Домоевая кислота
 | |
| Имена | |
|---|---|
| Предпочтительное название ИЮПАК (2 S ,3 S ,4 S )-4-[(2 Z ,4 E ,6 R )-6-карбоксигепта-2,4-диен-2-ил]-3-(карбоксиметил)пирролидин-2-карбоновая кислота кислота | |
| Идентификаторы | |
3D model ( JSmol ) | |
| ЧЭБИ | |
| ЧЕМБЛ | |
| ХимическийПаук | |
| Информационная карта ECHA | 100.159.099 |
| Номер ЕС |
|
ПабХим CID | |
| НЕКОТОРЫЙ | |
Панель управления CompTox ( EPA ) | |
| Характеристики | |
| С 15 Н 21 Н О 6 | |
| Молярная масса | 311.334 g·mol −1 |
| Плотность | 1,273 г/см 3 |
| Давление пара | 2.62×10 −16 мм рт. ст. (34,9 фПа) |
| Опасности | |
| СГС Маркировка : | |
 | |
| Предупреждение | |
| Х302 , Х312 , Х332 | |
| P261 , P264 , P270 , P271 , P280 , P301+P312 , P302+P352 , P304+P312 , P304+P340 , P312 , P322 , P330 , P363 , P501 | |
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа). | |
Домоевая кислота ( DA ) представляет собой каиновой кислоты типа нейротоксин , вызывающий амнестическое отравление моллюсками (ASP). [1] Он вырабатывается водорослями и накапливается в моллюсках , сардинах и анчоусах . Когда морские львы, выдры, китообразные, люди и другие хищники поедают зараженных животных, может возникнуть отравление. Воздействие этого соединения влияет на мозг, вызывая судороги и, возможно, смерть. [2]
История
[ редактировать ]На протяжении всей истории домоевая кислота мало использовалась, за исключением Японии использовалась в качестве противогельминтного средства . , где она веками [3] Домоевая кислота была впервые выделена в 1959 году из вида красных водорослей Chondria Armata обычно называют домои (ドウモイ) в Японии, которые на диалекте Токуносима или ханаянаги . Отравления в истории были редкими или недокументированными; однако считается, что активизация деятельности человека приводит к увеличению частоты вредоносного цветения водорослей вдоль береговой линии в последние годы. В 2015 году североамериканское тихоокеанское побережье сильно пострадало от цветения водорослей, состоящих преимущественно из пеннатной диатомеи, продуцирующей домоевую кислоту, Pseudo-nitzschia . Следовательно, повышенные уровни домоевой кислоты были измерены у выброшенных на берег морских млекопитающих, что привело к закрытию пляжей и нанесению ущерба рыболовству остроголовых моллюсков, каменных крабов и крабов Дандженесса. [4]
В 1961 году морские птицы напали на район Капитолы в Калифорнии , и хотя это так и не было подтверждено, позже была выдвинута гипотеза, что они находились под воздействием домоевой кислоты. [5]
В 1987 году на острове Принца Эдуарда в Канаде произошло отравление моллюсками, в результате которого погибли три человека. В этом виноваты голубые мидии ( Mytulis edulis ), зараженные домоевой кислотой. [6]
Предполагается, что домоевая кислота была причастна к инциденту, который произошел 22 июня 2006 года, когда калифорнийский коричневый пеликан пролетел через лобовое стекло автомобиля на шоссе Тихоокеанского побережья . [7]
В пятницу, 14 июня 2019 года, подросток был атакован и ранен морским львом , который предположительно находился под воздействием домоевой кислоты в Писмо-Бич на побережье Центральной Калифорнии . [8]
Химия
[ редактировать ]Общий
[ редактировать ]Домоевая кислота является структурным аналогом каиновой кислоты , пролина и эндогенного возбуждающего нейромедиатора глутамата . [9] Офуне и Томита, которые хотели исследовать ее абсолютную стереохимию, были первыми и единственными, кто синтезировал домоевую кислоту в 1982 году. [1]
Биосинтез
[ редактировать ]В 1999 году с помощью 13 С - и 14 С биосинтез домоевой кислоты в диатомовых водорослях рода Pseudo-nitzschia -меченные предшественники, исследован . После добавления [1,2-13C2]-ацетата ЯМР-спектроскопия показала обогащение каждого углерода домоевой кислотой, что указывает на включение изотопов углерода. Это обогащение соответствовало двум путям биосинтеза. Схема маркировки показала, что домоевая кислота может биосинтезироваться с помощью промежуточного изопреноида в сочетании с промежуточным продуктом цикла трикарбоновых кислот (TCA). [10]
В 2018 году с использованием условий роста, которые, как известно, индуцируют выработку домоевой кислоты у Pseudo-nitzschia multiseries , секвенирование транскриптома успешно идентифицировало кандидатные гены биосинтеза домоевой кислоты, ответственные за пирролидиновое ядро. [11] Эти гены биосинтеза домоевой кислоты, или ферменты «Dab», были гетерологично экспрессированы, охарактеризованы и аннотированы как dabA (терпенциклаза), dabB (гипотетический белок), dabC (α-кетоглутарат-зависимая диоксигеназа) и dabD (CYP450).
Биосинтез домоевой кислоты начинается с катализируемого DabA геранилирования L-глутаминовой кислоты (L-Glu) геранилпирофосфатом (GPP) с образованием N-геранил -L-глутаминовой кислоты (L-NGG). Затем DabD выполняет три последовательные реакции окисления 7'-метила L-NGG с образованием 7'-карбокси-L-NGG, который затем циклизуется DabC с образованием встречающейся в природе изодомовой кислоты A. Наконец, неохарактеризованная изомераза может преобразовать изодомовая кислота А в домоевую кислоту. Необходимы дальнейшие исследования, чтобы определить окончательную реакцию изомеризации и завершить путь к домоевой кислоте.
Синтез
[ редактировать ]
Используя промежуточные соединения 5 и 6, реакция Дильса-Альдера привела к образованию бициклического соединения (7). 7 затем подвергся озонолизу с раскрытием шестичленного кольца, ведущего к селениду (8). Затем 8 был деселенирован с образованием 9 (E-9 и Z-9), что, наконец, привело к образованию (-) домоевой кислоты. [1]
Механизм действия
[ редактировать ]Эффект домоевой кислоты объясняется несколькими механизмами, но один из вызывающих беспокойство – через рецепторы глутамата . Домоевая кислота представляет собой возбуждающий аминокислотный аналог глутамата; нейромедиатор в мозге, который активирует рецепторы глутамата. Домоевая кислота имеет очень сильное сродство к этим рецепторам, что приводит к эксайтотоксичности , инициируемой интегративным действием на ионотропные рецепторы глутамата по обе стороны синапса в сочетании с эффектом блокировки канала от быстрой десенсибилизации. Кроме того, существует синергетический эффект с эндогенными агонистами рецепторов глутамата и N-метил-D-аспартата, которые способствуют эксайтотоксичности.
В головном мозге домоевая кислота особенно повреждает гиппокамп и миндалевидное ядро. Он повреждает нейроны, активируя АМРА и каинатные рецепторы , вызывая приток кальция. Хотя поступление кальция в клетки является нормальным явлением, неконтролируемое увеличение количества кальция приводит к дегенерации клеток. Поскольку гиппокамп может быть серьезно поврежден, происходит кратковременная потеря памяти. Он также может вызвать повреждение почек – даже в тех количествах, которые считаются безопасными для потребления человеком, как показало новое исследование на мышах. Почки поражаются при концентрации, в сто раз меньшей, чем концентрация, разрешенная правилами FDA . [12] [13]
| Люди | Животные |
|---|---|
| рвота | плетение головы |
| тошнота | припадки |
| диарея и спазмы в животе в течение 24 часов после приема | выпученные глаза |
| головная боль | слизь изо рта |
| головокружение | дезориентация и агрессивность |
| растерянность, дезориентация | смерть |
| потеря кратковременной памяти | |
| двигательная слабость | |
| припадки | |
| обильные дыхательные выделения | |
| сердечные аритмии | |
| кома и возможная смерть | |
| Ссылки для всех, если не указано иное: [6] | |
Токсикология
[ редактировать ]Цветение водорослей, вызывающее домоевую кислоту, связано с явлением амнестического отравления моллюсками (ASP). Домоевая кислота может биоаккумулироваться в морских организмах, таких как моллюски, анчоусы и сардины, которые питаются фитопланктоном, который , как известно, производит этот токсин. Он может накапливаться в высоких концентрациях в тканях этих питателей планктона, когда концентрация токсичного фитопланктона в окружающих водах высока.Домоевая кислота представляет собой нейротоксин , который ингибирует нейрохимические процессы, вызывая кратковременную потерю памяти, повреждение головного мозга и, в тяжелых случаях, смерть человека. У морских млекопитающих домоевая кислота обычно вызывает судороги и тремор.
Исследования показали, что при дозе 0,5 мг/кг массы тела у людей не наблюдается никаких симптоматических эффектов. При отравлении домоевой кислотой на острове Принца Эдуарда в 1987 году у заболевших людей (трое из них умерли) были отмечены концентрации от 0,31 до 1,28 мг/кг мышечной ткани. Опасные уровни домоевой кислоты были рассчитаны на основе таких случаев, как случай на острове Принца Эдуарда. Точная ЛД 50 для человека неизвестна; для мышей ЛД 50 составляет 3,6 мг/кг. [6]
Новое исследование показало, что домоевая кислота является термостойким и очень стабильным токсином, который может повредить почки в концентрациях, которые в 100 раз ниже тех, которые вызывают неврологические эффекты. [13]
Диагностика и профилактика
[ редактировать ]Чтобы поставить диагноз и начать лечение в случае отравления, сначала необходимо обнаружить домоевую кислоту. такие методы, как ELISA или разработку зонда с помощью полимеразной цепной реакции (ПЦР). Для обнаружения токсина или организма, продуцирующего этот токсин, можно использовать [14]
Противоядия от домоевой кислоты не существует. Поэтому при отравлении рекомендуется срочно обратиться в больницу. Приготовление или замораживание пораженной рыбы или тканей моллюсков, загрязненных домоевой кислотой, не снижает токсичность. [15]
В целях общественного здравоохранения концентрация домоевой кислоты в моллюсках и их частях в точках продаж не должна превышать действующий допустимый предел в 20 мг/кг тканей. Кроме того, при переработке моллюсков важно обращать внимание на факторы состояния окружающей среды. [16]
В популярной культуре
[ редактировать ]18 августа 1961 года в Капитоле и Санта-Крусе, штат Калифорния, произошло вторжение того, что люди называли хаотичными морскими птицами. Считалось, что эти птицы находятся под воздействием домоевой кислоты, и это послужило вдохновением для создания сцены в Альфреда Хичкока художественном фильме «Птицы» . [17]
В 13-й серии 1-го сезона «Элементарно » «Красная команда» домоевая кислота использовалась в качестве яда, имитирующего болезнь Альцгеймера . [18]
См. также
[ редактировать ]- Канадские справочные материалы
- Псевдо-ницсия
- Кискваловая кислота
- Бреветоксин
- Сигуатоксин
- Окадаевая кислота
- Сакситоксин
- Молочный токсин
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б с д Клейден Дж., Рид Б., Хебдич К.Р. (2005). «Химия домоевой кислоты, изодомовых кислот и их аналогов». Тетраэдр . 24 (61): 5713–24. дои : 10.1016/j.tet.2005.04.003 .
- ^ «Токсичность домоевой кислоты» . Центр морских млекопитающих . Проверено 2 апреля 2015 г.
- ^ Бизли, Вэл Ричард (2020). «Вредное цветение водорослей (фикотоксины)». Справочный модуль по системам Земли и наукам об окружающей среде . Эльзевир. ISBN 9780124095489 .
- ^ Маккейб Р.М., Хики Б.М., Кудела Р.М., Лефевр К.А., Адамс Н.Г., Билл Б.Д., Галланд Ф.М., Томсон Р.Э., Кочлан В.П., Тренер В.Л. (октябрь 2016 г.). «Беспрецедентное цветение токсичных водорослей по всему побережью связано с аномальными условиями океана» . Письма о геофизических исследованиях . 43 (19): 10366–10376. Бибкод : 2016GeoRL..4310366M . дои : 10.1002/2016GL070023 . ПМК 5129552 . ПМИД 27917011 .
- ^ «ДОМОЕВАЯ КИСЛОТА — серьезная проблема для любителей моллюсков в штате Вашингтон» . Вашингтонский департамент рыбы и дикой природы . Архивировано из оригинала 3 декабря 2013 года . Проверено 12 апреля 2015 г.
- ^ Перейти обратно: а б с Гилберт С. «Домоевая кислота» . Токсипедия . Архивировано из оригинала 5 мая 2015 года . Проверено 15 апреля 2015 г.
- ^ «Возможно, пьяный пеликан ударился о лобовое стекло» . Новости НБК . 24 июня 2006 г. Проверено 12 апреля 2015 г.
- ^ « Это был просто тотальный страх»: подросток из Калифорнии описывает, как на него напал морской лев» . Новости АВС . Проверено 21 июня 2019 г.
- ^ Сендес Ф., Андерманн Ф., Карпентер С., Заторре Р.Дж., Кэшман Н.Р. (январь 1995 г.). «Височная эпилепсия, вызванная интоксикацией домоевой кислотой: доказательства эксайтотоксичности, опосредованной рецепторами глутамата, у людей». Анналы неврологии . 37 (1): 123–6. дои : 10.1002/ana.410370125 . ПМИД 7818246 . S2CID 22318425 .
- ^ Рэмси У.П., Дуглас DJ, Уолтер Дж.А., Райт Дж.Л. (1999). «Биосинтез домоевой кислоты диатомовыми водорослями Pseudo-nitzschia multiseries». Природные токсины . 6 (3–4): 137–46. doi : 10.1002/(sici)1522-7189(199805/08)6:3/4<137::aid-nt28>3.0.co;2-l . ПМИД 10223629 .
- ^ Перейти обратно: а б Брансон Дж.К., МакКинни С.М., Чекан Дж.Р., МакКроу Дж.П., Майлз З.Д., Бертран Э.М., Белинский В.А., Луховая Х., Оборник М., Смит Г.Дж., Хатчинс Д.А., Аллен А.Е., Мур Б.С. (сентябрь 2018 г.). «Биосинтез нейротоксина домоевой кислоты в цветущей диатомеи» . Наука . 361 (6409): 1356–1358. Бибкод : 2018Sci...361.1356B . дои : 10.1126/science.aau0382 . ПМК 6276376 . ПМИД 30262498 .
- ^ Пулидо ОМ (май 2008 г.). «Токсикологическая патология домоевой кислоты: обзор» . Морские наркотики . 6 (2): 180–219. дои : 10.3390/md20080010 . ПМЦ 2525487 . ПМИД 18728725 .
- ^ Перейти обратно: а б Смит Т. «Токсин в морепродуктах вызывает повреждение почек у мышей на уровнях, считающихся безопасными для потребления» . Медицинский центр Аванте . Архивировано из оригинала 14 февраля 2019 г. Проверено 30 апреля 2015 г.
- ^ «Обнаружение и анализ морских биотоксинов» . Северо-Западный научный центр рыболовства . Архивировано из оригинала 4 марта 2016 г. Проверено 30 апреля 2015 г.
- ^ «Домоевая кислота – серьезная проблема для любителей моллюсков в штате Вашингтон» . Вашингтонский департамент рыбы и дикой природы . Архивировано из оригинала 3 декабря 2013 г. Проверено 8 апреля 2012 г.
- ^ Кумар К.П., Кумар С.П., Наир Г.А. (май 2009 г.). «Оценка риска амнестического яда моллюсков, домоевой кислоты, для животных и человека». Журнал экологической биологии . 30 (3): 319–25. ПМИД 20120452 .
- ^ Баргу С., Сильвер МВт, Оман MD, Бенитес-Нельсон CR, Гаррисон DL (2011). «Тайна птиц Хичкока» . Природа Геонауки . 5 (1): 2–3. Бибкод : 2012NatGe...5....2B . дои : 10.1038/ngeo1360 . S2CID 128391841 .
- ^ «Элементарный сценарий эпизода s01e13 | SS» . Спрингфилд! Спрингфилд! .
Внешние ссылки
[ редактировать ]- «Ссылки на домоевую кислоту и псевдоницшию » . Рыбное хозяйство и океаны Канады . Архивировано из оригинала 4 декабря 2013 г.
- «Амнестическое отравление моллюсками, домоевой кислотой и псевдоницсией » . Международное общество по изучению вредных водорослей ISSHA. Архивировано из оригинала 3 декабря 2013 г. Проверено 7 мая 2010 г.
- «Домоевая кислота» . ИПКС ИНХЕМ.
- «Домоевая кислота – серьезная проблема для любителей моллюсков в штате Вашингтон» . Вашингтонский департамент рыбы и дикой природы. Архивировано из оригинала 3 декабря 2013 г. Проверено 8 апреля 2012 г.
- «Токсичность домоевой кислоты» .