stringtranslate.com

Аматоксин

Аматоксин — собирательное название подгруппы, состоящей как минимум из девяти родственных токсичных соединений, обнаруженных в трех родах ядовитых грибов ( Amanita , Galerina и Lepiota ) и одном виде рода Pholiotina . [1] Аматоксины очень сильны: даже половина шляпки гриба при проглатывании может вызвать серьезное повреждение печени.

Состав

Структура основной цепи (черный цвет) одинакова для всех аматоксинов, а пять переменных групп (красный цвет) определяют конкретное соединение.

Соединения имеют сходную структуру: восемь аминокислотных остатков расположены в консервативном макробициклическом мотиве (общая пентациклическая структура при подсчете колец, присущих остаткам, производным пролина и триптофана); они были выделены в 1941 году Генрихом О. Виландом и Рудольфом Халлермайером. [2] Все аматоксины представляют собой циклические пептиды , которые синтезируются в виде пропротеинов , состоящих из 35 аминокислот , от которых последние восемь аминокислот отщепляются пролилолигопептидазой. [3] Схематическая аминокислотная последовательность аматоксинов: Ile-Trp-Gly-Ile-Gly-Cys-Asn-Pro со сшивкой между Trp и Cys через сульфоксидный ( S=O) фрагмент и гидроксилирование в вариантах молекулы. ; ферменты для этих стадий обработки остаются неизвестными.

В настоящее время существует десять названных аматоксинов: [4]

Сообщалось о δ-аманитине, но его химическая структура не определена.

Семейные отношения

Аманитин очень тесно связан с фаллоидинами , которые представляют собой бициклические токсины из 7 остатков. Оба они являются частью семейства белков MSDIN , названного так в честь высококонсервативной 5-аминокислотной последовательности в препротеинах. Исследование 2014 года показало, что в геномах мухомора существует значительное количество неохарактеризованных последовательностей MSDIN . [5]

Механизм

Аматоксины являются мощными и селективными ингибиторами РНК-полимеразы II , жизненно важного фермента в синтезе информационной РНК (мРНК), микроРНК и малой ядерной РНК ( мяРНК ). Без мРНК, которая является матрицей для синтеза белка , клеточный метаболизм прекращается и наступает апоптоз . [6] РНК-полимераза Amanita phalloides имеет мутации, которые делают ее нечувствительной к воздействию аматоксинов; таким образом, гриб не отравляется. [7]

Аматоксины способны перемещаться по кровотоку и достигать органов тела. Хотя эти соединения могут повредить многие органы, повреждение печени и сердца приводит к летальному исходу. На молекулярном уровне аматоксины повреждают клетки этих органов, вызывая перфорацию плазматических мембран, в результате чего органеллы, которые обычно находятся в цитоплазме, перемещаются во внеклеточный матрикс. [8] Бета-аманитин также является ингибитором эукариотической РНК-полимеразы II и РНК-полимеразы III и, как следствие, синтеза белка млекопитающих. Не обнаружено ингибирования РНК-полимеразы I или бактериальной РНК-полимеразы. [9] Поскольку он инактивирует РНК-полимеразы, печень не может восстанавливать повреждения, и клетки печени быстро отмирают. [10]

Ленточная диаграмма молекулы РНК-полимеразы II, показывающая центральный сайт связывания молекулы альфа-аманитина.
α-аманитин (красный), связанный с РНК-полимеразой II из Saccharomyces cerevisiae (пивные дрожжи). Из PDB : 1K83 ​. [11]

Альфа-аманитин (α-аманитин) в первую очередь влияет на мостиковую спираль комплекса РНК pol II, высококонсервативный домен длиной 35 аминокислот. На N-конце и C-конце этой области имеются шарнирные структуры, которые претерпевают значительные конформационные изменения на протяжении цикла добавления нуклеотидов и необходимы для его прогрессирования. [12] Одна из многих ролей мостиковой спирали – облегчение транслокации ДНК. [13] Альфа-аманитин связывается с мостиковой спиралью комплекса РНК Pol II, а также с частью комплекса, которая прилегает к мостиковой спирали, находясь в одной специфической конформации. Это связывание фиксирует спираль мостика на месте, резко замедляя ее движение при транслокации ДНК. [11] Скорость транслокации ДНК pol II снижается с нескольких тысяч до нескольких нуклеотидов в минуту. [14] [15]

Симптомы воздействия

При воздействии аматоксинов основным органом, поражаемым при воздействии аматоксинов, является печень , поскольку это орган, который впервые после всасывания попадает в желудочно-кишечный тракт . Нет никаких доказательств того, что аматоксины всасываются через кожу. Одно исследование, проведенное на мышах, показывает, что альфа-аманитин не всасывается через кожу и, следовательно, не оказывает никакого токсического воздействия. [16] В частности, воздействие аматоксинов может вызвать раздражение дыхательных путей, головную боль, головокружение, тошноту, одышку, кашель, бессонницу, диарею, желудочно-кишечные расстройства, боли в спине, учащенное мочеиспускание, повреждение печени и почек или смерть, если проглатывается или вдыхается. Полных токсикологических исследований β-аманитина не проводилось . Однако паспорта безопасности указывают, что при попадании на кожу он может вызвать раздражение, ожоги, покраснение, сильную боль и может всасываться через кожу, вызывая последствия, аналогичные воздействию при вдыхании и проглатывании. Контакт с глазами может привести к раздражению, ожогам роговицы и повреждению глаз. [17] Лица с ранее существовавшими заболеваниями кожи, глаз или центральной нервной системы, нарушениями функции печени, почек или легких могут быть более восприимчивы к воздействию этого вещества.

Отравление аматоксином имеет двухфазную клиническую картину. За начальным (12–24 часа) периодом острых симптомов следует период относительного благополучия, который длится 12–24 часа. По истечении этого периода развивается печеночная и почечная недостаточность , и смерть обычно наступает со 2-го дня. [ нужна цитата ]

Предполагаемая минимальная смертельная доза составляет 0,1 мг/кг или от 7 до 10 миллиграммов токсина для взрослых. Их быстрая кишечная абсорбция в сочетании с термостабильностью приводит к быстрому развитию токсических эффектов за относительно короткий период времени. Наиболее тяжелыми последствиями являются токсический гепатит с центролобулярным некрозом и стеатозом печени , а также острая тубулоинтерстициальная нефропатия , которые в совокупности вызывают тяжелую печеночную и почечную недостаточность .

Уход

Во всем мире используется множество неофициальных и частично изученных методов лечения. Одно исследование на мышах показало нулевые результаты для всех изученных методов лечения. Лечение, не показавшее заметной пользы, включало N-ацетилцистеин , бензилпенициллин , циметидин , тиоктовую кислоту и силибин . [18]

Лечение включает высокие дозы пенициллина , а также поддерживающую терапию в случаях поражения печени и почек. Силибинин , продукт, содержащийся в расторопше , является потенциальным противоядием при отравлении аматоксином, хотя необходимо собрать больше данных. Особое внимание уделяется поддержанию гемодинамической стабильности, хотя при развитии гепаторенального синдрома прогноз в лучшем случае неутешительный. [19]

Обнаружение

Присутствие аматоксинов в образцах грибов можно обнаружить с помощью теста Мейкснера (также известного как тест Виланда). Аматоксины можно определить количественно в плазме или моче с использованием хроматографических методов для подтверждения диагноза отравления у госпитализированных пациентов и в посмертных тканях, чтобы помочь в судебно-медицинском расследовании предполагаемой смертельной передозировки. [20]

В 2020 году был разработан иммуноанализ с боковым потоком на основе моноклональных антител, который позволяет быстро и избирательно обнаруживать аматоксины. [21] [22] Этот тест чувствительно обнаруживает альфа-аманитин и гамма-аманитин (четко обнаруживает 10 нг/мл) и демонстрирует несколько меньшую степень обнаружения бета-аманитина (0,5% перекрестной реактивности; 2000 нг/мл). Хотя этот тест дает перекрестную реакцию с фаллотоксинами при концентрации 0,005% (200 000 нг/мл), фаллотоксины не мешают взятию проб мочи, и очень редки случаи, когда гриб производит фаллотоксины, не производя аматоксинов.

Исследования

В ходе исследования концентрации токсинов в Amanita phalloides, проведенного в 2013 году , было обнаружено, что все части гриба содержат аматоксины, и было установлено, что самые высокие концентрации были обнаружены в жабрах и шляпке, а самые низкие уровни - в спорах и мицелии. [23] Дополнительное исследование, опубликованное в 2013 году многими из тех же авторов, не выявило различий в последовательности ITS Amanita phalloides var. alba , но обнаружил разные концентрации токсинов. [24] Жабры и шляпка Amanita phalloides var. alba также содержал самый высокий уровень, причем очень низкие уровни были отмечены в спорах, вольве и ножке, однако в этом варианте споры имели более высокую концентрацию всех токсинов, кроме гамма-аманитина, чем была обнаружена в Amanita phalloides. Споры Amanita phalloides var. alba содержала 0,89 мг/г альфа-аманитина, 0,48 мг/г бета-аманитина и 0,001 мг/г гамма-аманитина в отличие от 2,46, 1,94 и 0,36 мг/г, обнаруженных в жабрах, и 2,40, 1,75 и 0,27 мг/г. мг/г найдено в шапке. Концентрация обнаружена в жабрах, шляпке, ножке и вольве Amanita phalloides var. alba ниже, чем у Amanita phalloides , однако в спорах обнаружено более высокое содержание. [24] В обоих исследованиях на шести грибах были напечатаны споры, высушены и протестированы. Уровень токсина во всем грибе был получен в результате тестирования одной половины целого гриба, разрезанной посередине, а другая половина была разделена на шляпку, жабры, ножку и ножку. Секции volva для индивидуального тестирования, детали измельчаются в порошок и тестируются как образцы по 1 грамму. [23] [24] В 2010 году исследование Amanita bisporigera , ангела-разрушителя, показало, что концентрации токсинов в спорах также были ниже, чем уровни, обнаруженные в шляпке или ножке. [25]

Аматоксины чрезвычайно токсичны для человека, поскольку Amanita phalloides и его варианты являются причиной многих случаев смертельной токсичности после употребления в пищу. Эти токсины обладают высокой термостабильностью, и это свойство в сочетании с их растворимостью в воде делает их исключительно токсичными, поскольку они не разрушаются при приготовлении пищи. или сушка. [26] Кроме того, аматоксины устойчивы к расщеплению ферментами и кислотами, и поэтому при попадании в организм они не инактивируются в желудочно-кишечном тракте. [26] Сообщалось о смертельном случае после употребления A. phalloides , замороженного в течение 7–8 месяцев, что свидетельствует о том, что эти соединения также устойчивы к процессам замораживания/оттаивания. [26] Кроме того, аматоксины разлагаются очень медленно при хранении в открытых водных растворах или после длительного воздействия солнечных лучей или неонового света. [26]

В 2015 году было проведено исследование пациента, который приготовил и съел только шляпки двух грибов Amanita phalloides , а через день был госпитализирован в больницу. Субъектом был 61-летний мужчина с массой тела 67 кг, у которого наблюдались усталость, боли в животе, тошнота, рвота и диарея. Грибы были собраны из одного и того же региона и показаны пациенту для подтверждения того, что он съел именно это, и для исследования были выбраны два гриба примерно одинакового размера и степени зрелости. [27] Предыдущие исследования показали, что молодые грибы могут содержать более высокую концентрацию токсинов, чем зрелые экземпляры. [28] Общий вес шляпок этих двух грибов составлял 43,4 г в свежем виде или 4,3 г в сухом виде. При тестировании было обнаружено, что они содержали в общей сложности 21,3 мг аматоксина, распределенного в виде 11,9 мг альфа-аманитина, 8,4 мг бета-аманитина и 8,4 мг бета-аманитина. 1 мг гамма-аманитина. Анализ мочи пациента через 4 дня лечения в больнице показал концентрацию альфа-аманитина 2,7 нг/мл и бета-аманитина 1,25 нг/мл, гамма-аманитин не обнаружен. Пациент выжил и был выписан через 9 дней лечения, при этом последующие анализы не выявили признаков поражения печени, но на основании этого случая было подсчитано, что пероральная доза 0,32 мг аматоксина на кг массы тела может быть смертельной при приблизительной смертельной дозе. альфа-аманитин составляет 0,2 мг/кг при пероральном приеме. Было подсчитано, что употребление более 50 г свежего Amanita phalloides и примерно 2 грибов среднего размера может быть смертельным. Клинические испытания показали, что количество, потребляемое пациентом, оставалось ниже гипотетической смертельной дозы, которая, как отмечается в исследовании, вероятно, варьируется в зависимости от здоровья пациента, предрасположенности к повреждению печени и региональных различий в концентрациях токсина. [27]

В полевых справочниках повторялись анекдоты, в которых утверждалось, что собиратели заболели только от спор после того, как собрали токсичные виды мухоморов в одну корзину, невольно оставляя свои споры для сбора во время сбора урожая, прежде чем токсичные были выброшены. Однако этот вопрос не исследовался, и исследования не делают никаких заявлений о возможности отравления только спорами. Учитывая, что концентрация токсинов, обнаруженных в спорах, ниже, чем в шляпке, для достижения смертельной дозы потребуется потребление значительной массы спор, превышающей вес самих шляпок грибов.

Виды грибов

Аматоксинсодержащие виды грибов из родов Amanita , Galerina и Lepiota . [29] [30]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Диас Дж. Х. (март 2018 г.). «Отравления аматоксинсодержащими грибами: виды, токсидромы, лечение и результаты». Медицина дикой природы и окружающей среды . 29 (1): 111–118. дои : 10.1016/j.wem.2017.10.002 . ПМИД  29325729.
  2. ^ Литтен W (март 1975 г.). «Самые ядовитые грибы». Научный американец . 232 (3): 90–101. Бибкод : 1975SciAm.232c..90L. doi : 10.1038/scientificamerican0375-90. ПМИД  1114308.
  3. ^ Халлен Х.Э., Луо Х., Скотт-Крейг Дж.С., Уолтон Дж.Д. (ноябрь 2007 г.). «Семейство генов, кодирующих основные токсины смертельных грибов мухомора». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 104 (48): 19097–19101. Бибкод : 2007PNAS..10419097H. дои : 10.1073/pnas.0707340104 . ПМК 2141914 . ПМИД  18025465. 
  4. ^ Бауманн К., Мюнтер К., Фаулстих Х. (апрель 1993 г.). «Идентификация структурных особенностей, участвующих в связывании альфа-аманитина с моноклональным антителом». Биохимия . 32 (15): 4043–4050. дои : 10.1021/bi00066a027. ПМИД  8471612.
  5. ^ Ли П, Дэн В, Ли Т (июнь 2014 г.). «Молекулярное разнообразие семейств генов токсинов в смертельных грибах мухоморах». Токсикон . 83 : 59–68. doi :10.1016/j.токсикон.2014.02.020. ПМИД  24613547.
  6. ^ Карлсон-Стибер С, Перссон Х (сентябрь 2003 г.). «Цитотоксические грибы - обзор». Токсикон . 42 (4): 339–349. дои : 10.1016/S0041-0101(03)00238-1. ПМИД  14505933.
  7. ^ Хорген П.А., Вайсиус AC, Аммирати Дж.Ф. (сентябрь 1978 г.). «Нечувствительность активности ядерной РНК-полимеразы грибов к ингибированию аматоксинами». Архив микробиологии . 118 (3): 317–319. Бибкод : 1978ArMic.118..317H. дои : 10.1007/BF00429124. PMID  567964. S2CID  37127957.
  8. ^ Мелдолези Дж., Пелоси Г., Брунелли А., Дженовезе Э. (июнь 1967 г.). «Электронно-микроскопические исследования действия аманитина на мышах: поражения печени и сердца». Архив Вирхова для патологической анатомии, физиологии и клинической медицины . 342 (3): 221–235. дои : 10.1007/bf00960591. PMID  5301504. S2CID  12556291.
  9. ^ «β-аманитин из Amanita phalloides» . Сигма-Олдрич . Проверено 12 марта 2013 г.
  10. ^ «Полипептидные токсины в грибах мухомора». Cornell University . Проверено 12 марта 2013 г.
  11. ^ аб Бушнелл Д.А., Крамер П., Корнберг Р.Д. (февраль 2002 г.). «Структурная основа транскрипции: сокристалл альфа-аманитин-РНК-полимеразы II с разрешением 2,8 А». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 99 (3): 1218–1222. Бибкод : 2002PNAS...99.1218B. дои : 10.1073/pnas.251664698 . ПМК 122170 . ПМИД  11805306. 
  12. ^ Вайнцирль RO (сентябрь 2011 г.). «Мостиковая спираль РНК-полимеразы действует как центральный наномеханический коммутатор для координации катализа и движения субстрата». Архея . 2011 : 608385. doi : 10.1155/2011/608385 . ПМК 3270539 . ПМИД  22312317. 
  13. ^ Хейн П.П., Ландик Р. (ноябрь 2010 г.). «Мостиковая спираль координирует движение модулей РНК-полимеразы». БМК Биология . 8 : 141. дои : 10.1186/1741-7007-8-141 . ПМЦ 2993669 . ПМИД  21114873. 
  14. ^ Чафин Д.Р., Го Х, Прайс Д.Х. (август 1995 г.). «Действие альфа-аманитина во время пирофосфоролиза и элонгации РНК-полимеразой II». Журнал биологической химии . 270 (32): 19114–19119. дои : 10.1074/jbc.270.32.19114 . ПМИД  7642577.
  15. ^ Радд, доктор медицинских наук, Лусе Д.С. (август 1996 г.). «Аманитин значительно снижает скорость транскрипции тройными комплексами РНК-полимеразы II, но не может ингибировать некоторые способы расщепления транскрипта». Журнал биологической химии . 271 (35): 21549–21558. дои : 10.1074/jbc.271.35.21549 . ПМИД  8702941.
  16. ^ Кая Э., Сурмен М.Г., Яйкасли КО, Карахан С., Октай М., Туран Х. и др. (июнь 2014 г.). «Кожная абсорбция и токсичность альфа-аманитина у мышей». Кожная и глазная токсикология . 33 (2): 154–160. дои : 10.3109/15569527.2013.802697. PMID  23763309. S2CID  32405244.
  17. ^ «β-аманитин из Amanita phalloides» . Паспорт безопасности . Сигма-Олдрич. Каталожный номер А1304 . Проверено 11 мая 2021 г.
  18. ^ Тонг TC, Эрнандес М., Ричардсон WH, Беттен Д.П., Фавата М., Риффенбург Р.Х. и др. (сентябрь 2007 г.). «Сравнительное лечение отравления альфа-аманитином N-ацетилцистеином, бензилпенициллином, циметидином, тиоктовой кислотой и силибином на мышиной модели». Анналы неотложной медицины . 50 (3): 282–288. doi :10.1016/j.annemergmed.2006.12.015. ПМИД  17559970.
  19. ^ Пикерас Дж (февраль 1989 г.). «Гепатотоксическое отравление грибами: диагностика и лечение». Микопатология . 105 (2): 99–110. дои : 10.1007/bf00444032. PMID  2664527. S2CID  29687288.
  20. ^ Базелт Р (2008). Удаление токсичных препаратов и химикатов в организме человека (8-е изд.). Фостер-Сити, Калифорния: Биомедицинские публикации. стр. 52–54.
  21. ^ Бевер К.С., Адамс К.С., Хнаско Р.М., Ченг Л.В., Станкер Л.Х. (17 апреля 2020 г.). «Иммуноанализ латерального потока (LFIA) для обнаружения летальных аматоксинов из грибов». ПЛОС ОДИН . 15 (4): e0231781. Бибкод : 2020PLoSO..1531781B. дои : 10.1371/journal.pone.0231781 . ПМЦ 7164595 . ПМИД  32302363. 
  22. ^ Бевер К.С., Суонсон К.Д., Хамелин Э.И., Филигенци М., Поппенга Р.Х., Каае Дж. и др. (февраль 2020 г.). «Быстрое, чувствительное и точное обнаружение смертельных аматоксинов в моче на месте». Токсины . 12 (2): 123. doi : 10.3390/toxins12020123 . ПМК 7076753 . ПМИД  32075251. 
  23. ^ abc Кая Э, Карахан С, Байрам Р, Яйкасли КО, Чолакоглу С, Саритас А (декабрь 2015 г.). «Концентрация аматоксина и фаллотоксина в спорах и тканях Amanita phalloides». Токсикология и промышленное здоровье . 31 (12): 1172–1177. Бибкод : 2015ToxIH..31.1172K. дои : 10.1177/0748233713491809. PMID  23719849. S2CID  206543780.
  24. ^ abcd Кая Э, Йылмаз И, Синирлиоглу З.А., Карахан С., Байрам Р., Яйкасли КО и др. (Декабрь 2013). «Концентрация аманитина и фаллотоксина в грибе Amanita phalloides var. alba». Токсикон . 76 : 225–233. doi :10.1016/j.токсикон.2013.10.008. ПМИД  24139877.
  25. ^ ab Макнайт Т.А., Макнайт КБ, Скилс MC (2010). «Концентрация аматоксина и фаллотоксина в спорах мухомора двуспоригерного». Микология . 102 (4): 763–765. дои : 10.3852/09-131. PMID  20648744. S2CID  29289507.
  26. ^ abcd Гарсия Дж., Коста В.М., Карвальо А., Баптиста П., де Пиньо П.Г., де Лурдес Бастос М., Карвалью Ф. (декабрь 2015 г.). «Отравление Amanita phalloides: механизмы токсичности и лечение». Пищевая и химическая токсикология . 86 : 41–55. дои : 10.1016/j.fct.2015.09.008. hdl : 10198/17717 . ПМИД  26375431.
  27. ^ Аб Йылмаз I, Эрмис Ф, Аката I, Кая Э (декабрь 2015 г.). «Пример: какие дозы Amanita phalloides и аматоксинов смертельны для человека?». Медицина дикой природы и окружающей среды . 26 (4): 491–496. дои : 10.1016/j.wem.2015.08.002 . ПМИД  26453489.
  28. ^ Веттер Дж (январь 1998 г.). «Токсины Amanita phalloides». Токсикон . 36 (1): 13–24. дои : 10.1016/S0041-0101(97)00074-3. ПМИД  9604278.
  29. ↑ Энжалбер Ф, Рапиор С, Нугье-Суле Дж, Гийон С, Амуру Н, Кэбот С (26 ноября 2002 г.). «Лечение отравления аматоксином: 20-летний ретроспективный анализ». Журнал токсикологии. Клиническая токсикология . 40 (6): 715–757. doi : 10.1081/CLT-120014646. PMID  12475187. S2CID  22919515.
  30. ↑ Уолтон Дж. (9 мая 2018 г.). Циклические пептидные токсины мухомора и других ядовитых грибов . Чам, Швейцария: Springer. ISBN 978-3-319-76822-9. ОСЛК  1035556400.