Simptomi so kašelj, nahod, solzenje in kihanje.



Lipofilni polieterski brevetoksini so strukturno in funkcionalno unikatne molekule. Mešanica brevetoksinov povzroči membransko depolarizacijo s povečanjem prevodnosti Na+ kanalčkov. Pri mačkah povzročajo hipertenzijo in tahikardijo, če jih vbrizgamo i.p. ali direktno v cerebralne ventrikle. Glavna tarča brevetoksinov so verjetno, tako kot pri PSP, natrijevi kanalčki, vendar pa si učinki nasprotujejo. Brevetoksini očitno preprečijo zaprtje kanalčka, ga aktivirajo, saksitoksin (glavni toksin PSP) pa ga inaktivira. "In vivo" delujejo brevetoksini že v piko-do nanomolarnih koncentracijah. Brevetoksini se vežejo na mesto 5 natrijevih kanalčkov in na ta način vzdržuje odprt in prevoden kanalček, kar vodi k hipereksitaciji in trajni depolarizaciji membrane. Brevetoksini delujejo depolarizacijsko na membrane različnih tkiv, živcev, mišic in epitelnih celic kože. Brevetoksini verjetno ne povzročijo generalne depolarizacije, pač pa preprečijo prenos živčnega vzburjenja v sinapsah (najverjetneje v motorični ploščici). Na nek način imajo podoben učinek kot antiholinesterazne snovi, kar je torej bistveno drugače od navadne depolarizacije. Brevetoksini lahko delujejo tudi hemolitično. Različni učinki in različne aktivnosti brevetoksinov so verjetno povezane z različnimi načini izolacije teh toksinov in njihovo relativno nestabilnostjo.
Ekofiziologija
Nevrotoksični sindrom je znan predvsem iz ZDA, v začetku sedemdesetih let je znanih nekaj primerov zaradi uživanja strupenih školjk. Smrtnih primerov ni bilo. Večina zastrupitev je povezanih s pojavom rdečih plim ob obalah Floride. Obstaja verjetnost, da se ob cvetenju G. breve nevrotoksini lahko preko prehranjevalne verige (raki ceponožci) nakopičijo tudi v organizmih kot so raki, morske zvezde, sledi, pa tudi v kitih, vendar se to dogaja redkeje kot v primeru paralitičnih toksinov. Pojav rdečih plim je vezan v glavnem le na obalo Floride, Karoline in Teksasa. Na splošno velja, da so zaradi razvitejšega živčevja, vretenčarji občutljivejši za nevrotoksine kot nevretenčarji. Tako so zastrupitve, ki jih lahko pripišemo nevrotoksinom, bolj opazne pri ribah in pticah, kot pri nižjih živalih. Rdeče plime, povzročajo na zalivski strani Floride masovne pogine rib. Ribe zgubijo ravnotežje, hlastajo za zrakom na površini, obmirujejo na dnu in poginejo. Ptice oslabijo, ne letijo, iz oči in nosnic se cedi izcedek, oljne žleze za mastenje perja odpovedo, pride do diareje, dispneje, tahipneje, tahikardije in padca krvnega pritiska. To lahko opazujemo direktno v naravi, laboratorijski poskusi pa dajejo isto sliko. Pojavi rdeče plime ob zahodni floridski obali so verjetno naravni fenomen, ki ni posledica onesnaževanja, pač pa posebnih hidrografskih razmer, ki so ugodne za razbohotenje toksičnih alg. Zdi se, da so za prekomerno rast alg pomembni nekateri dejavniki, kot so velika vsebnost humusnih kislin, ki se spirajo v morje iz obale in vežejo železo. Nadalje te alge porabljajo nekatere vitamine, kot je vitamin B12 (kobalamin), ta pa je produkt bakterijskega metabolizma. Alge za protiuslugo proizvajajo bakterijim potrebne sladkorje in proteine.

Paralitične zastrupitve
Glavna toksina, ki povzročata paralitične zastrupitve z morsko hrano sta saksitoksin in tetrodotoksin. Saksitoksin se kopiči predvsem v tkivu školjk in povzroča paralitične zastrupitve s školjkami (PSP), tetrodotoksin pa se kopiči zlasti v nekaterih tkivih rib napihovalk (Tetraodontidae in Dionditidae), ki jih na Japonskem imenujejo Fugu. PSP je široko razširjen, endemičen pa ob obalah Kanade in ob severno pacifiški obali S. Amerike. medtem ko se zdi, da je tetrodotoksin omejen le na ozko področje okrog Južno kitajskega morja. PSP je najverjetneje povezan s toksičnimi cvetenji alg iz rodu Gonyaulax, zlasti vrste G. catenella.

Tetrodotoksin je v kitajski ljudski medicini znan že iz 2. stoletja pr. n. š. V majhnih dozah naj bi ga uporabljali za zdravljenje konvulzij, ker povečuje mišični tonus, deluje pa tudi kot analgetik (na japonskem so ga uporabljali do leta 1940). Kakorkoli že, danes vemo da sta oba, saksitoksin in tetrodotoksin, neproteinska in termostabilna toksina, ki sta za človeka letalna (LD50 1-2 mg oralno za odraslega človeka).

Tetrodotoksin so prvič izolirali iz vrste močerada (Taricha torosa), čeprav ga večinoma najdemo v ovarijih in ikrah številnih vrst rib napihovalk ali četverozobk podredu Gymnodontes. Saksitoksin so prvič izolirali iz vrste školjke Saxidomus giganteus, ki živi v obalnem morju Alaske, kasneje pa iz številnih vrst dinoflagelatov iz rodu Gonyaulax (kasneje preimenovan v Protogonyaulax) (G. catenella, G. tamarensis, G. acatenella, G. polyedra, G. monilata, G. excavata, G. cohorticula). Nasploh je taksonomija teh alg težavna, zlasti razločevanje kompleksa Protogonyaulax tamarense/catenella. Najnovejše je to, da so tuid rod Protogonyaulax preimenovali v rod Alexandrium. PSP se je leta 1984 pojavil tudi ob španskih obalah, odgovorni dinoflagelat pa naj bi bila vrsta A. lusitanicum. Ta vrsta je bila izredno toksična, saj je vsebovala kar 3.18 mg saksitoksinskih ekvivalentov na posamezno celico. Poleg omenjenih dinoflagelatov vsebujejo saksitoksin tudi vrste: A. ibericum, A minutum, Gessnerium monilatum, Pyrodinium bahanense, P. phoneus in goli dinoflagelat Gymnodinium catenatum pa tudi sladkovodna cianobakterija Aphanizomenon flos-aquae. Pri vrsti G. excavatum so uspeli izolirati ciste, ki so kakih 10-1000 krat bolj toksične od gibljivih stadijev iste alge. Ciste so v velikih količinah prisotne na sedimentnem dnu, kar predstavlja možno nevarnost zastrupitev s školjkami, ki žive na dnu in jih lovijo z dredžami.
Paralitični toksini
Poznamo več toksinov, ki so odgovorni za paralitične zastrupitve s školjkami. Znanih je 11 saksitoksinskih derivatov, ki jih glede na stranske skupine razdelimo v štiri skupine. Osnovna molekula-saksitoksin je tetrahidropurin, ki ga sestavljata dve gvanidinski skupini. Povezani sta s stabilno azaketalno vezjo. Neosaksitoksin je zelo podoben saksitoksinu, zato ju uvrščamo v prvo skupino paralitičnih toksinov. Ostalih 10 derivatov uvrščamo v preostale tri skupine (Glej tabelo!). V drugo skupino uvrščamo goniotoksine 1-4, v tretjo goniotoksin 5 (B1) in goniotoksin 6 (B2), v četrto skupino pa epigoniotoksin 8 (C1), goniotoksin 8 (C2), C3 in C4.

Za vsak rod, ki povzroča PSP, je značilna vsebnost posameznih toksinov.



Paralitični toksini delujejo na transport nekaterih ionov skozi membranske ionske kanalčke, zlasti na transport Na+. Letalna doza za miške i.p. je okrog 10 mg/kg.

V nasprotju s saksitoksinom in derivati, pa se zdi, da tetrodotoksin ni proizvod toksičnih alg, temveč nekaterih rib in manjšega števila drugih živali. Meso in zlasti nekateri notranji organi rib četverozobk (Tetradeontidae) ter nekaterih drugih rib, kamor spadajo številne vrste napihovalk, na japonskem znanih kot kulinarična specialiteta "fugu", vsebujejo tetrodotoksin, letalni toksin, ki deluje na Na+ kanalčke. Toksičnost napihovalk je različna od vrste do vrste, od letnega časa in celo od primerka do primerka iste vrste. TTX najdemo tudi v nekaterih drugih organizmih kot so morske zvezde, polži, raki in školjke, pa tudi v nekaterih dvoživkah. Strup avstralske modroobročkaste hobotnice (Hapalochlaena maculosa) tudi vsebuje tetrodotoksin, ki ga hobotnica celo aktivno vbrizga v žrtev. TTX je zelo podoben chiriquitoksin iz neotropske žabe Atelopus chiriquiensis, ki se od tetrodotoksina razlikuje le po tem, da na mestu 6 nima CH2OH skupine, le-ta pa je nadomeščena z neko neznano skupino. Obstaja mnenje, da je vsaj v morju TTX proizvod mikroorganizmov, ali pa vstopi v prehranjevalno verigo prek organizmov, ki se prehranjujejo s sedimentom. V koži ene izmed napihovalk so našli bakterijo iz rodu Pseudomonas, ki proizvaja TTX tudi v bakterijski kulturi. TTX proizvajajo tudi številne bakterije iz rodu Vibrio. Toksične vrste napihovalk in že omenjena hobotnica so proti TTX neobčutljive, kar kaže na visok tolerančni prag teh živali. Tetrodotoksin je le slabo topen v vodi. Kemično je aminoperhidrokvinazolin. Za paralitično aktivnost je zelo pomembna njegova močno bazična gvanidinska skupina (pKa 11.6). TTX ima v svoji strukturi tudi nenavadno in le zanj značilno intramolekularno hemilaktalno vez. Tudi tetrodotoksin je mešanica posameznih derivatov, ki se tudi po toksičnosti razlikujejo. Najbolj toksičen je sam tetrodotoksin TTX sledijo pa anhidroTTX, tetrodaminotoksin, metoksi TTX, etoksiTTX, DeoxyTTX in tetrodomična kislina, ki sploh ni letalna. Tako TTX kot STX se hitro resorbirata skozi sluznico prebavnega trakta. Če je zaužita hrana močno toksična, se pojavijo simptomi zastrupitve že po nekaj minutah in kmalu sledi smrt. Prvi znak je splošna mišična oslabelost, hrati pa se pojavi tudi parastezija, omrtvelost in mravljinčenje v ekstremitetah in okrog ust. Zastrupljencu je slabo, krvni tlak pa pade. Smrt v obeh primerih nastopi zaradi odpovedi dihalnih mišic. Protistrupa ni, čeprav se pri milejših zastrupitvah dihanje lahko ponovno vspostavi, če v kritičnih trenutkih uporabimi umetno dihanje. Dolgo časa je prevladovalo mnenje, da delujejo paralitični toksini direktno na respiracijski center v podaljšani hrbtenjači., kar danes večinoma ne velja več, čeprav centralnih učinkov vendarle ne moremo popolnoma ovreči. TTX in STX v prvi vrsti delujeta kot blokatorja Na+ kanalčkov, kar prepreči potovanje živčnega vzburjenja po živčnih celicah. Tetrodotoksin inhibira Na+ kanalčke, tako da onemogoči tok Na+ ionov v celico, zaradi česar ne pride do depolarizacije. TTX se veže na kanalček in ne vpliva na napetostno odvisnost aktivacije in inaktivacije kanalčkov. Vezavo TTX preprečimo s saksitoksinom (STX), s katerim si delita isto vezavno mesto. TTXx in STX se vežeta na kanalček neodvisno od stanja kanalčka (počivajoč, inaktiviran, odprt). Pri vezavi TTX na receptor sta najbolj pomembni gvanidinska in karboksilna skupina. S pomočjo oznančenega (3H)-TTX so razvozljali topografijo in gostoto Na+ kanalčkov v živčnih celicah. Tako STX kot TTX sta premajhni molekuli, da bi imeli antigenske lastnosti, zato imunizacija s tema toksinoma ni možna. Kljub temu so nedavno uspeli dobiti monoklonska protitelesa proti saksitoksinu, ki pa dajejo le delno zaščito proti zastrupitvi.
  1   2   3   4


Verilənlər bazası müəlliflik hüququ ilə müdafiə olunur ©atelim.com 2016
rəhbərliyinə müraciət