Mechanizm i skutki działania neurotoksyn siniczych a organizm człowieka
Słowa kluczowe:
sinice, neurotoksyny sinicze, mechanizm toksycznego działania neurotoksynAbstrakt
Obserwowane w ostatnich dekadach ocieplanie klimatu Ziemi stwarza sprzyjające warunki do kolonizacji przez sinice. Tworzone przez te organizmy zakwity zbiorników wodnych, niejednokrotnie zawierają w swoim składzie substancje toksyczne, zaliczane do metabolitów wtórnych, zagrażających zdrowiu i życiu ludzi. Należą do nich, oprócz hepatotoksyn i dermatotoksyn, neurotoksyny, powodujące uszkodzenia układu nerwowego. W skład grupy neurotoksyn siniczych wchodzą: anatoksyny, morskie toksyny paraliżujące (saxitoksyna i jej izomery), antillotoksyny, jamaicamidy oraz kalkitoksyna. W wyniku kontaktu powierzchniowego lub wniknięcia do wnętrza organizmu, związki te mogą wywoływać podrażnienie skóry, reakcję alergiczną, drżenie mięśni a nawet spowodować śmierć organizmu. W związku z tym sinice mogą stanowić poważny problem zdrowotny w skali globalnej, kreujący nowe zadania dla zdrowia publicznego. W pracy omówiono budowę chemiczną, biosyntezę, właściwości, mechanizm działania neurotoksyn oraz objawy chorobowe będące następstwem kontaktu z nimi.
Bibliografia
1. Carmichael WW. The Cyanotoxins. Adv Bot Res. 1997; 27:211-56.
2. Fattorusso E, Taglialatela-Scafati O. Modern alkaloids. Structure, Isolatin, Synthesis and Biology. 6: Grindberg RV, Shuman CF, Sorrels CM, Wingerd J, Gerwick WH. Neurotoxic Alkaloids from Cyanobacteria, Wiley-VCH. 2007;139-63.
3. Rogalska-Kupiec M, Bochnia T. Toksyny syntetyzowane przez sinice. Wiad Bot. 1998;42:11-19.
4. Carmichael WW, Biggs DF, Gorham PR. Toxicology and pharmacological action of Anabaena fl os-aquae toxin. Science 1977; 187:542-54.
5. Metcalf JS, Codd GA. Cyanocbaterial toxins in the water environment: a review of current knowledge. Marlow Bucks, UK, Foundation for Water Research. 2004;36.
6. Patockaa J, Stredab L. Brief review of natural nonprotein neurotoxins. Neurology 2002;58:956-9.
7. Pravda M, Kreuzer MP, Guilbault GG. Analysis of important freshwater and marine toxins. Analit Lett. 2002;35(1):1-15.
8. Chorus I, Bartram J. Toxic cyanobacteria in water: a guide to public health signifi cance, monitoring and management. London: Spon Chapman & Hall; 1999.
9. Aráoz R, Molgó J, Tandeau de Mars ac N. Neurotoxic cyanobacterial toxins. Toxicon. 2009; Doi:10.1016/j.toxicon.2009.07.036.
10. Cox PA, Banack SA, Murch SJ. Biomagnifi cation of cyanobacterial neurotoxins and neurodegenerative disease among the Chamorro people of Guam. PNAS 2003;100:13380-3.
11. Murch SJ, Cox PA, Banack SA. A mechanism for slow release of biomagnifi ed cyanobacterial neurotoxins and neurodegenerative disease in Guam, PNAS 2004;101:12228-31.
12. Cox PA, Banack SA, Murch SJ, Rasmussen U, Tien G, Bidigare RR, Metcalf JS, Morrison LF, Codd GA, Bergman B. Diverse taxa of cyanobacteria produce {beta}-N-methylamino-L-alanine, a neurotoxic amino acid. PNAS 2005;102,5074-8.
13. Rao SD, Banack SA, Cox PA, Weiss JH. BMAA selectively injures motor neurons via AMPA/kainate receptor activation. Exp Neurol. 2006;201:244-52.
14. Karlsson O, Berg C, Brittebo EB, Lindquist NG. Retention of the cyanobacterial neurotoxin beta-N-methylamino-l-alanine in melanin
an neuromelanin-containing cells - a possible link between Parkinson dementia complex and pigmentary retinopathy. Pigment Cell Melanoma Res. 2008;22:120-30.
15. Lucas B. Phycotoxins in seafood – toxicological and chromatographic aspects. J Chromat. 1992;624:439-56.
16. Carmichael WW, Falconer IR. Diseases related to freshwater blue-green algal toxins and control measures. In: Carmichael WW, Falconer IR, eds. Algal toxins in seafood and drinking water. London: Acad Press; 1993.
17. Gallacher S, Flynn KJ, Franco JM, Brueggemann EE, Hines HB. Evidence for production of paralytic shellfi sh toxins by bacteria associated with Alexandrium spp. (Dinophyta) in culture. Appl Environ Microbiol. 1997;63:239-45.
18. Michalski M. Paralityczne toksyny morskie jako zagrożenie dla zdrowia konsumenta. Medycyna Wet. 2007;63(12)1530-3.
19. Bordner J, Thiessen WE, Bates HA, Rapoport H. The structure of a crystalline derivative of saxitoxin. The structure of saxitoxin. J Am Chem Soc. 1975;97(21):6008-12.
20. Schantz EJ, Ghozerossian VE, Achonoes HK, Strong FM, Springer JP, Pezzanite JO, Clardy J. The structure of saxitoxin. J Chem Soc. 1975;97:1238-9.
21. Lee KC, Loh TP. Total synthesis of antillatoxin. Chem Commun. 2006;40:4209-4211.
22. Li WI, Berman FW, Okino T, Yokokawa F, Shioiri T, Gerwick WH, Murray TF. Antillatoxin is a marine cyanobacterial toxin that potently activates voltage-gated sodium channels. PNAS 2001;98:599-7604
23. Nogle LM, Okino T, Gerwick WH. Antillatoxin B a neurotoxic lipopeptide from the marine cyanobacterium Lyngbya majuscula. J Natural Prod. 2001;64(7):983-5.
24. Edwards DJ, Marquez BL, Nogle LN, McPhail K, Goeger DE, Roberts MA, Gerwick WH. Structure and biosynthesis of the Jamaicamides, new mixed polyketide-peptide neurotoxins from the marine cyanobacterium Lyngbya majuscule. Chem Biol. 2004;11:817-833.
25. Codd GA, Bell SG, Brooks WP. Cyanobacterial toxins in water. Water Sci Technol. 1989;21:1-13.
26. Chorus I, Falconer IR, Salas HJ, Bartram J. Health risks caused by freshwater cyanobacteria in recreational waters. J Toxicol Environ Health B. 2000;3:323-347.
27. Codd GA, Ward CJ, Beattie KA, Bell SG. Widening perceptions of the occurrence and signifi cance of cyanobacterial toxins. In: Peshek GA, Löffelhardt W, Schmetterer G. (editors) The Phototrophic Procaryotes. New York: Kluwer Acad Plenum Publish, 1999;623-632.
28. Yoo RS, Carmichael WW, Hoehn RC, Hrudey SE. Cyanobacterial (blue green algae) toxins: a resource guide, Am Waterworks Assoc Res Found. Denver: 1995.
29. Cohen SG, Reif CB. Cutaneous sensitization to blue-green algae. J Allergy 1953;24:452-7.
30. Kuiper-Goodman T, Falconer IR, Fitzgerald J. Human health aspects. In: Chorus I, Bartram J, eds. Toxic cyanobacteria in water: A guide to
public Heath signifi cance, monitoring and management. London: Spon/Chapman & Hall. 1999; pp. 114-152.
31. Dittmann E, Wiegand C. Cyanobacterial toxins - occurrence, biosynthesis and impact on human affairs. Mol. Nutr Food Res. 2006;50:7-17.
