Tom Turk Mikrob in patogeneza Teze predavanj
|
|  Yüklə 238 Kb.
|
Priloga: Kanalčki, ki ustvarjajo akcijski potencial v živčni celici (nevronu) Vzburjenje se širi po živčni mreži z akcijskim potencialom. Plazmatske membrane živčnih celic (pa tudi drugih celic) so polarizirane. Membranski potencial normalno polarizirane celice je 70 do 90 mV in je negativen na notranji strani membrane. Potencial nastane zaradi neenake razporeditve ionov znotraj in zunaj celice. Akcijski potencial je zbir depolarizacij in repolarizacij membrane nevronov. Depolarizacijo povzroči hiter vdor Na+ ionov v celico in nekoliko zakasnjeno izhajanje K+ ionov iz celice. Tako natrijevi kot kalijevi ioni potujejo preko membrane skozi posebne, različne kanalčke, ki pa so v obeh primerih napetostno odvisni. Ti kanali so integralni membranski glikoproteini. Vsak kanalček sestavljata dve funkcionalno različni enoti: vrata (gate), ki odrejajo kdaj in koliko časa bo kanalček odprt, in selektivni filter, ki odreja kateri ioni lahko prehajajo skozi kanalček. Na+ kanalčki Na+ kanalčki imajo tri funkcionalna stanja: - aktivacijo (odprtje kanalčka) - stanje maksimalne prevodnosti, skozi popolnoma odprt kanalček - inaktivacijo (zaprtje kanalčka) Vsak od teh procesov je lahko tarča za določen toksin, tako poznamo toksine, ki delujejo na vse tri procese hkrati, pa tudi take, ki delujejo le na enegega od procesov, medtem ko na druga dva sploh ne vplivajo. Zaradi tega so toksini neprecenljivo orodje pri študiju širjenja živčnega vzburjenja vzdolž nevrona. Z uborabo nekaterih škorpionskih toksinov lahko tako preprečimo inaktivacijo kanalčka, to pa nam omogoči natančnejši vpogled v kinetiko drugih dveh procesov. Tetrodotoksin (TTX) učinkovito blokira le odprt kanalček in ne vpliva na procese aktivacije in inaktivacije. Glede na današnje znanje je Na+ sestavljen iz treh funkcionalnih enot in sicer iz selektivnega filtra, dela, ki je odgovoren za aktivacijo in dela, ki je odgovoren za inaktivacijo kanalčka. Na vsakega izmed omenjenih delov se lahko vežejo različni toksini, zato ta mesta imenujemo tudi vezavno mesto 1,2 in 3. Poleg teh treh obstaja še četrto vezavno mesto, kamor pa se vežejo nekateri škorpijonski beta toksini in nekateri lokalni anastetiki. V zadnjem času so odkrili še 5. vezavno mesto, kamor naj bi se vezali nekateri toksini kot npr. ciguatoksin. Celoten kompleks Na+ kanalčka je velik glikoprotein (260 kDa), ki je zvit in vrinjen v celično membrano aksona. Primarno strukturo so določili z cDNA kloniranjem in sekveniranjem. Dobljene kanalčke pa so rekonstituirali v jajčecih afriške žabe krempljičarke (Xenopus laevis). Nekateri Na+ kanalčki naj bi imeli še dve dodatni polipeptidni verigi, katerih funkcija pa ni znana. Biokemijska struktura Na+ nam zaenkrat ne zadostuje, da bi lahko natančno pojasnili mehanizem delovanja. Na+ ne prehajajo skozi kanal s preprosto difuzijo. Kanalček je približno 12 x bolj prevoden za Na+ kot za K+ in praktično neprevoden za anione. Kanalček lahko nasičimo z visoko konc. Na+ ionov (pri 368 mM konc. Na+ prevodnost pade za polovico). Kanalčki po tej plati nekoliko spominjajo na tipične transportne proteine, vendar je prevodnost za Na+ bistveno večja (107 ionov/sek) kot pa bi bila, če bi imeli opravka z navadnimi transportnimi proteini. Znotraj kanala obstaja vezavno mesto, kamor se z majhno afiniteto vežejo Na+ ioni, kar je verjetno razlog za selektivnost kanalčka in je povezano s potrebno dehidracijsko energijo, ki odtrga ion iz vezavnega mesta oz. ga vsaj delno odtrga iz hidratacijskega plašča. To vezavno mesto verjetno odgovarja vezavnemu mestu 1 kamor se vežejo tudi tetrodotoksin in podobne spojine. O molekularni arhitekturi tega mesta je le malo znanega. Očitno je dovolj nespecifično, da veže tako različne spojine kot sta tetrodotoksin in saksitoksin. Obema toksinoma je skupna le pozitivno nabita gvanidino skupina, drugače pa sta si strukturno popolnoma različna. Oba toksina delujeta le pri pH nižjem od 8.0 in blokirata kanalček le, če ju dodamo na zunanjo stran živčne membrane. Tetrodotoksin ne blokira vseh Na+ kanalčkov, tako npr. nima vpliva na delovanje Na+ kanalčkov v srčnih mišicah. Saksitoksin in tetrodotoksin se torej vežeta na mesto 1, ki je povezano z odprtim kanalčkom. Vezavni mesti 2 in 3 za selektivnost kanalčka nista pomembni, pač pa uravnavata odpiranje in zapiranje kanalčka. Alkaloidni toksini iz žab listavk, kot je npr. batrahotoksin in nekateri drugi alkaloidi ter številni lipofilni toksini steroidnega tipa ter brevetoksini se vežejo na mesto 2. Vezava toksinov na mesto 2 ima kompleksne posledice. Ti toksini aktivirajo kanalček, ga odpro. Alkaloid veratridin se npr. uporablja za depolarizacijo. Za lipofilne toksine smatrajo, da so alosterični efektorji, ki olajšajo prehod iz mirujoče faze v stanje odprtega kanalčka. Poleg tega upočasnijo inaktivacijo, do določene mere pa vplivajo tudi na selektivnost kanalčka. Mesto 3 je vezavno mesto za številne toksine iz morskih vetrnic in škorpijonov. Ti toksini podaljšajo akcijski potencial, ker upočasnijo inaktivacijo kanalčka (vzdržujejo odprto stanje). Že omenjeni beta-škorpijonski toksini pa se verjetno vežejo na mesto 4, s čimer spremenijo aktivacijo in hkrati inhibirajo inaktivacijo Na+ kanalčkov. K+ kanalčki O strukturi in K+ kanalčkov vemo precej manj kot o topografiji Na+ kanalčkov. Verjetno obstaja nekaj podtipov, ki so lastni določenemu tipu tkiva. Najbolj raziskani so napetostno odvisni K+ kanalčki in visokoprevodni od Ca++ odvisni K+ kanalčki. Kljub temu, da o sami strukturi teh kanalčkov ne vemo veliko, se zdi, da je njihova zgradba enostavnejša od zgradbe Na+ kanalčkov. Napetostno odvisni K+ kanalčki se odprejo malenkost za aktivacijo Na+ kanalčkov, ko pride do depolarizacije. K+ ioni tako začno izhajati iz živčne celice in povečajo depolarizacijo. Odprti ostanejo toliko časa, dokler je membrana depolarizirana, zato jih imenujemo napetostno odvisni kanalčki. V nasprotju s številnimi toksini, ki delujejo na Na+ kanalčke, poznamo le malo takih, ki vplivajo na prevodnost K+ kanalčkov. Apamin, nevrotoksična sestavina čebeljega strupa, ter karibdotoksin in sorodni toksini iz škorpijonskih strupov, dendrotoksini iz mamb, v zadnjem času pa tudi nekateri toksini iz morskih vetrnic, so edini poznani specifični inhibitorji K+ kanalčkov, vendar so nekateri podtipi kalijevih kanalčkov neobčutljivi za apamin. K+ kanalčke blokirajo tudi tetraetilamonij ter aminopiridini, vendar ne zelo specifično. Tudi delovanje kalijevih kanalčkov je sestavljeno iz njihovega odpiranja in zapiranja ter iz posebnega filtra, ki je odgovoren za selektivno prepustnost kanalčka. Natrijevi in litijevi ioni sicer gredo skozi kanalček, a bistveno počasneje od kalijevih ionov. K+ kanalčki naj bi imeli obliko nekakšnega lijaka, ki skozi ožino prepušča le K+ ione. Z uporabo škorpijonskih toksinov, ki imajo znano sekvenco in trodimenzionalno strukturo, so razvozljali nekatere strukturne značilnosti napetostno odvisnih K+ kanalčkov. Odsek v sekvenci K+ kanalčkov, ki naj bi predstavljal vezavno mesto za škorpijonske toksine so imenovali mesto P. Predstavlja ga odsek kakih 40 aminokislin, ki vsebuje vsa vezavna mesta za toksine, kot tudi esencialne negativne naboje, ki obdajajo kanalček in so odgovorni za ionsko selektivnost. Posamezen kanalček naj bi sestavljal tetramer. Trenutno poznamo štiri aminokislinske pare, ki sodelujejo pri vezavi škorpijonskih toksinov na kanalček. Nekateri toksini, ki delujejo na Na+ kanalčke: 1. alkaloidi - akonitin (Aconitum napellus) - grajanotoksini (iz različnih rastlin rodov Rhododendron, Kalmia, Leucothoe in družine Ericacea) - veratridin (in nekaterih lilijevk, zlasti rod Veratrum) 2. tetrodotoxin, saksitoksin in podobni toksini dinoflagelatnih alg 3. Toksini iz strupenih žab listavk (podrevnic) - batrahotoksin 4. nevrotoksini morskih vetrnic 5. škorpijonski toksini 6. brevetoksini in ciguatoksin 7. konotoksini - m-toksini Ekofiziologija Školjke, ki v svojih tkivih kopičijo paralitične toksine, so vsaj 100 krat manj občutljive od drugih školjk. Paralitični toksini se v školjkah kopičijo predvsem v hepatopankreasu, kjer se, kot kaže, vežejo na melanin. Hepatopankreas pa ni edino tkivo, ki vsebuje paralitične toksine, saj jih v manjši količini najdemo tudi drugje v školjki. To je vsaj do neke mere odvisno od letnega časa. Školjke, v katerih so do zdaj našli saksitoksin in njegove derivate, uvrščamo v družine Mactridae (Spisula solidissima), Myacidae (Mya arenaria), Mytilidae (Mytilus sp. and Modiolus modiolus), Veneridae (Protatheca staminea, Saxidomus nuttalli), manj pogosto pa tudi v morskih kopitih (rod Spondylis), pokrovačah (Pecten) in ostrigah (Ostrea). Zdi se, da školjke iste vrste, ki žive v bolj plitvi vodi akumulirajo večje količine toksina kot primerki, ki žive globlje. Toksičnost školjk ne sovpada vedno s pojavom toksičnih alg, kar pomeni, da so v prosti vodi toksini lahko v obliki netoksičnih kompleksov, ki šele v školjki z biotransformacijo postanejo toksični. Zamik med pojavom strupenih alg in toksičnostjo školjk je približno en teden. Možen prekurzor za nastanek paralitičnih toksinov bi lahko bila RNA toksičnih alg ali njihovih simbiontskih bakterij. Drug možen prekurzor naj bi bili a.k. arginin in ornitin, iz katerih so uspeli sintetizirati saksitoksinske analoge, ne pa tudi samega STX. Potrebne a.k. naj bi nastajale med kratkimi obdobji fotoasimilacije, pri čemer naj bi se porabljal tudi nitrat. Kadar se osvetljenost zmanjša, se zmanjša tudi asimilacija nitrata, posledično pa se ustavi sinteza aminokislin. Za rast A. tamarensis ne potrebuje nutrientov kot so nitrati in fosfati, pač pa organske promotorje, kot so nekateri vitamini, npr. vitamin B12, tiamin in biotin. Ker so to prokariotski vitamini, je možno da je produkcija paralitičnih toksinov odvisna od bakterijskih simbiontov. Očitno je, da je za pojav paralitičnih toksinov, potrebna fotosinteza. Pri mlajših fotosintetskih kulturah, ki proizvajajo več toksinov, ostanejo le ti omejeni v celicah, starejše kulture pa lizirajo in sproščajo toksine v okolje. Ugotovili so tudi, da sposobnost produkcije paralitičnih toksinov pri algi A. tamarensis ni dedno, torej ni kodirano z genskim zapisom, produkcijo torej sprožijo dejavniki okolja. To potrjuje tudi dejstvo, da se iste vrste alg, ki pa žive na različnih geografskih območjih, po vsebnosti toksinov kvalitativno in kvantitativni močno razlikujejo. Problem paralitičnih toksinov je v tem, da se kopičijo v prehranjevalnih verigah. Znani so obsežni pogini nekaterih rib, poročali pa so tudi o zstrupitvah in množičnih poginih ptic in celo kitov, ki so se prehranjevali s strupenimi sledmi. Tako kot STX najdemo tudi TTX v različnih organizmih. TTX so zasledili v nekaterih bakterijskih kulturah, s čimer so potrdili, da je izvor TTX verjetno bakterijski. To pa lahko z veliko manjšo verjetnostjo trdimo za STX, čeprav so tudi iz nekaterih sevov A. tamarensis izolirali čisto kulturo bakterij, ki so toksične in proizvajajo STX. Zanimivo je, da iz netoksičnih sevov bakterij niso uspeli izolirati. Bakterije, ki proizvajajo STX uvrščamo v rodova Moraxella in Bacillus. Bakterije iz rodu Moraxella proizvajajo paralitične toksine le v minimalnem in revnem gojišču brez dodanih hranilnih snovi. zaradi tega so bakterije rasle zelo počasi, STX in neoSTX pa so opazili le v sledovih. Očitno te bakterije proizvajajo toksine v večji meri le v asociaciji z algami. V stresnih razmerah in pri nizki temperaturi je produkcija toksina narastla. Glavni produkt bakterije ni bil saksitoksin, pač pa GTX., ki so hkrati tudi glavni toksični produkti pri A. tamarensis. Zanimivo je, da so ob inkubaciji bakterij, toksini počasi izginili, kar kaže na to, da so paralitični toksini le vmesni produkt bakterijskega metabolizma in se kasneje pretvorijo v nestrupene snovi. Poleg omenjenih bakterijskih rodov lahko paralitične toksine pretvarjata tudi bakteriji iz rodu Pseudomonas in rodu Vibrio. Te bakterije, ki so jih izolirali iz nekaterih vrst tropskih polžev in rakovic, lahko transformirajo GTX 1, 2 in 3 v saksitoksin. Kakšna naj bi bila vloga STX v alginem metabolizmu ni popolnoma znano, predvidevajo pa, da naj bi bila podobna kot je vloga poliaminov, ki so v določenih razmerah povezani z nukleinskimi kislinami. Gvanidinski skupini STX sta pozitivno nabiti, bi se lahko podobno kot poliamini ali kovinski kationi vezali na negativno nabite skupine DNA ali RNA. STX in verjetno tudi derivati se v celici nahajajo na dveh mestih, v jedru in na obrobju majhnih škrobnih zrn. To nam na nek način tudi pojasnjuje zakaj so fragmenti nukleinskih kislin, zlasti RNA, toksični. VSP (venerupin shellfish poisoning) VSP je zelo redka oblika zastrupitev, ki jo povzročajo dinoflagelati vrste Prorocentrum minimum. Ta oblika zastrupitve je bila do predkratkim znana le na Japonskem, v zadnjem času pa tudi na Norveškem. Venerupin je vodotopen toksin purinskega tipa, nekoliko podoben toksinom, ki so povzročitelji PSP, vendar ne deluje nevrotoksično pač pa hepatotoksično. Simptomi zastrupitve se pokažejo takoj po zaužitju oluženih školjk. Nastopi slabost, bruhanje, driska, glavobol in živčna napetost. V teku 48 ur lahko pride do odpovedi jeter, kar se kaže v povečanih jetrnih encimih, levkocitozi, zlatenici ter zlasti v obsežnih motnjah strjevanja krvi. Temu lahko sledi delirij in jetrna koma. Smrtnost je kar 33%. Tako kot proti drugim mikrofitnim biotoksinom tudi za venerupin ni specifičnega zdravila. Zdravljenje je simptomatsko, zastrupljencu moramo kar najhitreje sprati želodec in mu dati aktivno oglje. Ciguatera Ciguatera je tropska ali subtropska bolezen. Je posledica zaužitja strupenih rib, katerih tkiva vsebujejo toksine, zlasti ciguatoksin in maitotoksin. Ime ciguatera izvira iz kubanskega poimenovanja "cigua", ki je ime za vrsto morskega polža (Cittarium pica). Temu polžu so namreč v začetku pripisovali odgovornost za zastrupitve. Zdi se, da so nekatere območja, kot so Mikronezija, južna Florida, Havaji in Karibi endemična področja ciguatere, čeprav ta vsekakor ni omejena zgolj na ta območja. Ciguatera je po simptomatiki podobna NSP, vendar zastrupitev ponavadi traja bistveno dlje, kronični učinki lahko trajajo več let. Simptomi značilni za ciguatera so nevrološki, gastroenterološki in kardiološki. Smrtnost je okrog 1%. Toksini, ki povzročajo ciguatero se kopičijo v prehranjevalnih verigah, zato so najbolj toksične prav tiste ribe, ki se nahajajo pri vrhu prehranjevalnih verig. Ciguatero verjetno povzročajo nekateri dinoflagelati, najpogosteje Gambierdiscus toxicus. To je fototrofen dinoflagelat, ki se najpogosteje zadržuje na koralnih grebenih. Deli se razmeroma počasi in je večinoma pritrjen na nekatere mikroalge. Preko teh očitno vstopi v prehranjevalne splete. Zanimivo je, da je glavni toksin, ki ga dobimo iz laboratorijskih kultur G. toxicus maitotoksin in ne ciguatoksin, ki nastopa le v sledovih ali pa ga sploh ni. Ciguaterni toksini pa očitno niso omejeni zgolj na G. toxicus, pač pa tudi na nekatere druge dinoflagelate. Brakični toksini Primnesium parvum toksini Alga Prymnesium, ki živi v brakičnih vodah, je kriva za masovne pogine rib v ustjih nekaterih angleških rek. Algo so zasledili tudi v severnoevropskih brakičnih vodah, pa tudi na Bližnjem vzhodu. Alga se pojavlja zlasti tam, kjer je v bolj ali manj stoječi vodi dovolj hranilnih snovi, ki omogočajo bujno rast. Poznamo šest toksičnih vrst rodi Prymnesium (P. parvum, P. patellifera, P. annulifrum, P. zebrinum, P. saltans in P. calathiferum). Poleleg omenjenih vrst povzroča v Baltiku zastrupitve tudi alga Chrysochromulina polylepis, ki je bila odgovorna za velike pomore rib v Baltiku leta 1988. To vrsto načeloma težko ločimo od alg iz rodu Prymnesium, vendar pa je precej bolj občutljiva, ne tvori cist in živi le v morju. PPTX so po kemijskih lastnostih podobni kislim polarnim lipidom. V vodnih raztopinah tvorijo micele. PPTX sestavlja okrog 21% proteinov z 15 znanimi aminokislinami, nedoločene maščobne kisline, okrog 0.5% fosfatov in 10-12% sladkorjev. Zgradba je očitno zapletena in spominja na proteolipide, ki imajo hemolitične lastnosti. Kemijska zgradba teh toksinov kaže na to, da so ti toksini del celičnih membran, ki se spremene pod nekaterimi pogoji in tako postanejo toksične. Ker bazičen pH ter monovalentni kationi izničijo hemolitične lastnosti PPTX, ne vplivajo pa na njihovo ihtiotoksičnost, predvidevajo, da je za hemolitične lastnosti odgovoren proteinski del PPTX. To potrjuje tudi dejstvo, da lahko hemolitičnost uničimo z nekaterimi proteolitskimi encimi kot je papain. Ihtiotoksičnost izničimo z osvetljevanjem z vidno svetlobo (med 400-510 nm) ter z UV svetlobo pri 255 nm. Toksične so tako cele alge, kot njihovi razpadni produkti, ki se nalagajo v školjkah. Kot smo že omenili so PPTX ihtiotoksični, hemolitični in citotoksični. Delujejo tudi kot antispastiki in protibakterijsko. Ekološke razmere očitno vplivajo na določene aktivnosti teh toksinov oz. na njihovo toksičnost. Rahlo slana voda (2.28 promila) favorizira hemolitičnost. Na PPTX so najbolj občutljive tiste živali, ki imajo škrge, zlasti ribe kostnice, vključno z najbolj odpornimi, kot so krapi in cipli, pa tudi nekatere sladkovodne školjke in iglokožci, ki žive v brakičnih vodah. Zdi se, da v manjših koncentracijah ti toksini v membranah formirajo pore, ki so v notranjosti negativno nabite. V večjih koncentracijah pa verjetno delujejo podobno kot anionski detergenti. Toksičnost PPTX se poveča ob dodatku dvovalentnih kationov, streptomicina, poliamina, neomicina in nekaterih kationskih detergentov, ki s toksinom tvorijo očitno bolj toksične komplekse. Manj toksične komplekse pa dobimo, če PPTX vežemo s prav tako litičnimi brevetoksini. Taki kompleksi se očitno mnogo teže vežejo na eritrocitno membrano. Čeprav PPTX nimajo vpliva na tiste vretenčarje, ki nimajo škrg (npr. odrasle dvoživke) pa so za vretenčarje vseeno toksični, če jih vnesemo v organizem i.p.. Žabe in miši poginejo zaradi respiratorne paralize, ta pa nastane zaradi ohromelosti progastih mišic, kjer pride do blokad motoričnih ploščic. Toksin deluje na postsinaptično membrano, kjer prepreči depolarizacijo in tako prepreči prenos živčnega vzburjenja iz živcev na mišice. Alge iz rodu Prymnesium žive v brakičnih vodah. Optimum za produkcijo toksinov je slanost med 0.3 in 5% NaCl. Temperatura vode ne sme preseči 30o C, cvetenje pospešujeta vitamin B12 in tiamin, ki pa ne vplivata na količino toksina v posamezni celici. Za produkcijo toksinov je očitno potrebna svetloba., čeprav te alge lahko žive tudi kot heterotrofi, saj v temi kot vir energije uporabljajo glicerol. Ob zmanjšani količini fosfatov, se produkcija toksinov poveča od 10 do 20 krat. Zdi se, da se količina toksinov poveča v stresnih razmerah. V takih razmerah alga aktivira ekstracelularno alkalno fosfatazo, ki ji omogoča izrabo organsko vezanega fosforja iz okolice. Sladkovodni toksini Toksini cianobakterij Cianobakterije iz rodov Microcystis, Nodularia, Aphanizomenon, Oscillatoria, Nostoc in Anabaena so glavni toksični mikroorganizmi sladkih voda. Čeprav so zastrupitve pri ljudeh zelo redke, pa so njihovi toksini pogost vzrok za zastrupitve domačih in divjih živali, ki pijejo okuženo vodo. Cianobakterije proizvajajo dve obliki toksinov: citotoksine in biotoksine. Citotoksine zasledimo s pomočjo testov na sesalčjih celičnih kulturah. Ti toksini očitno niso letalni, saj ne povzročajo smrt poskusnih živali. Vplivajo pa na številne vrste celic in imajo izrazito antibiotično delovanje. Citotoksini se kemično precej razlikujejo. Biotoksine testiramo na poskusnih živalih, kot so miši, ali pa za preiskus toksičnosti uporabljamo vodne nevretenčarje kot so vodne bolhe. Biotoksini so odgovorni za večino zastrupitev, ki jih opažamo pri živalih in ljudeh. Biotoksine lahko po aktivnosti razdelimo na nevrotoksine in hepatotoksine. Razlikujejo se po i.p. letalnih dozah za miši. Cvetenja alg, ki povzročajo hepatotoksične zastrupitve so 2x pogostejša od nevrotoksičnih. Nevrotoksični simptomi so skoraj isključno povezani s cvetenjem alg iz rodu Anabaena. Nevrotoksini Poleg že omenjenega rodu Anabaena, proizvajajo nevrotoksine tudi vrste iz rodov Aphanizomenon, Oscillatoria in Trichodesmium. Glavni nevrotoksini so anatoksin-a, anatoksin-a(s), anatoksin-b(s) in anatoksin-d ter saksitoksin in neosaksitoksin. Slednja imata skupno ime afanatoksin in sta proizvod cianobakterije Aphanizomenon flos-aquae. Ta dva toksina se ne razlikujeta od toksinov, ki so glavni povzročitelji PSP in proizvod dinoflagelatnih alg. Anatoksin-c je verjetno oligopeptid, ki pa ni nevrotoksičen. Anatoksin-a je nevrotoksični alkaloid, ki ga proizvajajo vrsti Anabaena flos-aquae in A. spiroides, pa tudi nekatere vrste rodu Oscillatoria. Anatoksin-a se veže na acetilholinske receptorje v motorični ploščici oz. postsinaptični membrani in tako onemogoči vezavo acetilholinu ter s tem vpliva prenos vzburjenja iz živca na mišico. Anatoksin ne blokira odprtega kanalčka, pač pa vzdržuje kanal neprestano v odprtem stanju. Anatoksin-a(s) pa deluje posredno, saj ne blokira acetilholinskih receptorjev, pač pa ireverzibilno inhibira acetilholinesterazo, kar prav tako povzroča neprekinjeno vzburjenje mišice. V obeh primerih je tako mišica hiperstimulirana, kar izčrpa njene energetske zaloge, vsled česar mišica propade. Natančna struktura in delovanje drugih anatoksinov nista znana. Oznaka (s) se nanaša na pojav slinjenja pri poskusnih živalih. LD50 za anatoksine je nekje v rangu 200 mg/kg miši, čas preživetja pa okrog 5-7 min. Simptomi zastrupitve pri anatoksinih a(s) se od zastrupitev z anatoksini-a razlikuje predvsem v slinjenju poskusnih živali in po mišični fascikulaciji okončin, ki je vidna še 1-2 min po smrti poskusne živali. Hepatotoksini Do danes poznamo tri vrste hepatotoksinov: mikroviridin, nodularin in mikrocistin. Mikrocistin je ciklični heptapeptid, ki nastopa v večih oblikah. Mikrocistini so glavni toksični produkt alg iz rodu Microcystis in Oscillatoria. Nodularin je ciklični pentapeptid, ki je produkt brakične vrste Nodularia spumigena. Mikroviridin proizvaja vrsta Microcystis viridis, strukturno je tetradekapeptid. Mikrocistini Cianobakterije (včasih modrozelene alge), ki jih uvrščamov v rodove Microcystis, Nodularia, Aphanizomenon, Oscillatoria, Nostoc in Anabaena proizvajajo sorodne peptidne toksine, ki vplivajo na celične mikrofilamente. Ti toksini lahko povzročijo bolezenska znamenja pa tudi smrt domačih in divjih živali, ki pijejo okuženo vodo. Znani so tudi primeri zastrupitev pri ljudeh. Poznamo prek 20 različnih mikrocistinov, katerih delovanje spominja na falotoksine. V poskusnih živalih povzročijo obsežne hemoragije jetrnega tkiva in porušijo celotno arhitekturo jeter. Toksini naj bi se transportirali v jetra z istimi transportnimi sistemi kot žolčne kisline, torej zopet podobno kot falotoksini. Povprečna LD50 za toksine iz cianobakterij rodov Microcystis in Nodularia je okrog 45 mg/kg miši, medtem ko so toksini iz drugih dveh rodov nekoliko manj toksični. Povprečna i. p. LD50 za mikrocistine je med 60 in 70 mg/kg miši. Pri poskusnih živalih se zastrupitev odraža z naslednjimi simptomi: oslabelost, diareja, anoreksija, podhladitev in smrt. Smrt nastopi zaradi obsežnih krvavitev v jetrih in hipovolemičnega šoka. Jetra se predhodno močno povečajo. Osnovna struktura mikrocistinov je ciklo-D-Ala-L-X-eritro-b-metil-D-izoAsp-L-Y-Adda-D-izoGlu-N-metil-dehidro-Ala. Pomembna je predvsem Adda, ki je nenavadna b-aminokislina (3-amino-9-metoksi-2,6,8-trimetil-10-fenildeka-4,6-dienoična kislina in je odgovorna za večino biološke aktivnosti mikrocistinov. Aminokislina označena z X je lahko levcin (L), arginin (R) ali tirozin (Y), aminokislina Y pa je lahko arginin (R), alanin (A) ali metionin (M). Po teh aminokislinah tudi označujemo različne mikrocistine (LR, LA, YA, YM, YR in RR). Za razliko od mikrocistinov so nodularini pentapeptidi, ki pa povzročajo zelo podobne učinke. Raziskave z mikrocistini so pokazale, da na izoliranih jetrih povzročajo vezikulacijo grobega endoplazmatskega retikuluma, nabrekanje mitohondrijev, pojavijo se velike citoplazmatske vakuole, prizadeti pa so tudi žolčni vodi. Podobne učinke opazimo tudi "in vivo". Mikrocistini in njim sorodni toksini povzročajo pojav mehurčastih struktur na površini hepatocit, kar vodi k spremembi celotne morfologije jetrnega tkiva. Parenhimske celice, ki obdajajo jetrne vene postanejo nekrotične in propadajo. Mikrocistini in sorodne snovi se v jetra očitno transportirajo s prenašalci, ki drugače prenašajo soli žolčnih kislin. Ta transport pa je očitno najbolj učinkovit ravno v hepatocitah, ki so tudi najbolj prizadete. Po 20 minutah delovanja mikrocistinov (mg doze) celice izgube vse mikrovile, v citoplazmi pa pride do agregacije aktinskih polimerov, kar povzroči prerazporeditev celičnih organelov. Ti procesi so neodvisni od Ca++ in glutationa. Zaradi porušitve celičnega skeleta se celice zaoblijo. Propadejo tudi endotelne celice. Uničenje parenhimskih in sinusoidnih celic povzroči obsežne krvavitve in nefunkcionalnost jetrnega tkiva. Intoksikacijo ne preprečijo reducenti pa tudi ne inhibitorji intracelularnih proteinaz in fosfolipaz. |