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Saxitoxina
Fórmula esquelética
Modelo de pelota y palo
Modelo que llena el espacio
Nombres
Nombre IUPAC
[(3a S , 4 R , 10a S ) -10,10-dihidroxi-2,6-diiminooctahydro-1 H , 8 H -pirrolo [1,2- c ] purin-4-il] carbamato de metilo
Identificadores
Modelo 3D ( JSmol )
CHEBI
CHEMBL
ChemSpider
Tarjeta de información ECHA100.160.395 Edita esto en Wikidata
KEGG
UNII
  • EnChI = 1S / C10H17N7O4 / c11-6-15-5-4 (3-21-8 (13) 18) 14-7 (12) 17-2-1-9 (19,20) 10 (5,17) 16-6 / h4-5,19-20H, 1-3H2, (H2,12,14) (H2,13,18) (H3,11,15,16) / t4-, 5-, 10- / m0 / s1 ☒norte
    Clave: RPQXVSUAYFXFJA-HGRQIUPRSA-N ☒norte
  • InChI = 1 / C10H17N7O4 / c11-6-15-5-4 (3-21-8 (13) 18) 14-7 (12) 17-2-1-9 (19,20) 10 (5,17) 16-6 / h4-5,19-20H, 1-3H2, (H2,12,14) (H2,13,18) (H3,11,15,16) / t4-, 5-, 10- / m0 / s1
    Clave: RPQXVSUAYFXFJA-HGRQIUPRBO
  • O = C (OC [C @@ H] 2 ​​/ N = C (/ N) N3 [C @] 1 (/ N = C (\ N [C @ H] 12) N) C (O) (O) CC3) N
Propiedades
C 10 H 17 N 7 O 4
Masa molar299,291  g · mol −1
Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para materiales en su estado estándar (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa).
☒norte verificar  ( ¿qué es   ?)controlarY☒norte
Referencias de Infobox

La saxitoxina ( STX ) es una potente neurotoxina y la toxina paralítica de los mariscos (PST) más conocida . La ingestión de saxitoxina por parte de los humanos, generalmente por consumo de mariscos contaminados por floraciones de algas tóxicas , es responsable de la enfermedad conocida como intoxicación paralítica por mariscos (PSP).

El término saxitoxina se origina en el nombre del género de la almeja mantequera ( Saxidomus ) de la que se aisló por primera vez. Pero el término saxitoxina también puede referirse al conjunto completo de más de 50 neurotoxinas estructuralmente relacionadas (conocidas colectivamente como "saxitoxinas") producidas por algas y cianobacterias que incluyen la propia saxitoxina (STX), neosaxitoxina (NSTX), goniautoxinas (GTX) y decarbamoilsaxitoxina. (dcSTX).

La saxitoxina tiene un gran impacto ambiental y económico, ya que su presencia en mariscos bivalvos como mejillones , almejas , ostras y vieiras conduce con frecuencia a la prohibición de la recolección comercial y recreativa de mariscos en muchas aguas costeras templadas de todo el mundo, incluidos el noreste y el oeste de los Estados Unidos, el oeste Europa, este de Asia, Australia, Nueva Zelanda y Sudáfrica. En los Estados Unidos, se ha producido una intoxicación paralítica por mariscos en California , Oregón , Washington , Alaska y Nueva Inglaterra .

Fuente en la naturaleza [ editar ]

La saxitoxina es una neurotoxina producida naturalmente por ciertas especies de dinoflagelados marinos ( Alexandrium sp., Gymnodinium sp., Pyrodinium sp.) Y cianobacterias de agua dulce ( Dolichospermum cicinale sp., Algunas Aphanizomenon spp., Cylindrospermopsis sp., Lyngbya sp., Planktothrix sp. ) [1] [2] La saxitoxina se acumula particularmente en los filtros de alimentación de bivalvos. [ cita requerida ]

También se ha encontrado saxitoxina en al menos 12 especies de pez globo marino en Asia y una tilapia de agua dulce en Brasil. [3] Sin embargo, la fuente última de STX a menudo todavía es incierta. El dinoflagelado Pyrodinium bahamense es la fuente de STX que se encuentra en Florida . [4] [5] Investigaciones recientes muestran la detección de STX en la piel, los músculos, las vísceras y las gónadas del pez globo del sur " Indian River Lagoon ", con la concentración más alta (22,104 μg de STX eq / 100 g de tejido) medida en el ovarios . Incluso después de un año de cautiverio, el moco de la piel seguía siendo muy tóxico. [6]Las concentraciones en el pez globo de los Estados Unidos son similares a las que se encuentran en Filipinas, Tailandia, [5] Japón, [5] [7] y países de América del Sur. [8] El pez globo también acumula una toxina estructuralmente distinta, la tetrodotoxina . [ cita requerida ]

Estructura y síntesis [ editar ]

El diclorhidrato de saxitoxina es un sólido higroscópico amorfo, pero la cristalografía de rayos X de derivados cristalinos permitió determinar la estructura de la saxitoxina. [9] [10] La oxidación de la saxitoxina genera un derivado de purina altamente fluorescente que se ha utilizado para detectar su presencia. [11]

Se han realizado varias síntesis totales de saxitoxina. [12] [13] [14]

Mecanismo de acción [ editar ]

Un diagrama de la topología de la membrana de una proteína del canal de sodio dependiente de voltaje. Los sitios de unión para diferentes neurotoxinas se indican mediante el color. La saxitoxina se indica en rojo.
Artículo principal: bloqueador de canales de sodio

La saxitoxina es una neurotoxina que actúa como un bloqueador de los canales de sodio selectivo, reversible y dependiente de voltaje. [15] [16] Una de las toxinas naturales más potentes conocidas, actúa sobre los canales de sodio de las neuronas activados por voltaje , previniendo la función celular normal y provocando parálisis . [ cita requerida ]

El canal de sodio dependiente de voltaje es esencial para el funcionamiento neuronal normal. Existe como proteínas integrales de membrana intercaladas a lo largo del axón de una neurona y que poseen cuatro dominios que atraviesan la membrana celular . La apertura del canal de sodio dependiente de voltaje ocurre cuando hay un cambio en el voltaje o algún ligando se une de la manera correcta. Es de suma importancia que estos canales de sodio funcionen correctamente, ya que son esenciales para la propagación de un potencial de acción . Sin esta capacidad, la célula nerviosa se vuelve incapaz de transmitir señales y la región del cuerpo que enerva queda aislada del sistema nervioso.. Esto puede conducir a la parálisis de la región afectada, como en el caso de la saxitoxina. [ cita requerida ]

La saxitoxina se une de forma reversible al canal de sodio. Se une directamente al poro de la proteína del canal, ocluyendo la abertura e impidiendo el flujo de iones de sodio a través de la membrana. Esto conduce al cierre nervioso explicado anteriormente. [ cita requerida ]

Biosíntesis [ editar ]

Aunque la biosíntesis de la saxitoxina parece compleja, los organismos de dos reinos diferentes , de hecho dos dominios diferentes , especies de dinoflagelados marinos y cianobacterias de agua dulce , son capaces de producir estas toxinas. Si bien la teoría predominante de la producción de dinoflagelados se basaba en el mutualismo simbiótico con las cianobacterias, ha surgido evidencia que sugiere que los dinoflagelados, por sí mismos, también poseen los genes necesarios para la síntesis de saxitoxinas. [17]

La biosíntesis de saxitoxina es la primera vía de alcaloides no terpénicos descrita para las bacterias, aunque el mecanismo exacto de la biosíntesis de saxitoxina sigue siendo esencialmente un modelo teórico. El mecanismo preciso de cómo los sustratos se unen a las enzimas aún se desconoce, y los genes involucrados en la biosíntesis de la saxitoxina son putativos o solo se han identificado recientemente. [17] [18]

En el pasado se han propuesto dos biosíntesis. Las versiones anteriores difieren de una propuesta más reciente de Kellmann, et al. basado tanto en consideraciones biosintéticas como en evidencia genética no disponible en el momento de la primera propuesta. El modelo más reciente describe un grupo de genes STX (sxt) utilizado para obtener una reacción más favorable. La secuencia de reacción más reciente de Sxt en cianobacterias [18] es la siguiente. Consulte el diagrama para obtener una biosíntesis detallada y estructuras intermedias.

Biosíntesis
  1. Comienza con la carga de la proteína portadora de acilo (ACP) con acetato de acetil-CoA , produciendo el intermedio 1.
  2. A esto le sigue la metilación catalizada por SxtA de acetil-ACP, que luego se convierte en propionil-ACP, produciendo el intermedio 2.
  3. Más tarde, otro SxtA realiza una reacción de condensación de Claisen entre propionil-ACP y arginina que produce el intermedio 4 y el intermedio 3.
  4. SxtG transfiere un grupo amidino de una arginina al grupo α-amino del intermedio 4 que produce el intermedio 5.
  5. El intermedio 5 luego se somete a una condensación similar a retroaldol por SxtBC, produciendo el intermedio 6.
  6. SxtD agrega un doble enlace entre C-1 y C-5 del intermedio 6, lo que da lugar al desplazamiento de 1,2-H entre C-5 y C-6 en el intermedio 7.
  7. SxtS realiza una epoxidación del doble enlace produciendo el intermedio 8, y luego una apertura del epóxido a un aldehído , formando el intermedio 9.
  8. SxtU reduce el grupo aldehído terminal del intermedio STX 9, formando así el intermedio 10.
  9. SxtIJK cataliza la transferencia de un grupo carbamoilo al grupo hidroxilo libre en el intermedio 10, formando el intermedio 11.
  10. SxtH y SxtT, junto con SxtV y el grupo de genes SxtW, realizan una función similar que es la hidroxilación consecutiva de C-12, produciendo así saxitoxina y terminando la ruta biosintética de STX.

Enfermedad y envenenamiento [ editar ]

Toxicología [ editar ]

La saxitoxina es muy tóxica para los conejillos de indias , mortal a solo 5 μg / kg cuando se inyecta por vía intramuscular . Las dosis letales ( LD50 ) para ratones son muy similares con diferentes vías de administración: iv es 3,4 μg / kg, ip es 10 μg / kg y po es 263 μg / kg. La DL50 oral para humanos es de 5,7 μg / kg, por lo que aproximadamente 0,57 mg de saxitoxina (1/8 de un grano de arena de tamaño mediano) es letal si se ingiere y la dosis letal por inyección es aproximadamente 1/10 de esa (aproximadamente 0,6 μg / kg). Se estima que la toxicidad por inhalación humana de la saxitoxina en aerosol es de 5 mg · min / m 3.. La saxitoxina puede ingresar al cuerpo a través de heridas abiertas y se ha sugerido una dosis letal de 50 μg / persona por esta vía. [19]

Enfermedad en humanos [ editar ]

La enfermedad humana asociada con la ingestión de niveles nocivos de saxitoxina se conoce como envenenamiento paralítico por mariscos , o PSP, y la saxitoxina y sus derivados a menudo se denominan "toxinas de PSP". [1]

La importancia médica y ambiental de la saxitoxina se deriva del consumo de mariscos contaminados y de ciertos peces que pueden concentrar la toxina de los dinoflagelados o cianobacterias. El bloqueo de los canales de sodio neuronales que se produce en la PSP produce una parálisis flácida que deja a la víctima tranquila y consciente a través de la progresión de los síntomas . La muerte a menudo ocurre por insuficiencia respiratoria . Las toxinas PSP se han implicado en diversas muertes de animales marinos que implican la transferencia trófica de la toxina desde su fuente de algas hacia arriba en la cadena alimentaria hacia depredadores superiores . [ cita requerida ]

Los estudios en animales han demostrado que los efectos letales de la saxitoxina se pueden revertir con 4-aminopiridina , [20] [21] [22] pero no hay estudios en seres humanos. Al igual que con cualquier agente paralítico, la reanimación boca a boca o la ventilación artificial por cualquier medio mantendrá viva a la víctima envenenada hasta que se administre el antídoto o el efecto del veneno desaparezca. [ cita requerida ]

Interés militar [ editar ]

Ver también: programa de armas biológicas de Estados Unidos

La saxitoxina, en virtud de su LD50 extremadamente bajo, se presta fácilmente al uso de armas. En el pasado, se ha considerado para el uso militar de los Estados Unidos y fue desarrollado como un arma química por el Ejército de Estados Unidos . [23] Se sabe que la saxitoxina fue desarrollada tanto para uso militar abierto como para fines encubiertos por la CIA . [24] Entre las reservas de armas se encontraban municiones M1 que contenían saxitoxina o toxina botulínica o una mezcla de ambas. [25] Por otro lado, se sabe que la CIA ha emitido una pequeña dosis de saxitoxina al piloto del avión espía U-2 Francis Gary Powers.en forma de una pequeña inyección escondida dentro de un dólar de plata, para usar en caso de su captura y detención. [24] [25]

Después de la prohibición de 1969 de la guerra biológica por parte del presidente Nixon , las reservas estadounidenses de saxitoxina fueron destruidas y cesó el desarrollo de la saxitoxina como arma militar. [26] Sin embargo, en 1975 la CIA informó al Congreso que había guardado una pequeña cantidad de saxitoxina y veneno de cobra contra las órdenes de Nixon, que luego fue destruida o distribuida a los investigadores. [24]

Está incluido en el anexo 1 de la Convención sobre armas químicas . El ejército de los Estados Unidos aisló la saxitoxina y le asignó la designación de arma química TZ . [ cita requerida ]

Ver también [ editar ]

  • Materiales de referencia canadienses
  • Potencial de acción
  • Alexandrium tamarense
  • Anabaena circinalis
  • Floración de algas nocivas
  • Intoxicación paralítica por mariscos
  • Brevetoxina
  • Ciguatoxina
  • Ácido domoico
  • Ácido okadaico
  • Tetrodotoxina

Referencias [ editar ]

  1. ^ a b Clark RF; Williams SR; Nordt SP; Manoguerra AS (1999). "Una revisión de intoxicaciones por mariscos seleccionados" . Submarino Hyperb Med . 26 (3): 175–84. PMID  10485519 . Consultado el 12 de agosto de 2008 .
  2. ↑ Landsberg, Jan H. (2002). "Los efectos de las floraciones de algas nocivas en los organismos acuáticos". Reseñas en Ciencias Pesqueras . 10 (2): 113–390. doi : 10.1080 / 20026491051695 . S2CID 86185142 . 
  3. ^ Galvão, JA; Oetterer, M .; Bittencourt-Oliveira Mdo, MDC; Gouvêa-Barros, S .; Hiller, S .; Erler, K .; Luckas, B .; Pinto, E .; Kujbida, P. (2009). "Acumulación de saxitoxinas por tilapia de agua dulce (Oreochromis niloticus) para consumo humano". Toxicon . 54 (6): 891–894. doi : 10.1016 / j.toxicon.2009.06.021 . PMID 19560484 . 
  4. ^ Smith, EA; Grant, F .; Ferguson, CMJ; Gallacher, S. (2001). "Biotransformaciones de toxinas de mariscos paralíticos por bacterias aisladas de moluscos bivalvos" . Microbiología aplicada y ambiental . 67 (5): 2345–2353. doi : 10.1128 / AEM.67.5.2345-2353.2001 . PMC 92876 . PMID 11319121 .  
  5. ^ a b c Sato, S .; Kodama, M .; Ogata, T .; Saitanu, K .; Furuya, M .; Hirayama, K .; Kakinuma, K. (1997). "La saxitoxina como principio tóxico de un globo de agua dulce, Tetraodon fangi, en Tailandia". Toxicon . 35 (1): 137–140. doi : 10.1016 / S0041-0101 (96) 00003-7 . PMID 9028016 . 
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Enlaces externos [ editar ]

  • [1] Intoxicación paralítica por mariscos
  • [2] Neil Edwards. Los laboratorios químicos. Facultad de Química, Física y Ciencias Ambientales. Universidad de Sussex en Brighton. Saxitoxina: de la intoxicación alimentaria a la guerra química
  • Cianobacterias tóxicas en el agua: una guía sobre sus consecuencias para la salud pública, seguimiento y gestión. Editado por Ingrid Chorus y Jamie Bartram, 1999. Publicado por la Organización Mundial de la Salud. ISBN 0-419-23930-8