Анатоксин

СТАЙЛАБ предлагает тест-системы для рецепторного анализа анатоксина-а в пробах воды, а также стандартные растворы и сухие стандарты анатоксина-а и гомоанатоксина-а.

Подробнее об анатоксинах

Анатоксин-А, наряду с сакситоксином называемый «фактором очень быстрой смерти» - это алкалоид, вырабатываемый пресноводными цианобактериями Anabaena flos aquae, входящими в состав планктона. По некоторым данным, анабену используют в качестве удобрения на рисовых полях. Помимо анабены, анатоксин-А также вырабатывают и некоторые другие сине-зеленые водоросли, в том числе, Mycrocystis, Planktothrix (Oscillatoria) и Aphanizomenon, способные обитать как в пресных, так и в соленых водоемах. Анатоксин-а используется в медицине для диагностики некоторых заболеваний, а также для научных исследований. Для этих целей его производят искусственно или же путем биосинтеза.

Анатоксин-а является нейротоксином. Он действует подобно никотину и некоторым другим ядам: связывается с Н-холинорецепторами (никотиновыми рецепторами к ацетилхолину) и активирует нервную систему. Но сродство анатоксина-а к этим рецепторам приблизительно в 20 раз выше, чем у никотина, что приводит к более тяжелым отравлениям.

Не следует путать анатоксин-а с анатоксином-а(С) (anatoxin-a(S). Эти вещества различаются как химически, так и по механизму действия: анатоксин-а(С) является природным органофосфатом и необратимо блокирует ацетилхолинэстеразу.

Отравление анатоксином-а хорошо исследовано на примерах диких и домашних животных. В 1977 году в США этот яд вызвал гибель 30 голов скота и 9 собак, в 1985 году в Канаде – около 1000 летучих мышей и 24 крякв и американских сивязей. Менее масштабные случаи, как правило, связанные с нейротоксикозами или гибелью собак или коров, зафиксированы по всему миру.

Анатоксин-а начинает действовать уже через несколько минут после попадания в организм. Для начала отравления характерны неуверенные движения и мышечные подергивания, которые сменяются затрудненным дыханием и судорогами. Животные умирают в период от нескольких минут до нескольких часов из-за остановки дыхания. Подобным же образом действует гомоанатоксин-а.

Согласно исследованиям, анатоксин-а не проявляет хронической токсичности. Это означает, что даже длительное употребление этого яда в дозах ниже минимальной токсической не приведет к негативным последствиям. Однако острая токсичность анатоксина-а весьма высока: ЛД50 для мышей составляет, по разным источникам, 250 – 375 мкг/кг массы тела, что ненамного ниже токсичности стрихнина. Кроме того, анатоксин-а проявил репродуктивную токсичность в исследовании на хомячках: практически всегда он вызывал остановку роста плода и в некоторых случаях – такие патологии, как гидроцефалия. Впрочем, в аналогичном исследовании на мышах он не проявил таких эффектов. О репродуктивной токсичности этого яда для людей данных нет.

В природных условиях, в том числе, в воде, анатоксин-а быстро фотодеградирует. Время его полураспада составляет менее суток. Это означает, что опасность отравления им присутствует только во время «цветения» водоема, при условии, что организмы, вызвавшие его, вырабатывают его. Однако в таких условиях концентрации анатоксина-а в воде могут достигать очень высоких значений, представляющих опасность для позвоночных животных, включая человека и потенциально способных нанести вред на уровне экосистем. К примеру, массовая гибель фламинго в 2001-2002 годах на озерах Богория и Накуру в Кении была вызвана именно анатоксином-а. Такие свойства этого яда обуславливают необходимость мониторинга цианобактерий в водоемах и анализа фикотоксинов в воде.

В первых исследованиях анатоксина-а для определения его ЛД50 и ЛД100, а также экотоксичности использовались биологические методы. Исследования проводили на мышах, а также на ракообразных и их личинках. Для обнаружения анатоксина-а эти методы непригодны, поскольку не являются селективными, обладают недостаточной чувствительностью при высоких концентрациях токсина и требуют больших затрат биоматериала. К современным методам анализа анатоксина-а относится хроматография – ВЭЖХ с УФ- или флуоресцентным детектором, ВЭЖХ-МС или ГХ-МС. Основной недостаток этих методов применительно к обнаружению анатоксина-а заключается в быстром распаде этого вещества: поскольку анализ невозможно провести на месте сбора проб, не всегда удается получить корректные данные о содержании в них токсина. Тонкослойная хроматография позволяет определять содержание анатоксина-а в клетках цианобактерий и обладает высокой чувствительностью.

Альтернативные методы анализа анатоксина-а основаны на сродстве этого вещества и гомоанатоксина-а к никотиновым рецепторам. Они называются рецепторными методами анализа и позволяют быстро и с высокой точностью определять концентрацию анатоксина-а в пробах. Тест-система Anatoxin-a RBA Kit создана на основе этого эффекта и позволяет определять содержание анатоксина-а в пределах от 10 мкг/л до 500 мкг/л. Кроме того, с помощью тест-системы Anatoxin-a ELISA Kit возможно определять содержание анатоксина-а методом иммуноферментного анализа (ИФА), что значительно сокращает временные затраты.

Литература

1. Carmichael WW, Gorham PR, Biggs DF. Two laboratory case studies on the oral toxicity to calves of the freshwater cyanophyte (blue-green alga) Anabaena flos-aquae NRC-44-1. Can Vet J. 1977; 18(3): 71–75.
2. Toxic Cyanobacteria in Water: A guide to their public health consequences, monitoring and management. Edited by Ingrid Chorus and Jamie Bartram. 1999 WHO
3. Aráoz R, Molgó J, & Tandeau de Marsac R. Neurotoxic cyanobacterial toxins. Toxicon. 2010; 6(5):813-828
4. Osswald J, Rellan, Sandra; Gago, Ana; et al. Toxicology and detection methods of the alkaloid neurotoxin produced by cyanobacteria, anatoxin-a. Environment International. 2007; 33(8): 1070-1089.
5. Krienitz L, Ballot A, Kotut K, et al. Contribution of hot spring cyanobacteria to the mysterious deaths of Lesser Flamingos at Lake Bogoria, Kenya. FEMS Microbiology Ecology. 43(2): 141–148.
6. Phycotoxins: Chemistry and Biochemistry. Edited by Luis M. Botana. 2007 by Blackwell Publishing