Palitoxin er et ikke- proteintoksin produceret af nogle repræsentanter for marine hvirvelløse dyr . Det er et af de mest giftige stoffer, der findes i dyrelivet, og på samme tid et af de mest komplekse i strukturen af stoffer af naturlig oprindelse.
Den findes i sekstakkede zoantaria - koraller ( Palythoa toxica , P. tuberculosa , P. caribacorum osv.); det er muligt, at palytoksin ikke produceres af zoontarianere selv, men af mikroalger - dinoflagellater af slægten Ostreopsis, som er i symbiose med dem (der er en antagelse om, at dinoflagellater i sig selv ikke er den primære kilde til toksinet, men primært produceres af bakterier, der lever i dem). Noget havliv (nogle arter af fisk og krabber), der lever i samfund med zoontarianere eller lever af dem, kan akkumulere palytoksin (de fleste tilfælde af menneskelig forgiftning med dette toksin er forbundet med indtagelse af sådanne sekundære bioakkumulatorer ) [1] . De indfødte på Tahiti og Hawaii-øerne har længe brugt zoantaria til at forberede forgiftede våben.
Det blev først isoleret af R. Moore og Paul Scheuer i 1971 fra Palythoa toxica . Det var først muligt at dechifrere dens struktur fuldt ud og etablere dens stereokemiske struktur i 1982, hvilket var en enestående begivenhed inden for bioorganisk kemi [2] .
Den usædvanlige og komplekse struktur (herunder tilstedeværelsen af mange chirale centre i molekyler ) af forbindelser såsom maitotoksin , palytoksin osv. gør etableringen af deres struktur i sig selv til en meget vanskelig opgave og kræver indsats fra både de mest kompetente videnskabsmænd og brug af de mest avancerede metoder til kemisk og fysisk-kemisk analyse (inklusive dem, der simpelthen ikke eksisterede før). For eksempel blev etableringen af strukturen og den rumlige struktur af palytoksin i mange år udført af 3 grupper af verdens førende videnskabsmænd (fra Hawaii og Harvard Universiteter, samt samarbejder mellem flere førende japanske universiteter). For at opnå succes skulle de ikke kun bruge de mest moderne metoder til analytisk kemi (todimensionel NMR-spektroskopi , massespektrometri ), men også udvikle og anvende ikke-standardiserede metoder til kemisk analyse (især palytoksinmolekylet blev tidligere udsat for til kemiske modifikationer og selektiv partiel oxidativ nedbrydning til forskellige fragmenter, som derefter blev undersøgt separat). Af særlig vanskelighed er etableringen af stereokemien (rumlig struktur) af sådanne forbindelser. Hverken palytoksin selv eller dets forskellige kemisk modificerede derivater er endnu blevet opnået i en krystallinsk form med det formål at anvende røntgendiffraktionsanalyse til at fastslå deres struktur . Selv i sig selv er det ikke en let opgave at skaffe tilstrækkelige mængder af sådanne stoffer. Den eneste tilgængelige produktionskilde er isolation fra levende organismer, der biosyntetiserer eller bioakkumulerer dem i sig selv (og som regel er deres indhold meget lille). For at opnå rent mitotoksin var det for eksempel nødvendigt at dyrke dinoflagellater af arten Gambierdiscus toxicus i et år for at opnå omkring 4000 liter kultur (med en cellekoncentration på 2 * 10 6 /l) og derefter anvende en flertrins proces til isolering, koncentrering og oprensning af denne forbindelse. Som følge heraf var det muligt at opnå omkring 5 mg (!) kemisk rent mitotoksin [3] .
En forbindelse med en sådan kompleks og usædvanlig struktur tiltrak straks syntetiske kemikeres opmærksomhed i et forsøg på at udføre dens fuldstændige kemiske syntese. I 1989 udførte en gruppe videnskabsmænd ledet af Yoshito Kishi en delvis syntese af palytoksin [4] . I 1994 udførte et team af forskere ledet af Yoshito Kishi en komplet syntese af denne forbindelse [5] .
I øjeblikket er adskillige toksiner, der ligner palytoksin i struktur, blevet isoleret (ostreocin D, mascarenotoksin osv.).
Det er et hvidt amorft stof; tungt opløseligt i dimethylsulfoxid , pyridin og vand , dårligt i alkoholer ; uopløseligt i acetone , diethylether og chloroform ; nedbrydes ved ~ 300 °C; mister aktivitet i stærkt sure og alkaliske miljøer. Bevarer sin aktivitet i kogende vand.
Palytoxinmolekylet er en unik kædestruktur bygget af di-, tri- og tetrahydroxytetrahydropyran- og furancyklusser forbundet til en enkelt struktur af mættede og umættede polyolkæder. I N-terminalen af palytoksinmolekylet er der en primær aminogruppe, og C-terminalen er acyleret med en beta-aminoacrylaminopropanolrest [2] . Molekylet indeholder 7 dobbeltbindinger , 42 hydroxylgrupper , 64 chirale centre , og der kan skelnes mellem hydrofobe og hydrofile dele. På grund af tilstedeværelsen af mange chirale centre og dobbeltbindinger (for hvilke cis-trans-isomerisme er mulig), er 10 21 stereoisomerer teoretisk mulige for palytoksin [1] .
Meget giftig for varmblodede:
Det er en af de mest kraftfulde gifte af ikke-protein natur [6] . (Endnu mere giftige er mitotoksin og ciguatoksin , isoleret fra encellede flagellater (dinoflagellater) fundet i nogle planktonarter.)
Det har en udtalt kardiotoksisk effekt. Død observeres efter 5-30 minutter som følge af forsnævring af koronarkarrene, arytmi og åndedrætsstop samt massiv hæmolyse . Mekanismen for toksisk virkning skyldes dens stærke binding til Na,K-ATPaser af celler i nervevæv, hjerte og erytrocytter (mere præcist manifesteres den fysiologiske virkning af palytoksin først og fremmest på grund af beskadigelse af Na,K -ATPaser i hjertet, erytrocytter og nervevæv, mens virkningerne af forstyrrelse af disse enzymers arbejde i andre organer og væv simpelthen ikke når at manifestere sig før dødens indtræden). Den specifikke molekylære virkningsmekanisme af palytoksin er forbundet med translationen af Na,K-ATP-aser til den såkaldte. "åben konformation", hvorved enzymet bliver til en åben ionkanal for Na- og K-ioner, hvilket fører til en skarp krænkelse af den naturlige iongradient og celledød. En lignende virkningsmekanisme bestemmer kun dyrecellers følsomhed over for dette toksin ( især gær er ufølsom over for det) [1] [7] .
Der er ingen modgift mod palytoksin. Nogle vasodilatorer ( papaverin , isosorbiddinitrat ) kan betragtes som potentielle modgifte (dyreforsøg har vist deres effektivitet, men kun i tilfælde af øjeblikkelig administration direkte i hjertet) [8] .
De fleste tilfælde af forgiftning er forbundet med indtagelse af marine organismer indeholdende palytoksin [9] [10] [11] [12] . Akvarier er også blevet forgiftet (zoontaria-koraller er populære til at holde i akvariekulturen på grund af deres lyse og varierede farve, mens de fleste mennesker er uvidende om den fare, de kan udgøre, hvis de håndteres skødesløst) [13] [14] [15] [16] [17] .