Jedy sinic a řas (cyanotoxiny) • Sinice a řasy - Převážně autotrofní organismy - Jednobuněčná nebo mnohobuněčná stélka - Sinice prokaryotní - Rasy eukaryotní • Sinice (Cyanophyta, Cyanobacteria) - Kolonie foto syntetizujících buněk • Vlákna nebo chomáčky - Prokaryotní organismy • Žádné jádro, chloroplasty ani mitochondrie • DNA v nukleoplasmatické oblasti • Fotosyntéza podobná rostlinám - Rozdělení: • Bentické - přisedlé k povrchům a dnu • Planktonové - volně plovoucí kolonie - Vodní květ • Koncentrace nad 10000 buněk/ml • Viditelné zbarvení • Letní měsíce - U nás Microcystis aeruginosa, Aphanisomenonphlos-aquae, Anabaena spp. - Severní Evropa Oscillatoria rubescens - Některé druhy • Plynové vakuoly - Nadnášení - Tvorba pěny 106 buněk/ml - Vysoká toxicita • Monitorování hladiny ve vodě • Na různé úrovni 1 P...póry CS... granule sinicového škrobu L.. lipidové kapénky PB.. karboxyzómy GV... aeroíopy (gasvesiculy), příčný a podélný řez CY.„granule cyanofycinu NP...nuk/eoplazma VA...útvar analogicky vakuolám, který ale není obklopen tonoplastem PL...plasmalema THYL..thylakoid K.ribozomy TW..bančenápřepážka mezi sousedními buňkami ve vlákně YTW...tvořící se buněčná přepážka W...buněčná stěna S...slizová pochva IP... vchlípenina plazmalemy. 'Obr. 1: Podélný řez (TEM) buňkou sinice r. Pseudanabaena, podrobnější schéma (dle Pankratz & Bowen 1963). • Řasy (Algae) - Eukaryotické organismy - mnoho oddělení: • Submikroskopické odlišnosti v morfologii • Složení fotosyntetických barviv • Složení zásobních látek • Typové prolínání - Vývojová větev • Autotrofní organismy • Vázané na vodu - Bentické nebo planktonové - Nej častější toxicita • Rhodophyta ruduchy • Dinophyta obrněnky • Cryptophyta skrytěnky • Chromophyta hnědé řasy http://vydavatelstvi.vscht.cz/knihy/uid_es-006/hesla/img_dl0e3894.html Rhodophyta Převážně mořské organismy - jen málo z nich je sladkovodních velké množství stavebních plánů stélek - jednobuněčných mikroskopické - složité pletivné stélky makroskopické rozměrů - nikdy nemají jakákoliv bičíkatá stádia Barviva: - chlorofyl a_a d, mají i fykobiliny (jako sinice), velice složité životní cykly - rozmnožují se nepohlavne i pohlavně (oogamicky). Povrch buňky j e často kryt mohutnou poly sacharidovou stěni - polysacharidy průmyslové suroviny (například agar). - Potravina • mořský rod Porphyra - nori v Japonsku Zástupci: r. Corallina - velmi častý mořský rod, snadno inkrustuje váp< existují mnohametrové geologické sedimenty z odumřelých s tohoto rodu. r. Batrachospermum - přeslenitě větvený sladkovodní rod. r. Lemanea - jeví se jako tenká trubice, ale má přesleny větví Batrachospermum , jež směřují do centra trubice a ne ven. M podobnou ekologii - roste epikticky (na kamenech) v rychle tekoucích čistých vodách r. Gelidium - jedenz nejčastějšíchprůmyslových zdrojů agaru. Rhodophyta Dinophyta Volně žijící bičíkovci. Velmi složité životní cykly - i přisedlá a amoeboidni stádia. Část obrněnek nemá fotosyntetický aparát a živí se heterotrofně - schopné i aktivního lovu a fagotropie • Barviva - Chlorofyly a_a c • Povrch těla je zpravidla kryt mocnou celulózní schránkou. • Mají velmi zvláštní jádro, zvané dinokaryon. - Obrovské, asi lOx víc DNA, než obvyklé - Chromo somy dinokary onu jsou trvale kondenzované a nemají histoproteiny • Obrněnky mají schopnost produkovat značné množství jedovatých látek - Velmi toxický vodní květ, tzv. red tide • Nejběžnější: - Ceratium, Peridinium - oba rody mají mnoho druhů, sladkovodních i mořských. - Noctiluca miliaris - součást mořského světélkujícího planktónu Transverse furrow — Longitudinal furrow Longitudinal flagellum Cryptophyta Skupina malých bičíkovců Barviva: - chlorofyl a a c a fykobiliny jako sinice Kromě vlastního jádra: - organelu zvanou nukleomorf • degenerované j ádro endosybionta • chloroplast Jejich povrch měkký - dobře stravitelné pro různé planktonní heterotrofy. - jsou chladno milné, zástupcem je rod Cryptomonas ťlil(iľ!>|>last nudení Chromophyta • Velice rozsáhlé oddělení - Zahrnuje sedm tříd - Velice různé organismy • mikroskopické rozsivky • mnohametrové mořské chaluhy. Shodné mikroskopické, ultrastrukturální a biochemické znaky • Barviva - Chlorofyl a a c , většinou i xantofyl fukoxanthin - Chloroplasty 4 membrány • dvě z toho jsou membrány endoplazmatického retikula, většinou spojeného s jádrem. • Pod povrchem chloroplastu věncovitá lamela - vyznačuje polohu chloroplastové DNA • thylakoidy jsou srostlé po trojicích • Zásobní látka je chrysolaminaran, uložený mimo chloroplast, nikdy škrob (další zásobní látky jsou olej, polyfosfátová zrnka - volutin, aj.) • Bičíkatá stádia mají dva heterokontní (nestejnocenné) bičíky, které se liší délkou, funkcí i strukturou mastigonemat Rozdělení toxinů řas a sinic • Neurotoxiny a paralytické toxiny • Hepatotoxiny - alkaloidní - peptidické • Tumor promoting faktory, genotoxiny a mutageny • Cytotoxiny, prymnetoxiny • Embryotoxiny • Dermatotoxické alkaloidy • Lipopolysacharidy • Imunotoxiny a alergeny • Častá smíšená aktivita • Populace jednoho druhu produkuje více různých toxinů 5 Neurotoxiny a paralytické jedy (Paralytic shellfish poisons) • Zástupci látek: - anatoxin a, anatoxin a(s), anatoxin b, homoanatoxin - saxitoxin, neosaxitoxin - aphantoxiny 1-5 - gonyautoxiny - Chemická struktura: • Purinové deriváty - Saxitoxiny, aphantoxiny, gonyautoxiny - Tricyklický perhydropu - Různá substituce • Derivát cyklického N-hydroxyguaninu - Anatoxin a(s) • Jednoduché bicykly - Anatoxin a, homoanato: HOMOANATOXIN-a CH+, N—CH, HN 0 xina H0''\ xCHj ANATOXIN-a(s) BRIEF REVIEW OF NATURAL NONPROTEIN NEUROTOXINS Jm Patocka and Ladislav Stredab Zdroje: Gonyaulax Dinophyta - Mořské řasy • Anabaena, Aphanizomenon - Sinice • Princip účinku: - Aphantoxiny, saxitotin, neosaxitoxin • blokují přenos nervových vzruchů blokací Na kanálů. Nemají žádný vhv na propustnost K iontů. - Anatoxin A a homoanatoxin • způsobují záměnu funkce v pregangliových nervových zakončeních, acetylcholinových receptorech, zvyšují tok Ca iontů do chohnergních nervových zakončení. - Anatoxin a(s) • blokátor cholinesterázy, působí depolarizaci postsynaptických zakončeni, ovlivňuje nikotinové i muskarinové receptory. - Saxitoxin • blokátor Na kanálů (první toxin -zásadní vliv na poznání funkce Na a K kanálů a neurobiologie). in(tlip6dium HVi:-"1""!' s ■A. ca groave -■JI yiíL-5 iLi uťi(SLliu-jc.-jrii NORMAL EVENTS tií* ■ Ca1' n • ■ • EFECI5 OF SAXITOXIN Ms* • Caíl * • * * Anon ir.Ui."w....™iKLB.ÍJi- A*ür Cyst development in Gonyaulax encavQta: resting cyst; motile cell; (C} temporary cyst. Changes in environmental factors which stimulate the formation and conversion of cysts (encystment and excystment) are indicated (Adapted from: Yentsch & Incze, 1980}. •Cysty obsahují až 1000 krát více toxínu • Příznaky otravy anatoxiny - Anatoxin-a, homoanatoxin-a, anatoxin-a(s) • Anabaena flos-aquae • Potsynaptické depolarizující neuromuskulární blokátory • Inhibitory acetylcholinesterasy • Silná vazba na nikotinový receptor • Hypersalivace • Diarrhea • Paralýza • Smrt zástavou dýchání • Potenciální bojové jedy - Vstřebávání • Inhalací • Neporušenou kůží • Perorálně Zapojení do potravního řetězce - Akumulace v korýších a rybách - Klimaticky závislé i nezávislé Intoxikace PSP - Relaxace hladké svaloviny cév - Deprese akčního potenciálu srdce - Blokování sodíkového kanálu • Guanidinový kruh podmínkou účinku • Blokování z vnější strany kanálu • Otevřený i zavřený kanál http://www.pac.dfo-mpo.gc.ca/ops/fnVshellfish/Biotoxins/closures/default_e.htm http://www.voutube.com/watch?v=3 YL37HRWík Příznaky otravy saxitoxiny - Konzumace kontaminovaných potravin • Ústřice, korýši • Nástup velmi rychle - LDp.o. 0.5 mg, i.v. 0.05 mg - Dřevěnění prstů, jazyka - Pocit žízně - Bolest konečků prstů - Silná otrava • GIT poruchy • Bolest hlavy • Porucha koordinace pohybů • Paralýza ascendentního typu • Poruchy kognitivních funkcí • Útlum dýchám Outbreaks of paralytic shellfish poisoning (1=66), by month; Alaska, 1973-94 lanuaiy February March April 8 Acid Hydrolysis Paralytic Shellfish Poisoning: The Alaska Problem Raymond RaLonce VarreAcviso-yF^-ar AquatJtwe Special's! • Pro diferenciální diagnostiku absence hypotense • PSP sloučeniny - saxitoxin, neosaxitoxin, gonyautoxin I, gonyautoxin III, a decarbamoyl saxitoxin • toxicita ve stejných dávkách - gonyautoxiny II, IV, V, VI, VIII, VIII- rot, ämm \ epimer, sulfokarbamoyl gonyautoxin I, • podstatně méně toxické - závislost dávka-účinek • Použití - bojový jed - experimentální látka - testování na myších HlUHMV^aWKl 9 Tetrodoxin TTX - Potentní a rychle účinkující - Tetraodontiformes • tetraodon pufferfish • ovaria, játra, střeva největší obsah • kůže jen stopy • Japonsko 646 případů mezi 1974 a 1983 (179 smrtelných), současnost 30-100 ročně - Některé žáby, chobotnice, plži • Produkce kolonizující bakterie - Neobvyklá tricyklická struktura • guanidinium toxíny • aminoperhydrochinazolin - Specifická blokáda Na kanálů nervových buněk - tetrodotoxin-Na+ vazebné místo extrémně úzké - TTX se chová j ako hy drátovaný Na+ - Vstup do ústí kanálu, vazba na glutamát v peptidu - Konformační změny - Elektrostatická vazba na otevřený kanál https://www.youtube.com/watch?v=dBXhZAciT8Q http://www.life.umd.edu/grad/mlfsc/zctsiiiVionchannel.html - Extrémni toxicita TTX • Minimum p. o. je 30 ug/kg - Rozklad v kyselém prostředí žaludku • Teplotně stabilní, rozklad v kyselině a zásadách - Příznaky otravy • V minutách až hodinách • Chvění a znecitlivení j azyka, rtů a konečků prstů • Bolest hlavy, nauzea, zvracení průjem • Druhý stupeň - Pokračujícíparestézie - Paralýza - Neschopnost pohybu - Křeče, arytmie, duševní vyšinutost • Smrt zástavou dechu do 8 hodin - Někdy plně při vědomí těsně před smrtí http://www.youtube.com/watch?v=hBxdsv9THH8 Brevetoxiny 'Gymnodinium breve (Ptychodiscus brevis) -Tzv. red tide •Masivní úhyn ryb •Mexický záliv, Austrálie, pobřeží sev. Ameriky Vw °"~\_-ů 2 L ŕľHO -Polycyklické ethery •Lipofilní •10 a 11 kruhů fVřY v XXI_7 'Ml-trans uspořádám •Poměrně stabilní látky (vysoké a nízké pH je rozkládá -Mechanismus BREVETOXIN-A, a type 1 brevetoxin •Depolarizace, otevření napěťově řízených Na+ kanálů no CH; •Vy" □ •Nekontrolovaný influx Na+ do buňky o-—\ / •Změna napětí při kterém se kanály otvírají, hyperexcitabilita / >—a -Příznaky: •Často zaměňované za otravu ciguatoxiny •Brnění tváří, hrdla, prstů •Chvění, nausea, zvracení, průjem, bolest hlavy BREVETOXIN-B, a type II brevetoxin •Mydriáza •Zpomalení srdeční frekvence •Žádné smrtelné případy •Ciguatera toxiny - Směs látek •V současnosti 24 příbuzných látek (ciguatoxin, maitotoxin, scaritoxin, okadaiová kyselina) - Dinoflagellate Gambierdiscus toxicus • Na korálových útesech - Nalezeny v pacifických rybách • Tropy a subtropy - Nízkomolekulární lipidové polyethery - Odolné teplotě - Stimulace průchodu Na+ membránou - Neurotoxiny - 4 druhy příznaků • Neurologické 7 dní • Kardiovaskulární • Gastrointestinální 1-2 dny ) • Celkové 1-7 dní í h3c „/^0 H /H' h h h „í; f / h j h h «/ W h h h h V"' • ^ % . ^ \ 1_| CH3 oh CIGUATOXIN Nástup otravy: • 10 minut až 12 hodin po kontaktu, po požití kontaminovaných ryb až 36 hodín Počátek otravy • Zvracení, průjem, celková slabost • Snížená citlivost k bolestivým podnětům • Brnění a pálení prstů • Pocit střídání chladu a tepla Další stadia • Hypotenze, mydriáza, arytmie • Křeče, cirkulační kolaps, selhání dechu, smrt Možnost přetrvávání příznaků i roky Špatná diagnostika od ostatních NSP První pomoc • Manitol - diureza • Kontrola funkcí • Žádné antidotum • Léčba dlouhodobých příznaků - Amitriptilin, gabapentin http://www.diffusionradio.com/2014/02/aging_brains_aiid_ciguatera.html Domoová kyselina - Nitzchia pungens - Amnestie shellfish poisoning (ASP) • Otrava doprovázená neurologickými poruchami - halucinace časoprostorová dezorientace - zhoršeni krátkodobé paměti - Příznaky intoxikace • Zvraceni, žaludeční křeče, průjem, bolesti hlavy • ASP - Kumulace jedu v hepatopankreatu, žábrách, tzv sifonu mlžů - Mlži odolní, maso se stává toxickým - Nový Zéland, pobřeží Kanady, Mexiko - Red tide (červený příliv) - Trikarboxylová kyselina - Derivát prolinu - Strukturní podobnost s excitačními AMK (kainát, glutamát) - Mechanismus účinku: • Excitační AMK • lOOkrát účinnej ší než glutamát - Rigidita kruhu • Vazba naNMDA receptor http://www.regione.emilia-romagm.Mag^^ - Ovlivnění Ca kanálů, vstup vápníku do buňky » Stimulace procesů —► zničení neuronu - Zprostředkování ztráty paměti COOH COOH kyselina domoová COOH COOH COOH COOH kyselina kainová