30 resultados para Saxitoxin
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Voltage-gated Na(+) channels (NaV channels) are specifically blocked by guanidinium toxins such as tetrodotoxin (TTX) and saxitoxin (STX) with nanomolar to micromolar affinity depending on key amino acid substitutions in the outer vestibule of the channel that vary with NaV gene isoforms. All NaV channels that have been studied exhibit a use-dependent enhancement of TTX/STX affinity when the channel is stimulated with brief repetitive voltage depolarizations from a hyperpolarized starting voltage. Two models have been proposed to explain the mechanism of TTX/STX use dependence: a conformational mechanism and a trapped ion mechanism. In this study, we used selectivity filter mutations (K1237R, K1237A, and K1237H) of the rat muscle NaV1.4 channel that are known to alter ionic selectivity and Ca(2+) permeability to test the trapped ion mechanism, which attributes use-dependent enhancement of toxin affinity to electrostatic repulsion between the bound toxin and Ca(2+) or Na(+) ions trapped inside the channel vestibule in the closed state. Our results indicate that TTX/STX use dependence is not relieved by mutations that enhance Ca(2+) permeability, suggesting that ion-toxin repulsion is not the primary factor that determines use dependence. Evidence now favors the idea that TTX/STX use dependence arises from conformational coupling of the voltage sensor domain or domains with residues in the toxin-binding site that are also involved in slow inactivation.
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The effects of coastal acidification on the growth and toxicity of the saxitoxin-producing dinoflagellate Alexandrium fundyense were examined in culture and ecosystem studies. In culture experiments, Alexandrium strains isolated from Northport Bay, New York, and the Bay of Fundy, Canada, grew significantly faster (16-190%; p < 0.05) when exposed to elevated levels of PCO2 ( 90-190 Pa=900-1900 µatm) compared to lower levels ( 40 Pa=400 µatm). Exposure to higher levels of PCO2 also resulted in significant increases (71-81%) in total cellular toxicity (fg saxitoxin equivalents/cell) in the Northport Bay strain, while no changes in toxicity were detected in the Bay of Fundy strain. The positive relationship between PCO2 enrichment and elevated growth was reproducible in natural populations from New York waters. Alexandrium densities were significantly and consistently enhanced when natural populations were incubated at 150 Pa PCO2 compared to 39 Pa. During natural Alexandrium blooms in Northport Bay, PCO2 concentrations increased over the course of a bloom to more than 170 Pa and were highest in regions with the greatest Alexandrium abundances, suggesting Alexandrium may further exacerbate acidification and/or be especially adapted to these acidi-fied conditions. The co-occurrence of Alexandrium blooms and elevated PCO2 represents a previously unrecognized, compounding environmental threat to coastal ecosystems. The ability of elevated PCO2 to enhance the growth and toxicity of Alexandrium indicates that acidification promoted by eutrophication or climate change can intensify these, and perhaps other, harmful algal blooms.
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While evaluating several laboratory-cultured cyanobacteria strains for the presence of paralytic shellfish poison neurotoxins, the hydrophilic extract of Microcystis aeruginosa strain SPC777-isolated from Billings`s reservoir, So Paulo, Brazil-was found to exhibit lethal neurotoxic effect in mouse bioassay. The in vivo test showed symptoms that unambiguously were those produced by PSP. In order to identify the presence of neurotoxins, cells were lyophilized, and the extracts were analyzed by HPLC-FLD and HPLC-MS. HPLC-FLD analysis revealed four main Gonyautoxins: GTX4(47.6%), GTX2(29.5%), GTX1(21.9%), and GTX3(1.0%). HPLC-MS analysis, on other hand, confirmed both epimers, with positive Zwitterions M(+) 395.9 m/z for GTX3/GTX2 and M(+) 411 m/z for GTX4/GTX1 epimers. The hepatotoxins (Microcystins) were also evaluated by ELISA and HPLC-MS analyses. Positive immunoreaction was observed by ELISA assay. Alongside, the HPLC-MS analyses revealed the presence of [l-ser(7)] MCYST-RR. The N-methyltransferase (NMT) domain of the microcystin synthetase gene mcyA was chosen as the target sequence to detect the presence of the mcy gene cluster. PCR amplification of the NMT domain, using the genomic DNA of the SPC777 strain and the MSF/MSR primer set, resulted in the expected 1,369 bp product. The phylogenetic analyses grouped the NMT sequence with the NMT sequences of other known Microcystis with high bootstrap support. The taxonomical position of M. aeruginosa SPC777 was confirmed by a detailed morphological description and a phylogenetic analysis of 16S rRNA gene sequence. Therefore, co-production of PSP neurotoxins and microcystins by an isolated M. aeruginosa strain is hereby reported for the first time.
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The accumulation of saxitoxins (STXs) in fish from freshwater aquaculture was investigated for the first time in the present study. Cyanotoxins have been monitored in liver and muscle samples of Oreochromis miloticus by chromatographic methods, both before and after the deputation process. The results show that tilapia can accumulate STXs. Our findings suggest that deputation with clean water is an alternative process to eliminate STXs from fish and, therefore, improve the safety of tilapia for consumers. (C) 2009 Elsevier Ltd. All rights reserved.
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The Billings Complex and the Guarapiranga System are important strategic reservoirs for the city of Sao Paulo and surrounding areas because the water is used among other things, for the public water supply. They produce 19,000 liters of water per second and Supply water to 5.4 million people. Crude water is transferred from the Taquacetuba branch of the Billings Complex to the Guarapiranga Reservoir to regulate the water level of the reservoir. The objective of this study was to evaluate the water quality in the Taquacetuba branch, focusing on cyanobacteria and cyanotoxins. Surface water samples were collected in February (summer) and July (winter) of 2007. Analyses were conducted of physical, chemical, and biological variables of he water, cyanobacteria richness and density, and the presence of cyanotoxins. The water was classified as eutrophic-hypereutrophic. Cyanobacteria blooms were observed in both collection periods. The cyanobacteria bloom was most significant in July, reflecting lower water transparency and higher levels of total solids, suspended organic matter, chlorophyll-a, and cyanobacteria density in the surface water. Low richness and elevated dominance of the cyanobacteria were found in both periods. Cylindrospermopsis raciborskii was dominant in February, with 352 661.0 cel mL(-1), and Microcystis panniformis was dominant in July, with 1 866 725.0 cel mL(-1). Three variants of microcystin were found in February (MC-RR, MC-LR, MC-YR), as well as saxitoxin. The same variants of microcystin were found in July, but no saxitoxin was detected. Anatoxin-a and cylindropermopsin were not detected in either period. These findings are of great concern because the water in the Taquacetuba branch, which is transferred into the Guarapiranga Reservoir, is not treated nor managed. It is recommended that monitoring be intensified and more effective measures be taken by the responsible agencies to prevent the process of eutrophication and the consequent development of the cyanobacteria and their toxins.
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Background: The venoms of Conus snails contain small, disulfide-rich inhibitors of voltage-dependent sodium channels. Conotoxin GS is a 34-residue polypeptide isolated from Conus geographus that interacts with the extracellular entrance of skeletal muscle sodium channels to prevent sodium ion conduction. Although conotoxin GS binds competitively with mu conotoxin GIIIA to the sodium channel surface, the two toxin types have little sequence identity with one another, and conotoxin GS has a four-loop structural framework rather than the characteristic three-loop mu-conotoxin framework. The structural study of conotoxin GS will form the basis for establishing a structure-activity relationship and understanding its interaction with the pore region of sodium channels. Results: The three-dimensional structure of conotoxin GS was determined using two-dimensional NMR spectroscopy. The protein exhibits a compact fold incorporating a beta hairpin and several turns. An unusual feature of conotoxin GS is the exceptionally high proportion (100%) of cis-imide bond geometry for the three proline or hydroxyproline residues. The structure of conotoxin GS bears little resemblance to the three-loop mu conotoxins, consistent with the low sequence identity between the two toxin types and their different structural framework. However, the tertiary structure and cystine-knot motif formed by the three disulfide bonds is similar to that present in several other polypeptide ion channel inhibitors. Conclusions: This is the first three-dimensional structure of a 'four-loop' sodium channel inhibitor, and it represents a valuable new structural probe for the pore region of voltage-dependent sodium channels. The distribution of amino acid sidechains in the structure creates several polar and charged patches, and comparison with the mu conotoxins provides a basis for determining the binding surface of the conotoxin GS polypeptide.
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Dissertação de Mestrado, Ciências Biomédicas, 12 de Fevereiro de 2016, Universidade dos Açores.
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Puffer fish can be poisonous due to the presence of the potent neurotoxins such as Tetrodotoxin (TTX) and Saxitoxin (STX) found in its tissues. The authors report 27 human poisonings from ingestion of puffer fish in patients treated at Toxicology Centers in the states of Santa Catarina and Bahia, Brazil, between 1984 and January 2009. Poisonings were classified as moderate (52%) and severe (33%), two deaths were observed. Early diagnosis is very important to ensure respiratory support.
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Avec la hausse mondiale de la fréquence des floraisons de cyanobactéries (CB), dont certaines produisent des cyanotoxines (CT), le développement d’une méthode de détection/quantification rapide d’un maximum de CT s’impose. Cette méthode permettrait de faire un suivi quotidien de la toxicité de plans d’eau contaminés par des CB et ainsi d’émettre rapidement des avis d’alerte appropriés afin de protéger la santé publique. Une nouvelle technologie utilisant la désorption thermique induite par diode laser (LDTD) couplée à l’ionisation chimique sous pression atmosphérique (APCI) et reliée à la spectrométrie de masse en tandem (MS/MS) a déjà fait ses preuves avec des temps d'analyse de l’ordre de quelques secondes. Les analytes sont désorbés par la LDTD, ionisés en phase gazeuse par APCI et détectés par la MS/MS. Il n’y a donc pas de séparation chromatographique, et la préparation de l’échantillon avant l’analyse est minimale selon la complexité de la matrice contenant les analytes. Parmi les quatre CT testées (microcystine-LR, cylindrospermopsine, saxitoxine et anatoxine-a (ANA-a)), seule l’ANA-a a généré une désorption significative nécessaire au développement d’une méthode analytique avec l’interface LDTD-APCI. La forte polarité ou le poids moléculaire élevé des autres CT empêche probablement leur désorption. L’optimisation des paramètres instrumentaux, tout en tenant compte de l’interférence isobarique de l’acide aminé phénylalanine (PHE) lors de la détection de l’ANA-a par MS/MS, a généré une limite de détection d’ANA-a de l’ordre de 1 ug/L. Celle-ci a été évaluée à partir d’une matrice apparentée à une matrice réelle, démontrant qu’il serait possible d’utiliser la LDTD pour effectuer le suivi de l’ANA-a dans les eaux naturelles selon les normes environnementales applicables (1 à 12 ug/L). Il a été possible d’éviter l’interférence isobarique de la PHE en raison de sa très faible désorption avec l’interface LDTD-APCI. En effet, il a été démontré qu’une concentration aussi élevée que 500 ug/L de PHE ne causait aucune interférence sur le signal de l’ANA-a.
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Les cyanobactéries ont une place très importante dans les écosystèmes aquatiques et un nombre important d’espèces considéré comme nuisible de par leur production de métabolites toxiques. Ces cyanotoxines possèdent des propriétés très variées et ont souvent été associées à des épisodes d’empoisonnement. L’augmentation des épisodes d’efflorescence d’origine cyanobactériennes et le potentiel qu’ils augmentent avec les changements climatiques a renchéri l’intérêt de l’étude des cyanobactéries et de leurs toxines. Considérant la complexité chimique des cyanotoxines, le développement de méthodes de détection simples, sensibles et rapides est toujours considéré comme étant un défi analytique. Considérant ces défis, le développement de nouvelles approches analytiques pour la détection de cyanotoxines dans l’eau et les poissons ayant été contaminés par des efflorescences cyanobactériennes nuisibles a été proposé. Une première approche consiste en l’utilisation d’une extraction sur phase solide en ligne couplée à une chromatographie liquide et à une détection en spectrométrie de masse en tandem (SPE-LC-MS/MS) permettant l’analyse de six analogues de microcystines (MC), de l’anatoxine (ANA-a) et de la cylindrospermopsine (CYN). La méthode permet une analyse simple et rapide et ainsi que la séparation chromatographique d’ANA-a et de son interférence isobare, la phénylalanine. Les limites de détection obtenues se trouvaient entre 0,01 et 0,02 μg L-1 et des concentrations retrouvées dans des eaux de lacs du Québec se trouvaient entre 0,024 et 36 μg L-1. Une deuxième méthode a permis l’analyse du b-N-méthylamino-L-alanine (BMAA), d’ANA-a, de CYN et de la saxitoxine (STX) dans les eaux de lac contaminés. L’analyse de deux isomères de conformation du BMAA a été effectuée afin d’améliorer la sélectivité de la détection. L’utilisation d’une SPE manuelle permet la purification et préconcentration des échantillons et une dérivatisation à base de chlorure de dansyle permet une chromatographie simplifiée. L’analyse effectuée par LC couplée à la spectrométrie de masse à haute résolution (HRMS) et des limites de détections ont été obtenues entre 0,007 et 0,01 µg L-1. Des échantillons réels ont été analysés avec des concentrations entre 0,01 et 0,3 µg L-1 permettant ainsi la confirmation de la présence du BMAA dans les efflorescences de cyanobactéries au Québec. Un deuxième volet du projet consiste en l’utilisation d’une technologie d’introduction d’échantillon permettant des analyses ultra-rapides (< 15 secondes/échantillons) sans étape chromatographique, la désorption thermique à diode laser (LDTD) couplée à l’ionisation chimique à pression atmosphérique (APCI) et à la spectrométrie de masse (MS). Un premier projet consiste en l’analyse des MC totales par l’intermédiaire d’une oxydation de Lemieux permettant un bris de la molécule et obtenant une fraction commune aux multiples congénères existants des MC. Cette fraction, le MMPB, est analysée, après une extraction liquide-liquide, par LDTD-APCI-MS/MS. Une limite de détection de 0,2 µg L-1 a été obtenue et des concentrations entre 1 et 425 µg L-1 ont été trouvées dans des échantillons d’eau de lac contaminés du Québec. De plus, une analyse en parallèle avec des étalons pour divers congénères des MC a permis de suggérer la possible présence de congénères ou d’isomères non détectés. Un deuxième projet consiste en l’analyse directe d’ANA-a par LDTD-APCI-HRMS pour résoudre son interférence isobare, la phénylalanine, grâce à la détection à haute résolution. La LDTD n’offre pas de séparation chromatographique et l’utilisation de la HRMS permet de distinguer les signaux d’ANA-a de ceux de la phénylalanine. Une limite de détection de 0,2 µg L-1 a été obtenue et la méthode a été appliquée sur des échantillons réels d’eau avec un échantillon positif en ANA-a avec une concentration de 0,21 µg L-1. Finalement, à l’aide de la LDTD-APCI-HRMS, l’analyse des MC totales a été adaptée pour la chair de poisson afin de déterminer la fraction libre et liée des MC et comparer les résultats avec des analyses conventionnelles. L’utilisation d’une digestion par hydroxyde de sodium précédant l’oxydation de Lemieux suivi d’une purification par SPE a permis d’obtenir une limite de détection de 2,7 µg kg-1. Des échantillons de poissons contaminés ont été analysés, on a retrouvé des concentrations en MC totales de 2,9 et 13,2 µg kg-1 comparativement aux analyses usuelles qui avaient démontré un seul échantillon positif à 2 µg kg-1, indiquant la possible présence de MC non détectés en utilisant les méthodes conventionnelles.
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Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)
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Phyllorhiza punctata (P. punctata) is a jellyfish native to the southwestern Pacific. Herewith we present the biochemical and pharmacological characterization of an extract of the tentacles of P. punctata. The tentacles were subjected to three freezethaw cycles, homogenized, ultrafiltered, precipitated, centrifuged and lyophilized to obtain a crude extract (PHY-N). Paralytic shellfish poisoning compounds such as saxitoxin, gonyautoxin-4, tetrodotoxin and brevetoxin-2, as well as several secretory phospholipase A2 were identified. PHY-N was tested on autonomic and somatic neuromuscular preparations. In mouse vas deferens, PHY-N induced phasic contractions that reached a peak of 234 +/- 34.7% of control twitch height, which were blocked with either 100 mu m of phentolamine or 1m m of lidocaine. In mouse corpora cavernosa, PHY-N evoked a relaxation response, which was blocked with either L-NG-Nitroarginine methyl ester (0.5 m m) or 1m m of lidocaine. PHY-N (1, 3 and 10 mu g ml(-1)) induced an increase in tonus of the biventercervicis neuromuscular preparation that was blocked with pre-treatment of galamine (10 mu m). Administration of 6 mg kg(-1) PHY-N intramuscularly produced death in broilers by spastic paralysis. In conclusion, PHY-N induces nerve depolarization and nonspecifically increases neurotransmitter release. Copyright (C) 2011 John Wiley & Sons, Ltd.