Brevetoxine

Brevetoxine sind neurotoxische Algengifte des Dinoflagellaten Karenia brevis (früher Gymnodinium breve).

Vorkommen und Bedeutung

Red tide vor La Jolla, Kalifornien

Karenia brevis ist eine marine Alge tropischer Regionen und wird regelmäßig in der Karibik und insbesondere im Golf von Mexiko beobachtet. Hier tritt sie als einer der Verursacher von Red Tides, sogenannten Roten Tiden, die sich durch massenhafte Vermehrung dieser Algen bilden, auf. Im Zuge solcher red tides kommt es immer wieder zum Massensterben von Fischen und Tieren höherer Trophieebenen (z. B. Delfine) verursacht durch giftige Stoffwechselprodukte der Algen, insbesondere durch Brevetoxine.

Innerhalb der Nahrungskette kann es zu einer Anreicherung dieser Toxine kommen. Dies führt dazu, dass toxinbelastete Fische, Muscheln, Krebse ihren Weg zum Menschen als Endglied solcher Nahrungsketten finden. Beim Menschen wird die Vergiftung als Paralytic Shellfish Poisoning (PSP) bezeichnet.[1]

Struktur und Eigenschaften

Brevetoxine gehören zu den reduzierten nicht-aromatischen Polyketiden. Es handelt sich um einen Polyether, die Anwesenheit von Tetrahydrofuran- und/oder Tetrahydropyranringen ist charakteristisch für diese Polyketide. Auch besitzen diese mehrere Etherbindungen. Derzeit sind zehn verschiedene Brevetoxine bekannt, die sich in die Gruppen A und B unterteilen lassen. Die Brevetoxine A haben zehn fünf- bis neungliedrige Ringe, B elf fünf- bis achtgliedrige Ringe.

Brevetoxin A Brevetoxin B
Strukturformel
Brevetoxin A
Brevetoxin B
Subtypen
  • Brevetoxin-1 (PbTx-1) R = -CH2C(=CH2)CHO
  • Brevetoxin-7 (PbTx-7) R = -CH2C(=CH2)CH2OH
  • Brevetoxin-10 (PbTx-10) R = -CH2CH(-CH3)CH2OH
  • Brevetoxin-2 (PbTx-2) R = -CH2C(=CH2)CHO
  • Brevetoxin-3 (PbTx-3) R = -CH2C(=CH2)CH2OH
  • Brevetoxin-8 (PbTx-8) R = -CH2COCH2Cl
  • Brevetoxin-9 (PbTx-9) R = -CH2CH(CH3)CH2OH

Weitere Brevetoxine:

  • Brevetoxin-5 (PbTx-5): wie PbTx-3, jedoch ist die Hydroxygruppe in Position 38 acetyliert
  • Brevetoxin-6 (PbTx-6): wie PbTx-2, an Stelle der Doppelbindung 27–28 findet sich ein Epoxid

Die Strukturaufklärung wie auch die Totalsynthese dieser Toxine war kein leichtes Unterfangen. 1981 wurde Brevetoxin B als erstes dieser Gifte in seiner Struktur aufgeklärt[2]; 1995 publizierten Nicolaou et al.[3][4][5][6][7]dessen Totalsynthese. Brevetoxin A wurde 1986 in seiner Struktur aufgeklärt[8] und 1998, wiederum von Nicolaou et al.[9], erstmals totalsynthetisiert.

Toxizität

Brevetoxin ist ein Neurotoxin, welches die Reizung der Schleimhäute und Atemwege verursacht. Die Wirkung ähnelt dem von Ciguatoxin, aber es ist geringer toxisch. Es bindet sich an spannungsaktivierte Natriumkanäle und führt so zu einem Membranpotential und einer Depolarisation. Es stellt auch ein starkes Fischgift (Ichthyotoxin) dar.[10] Nicht nur beim Baden besteht die Gefahr der Vergiftung. In den Restaurants kann mit Brevetoxin verseuchter Fisch die neurotoxische Muschelvergiftung (neurotoxic shellfish poisoning) hervorrufen. Die Vergiftung mit Brevetoxin gilt als harmlos und hinterlässt keine dauerhaften Schäden. In-vitro-Untersuchungen von John Ramsdell von der National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) in Charleston/South Carolina zeigten, dass eines der beiden genannten Toxine sehr wohl bleibende Schäden verursachen kann. Es bindet an der DNA und bildet Addukte, die Mutationen und Fehler in der Zellteilung hervorrufen. So stuft man sie als möglicherweise karzinogen ein, laut Ansicht der NOAA ist es jedoch zu früh, dies sicher sagen zu können, denn es besteht die Möglichkeit, dass körpereigene Reparaturenzyme die Fehler wieder beseitigen.[11]

Siehe auch

Einzelnachweise

  1. Red Tide. Abgerufen am 5. Dezember 2009.
  2. Yong-Yeng Lin, Martin Risk, Sammy M. Ray, Donna Van Engen, Jon Clardy, Jerzy Golik, John C. James, Koji Nakanishi: Isolation and Structure of Brevetoxin B from the „Red Tide“ Dinoflagellate Ptychodiscus brevis (Gymnodinium breve). In: Journal of the American Chemical Society. Bd. 103, Nr. 22, ISSN 0002-7863, 1981, S. 6773–6775, doi:10.1021/ja00412a053.
  3. K. C. Nicolaou, E. A. Theodorakis, F. P. J. T. Rutjes, J. Tiebes, M. Sato, E. Untersteller, X.-Y. Xiao: Total Synthesis of Brevetoxin B. 1. CDEFG Framework. In: Journal of the American Chemical Society. Bd. 117, Nr. 3, 1995, S. 1171–1172, doi:10.1021/ja00108a051.
  4. K. C. Nicolaou, F. P. J. T. Rutjes, E. A. Theodorakis, J. Tiebes, M. Sato, E. Untersteller: Total Synthesis of Brevetoxin B. 2. Completion. In: Journal of the American Chemical Society. Bd. 117, Nr. 3, 1995, S. 1173–1174, doi:10.1021/ja00108a052.
  5. K. C. Nicolaou, C.-K. Hwang, M. E. Duggan, D. A. Nugiel, Y. Abe, K. Bal Reddy, S. A. DeFrees, D. R. Reddy, R. A. Awartani, S. R. Conley, F. P. J. T. Rutjes, E. A. Theodorakis: Total Synthesis of Brevetoxin B. 1. First Generation Strategies and New Approaches to Oxepane Systems. In: Journal of the American Chemical Society. Bd. 117, Nr. 41, 1995, S. 10227–10238, doi:10.1021/ja00146a008.
  6. K. C. Nicolaou, E. A. Theodorakis, F. P. J. T. Rutjes, M. Sato, J. Tiebes, X.-Y. Xiao, C.-K. Hwang, M. E. Duggan, Z. Yang, E. A. Couladouros, F. Sato, J. Shin, H.-M. He, T. Bleckman: Total Synthesis of Brevetoxin B. 2. Second Generation Strategies and Construction of the Dioxepane Region [DEFG]. In: Journal of the American Chemical Society. Bd. 117, Nr. 41, 1995, S. 10239–10251, doi:10.1021/ja00146a009.
  7. K. C. Nicolaou, F. P. J. T. Rutjes, E. A. Theodorakis, J. Tiebes, M. Sato, E. Untersteller: Total Synthesis of Brevetoxin B. 3. Final Strategy and Completion. In: Journal of the American Chemical Society. Bd. 117, Nr. 41, 1995, S. 10252–10263, doi:10.1021/ja00146a010.
  8. Y. Shimizu, H.-N. Chou, H. Bando, G. Van Duyne, J. C. Clardy: . In: J. Am. Chem. Soc. 108, 514 (1986)
  9. K. C. Nicolaou, Zhen Yang, Guo-qiang Shi, Janet L. Gunzner, Konstantinos A. Agrios, Peter Gärtner: Total synthesis of brevetoxin A. In: Nature. Vol. 392, Nr. 6673, 1998, S. 264–269, doi:10.1038/32623.
  10. Brevetoxins: unique polyether dinoflagellate toxins.
  11. Peter Nuhn, Ludger Wessjohann: Naturstoffchemie. Mikrobielle, pflanzliche und tierische Naturstoffe. 4., neu bearbeitete Auflage. Hirzel, Stuttgart 2006, ISBN 3-7776-1363-0, S. 335.

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