Всё-таки удивительное существо человек — всё, с чем он сталкивается, он пытается «съесть» (в том или ином смысле, разумеется), а что не получается съесть — то превратить в оружие. Так, например, ископаемые остатки диатомовых водорослей — диатомовую землю (кизельгур) — использовал Альфред Нобель в качестве пластификатора при изготовлении динамита (а вы думали из каких денег выплачивается Нобелевская премия?).
Так произошло и с токсинами динофлагеллят.
В прошлый раз мы познакомились с группой сигуатоксинов, которые, хоть и обладают довольно высокой токсичностью, почему-то не попали в поле зрения военных в качестве средства борьбы с ближним своим. А может и попали, но хитрые дяди в погонах не спешат сообщать об этом людям без погон. В конце концов, с момента получения этих веществ до настоящего момента прошло чуть более 30 лет — секретность и всё такое. А вот другая группа — сакситоксины — не только попала, но и по отдельным неподтверждённым данным даже применялась в качестве оружия массового поражения.
Впервые люди столкнулись с этими ядами, когда начали активно употреблять в пищу некоторых морских моллюсков, т.е. очень давно. Особенно большим количеством отравлений прославились моллюски вида Saxidomus gigantea, более известные как масляные устрицы или денежные раковины (Рис. 1).
Собственно, в честь этого моллюска токсин и получил имя "сакситоксин" (Рис. 2).
Однако кроме двустворчатых моллюсков, сакситоксином, наряду с тетрадотоксином (про него будет отдельный рассказ), обладает яд знаменитой рыбы фугу (12 её видов) – так сказать двойной удар. Но это результат образа жизни иглобрюха, а не его врождённое свойство. Выращенные в неволе рыбы совершенно не ядовиты. Долгое время считалось, что и моллюск синтезирует этот яд самостоятельно. И лишь в 1966 году стало понятно, что устрицы только аккумулируют это вещество, а его продуцентами являются динофлагелляты.
Выделяют ядовитые вещества динофлагелляты родов Alexandrium, Gimnodinium, Karenia, Pyrodinium и Prorocentrum. Выяснил это исследователь с забавной фамилией Щанс со своими сотрудниками из Форта Детрик (место, где куётся биологический меч США) (Рис. 3). И если до этого для получения токсина приходилось перерабатывать килограммы несчастных моллюсков, то теперь появилась возможность культивировать одноклеточные водоросли на питательных средах и невозбранно получать то количество токсина, которое требуется.
Окончательно химическая природа вещества была установлена в 1971 году, а структура – в 1975. Одним только сакситоксином, однако, эта группа токсинов не исчерпывается. Это тоже довольно разнородная группа веществ, но их объединяет то, что они являются водорастворимыми производными пурина. Да, того самого, который входит в состав ДНК. К этой группе относятся также гониатоксин и (с некоторой натяжкой) домоевая кислота.
Попав в организм, эти токсины блокируют натриевые каналы в мембранах нейронов и мышечных клеток, запирая канал для иона натрия (Рис. 4). Без этого клетки не могут генерировать электрический импульс, соответственно, поражённые ткани теряют возбудимость, что в конечном итоге приводит к параличу.
Клинически отравление этими токсинами протекает очень похоже на сигуатера – уже через несколько минут после попадания токсина в ЖКТ появляется чувство онемения губ, кончиков пальцев и языка. Потом развивается нарушения координации, чувство мышечной слабости, головокружение, головная боль и сонливость. Потом, когда паралич достигает дыхательной мускулатуры, появляется ощущение удушья. Поскольку токсин не проникает через гематоэнцефалический барьер, человек умирает в полном сознании. В зависимости от полученной дозы смерть наступает через 1-12 часов. Для человека летальной дозой при оральном способе получения является 0,4-0,7 х 10-3 мг/кг. Антидота нет.
Такое «замечательное» вещество не могло остаться без внимания военных. В 1989 году работники Форта Детрик обнаружили, что сакситоксин является более токсичным примерно в десять раз при аэрозольном способе доставки в организм, чем при оральном употреблении. Это делает сакситоксин третьим по «ядовитости» веществом на Земле после ботулотоксина и тетанотоксина. К счастью, установили они это только на мышах. Тем не менее, сакситоксин по своей ядовитости опережает ФОС, такие как зарин и VX. Но и этого «Воинам демократии™» показалось мало. В ходе дальнейших исследований также было установлено, что при распылении сакситоксин может попадать в организм и путём простого нанесения на кожу – аппликационно. Летальную дозу установить не удалось, но «по ощущениям» она должна превышать пероральную раз в 20.
Для повышения убойности сакситоксин решили «смешать» с ботулотоксинуном (ну а ЧË мелочиться-то?). Полученная рецептура получила обозначение TZ. Рецептура получилась настолько хорошей, что на основании запрета президента Никсона от 1969 года все запасы должны были уничтожить, что, вроде как, и сделали. Однако спустя некоторое время сотрудники ЦРУ «признались», что сохранили «немного» рецептуры. Видимо, для «личных нужд». После признания оставшиеся запасы были розданы гражданским исследователям («раздал оставшихся джинов по отделам, а сам удалился к Кристобалю Хунта исследовать смысл жизни, больше его никто не видел», ага).
Особняком от сакситоксинов стоит домоевая кислота. По своей структуре она похожа на один из возбуждающих медиаторов ЦНС – глутаминовую кислоту (Рис. 5).
Собственно, его она и заменяет. Такая замена приводит к значительно более сильному возбуждению нервных клеток, что влечёт за собой судороги и постепенную дегенерацию нейронов. Однако в небольших дозах это вещество проявляет ещё более интересное свойство – домоевая кислота способна вызывать амнезию, причём довольно глубокую. По этой причине ряд исследователей считают её одним из компонентов т.н. «порошка зомби», которым пользуются жрецы Вуду, чтобы превращать людей в послушных и безвольных рабов (но об этом как-нибудь в другой раз).
Распрощаться с токсинами динофлагеллятов хочется на чём-то более оптимистичном, например, на группе токсинов, смертельных исходов от которых не наблюдалось. К этой группе относятся динофизистоксины, окадаиновая кислота (рис. 6), пентотоксины, ессотоксины и азаспироцид. Они представляют собой поликетиды – класс органических соединений, молекулы которых состоят из чередующихся кетоновых и метиленовых групп. В организме они «всего-то» блокируют действие протеинфосфотаз – ферментов, которые удаляют фосфатную группу с аминокислотного остатка, т.е. играют роль дефофорилирования. Клетка, в которой блокированы эти ферменты, по сути погибает от энергетического голода, поскольку фосфатные группы играют ведущую роль в запасании энергии в виде АТФ. Кроме того, азаспироцид блокирует калиевые каналы, также нарушая электрическую возбудимость мембран, и нарушает процесс синтеза белка.
Но вернёмся в самое начало нашего повествования – в Египет бронзового века. Окрасившиеся в кроваво-красный цвет воды Нила в одночасье превратились в смертоносную жижу. Всё, что так или иначе касалось великой реки или было из неё выловлено — вода, рыба, моллюски — несло в себе смерть. Гомерический исход амфибий дополнял картину конца света. Есть от чего загрустить. Как в таких условиях фараону удалось сохранить душевное равновесие, остаётся загадкой. Что-то похожее произошло на Камчатке осенью 2020 года. Сложно вспомнить, что творилось тогда в прессе. Но основные испытания ещё только ждали фараона и его народ.
Автор: Артемий Липилин
Список использованной литературы:
1. Орлов Б.Н., Гелашвили Д.Б. Зоотоксинология (ядовитые животные и их яды): Учеб. пособие для студентов ВУЗов по спец. «Биология» - М.: Высш. шк., 1985.
2. Орлов Б.Н., и др. Ядовитые животные и растения СССР: справлочное сособие для студентов ВУЗов по спец., «Биология» / Б.Н. Орлов, Д.Б. Гелашвили, А.К. Ибрагимов. – М.: Высш. шк., 1990.
3. Пигулевский С.В. Ядовитые животные. Токсинология беспозвоночных. – Л.: Медицина, 1975.
4. Супотницкий М.В. Биологическая война. Введение в эпидемиологию искусственных эпидемических процессов и биологических поражений: монография / Супотницкий М.В. – М.: Кафедра, «Русская панорама», 2013
5. Франке З. Химия отравляющих веществ. Т. 1. Перевод с нем. – М.: «Химия», 1973.
