Palitoxina este o toxină non-proteică produsă de unii reprezentanți ai nevertebratelor marine . Este una dintre cele mai toxice substanțe găsite în fauna sălbatică și, în același timp, una dintre cele mai complexe ca structură a substanțelor de origine naturală.
Se găsește la coralii zoantarii cu șase vârfuri ( Palythoa toxica , P. tuberculosa , P. caribacorum , etc.); este posibil ca palitoxina să fie produsă nu de zoontari înșiși, ci de microalge - dinoflagelate din genul Ostreopsis, care sunt în simbioză cu aceștia (se presupune că dinoflagelatele în sine nu sunt sursa primară a toxinei, ci sunt produse în primul rând de bacterii care trăiesc în ele). Unele vieți marine (unele specii de pești și crabi) care trăiesc în comunități cu zoontari sau se hrănesc cu aceștia pot acumula palitoxină ( majoritatea cazurilor de otrăvire umană cu această toxină sunt asociate cu consumul unor astfel de bioacumulatori secundari) [1] . Nativii din Tahiti și din Insulele Hawaii au folosit de mult timp zoantaria pentru a pregăti arme otrăvite.
A fost izolat pentru prima dată de R. Moore și Paul Scheuer în 1971 din Palythoa toxica . A fost posibilă descifrarea completă a structurii și stabilirea structurii sale stereochimice abia în 1982, care a fost un eveniment remarcabil în chimia bioorganică [2] .
Structura neobișnuită și complexă (inclusiv prezența multor centri chirali în molecule ) a compușilor precum maitotoxina , palitoxina etc. face ca stabilirea structurii lor în sine să fie o sarcină foarte dificilă și necesită eforturile atât ale celor mai competenți oameni de știință, cât și ale utilizarea celor mai avansate metode de analiză chimică și fizico-chimică (inclusiv cele care pur și simplu nu existau înainte). De exemplu, stabilirea structurii și structurii spațiale a palitoxinei timp de mulți ani a fost realizată de 3 grupuri de oameni de știință de top din lume (de la universitățile din Hawaii și Harvard , precum și colaborări ale mai multor universități japoneze de top). Pentru a obține succes, ei au trebuit nu numai să folosească cele mai moderne metode de chimie analitică ( spectroscopie RMN bidimensională , spectrometrie de masă ), dar și să dezvolte și să aplice metode nestandard de analiză chimică (în special, molecula de palitoxină a fost supusă anterior). la modificări chimice și la degradarea selectivă parțială oxidativă în diverse fragmente, care au fost apoi studiate separat). O dificultate deosebită este stabilirea stereochimiei (structurii spațiale) a unor astfel de compuși. Nici palitoxina în sine, nici diferiții săi derivați modificați chimic nu au fost încă obținuți într-o formă cristalină în scopul utilizării analizei de difracție cu raze X pentru a le stabili structura . Chiar și în sine obținerea unor cantități suficiente de astfel de substanțe nu este o sarcină ușoară. Singura sursă disponibilă de producție este izolarea de organismele vii care le biosintetizează sau le bioacumulează în sine (și, de regulă, conținutul lor este foarte mic). De exemplu, pentru a obține mitotoxină pură, a fost necesar să se cultive dinoflagelate din specia Gambierdiscus toxicus timp de un an pentru a obține aproximativ 4000 de litri de cultură (cu o concentrație celulară de 2 * 10 6 /l) și apoi se aplică o multi-etapă. procedeu de izolare, concentrare și purificare a acestui compus. Ca rezultat, a fost posibil să se obțină aproximativ 5 mg (!) de mitotoxină pură chimic [3] .
Un compus cu o structură atât de complexă și neobișnuită a atras imediat atenția chimiștilor sintetici în încercarea de a-și realiza sinteza chimică completă. În 1989, un grup de oameni de știință condus de Yoshito Kishi a efectuat o sinteză parțială a palitoxinei [4] . În 1994, o echipă de cercetători condusă de Yoshito Kishi a realizat o sinteză completă a acestui compus [5] .
În prezent, au fost izolate mai multe toxine asemănătoare palitoxinei ca structură (ostreocină D, mascarenotoxina etc.).
Este o substanță amorfă albă; puțin solubil în dimetil sulfoxid , piridină și apă , slab în alcooli ; insolubil în acetonă , dietil eter și cloroform ; se descompune la ~ 300 °C; își pierde activitatea în medii puternic acide și alcaline. Isi pastreaza activitatea in apa clocotita.
Molecula de palitoxină este o structură de lanț unică construită din cicluri di-, tri- și tetrahidroxitetrahidropiran și furani legate într-o singură structură prin lanțuri de polioli saturate și nesaturate. La capătul N-terminal al moleculei de palitoxină, există o grupare amino primară, iar capătul C-terminal este acilat cu un rest beta-aminoacrilaminopropanol [2] . Molecula conține 7 legături duble , 42 de grupări hidroxil , 64 de centri chirali , iar părțile hidrofobe și hidrofile pot fi distinse în ea. Datorită prezenței multor centri chirali și a legăturilor duble (pentru care este posibilă izomeria cis-trans ), 10 21 stereoizomeri sunt teoretic posibili pentru palitoxină [1] .
Foarte toxic pentru cei cu sânge cald:
Este una dintre cele mai puternice otrăvuri de natură non-proteică [6] . (Și mai otrăvitoare sunt mitotoxina și ciguatoxina , izolate din flagelate unicelulare (dinoflagelate) găsite la unele specii de plancton.)
Are un efect cardiotoxic pronunțat. Moartea se observă după 5-30 de minute ca urmare a îngustării vaselor coronare, a aritmiei și stopului respirator, precum și a hemolizei masive . Mecanismul de acțiune toxică se datorează legăturii sale puternice la Na,K-ATPazele celulelor țesutului nervos, inimii și eritrocitelor (mai precis, efectul fiziologic al palitoxinei, în primul rând, se manifestă prin deteriorarea Na,K). -ATPazele inimii, eritrocitelor și țesutului nervos, în timp ce efectele perturbării activității acestor enzime în alte organe și țesuturi pur și simplu nu au timp să se manifeste înainte de debutul morții). Mecanismul molecular specific de acțiune al palitoxinei este asociat cu translația Na,K-ATP-azelor în așa-numitele. „conformație deschisă”, ca urmare a căreia enzima se transformă într-un canal ionic deschis pentru ionii Na și K. Aceasta duce la o încălcare bruscă a gradientului ionic natural și moartea celulei. Un mecanism similar de acțiune determină sensibilitatea doar a celulelor animale la această toxină ( drojdia , în special, este insensibilă la aceasta) [1] [7] .
Nu există un antidot pentru palitoxină. Unele vasodilatatoare ( papaverină , dinitrat de izosorbid ) pot fi considerate potenţiale antidoturi (experimentele pe animale şi-au demonstrat eficacitatea, dar numai în cazul administrării imediate direct în inimă) [8] .
Majoritatea cazurilor de otrăvire sunt asociate cu ingestia de organisme marine care conțin palitoxină [9] [10] [11] [12] . Acvariștii au fost, de asemenea, otrăviți (coralii zoontarii sunt populari pentru păstrarea în cultura de acvariu datorită colorației lor strălucitoare și variate, în timp ce majoritatea oamenilor nu sunt conștienți de pericolul pe care îl pot reprezenta dacă sunt manipulați cu neglijență) [13] [14] [15 ] [16] [17] .