Palitoksiini on proteiiniton toksiini , jota tuottavat jotkut meren selkärangattomien edustajat . Se on yksi myrkyllisimmistä luonnonvaraisista aineista, ja samalla yksi monimutkaisimmista luonnollista alkuperää olevista aineista.
Sitä löytyy kuusiteräisistä zoantaria - koralleista ( Palythoa toxica , P. tuberculosa , P. caribacorum jne.); on mahdollista, että palytoksiinia eivät tuota zoontarit itse, vaan mikrolevät - Ostreopsis-suvun dinoflagellaatit, jotka ovat symbioosissa niiden kanssa (oletetaan, että dinoflagellaatit eivät itse ole toksiinin ensisijainen lähde, vaan niitä tuottavat ensisijaisesti niissä elävät bakteerit). Jotkut meren eläimet (jotkut kala- ja rapulajit), jotka elävät zoontarian yhteisöissä tai ruokkivat niitä, voivat kerääntyä palytoksiinia ( suurin osa ihmismyrkytystapauksista tällä toksiinilla liittyy tällaisten toissijaisten bioakkujen kulutukseen) [1] . Tahitin ja Havaijin saarten alkuperäisasukkaat ovat pitkään käyttäneet zoantariaa myrkytettyjen aseiden valmistukseen.
R. Moore ja Paul Scheuer eristivät sen ensimmäisen kerran vuonna 1971 Palythoa toxicasta . Sen rakenne ja stereokemiallinen rakenne pystyttiin täysin selvittämään vasta vuoteen 1982 mennessä, mikä oli merkittävä tapahtuma bioorgaanisessa kemiassa [2] .
Yhdisteiden, kuten maitotoksiinin , palytoksiinin jne . epätavallinen ja monimutkainen rakenne (mukaan lukien monien kiraalisten keskusten läsnäolo molekyyleissä) tekee niiden rakenteen määrittämisestä sinänsä erittäin vaikean tehtävän ja vaatii sekä pätevimpien tutkijoiden että tutkijoiden ponnisteluja. Kehittyneimpien kemiallisten ja fysikaalis-kemiallisten analyysimenetelmien käyttö (mukaan lukien sellaiset, joita ei yksinkertaisesti ollut aiemmin). Esimerkiksi palytoksiinin rakenteen ja spatiaalisen rakenteen selvittämisen useiden vuosien ajan suoritti 3 ryhmää maailman johtavia tutkijoita ( Havaijin ja Harvardin yliopistoista sekä useiden johtavien japanilaisten yliopistojen yhteistyönä ). Menestyksen saavuttamiseksi heidän täytyi paitsi käyttää nykyaikaisimpia analyyttisen kemian menetelmiä (kaksiulotteinen NMR-spektroskopia , massaspektrometria ), myös kehittää ja soveltaa epästandardeja kemiallisen analytiikan menetelmiä (erityisesti palytoksiinimolekyylille oli aiemmin altistettu kemiallisiin modifikaatioihin ja selektiiviseen osittaiseen oksidatiiviseen hajoamiseen erilaisiksi fragmenteiksi, joita sitten tutkittiin erikseen). Erityisen vaikeaa on tällaisten yhdisteiden stereokemian (tilarakenteen) määrittäminen. Itse palytoksiinia tai sen erilaisia kemiallisesti muunneltuja johdannaisia ei ole vielä saatu kiteisessä muodossa röntgendiffraktioanalyysin avulla niiden rakenteen selvittämiseen . Edes tällaisten aineiden riittävien määrien saaminen sinänsä ei ole helppo tehtävä. Ainoa käytettävissä oleva tuotantolähde on eristäminen elävistä organismeista, jotka biosyntetisoivat tai bioakkumuloivat niitä itsessään (ja niiden pitoisuus on yleensä hyvin pieni). Esimerkiksi puhtaan mitotoksiinin saamiseksi oli tarpeen viljellä Gambierdiscus toxicus -lajin dinoflagellaatteja vuoden ajan, jotta saatiin noin 4000 litraa viljelmää (solukonsentraatiolla 2 * 10 6 /l), ja sitten sovellettiin monivaiheista. menetelmä tämän yhdisteen eristämiseksi, konsentroimiseksi ja puhdistamiseksi. Tuloksena oli mahdollista saada noin 5 mg (!) kemiallisesti puhdasta mitotoksiinia [3] .
Tällaisen monimutkaisen ja epätavallisen rakenteen omaava yhdiste herätti välittömästi synteettisten kemistien huomion yrittäessään suorittaa sen täydellisen kemiallisen synteesin. Vuonna 1989 Yoshito Kishin johtama tiedemiesryhmä suoritti palytoksiinin osittaisen synteesin [4] . Vuonna 1994 Yoshito Kishin johtama tutkijaryhmä suoritti tämän yhdisteen täydellisen synteesin [5] .
Tällä hetkellä on eristetty useita rakenteeltaan palytoksiinin kaltaisia toksiineja (ostreosiini D, maskarenotoksiini jne.).
Se on valkoinen amorfinen aine; liukenee niukasti dimetyylisulfoksidiin , pyridiiniin ja veteen , huonosti alkoholeihin ; ei liukene asetoniin , dietyylieetteriin ja kloroformiin ; hajoaa ~ 300 °C:ssa; menettää aktiivisuutensa voimakkaasti happamissa ja emäksisissä ympäristöissä. Säilyttää aktiivisuutensa kiehuvassa vedessä.
Palytoksiinimolekyyli on ainutlaatuinen ketjurakenne, joka on rakennettu di-, tri- ja tetrahydroksitetrahydropyraani- ja furaanisykleistä, jotka on liitetty yhdeksi rakenteeksi tyydyttyneillä ja tyydyttymättömillä polyoliketjuilla. Palytoksiinimolekyylin N-päässä on primaarinen aminoryhmä, ja C-pää on asyloitu beeta-aminoakryyliaminopropanolitähteellä [2] . Molekyyli sisältää 7 kaksoissidosta , 42 hydroksyyliryhmää , 64 kiraalista keskustaa , ja siinä voidaan erottaa hydrofobisia ja hydrofiilisiä osia. Monien kiraalisten keskusten ja kaksoissidosten (joille cis-trans-isomeria on mahdollista) läsnäolon vuoksi palytoksiinille on teoriassa mahdollista 1021 stereoisomeeriä [1] .
Erittäin myrkyllinen lämminverisille:
Se on yksi voimakkaimmista proteiinittomista myrkyistä [6] . (Vielä myrkyllisempiä ovat mitotoksiinit ja ciguatoksiinit , jotka on eristetty joistakin planktonlajeista löytyvistä yksisoluisista siimalaateista (dinoflagellateista).)
Sillä on selvä kardiotoksinen vaikutus. Kuolema havaitaan 5-30 minuutin kuluttua sepelvaltimoiden ahtautumisen, rytmihäiriön ja hengityspysähdyksen sekä massiivisen hemolyysin seurauksena . Myrkyllinen vaikutusmekanismi johtuu sen voimakkaasta sitoutumisesta hermokudoksen, sydämen ja punasolujen solujen Na,K-ATPaaseihin (tarkemmin sanottuna palytoksiinin fysiologinen vaikutus ilmenee ennen kaikkea Na,K:n vaurioista -Sydämen, erytrosyyttien ja hermokudoksen ATPaasit, kun taas näiden entsyymien toiminnan häiriintymisellä muissa elimissä ja kudoksissa ei yksinkertaisesti ole aikaa ilmaantua ennen kuoleman alkamista). Palytoksiinin spesifinen molekyylivaikutusmekanismi liittyy Na,K-ATP-aasien translaatioon ns. "avoin konformaatio", jonka seurauksena entsyymi muuttuu avoimeksi ionikanavaksi Na- ja K-ioneille, mikä johtaa luonnollisen ionigradientin jyrkkään rikkoutumiseen ja solukuolemaan. Samanlainen vaikutusmekanismi määrittää vain eläinsolujen herkkyyden tälle toksiinille ( erityisesti hiiva ei ole herkkä sille) [1] [7] .
Palytoksiinille ei ole vastalääkettä . Joitakin verisuonia laajentavia aineita ( papaveriini , isosorbididinitraatti ) voidaan pitää mahdollisina vastalääkkeinä (eläinkokeet ovat osoittaneet niiden tehokkuuden, mutta vain siinä tapauksessa, että ne annetaan välittömästi suoraan sydämeen) [8] .
Useimmat myrkytystapaukset liittyvät palytoksiinia sisältävien meren eliöiden nauttimiseen [9] [10] [11] [12] . Akvaristeja on myös myrkytetty (zoontaria-korallit ovat suosittuja akvaariokulttuurissa niiden kirkkaan ja vaihtelevan värin vuoksi, kun taas useimmat ihmiset eivät ole tietoisia vaarasta, jonka ne voivat aiheuttaa, jos niitä käsitellään huolimattomasti) [13] [14] [15 ] [16] [17] .