Palitoxin je neproteinový toxin produkovaný některými zástupci mořských bezobratlých . Jde o jednu z nejtoxičtějších látek vyskytujících se ve volné přírodě a zároveň o jednu z nejsložitějších struktur látek přírodního původu.
Nachází se v šesticípých korálech zoantaria ( Palythoa toxica , P. tuberculosa , P. caribacorum aj.); je možné, že palytoxin neprodukují sami zoontariáni, ale mikrořasy - dinoflageláty rodu Ostreopsis, které jsou s nimi v symbióze (existuje předpoklad, že dinoflageláty samy o sobě nejsou primárním zdrojem toxinu, ale jsou primárně produkovány bakterie žijící v nich). Někteří mořští živočichové (některé druhy ryb a krabů), kteří žijí ve společenstvích se zoontariány nebo se jimi živí, mohou akumulovat palytoxin ( většina případů otrav člověka tímto toxinem je spojena s konzumací takových sekundárních bioakumulátorů ) [1] . Domorodci z Tahiti a Havajských ostrovů odedávna používali zoantárii k přípravě otrávených zbraní.
Poprvé byl izolován R. Moorem a Paulem Scheuerem v roce 1971 z Palythoa toxica . Jeho strukturu bylo možné plně dešifrovat a stanovit jeho stereochemickou strukturu až v roce 1982, což byla výjimečná událost v bioorganické chemii [2] .
Neobvyklá a složitá struktura (včetně přítomnosti mnoha chirálních center v molekulách ) sloučenin, jako je maitotoxin , palytoxin atd., činí vytvoření jejich struktury samo o sobě velmi obtížným úkolem a vyžaduje úsilí jak nejkompetentnějších vědců, tak odborníků. použití nejmodernějších metod chemické a fyzikálně-chemické analýzy (včetně těch, které dříve prostě neexistovaly). Například stanovení struktury a prostorové struktury palytoxinu po mnoho let prováděly 3 skupiny předních světových vědců (z Havajské a Harvardské univerzity, stejně jako spolupráce několika předních japonských univerzit). K dosažení úspěchu museli využít nejen nejmodernější metody analytické chemie (dvourozměrná NMR spektroskopie , hmotnostní spektrometrie ), ale také vyvinout a aplikovat nestandardní metody chemické analýzy (zejména molekula palytoxinu byla dříve podrobena k chemickým modifikacím a selektivní částečné oxidační degradaci na různé fragmenty, které byly následně studovány samostatně). Obzvláště obtížné je stanovení stereochemie (prostorové struktury) takových sloučenin. Ani samotný palytoxin, ani jeho různé chemicky modifikované deriváty nebyly dosud získány v krystalické formě pro účely použití rentgenové difrakční analýzy ke stanovení jejich struktury . Ani samotné získání dostatečného množství takových látek není snadný úkol. Jediným dostupným zdrojem produkce je izolace od živých organismů, které si je v sobě biosyntetizují nebo bioakumulují (a jejich obsah je zpravidla velmi malý). Například pro získání čistého mitotoxinu bylo nutné rok kultivovat dinoflageláty druhu Gambierdiscus toxicus , abychom získali cca 4000 litrů kultury (s koncentrací buněk 2 * 10 6 /l), a poté aplikovat vícestupňový způsob izolace, koncentrace a čištění této sloučeniny. Díky tomu bylo možné získat asi 5 mg (!) chemicky čistého mitotoxinu [3] .
Sloučenina tak složité a neobvyklé struktury okamžitě přitáhla pozornost syntetických chemiků ve snaze provést její kompletní chemickou syntézu. V roce 1989 skupina vědců vedená Yoshito Kishi provedla částečnou syntézu palytoxinu [4] . V roce 1994 provedl tým výzkumníků pod vedením Yoshito Kishi kompletní syntézu této sloučeniny [5] .
V současné době bylo izolováno několik toxinů strukturou podobných palytoxinu (ostreocin D, mascarenotoxin atd.).
Je to bílá amorfní látka; těžce rozpustný v dimethylsulfoxidu , pyridinu a vodě , špatně v alkoholech ; nerozpustný v acetonu , diethyletheru a chloroformu ; rozkládá se při ~ 300 °C; ztrácí aktivitu v silně kyselém a zásaditém prostředí. Aktivitu si zachovává ve vroucí vodě.
Molekula palytoxinu je unikátní řetězová struktura vytvořená z di-, tri- a tetrahydroxytetrahydropyranových a furanových cyklů spojených do jediné struktury nasycenými a nenasycenými polyolovými řetězci. Na N-konci molekuly palytoxinu je primární aminoskupina a C-konec je acylován zbytkem beta-aminoakrylaminopropanolu [2] . Molekula obsahuje 7 dvojných vazeb , 42 hydroxylových skupin , 64 chirálních center a lze v ní rozlišit hydrofobní a hydrofilní části. Vzhledem k přítomnosti mnoha chirálních center a dvojných vazeb (pro které je možná cis-trans izomerie ) je pro palytoxin teoreticky možných 10 21 stereoizomerů [1] .
Vysoce toxické pro teplokrevníky:
Je to jeden z nejsilnějších jedů nebílkovinné povahy [6] . (Ještě jedovatější jsou mitotoxiny a ciguatoxiny izolované z jednobuněčných bičíkovců (dinoflagelátů) nalezených v některých druzích planktonu.)
Má výrazný kardiotoxický účinek. Smrt je pozorována po 5-30 minutách v důsledku zúžení koronárních cév, arytmie a zástavy dýchání, stejně jako masivní hemolýzy . Mechanismus toxického působení je dán jeho silnou vazbou na Na,K-ATPázy buněk nervové tkáně, srdce a erytrocytů (přesněji řečeno, fyziologický účinek palytoxinu se projevuje především poškozením Na,K -ATPázy srdce, erytrocytů a nervové tkáně, zatímco účinky narušení práce těchto enzymů v jiných orgánech a tkáních se prostě nestihnou projevit před nástupem smrti). Specifický molekulární mechanismus účinku palytoxinu je spojen s translací Na,K-ATP-áz do tzv. "otevřená konformace", v důsledku čehož se enzym změní na otevřený iontový kanál pro ionty Na a K. To vede k prudkému narušení přirozeného iontového gradientu a buněčné smrti. Podobný mechanismus účinku určuje citlivost pouze živočišných buněk na tento toxin ( zejména kvasinky jsou na něj necitlivé) [1] [7] .
Proti palytoxinu neexistuje žádné antidotum . Některé vazodilatátory ( papaverin , isosorbid dinitrát ) lze považovat za potenciální antidota (experimenty na zvířatech prokázaly jejich účinnost, ale pouze v případě okamžitého podání přímo do srdce) [8] .
Většina případů otrav je spojena s požitím mořských organismů obsahujících palytoxin [9] [10] [11] [12] . Akvaristé byli také otráveni (korály zoontárie jsou oblíbené pro chov v akvarijní kultuře kvůli jejich jasnému a rozmanitému zbarvení, zatímco většina lidí si neuvědomuje nebezpečí, které mohou představovat, pokud se s nimi zachází neopatrně) [13] [14] [15] [16] [17] .