Отравления токсинами динофлагеллят: варианты и последствия

Динофлагелляты — пресноводные и морские жгутиконосцы с развитым внутриклеточным панцирем, благодаря которому они часто имеют необычную причудливую форму. Описано более пяти тысяч видов этих протист, большинство способны к фотосинтезу и входят в состав фитопланктона. Массовые вспышки численности некоторых представителей динофлагеллят приводят к цветению воды. Такое явление вызывает изменение цвета воды за счёт содержащихся в клетках динофлагеллят пигментов, например, к так называемым «красным приливам», но более важным аспектом этого феномена является интенсивное выделение в воду токсинов, которые не имеют вкуса и цвета и могут накапливаться в организме рыб и беспозвоночных, вызывать гибель морских животных, а так же приводить к тяжёлым отравлениям у людей при употреблении в пищу морепродуктов. Количество случаев отравления токсинами этих микроорганизмов – от 50 000 до 500 000 в год. Как правило, виды, продуцирующие токсины, присутствуют в воде и в норме, но в небольшой концентрации, не представляющей угрозы.

Токсины динофлагеллят воздействуют на натриевые, калиевые и кальциевые потенциал-зависимые каналы, которые  участвуют в сокращении мускулатуры, выделении гормонов, получении сигналов от окружающей среды, обработке информации мозгом и передаче сигнала от мозга к другим органам. Такие каналы состоят из шести трансмембранных сегментов. 1-4 сегмент отвечают за восприятие электрического потенциала, оставшиеся два сегмента образуют пору. Поскольку токсины очень разнообразны по химической природе, механизм и последствия их действия могут быть различными. Гидрофильные токсины блокируют каналы физически. Алкалоиды и жирорастворимые токсины связываются с рецепторами каналов в мембране, изменяя их зависящую от напряжения пропускную способность. Пептидные токсины изменяют пропускную способность, связываясь с участками каналов на поверхности клеток. Разные токсины приводят к развитию различной симптоматики, поэтому выделяют ряд разных форм отравления, например, паралитическое отравление моллюсками, нейротоксическое отравление моллюсками, амнезия при отравлении моллюсками и другие. Ряд токсинов, например сакситоксин, описаны уже давно, но в последние годы было выявлено ещё несколько токсинов динофлагеллят, таких как азаспирацид и ессотоксин

Паралитическое отравление моллюсками приводит к поражению нервов и желудочно-кишечного тракта. Симптомы включают онемение конечностей, затруднение дыхания, может наступать полный паралич. При тяжёлых отравлениях появляется различная неврологическая симптоматика, вплоть до остановки дыхания, сердечнососудистого шока и смерти. Летальность составляет 15%. Сакситоксин –наиболее изученный и один из наиболее опасных из ассоциированных с этой формой отравления токсинов, в природе найдено ещё 57 аналогов этого токсина. Он связывается с петлёй между доменами 1 и 2 натриевого канала. В результате ни периферические нервные волокна, ни мышцы не могут генерировать потенциал, необходимый для их работы. Сакситоксин блокирует также и кальциевые каналы, родственные натриевым каналам. Связывание с калиевыми и натриевыми каналами происходит по различным механизмам. В случае кальциевых каналов меняется пропускная способность канала, но его блокирования не происходит. При этом с каналом связывается не единственная молекула токсина, как это происходит при ингибировании натриевых каналов, а четыре и более молекулы токсина. Транспортёры меди также рассматриваются как мишени сакситоксина. Токсины данной группы связываются с ионными каналами обратимо. Выделенные микроорганизмами подобные сакситоксину токсины трансформируются в сообществе морских организмов, в новые продукты, которые могут быть даже более ядовитыми, чем исходные токсины. Биотрансформацию могут осуществлять, например, моллюски и различные бактерии, которые  способны как к биотрансформации, так и к биодеградации подобных веществ.

Нейротоксическое отравление моллюсками связано с употреблением в пищу моллюсков, подвергшихся воздействию цветения динофлагеллят Kerenia brevis. Этот вид продуцирует два типа токсинов, гемолитический и нейротоксичный бреветоксин. Бреветоксрны – термоустойчивые и кислотоустойчивые вещества без вкуса и запаха, последствия их употребления включают нарушения работы пищеварительной системы, нарушение координации движения и мышечные боли. Под воздействием бревитоксинов натриевые каналы становятся проницаемыми и натрий бесконтрольно поступает в клетку. Из-за того, что при этом замедляется работа натриевых каналов, отравление сопровождается специфическими сенсорными ощущениями. Выброс нейромедиаторов ведёт к сокращению гладкой мускулатуры, в частности, трахеи. Бревитоксины взаимодействуют со своими мишенями в соотношении 1:1.

Сигуатера – отравление, связанное с употреблением в пищу тропических рыб, накапливающих термостабильный гиброфобный токсин динофлагеллят – сигуатоксин. Сигуатоксин приводят к поражению пищеварительной и нервной системы, а так же сердца. В случаях, связанных с употреблением рыбы из Тихого океана преобладает поражение нервной системы, а из Карибского моря – желудочно-кишечного тракта. При отравлении активируются потенциал-зависимые натриевые каналы. Даже 0.1 мкг токсина достаточно ля того чтобы вызвать отравление у взрослого человека. Механизм действия токсинов данной группы схож с бревитоксином, но афинность взаимодействия выше.

Отравление азоспирацидом происходит при употреблению в пищу моллюсков, поражаются, преимущественно, нервная и пищеварительная системы. Также возможет некроз лимфоидной ткани. Эффект этой группы токсинов связан с воздействием на кальциевые каналы. Основной мишенью ессотоксина является сердце и клетки нервной системы. Палитоксин взывает отравления при употреблении в пищу рыбы, крабов и морских ежей. Это один из самых описанных ядов. В отличие от тех токсинов, о которых было сказано выше, он является гемолитическим. Он приводит к открытью неселективных катионных каналов, что приводит к деполяризации мембраны, оттоку калия и поступлению натрия. Деполяризация мембран ведёт к открытию потенциал-зависимых кальциевых каналов. Такие нарушения на уровне распределения ионов ведут к выделению нейромедиаторов, гистамина, сокращению поперечнополосатых мышц и гладкой мускулатуры.

Маловероятно, что ионные каналы клеток млекопитающих изначально были мишенями токсинов динофлагеллят. Наиболее распространённая гипотеза – использование токсина динофлагеллятами для защиты от поедания, но и она пока не имеет подтверждения. Нейротоксины динофлагеллят интересны не только из-за тог, что они являются источником опасности и причиной экономического ущерба. На их основе могут создаваться лекарственные препараты. Сакситоксин, заключённый в липосомы может применяться для лечения локальных болей. Проблема заключается в его системной токсичности. Некоторые производные сакситоксина могут быть эффективны против хронической головной боли напряжения.