Algentoxine

• erkennbar durch Veränderung der Wasserfarbe; sehr empfindliche Balance zwischen Umwelt, Klima, Wachstum von Mikroalgen

• Faktoren für Überwucherung:

  • steigende Wassertemperatur

  • UV-Strahlung

  • PH Wert

  • Salzgehalt

  • Nährstoffverfügbarkeit

• Bioakkumulation in Umwelt: Mikroalgen und Plankton gegessen von Muscheln und Krebse, gegessen von Fische -> kommen auf unsere Teller oder direkter Kontakt durch Aerosol und Kontakt durch Schwimmen in kontaminierten Wassern

jhauptsächlich Süßwassertoxine, kommen ubiquitär vor; Verfärbung des Wassers grün-blau

Kontakt direkt durch Trinkwasser, Schwimmen oder kontaminierte LM

lokale Effekte: Augen-, Ohren- und Hautirritationen

systemische Effekte: Atembeschwerden, akute Gastroenteritis, akute Leberschädigung, Muskelschwäche

Hauptproblem wenn Trinkwasserreservoires betroffen sind, weil keine Trinkwasserversorgung

60% der Cyanobakterien produzieren Toxine, mehr als 200 verschiedene Toxine

durch Cyanobakterien produziert

sehr stabile Struktur, hitzestabil

hauptsächlich Hepatotoxisch + Tumorpromotor -> Hemmung der Proteinphosphatasen PP1 + PP2A, diese dephopsphorillieren andere Proteine; wenn dies gehemmt, dann sind zu viele Proteine in phosphorillierten Zustand -> Abbau des Zytoskeletts, Zellen runden sich ab und sterben -> oxidativer Stress in Leber, Gehirn, Nieren und Fortpflanzungsorgane = posttranslationale Veränderung von Proteinen

von Cyanobakterien produziert

weniger bekannt, selber Wirkmechanismus wie Mikrocystine

Neurotoxic shellfisch poisoning - Brevetoxine

Paralytic shellfish poisoning - Tetrodoxine und Saxitoxine

Amnesic shellfish poisoning - Domoinsäure

Diarreic shellfisch poisoning - Okadasäure

Salzwassertoxine, neurotoxische Algengifte der Spezies Karenia brevis, verursachen “red tides” in Karibik

geschmacklos, geruchlos, säure- und hitzestabil (bis 300°C)

Anreicherung innerhalb der Nahrungsmittelkette -> NSP (Vergiftung beim Menschen)

öllösliche Polyether

Neurotoxic Shellfisch Poisoning -> schnell wirkdende Toxine

Toxine die auch die Natriumkanäle abzielen: Tetrodotoxin (Kugelfisch), Batrachotoxine (Frösche), Anemonen, Tarantel, Skorpione

30 min bis 3h nach Einnahme

• GIT Symptome: Übelkeit, Erbrechen, Durchfall

• Heiß-Kalt-Missempfindungen

• Neurologische Symptome: Parästhesie (Extremitäten, Mundhöhle), Kribbeln an Lippen, Atembeschwerden, Lähmungen, Krämpfe, Koma

binden an spannungsabhängigen Natriumkanälen -> führen zu Depolarisation von Nerven- und Muskelzellen bis zur Reizweiterleitung und Aktivieren dieser Zellen

Depolarisationsphase verlängert, daher Hemmung der Inaktivierung des Natriumkanals durch Binden an Domäne IV, Untereinheit 5 + 6 -> beschleunigen Öffnung und verlangamen Schließung der Natriumkanäle -> interagieren mit Fragment des Ionenkanals in der Zellmembran und verändert die Aktivierungskinetik, Natriumkanäle werden bei Schließung verlangsamt -> Lähmung

Dies kann zu einer übermäßigen Erregbarkeit von Nervenzellen und einer gesteigerten Freisetzung von Neurotransmittern führen.

Brevetoxine können sich in Muscheln und anderen Meeresorganismen anreichern, was zu sogenannten "Shellfish Poisoning" führen kann.

verursachen Paralitic Shellfish Poisoning

Tetrodooxin und Saxitoxin -> sehr ähnlicher Wirkmechanismus, beide kleine Moleküle, ähnliche Toxizität

Tetrahydropurine, wasserlöslich

von Mikroalgen Alexandrium-Arten produziert

in Kugelfisch enthalten

interagieren mit Segment des Ionenkanals, der in der Membran liegt

fangen in Mundhöhle und Lippen anSymptome: treten nach > 5 Minuten nach LM-Aufnahme ein

1. MILDE SYMPTOME: d. h. lokalisiert im Mund und in den Extremitäten (z. B. Finger und Zehen) mit Taubheitsgefühl und Parästhesien

2. MÄSSIG SCHWERE SYMPTOME: d. h. Fortschreiten der Taubheit - Verlust der Bewegungsfähigkeit in Armen und Beinen, Schwierigkeiten beim Sprechen und Atemnot.

3. SCHWERE SYMPTOME: d.h. schwere Muskellähmung, Atemnot.

wasserlösliche, kelien Moleküle -> optimale Größe in die Na-Kanäle in den Poren zu integrieren und den Durchgang zu blockieren -> bei Membrandepolarisierung wird Ionenkanal geöffnet und Toxin blockiert diesen -> Kanäle können sich nicht mehr schließen —> sehr schnelle Paralyse tritt ein

diese Toxike können auch pharmakologisch eingesetzt werden -> Untersuchung als Schmerzmittel

Amnesic Shellfisch Poisoning

Makroalge Chondria armata (rot) oder Mikroalge der Arten Pseudo-nitzschia

in Muscheln und Krabben

auch große Fische und Vögel von Intoxikationen betroffen

GASTROENTEROLOGISCHE SYMPTOME innerhalb von 24 Stunden nach der Exposition (Übelkeit, Erbrechen, Diarrhöe,....)

NEUROLOGISCHE SYMPTOME entwickeln sich innerhalb von 48 Stunden nach der Exposition und können mehrere Tage dauern, im schwersten Fall bis zu Monaten; Symptome bis zu Monaten nach verzehrten Lebensmitteln -> Krampfanfälle, Gedächtnisverlust, Lernschweirigkeit, strukturelle Schäden wie bei Ischämischen Anfall

Agonist der non-NMDA-Rezeptoren: Methyl-D-Aspartat Glutamat Rezeptoren -> ZNS; in prä- und postsynaptischen Spalt zu finden; diese Rezeptoren wichtig für Gedächtnisplastizität

• Domoinsäure bindet an Ionenkanäle, dringt in Zelle ein, Membrandepolarisierung unterstützt Ausschüttung von Glutamat in den synaptischen Spalt

• post-synaptische Wirkung: D öffnet Ionenkanäle, die Membran depolarisieren; dazu wirkt Glutamat, das im synaptischen Spalt ist, auf den NMDA-Rezeptoren; damit sich diese öffnen, braucht es zusätzlich Membrandepolarisierung -> D liefert beides

• Überstimulation von Nervenzellen: Durch die Bindung an die NMDA-Rezeptoren bewirkt Domoinsäure eine Überstimulation der Nervenzellen, was zu einem übermäßigen Einströmen von Calciumionen führt.

• Zelluläre Schädigung: Der exzessive Einstrom von Calcium kann Zelluläre Prozesse stören und zu Zellschäden führen, insbesondere in den hippocampalen Regionen des Gehirns, die für das Gedächtnis und andere kognitive Funktionen wichtig sind.

-> Toxizität durch Überstimulierung

Strukturelle Ähnlichkeit mit Glutamat (Neurotransmitter), gleich wie G. im Körper verteilt und wirkt auch wie G

Kontaminanten im Mittelmeer

sehr ähnlicher Mechanismus wie Mikrocystine -> binden Proteinphosphatasen PP2A

Auf molekularer Ebene kann OA an die PP2A CATALYTIC-Untereinheit binden und

hemmen die Aktivität des Enzyms Enzyms hemmen.

PP2A ist zentrales Enzym

PP2A ist wesentlich für die Aufrechterhaltung der Integrität des Epithels im Darm, aber auch für die Sicherstellung von Gewebeeinschränkungen die das Wachstum von Tumorzellen blockieren.

Beweglichkeit und Permeabilität im Darm beeinflusst

• PP2A interagiert mit der apikalen TJ und Polaritätskomplexen in Epithelzellen.

• PP2A-Enzyme sind mit der multifunktionalen apikalen TJ-Struktur verbunden, einer komplexe Anordnung von Transmembran-, Gerüst-, Zytoskelett- und Signalproteinen.

• PP2A interagiert auch mit Proteinen der apikalen Polaritätskomplexe, die die für die Etablierung der epithelialen Zellpolarität wesentlich sind.

• Die Aktivität von PP2A ist an der Dephosphorylierung mehrerer TJ-Proteine (rote P-Kreise) beteiligt, die die TJ Zusammenbau und Aufrechterhaltung regulieren.

• PP2A-Enzyme beeinflussen auch die Bildung und Stabilität von TJs, indem sie die Aktin-Dynamik durch ihre Wirkung auf Aktin-regulierende Proteine sowie die Bindung an und die Regulierung der Mikrotubuli-Stabilität.