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Biotoxinas marinas<br />
Luis M Botana<br />
Quinto aniversario de la creación de la AESAN<br />
UIMP-Santander-13 Sept 2007<br />
COMMUNITY REFERENCE LABORATORY<br />
FOR MARINE BIOTOXINS
Papel del CRLMB (Laboratorio Comunitario de<br />
Referencia de Biotoxinas Marinas)<br />
Biotoxinas marinas<br />
• Origen<br />
• Clasificación<br />
• Efectos<br />
COMMUNITY REFERENCE LABORATORY<br />
FOR MARINE BIOTOXINS
La existencia del CRLMB se fundamenta en la necesidad imperiosa de controlar<br />
siempre la posible presencia de las toxinas marinas.<br />
Este necesidad genera un complejo sistema de control, una red europea, un CRL, y un<br />
gran desafío científico<br />
Red Europea<br />
http://www.aesa.msc.es/crlmb/web/CRLMB.jsp<br />
Red Nacional
ECVAM (3 Rs)<br />
(PPIA)<br />
IRMM<br />
(Calibrants)<br />
EFSA<br />
(toxic levels)<br />
DG Research<br />
(Detectox, Biocop,<br />
Biotox, Biotox-marin, Spies Detox)<br />
FVO<br />
(Legal implementation)<br />
CRLMB<br />
AESAN/DG SANCO
Ficotoxinas marinas (producidas por algas<br />
microscópicas móviles (flagelos), de unas 75 especies<br />
tóxicas)
Se desconoce el papel ecológico<br />
de este tipo de compuestos<br />
COMMUNITY REFERENCE LABORATORY<br />
FOR MARINE BIOTOXINS
Ficotoxinas marinas (producidas por algas<br />
microscópicas móviles (flagelos), de unas 75 especies<br />
tóxicas)<br />
- Toxinas diarreicas (DSP)<br />
-Toxinas paralizantes (PSP)<br />
-Amnésicas (ácido domoico)<br />
-Yesotoxinas<br />
-Azaspirácidos<br />
-Pectenotoxinas<br />
- Palitoxinas<br />
- Iminas cíclicas<br />
-Maitotoxina<br />
- Brevetoxinas<br />
-Ciguatera<br />
- Policavernósido<br />
- Gambierol<br />
- Pinnatoxina<br />
- Pteriatoxina<br />
En Europa
Exodo 7, 19-21, 1941 A.C. (las aguas de Egipto se<br />
transformaron en sangre, produciendo la muerte de<br />
peces)<br />
Science, 31 agosto 2007<br />
COMMUNITY REFERENCE LABORATORY<br />
FOR MARINE BIOTOXINS
Los episodios tóxicos se denominan mareas rojas,<br />
pero pueden ser de otros colores
Los episodios tóxicos se denominan mareas rojas,<br />
pero pueden ser de otros colores
1. Los episodios tóxicos pueden ser letales y<br />
mantenerse durante meses o años.<br />
2. Cada año hay muertes por neurotoxinas en<br />
varios países (no en Europa)<br />
3. En cenit de un episodio PSP, 1 mejillón puede<br />
tener hasta 1,5 mg de STX (DL= 0,3-1 mg)<br />
4. En el cenit de un episodio DSP en Galicia<br />
(1998), 1 mejillón llegó a tener 2600 µg de AO<br />
(Dosis tóxica umbral = 40 µg, diarrea severa =<br />
80 µg, muerte = 12 mg (5 mejillones))<br />
En el pico de una marea roja, esta es la<br />
dosis letal familiar de mejillón
Algunos datos relevantes<br />
- España (Galicia): mayor productor (260.000 Tm) de<br />
mejillón después de China (609.000 Tm) (autoconsumo)<br />
- Un mejillón filtra 0,5-7 L agua/hora. Con 8 cm filtró 30.000<br />
Litros agua<br />
- Una batea filtra 150.000 m3/día y el 60 % de la materia<br />
orgánica presente en el agua.<br />
- La mayor parte de la toxina está en el hepatopáncreas<br />
- El sistema de control es perfecto, todo lo<br />
que llega legalmente al mercado es seguro.
Las distintas condiciones ecológicas/climáticas determinan<br />
perfiles de toxinas distintas
PSP<br />
DSP<br />
ASP<br />
PSP<br />
DSP<br />
AZAs<br />
PSP<br />
DSP<br />
PSP<br />
DSP<br />
Cianotox.<br />
Palitoxina<br />
Yesotoxina<br />
Iminas cíclicas<br />
PSP-DSP-ASP<br />
Ciguatera<br />
Las distintas condiciones ecológicas/climáticas determinan<br />
perfiles de toxinas distintas
¿Hay algún factor que<br />
determine su aparición?<br />
•Siempre estuvieron y no se<br />
detectaron<br />
•Realmente aparecen de<br />
nuevo<br />
Azaspirácidos:<br />
presentes sólo en<br />
Irlanda<br />
Recientemente<br />
detectados en otros<br />
lugares
Saxitoxina (PSP), Palitoxina, Espirólidos, Ciguatoxinas, Ac. Domoico<br />
Neurotóxicas<br />
Acido ocadaico y<br />
Dinofisistoxinas (DSP)<br />
Diarrea, Síntomas GI<br />
Azaspirácidos (AZ)<br />
Diarrea, Neurotoxicas<br />
Yesotoxinas (YTX)<br />
Ningún efecto<br />
Pectenotoxinas<br />
Diarrea?<br />
Hepatotoxicas?<br />
Ficotoxinas
Toxinas paralizantes<br />
• Saxitoxina y análogos (goniautoxinas, neosaxitoxina,<br />
decarbamoil y sulfocarbamoil análogos)<br />
1) Bloqueo reversible el sitio 1 del canal de sodio<br />
2) Anulan la transmisión de los potenciales de acción en<br />
neuronas motoras<br />
3) Bloqueo motor progresivo<br />
4) Inhibición de los músculos respiratorios<br />
5) Muerte por parálisis respiratoria<br />
Episodios breves. Brotes cíclicos cada ± 10 años
Grupo PSP:<br />
24 análogos químicos<br />
Todos con el mismo<br />
mecanismo de acción<br />
Toxinas PSP:<br />
imidazol guanidinas<br />
Toxin R1 R2 R3 R4<br />
Carbamate Toxins<br />
STX H H H -OCONH2<br />
Neo STX OH H H -OCONH2<br />
GTX 1 OH -OSO 3 - H -OCONH2<br />
GTX 2 H -OSO 3 - H -OCONH2<br />
GTX 3 H H -OSO 3 - -OCONH2<br />
GTX 4 OH H -OSO 3 - -OCONH2<br />
Decarbamoyl Toxins<br />
dc-GTX 1 OH -OSO 3 - H OH<br />
dc-GTX 2 H -OSO 3 - H OH<br />
dc-GTX 3 H H -OSO 3 - OH<br />
dc-GTX 4 OH H -OSO 3 - OH<br />
*dc-STX H H H OH<br />
dc-Neo STX OH H H OH<br />
N-Sulfocarbamoyl Toxins<br />
GTX 5 H H H -OCONHSO 3 -<br />
GTX 6 OH H H -OCONHSO 3 -<br />
C1 H -OSO 3 - H -OCONHSO 3 -<br />
C2 H H - OSO3 - -OCONHSO 3 -<br />
C3 OH -OSO 3 - H -OCONHSO 3 -<br />
C4 OH H -OSO 3 - -OCONHSO 3 -<br />
Decarbamoyloxy Toxins<br />
do-STX H H H H<br />
do-GTX 2 H -OSO 3 - H H<br />
do-GTX 3 H H -OSO 3 - H<br />
Acetyldecarbamoyl toxins<br />
*13-O-dc-STX H H H -OCOOCOCH3<br />
13-O-dc-GTX 2 H -OSO 3 - H -OCOOCOCH3<br />
*13-O-dc-GTX 3 H H -OSO 3 - -OCOOCOCH3<br />
* For these toxins there are 12!-deoxy derivatives, with the same structure but only one –OH in<br />
C12. The names are: Decarbamoyl-12!-deoxysaxitoxin (also dihydrosaxitoxin), 13-Oacetyldecarbamoyl-12!-deoxysaxitoxin,<br />
and 13-O-acetyldecarbamoyl-12!-deoxygonyautoxin-3.
Toxinas diarreicas<br />
• Acido ocadaico y dinofisistoxinas<br />
1) Inhiben las fosfatasas citosólicas PP1 y PP2A<br />
2) Diarrea en 30 min, durante 3 días, náuseas, vómitos<br />
3) Promotores tumorales, no relevante clínicamente<br />
4) Muerte a concentraciones muy elevadas (nunca descrito en<br />
humanos)<br />
Elevado impacto económico por ser episodios muy prolongados<br />
HO<br />
O<br />
OH<br />
O<br />
O<br />
OH<br />
O<br />
O<br />
OH<br />
O O<br />
OH<br />
O
_______________ Toxina R1 R2 R3 R4 R5<br />
OA C H3 H H O H -<br />
DTX-1 C H3 CH3 H O H -<br />
DTX-2 H CH3 H O H -<br />
DTX-3 (H or CH3) Acilo OH -<br />
DTX-4 C H3 H H X Y<br />
D T X - 5 a C H3 H H X 1 Z<br />
D T X - 5 b C H3 H H X Z<br />
D I O L-ESTERES CH3 H H A-F OH<br />
Estructura del acido ocadaico (OA) y análogos (DTX= dinofisistoxina).<br />
DTX-3 es un grupo de derivados 7-O-acilo.
• Acido domoico y análogos<br />
Toxina amnésica<br />
1) Excitotoxicidad a través del receptor de kainato<br />
2) Muerte neuronal en ciertas zonas<br />
cerebrales<br />
3) Daño neuronal irreversible<br />
4) Poco tóxica en individuos sanos<br />
con buena función renal<br />
5) Muerte a dosis altas<br />
(más peligrosa en ancianos)
Azaspirácidos<br />
Mecanismo de acción desconocido<br />
1) Puede que sea un inductor tumoral (y esto se potenciaría<br />
en presencia de las DSP, con las que coexisten)<br />
2) Perfil toxicológico complejo, con síntomas neurológicos y<br />
diarreicos<br />
R2 3) No descrita como mortal<br />
Grupo azaspiro<br />
OH<br />
O<br />
R 1<br />
Me<br />
5<br />
H<br />
40<br />
I<br />
A B<br />
O 10<br />
O<br />
NH<br />
Me<br />
35<br />
O<br />
H<br />
Azaspiracid AZ1<br />
8-methylazaspiracid AZ2<br />
22-demethylazaspiracid AZ3<br />
3-hydroxy-22-demethylazaspiracid AZ4<br />
23-hydroxy-22-demethylazaspiracid AZ5<br />
Me<br />
H<br />
O<br />
O<br />
GO<br />
H<br />
H<br />
C<br />
D<br />
15<br />
H<br />
O<br />
OH<br />
H<br />
F<br />
30<br />
O<br />
20<br />
E<br />
25<br />
Me<br />
H<br />
OH<br />
Me<br />
R 1 R 2 R 3 R 4<br />
H H Me H<br />
H<br />
H<br />
OH<br />
Me Me<br />
H H H<br />
H<br />
H H H<br />
H H H<br />
OH<br />
R 3<br />
R 4
Yesotoxinas<br />
Activadores de fosfodiesterasas (mecanismo nunca descrito<br />
anteriormente)<br />
1) No es una toxina, ya que nunca se describió una intoxicación en<br />
humanos.<br />
2) Está legislada sólo porque<br />
interfiere con el bioensayo en el ratón<br />
50 YTXs<br />
Yessotoxin (YTX)<br />
R 1<br />
n<br />
NaO3SO<br />
n<br />
1<br />
Me<br />
O<br />
R1 R2<br />
OSO 3Na<br />
O<br />
O<br />
O<br />
45<br />
O<br />
47<br />
O<br />
Me<br />
O<br />
OH<br />
Me<br />
O<br />
Me<br />
O<br />
O<br />
R 2<br />
O<br />
Me<br />
Me<br />
OH
• Inhibidores de la f-actina<br />
Pectenotoxinas<br />
1) Amplia controversia sobre si son o no tóxicas.<br />
2) Los compuestos europeos no parecen ser tóxicos<br />
16 PTXs<br />
Me<br />
OH<br />
OH<br />
O<br />
O<br />
O<br />
Pectenotoxina- 1<br />
O<br />
Me<br />
Me<br />
O<br />
Me<br />
Me<br />
O O<br />
OH<br />
Me<br />
O<br />
O<br />
O<br />
O<br />
43<br />
OH
Iminas cíclicas<br />
• Actúan sobre el receptor nicotínico, posiblemente activándolo<br />
O<br />
O<br />
1) Se sospecha que son neurotóxicos, pero su toxicidad en humanos<br />
se desconoce.<br />
2) Inicio del efecto extremadamente rápido<br />
R 1<br />
HO<br />
N<br />
R 2<br />
O<br />
O<br />
O<br />
HO<br />
R 1 (C31) R 2 (C13) R 3 (C19)<br />
Spirolide A (S isomer) H CH 3 CH 3<br />
Spirolide B (R isomer) H CH 3 CH 3<br />
Spirolide C (S isomer) CH 3 CH 3 CH 3<br />
Spirolide D (R isomer) CH 3 CH 3 CH 3<br />
Spirolide 13-desMe-C CH 3 H CH3<br />
Spirolide 13,19-didesMe-C CH 3 H H<br />
R (C20)<br />
Spirolide G H<br />
Spirolide 20-Me-G CH 3<br />
R 3<br />
O<br />
O<br />
O<br />
R 1<br />
O<br />
HO<br />
NH 2<br />
R 2<br />
O<br />
O<br />
O<br />
HO<br />
R 1 (C31) R 2 (C13) R 3 (C19)<br />
Spirolide E (S isomer) H CH 3 CH 3<br />
Spirolide F (R isomer) H CH 3 CH 3<br />
O<br />
N<br />
HO<br />
O<br />
O<br />
O<br />
HO R<br />
Diana: receptores nicotínicos/muscarínicos<br />
R 3<br />
O<br />
OH<br />
OH A B<br />
O<br />
OH<br />
N<br />
O<br />
OH<br />
H<br />
OH<br />
O HO<br />
A<br />
HO<br />
O<br />
O<br />
OH<br />
N<br />
O<br />
OH<br />
O<br />
N<br />
OH<br />
OH<br />
O HO<br />
B<br />
Gymnodimines<br />
O<br />
OH<br />
Prorocentrolidos<br />
(diana desconocida)<br />
O<br />
O<br />
O<br />
OH<br />
O<br />
O<br />
OH<br />
OH<br />
OSO 3H<br />
OH<br />
H<br />
H +<br />
N<br />
HO<br />
R1 R2<br />
Gymnodimine B (S isomer) H OH<br />
Gymnodimine C (R isomer) OH H<br />
HO<br />
HO<br />
N<br />
O<br />
O<br />
R 1<br />
O<br />
R 2<br />
O<br />
OH<br />
Spiroprocentrimine<br />
OH<br />
OH<br />
OH<br />
OSO 3 -
Palitoxina<br />
Inhibe la Na-K ATPasa<br />
Del coral Palythoa and Zoanthus<br />
Elevado Pm= 2659<br />
La cadena natural con más C continuos<br />
El mayor producto natural sin unidades<br />
repetidas (aa o mnosacáridos)<br />
129 Carbonos en cadena continua<br />
64 centros estereogénicos<br />
8 dobles enlaces con isomería cis-trans<br />
10 21 estereoisómeros posibles<br />
O<br />
O<br />
34<br />
From Tahiti<br />
Palythoa sp<br />
OH<br />
OH<br />
O<br />
OH OH<br />
O<br />
OH<br />
55<br />
123<br />
H2N OH<br />
O<br />
OH<br />
OH<br />
OH<br />
OH<br />
OH<br />
OH<br />
O 19<br />
OH OH<br />
O<br />
OH<br />
O<br />
1A<br />
OH<br />
OH<br />
OH<br />
OH<br />
O<br />
OH<br />
OH<br />
OH<br />
OH<br />
OH<br />
HO<br />
OH HO<br />
O<br />
O<br />
10<br />
OH<br />
OH<br />
O<br />
OH<br />
100<br />
OH<br />
N<br />
H<br />
OH OH<br />
OH<br />
OH<br />
O<br />
OH<br />
N<br />
H<br />
HO<br />
1<br />
OH<br />
OH<br />
OH<br />
HO<br />
From<br />
R H2N 115<br />
Palythoa tuberculosa<br />
1 n=1, R=H<br />
2 n=2, R=H<br />
3 n=3, R=H<br />
OH<br />
O<br />
55<br />
OH<br />
1B<br />
4 n=1, R=H, X=<br />
OH OH<br />
OH<br />
OH OH<br />
OH<br />
O 55<br />
OH<br />
1C<br />
HO (CH2)n N<br />
H<br />
HO<br />
O<br />
N<br />
H<br />
N<br />
H<br />
O<br />
O<br />
O<br />
OH<br />
OH<br />
Me<br />
Me<br />
X<br />
OH<br />
108<br />
O<br />
O<br />
35<br />
Me<br />
O<br />
OH<br />
26<br />
103<br />
HO<br />
HO<br />
OH<br />
OH<br />
OH<br />
O<br />
97 92<br />
OH<br />
OH<br />
11 15<br />
O<br />
HO<br />
OH<br />
HO<br />
HO<br />
90<br />
Me<br />
OH<br />
OH<br />
OH<br />
Me O Me OH<br />
O<br />
N<br />
H<br />
Me<br />
O<br />
Me<br />
20<br />
OH<br />
OH<br />
OH<br />
OH<br />
O<br />
43 47<br />
OH<br />
Me<br />
50<br />
OH<br />
OH<br />
OH<br />
OH<br />
OH<br />
OH<br />
80<br />
OH<br />
OH OH<br />
O<br />
HO<br />
71<br />
Y<br />
67<br />
HO<br />
O<br />
OH<br />
OH<br />
OH<br />
58<br />
OH<br />
62<br />
OH<br />
OH<br />
78<br />
5 n=1, R=H, Y= -CH2CH=CHCH=CHCH2CH2- El más potente compuesto<br />
no proteico:<br />
LD 50 = 10-100 ng/Kg
Palitoxinas de dinoflagelados géneros Ostreopsis (siamensis, ovata, mascareniensis,<br />
lenticularis, heptagona) :<br />
Ostreocinas y Mascarenotoxinas (Mw 2500-2635)<br />
Diferencia con palitoxina<br />
HO<br />
N<br />
H<br />
O<br />
H 2N<br />
N<br />
H<br />
O<br />
OH<br />
OH<br />
Me<br />
O<br />
Me<br />
Ostreocin D (Yasumoto)<br />
Mw 2635<br />
O<br />
OH<br />
Me<br />
O<br />
O<br />
Me<br />
O<br />
OH<br />
Me<br />
HO<br />
HO<br />
OH<br />
O<br />
OH<br />
OH<br />
OH<br />
OH<br />
O<br />
HO<br />
OH<br />
HO<br />
OH Me<br />
OH<br />
OH<br />
OH<br />
OH<br />
O<br />
OH<br />
OH<br />
OH<br />
OH<br />
OH<br />
OH<br />
OH<br />
OH<br />
Me<br />
OH<br />
OH<br />
OH<br />
OH<br />
OH<br />
O<br />
HO<br />
HO<br />
OH<br />
O<br />
OH<br />
OH<br />
OH<br />
OH<br />
OH<br />
OH
Palitoxina<br />
Vasoconstricción<br />
Hemorragia<br />
Ataxia<br />
Debilidad muscular<br />
Orina negra<br />
Fibrilación ventricular<br />
Hipertensión pulmonar<br />
Isquemia<br />
Muerte<br />
Toxicología<br />
Ostreocina<br />
Ataxia<br />
Parálisis<br />
Disnea<br />
Cianosis<br />
Exoftalmo<br />
Convulsiones (a veces)<br />
Diarrea (a veces)<br />
Muerte en 48 h<br />
La toxicidad oral es 1000 veces menor que ip<br />
En sardinas en Madagascar, muerte sólo masticando
Palitoxina en in humanos:<br />
Intoxication en Kochi prefectura en 2000, 4 µg necesarios<br />
Síntomas:<br />
Rinorrea<br />
Tos<br />
Fiebre<br />
Broncoconstrición<br />
Filipinas<br />
Italia (sin vínculo analítico playa-toxicidad)<br />
Vómitos<br />
Diarrea<br />
Parestesia de extremidades<br />
Insuficiencia respiratoria<br />
Cianosis<br />
Muerte
COMMUNITY REFERENCE LABORATORY<br />
FOR MARINE BIOTOXINS
Bioensayo en ratón
Problemas:<br />
1) Toxinas disponibles<br />
2) Patrones puros<br />
3) Complejidad técnica de<br />
la validación<br />
4) Necesidad, coste y<br />
dificultad de las<br />
colaboraciones entre<br />
muchos socios<br />
internacionales
VALIDATION<br />
IN EUROPE<br />
First<br />
approach<br />
Single lab<br />
method<br />
Final<br />
approach<br />
Reference<br />
Method<br />
(to legislation)