Ciguatoxine

Ciguatoxine (CTX) sind eine Gruppe von ca. zwanzig komplex gebauten, strukturell eng verwandten, hoch neurotoxischen polycyclischen Polyethern. Sie sind Stoffwechselprodukte von marinen Dinoflagellaten und Mitverursacher der Ciguatera, einer Lebensmittelvergiftung. Das Ciguatoxin steht synonym für Ciguatoxin CTX1B.

Geschichte

Die Struktur des Ciguatoxins CTX1B wurde 1989 aufgeklärt. Dazu wurden aus 4150 kg Riesenmuränen (Gymnothorax javanicus) lediglich 0,36 mg des Toxins isoliert.^[1] Diese geringe Menge genügte dennoch zur Aufklärung der sehr komplexen Struktur dieses Polyethers. In den letzten Aufreinigungsschritten des Toxins mittels Säulenchromatographie, wurden zur Fraktionsdetektion Mäuse mit dem Eluat injiziert. Beim Todesfall der Maus befand sich das Toxin in der jeweiligen Fraktion.^[2]

Eine erste Totalsynthese eines Ciguatoxins (CTX3C), dessen komplexe Struktur 13 Ringe cyclischer Ether mit 30 Stereozentren enthält, wurde 2001 veröffentlicht.^[3]

Vorkommen

Sie sind Stoffwechselprodukte des in subtropischen und tropischen Regionen des Pazifischen Ozeans, des Indischen Ozeans sowie der Karibik verbreiteten Dinoflagellaten Gambierdiscus toxicus. In den marinen Nahrungsketten kommt es zur Anreicherung dieser Toxine, infolgedessen auch Speisefische des Menschen wirksame Dosen der Ciguatoxine enthalten können.

Interessanterweise findet sich das eigentliche Ciguatoxin CTX1B nicht als direktes Stoffwechselprodukt des Dinoflagellaten, sondern tritt erst in höheren Trophieebenen in Erscheinung. Auch enthalten die Vertreter dieser Ebenen tendenziell mehr höher hydroxylierte Derivate, während aus Kulturen des Gambierdiscus toxicus eher unpolarere Vertreter zu isolieren sind (z. B. CTX3C). Diese Tatsache ist auf die Metabolisierung der Ciguatoxine im tierischen Organismus zurückzuführen. Da die Toxizität mit zunehmend hydrophilen Charakter der Verbindung stark zunimmt, tritt in der Nahrungskette neben der Akkumulation der Gifte auch deren Wirkungspotenzierung ein. So ist CTX1B ca. zehnmal giftiger als das um drei Hydroxygruppen ärmere CTX4B.

Eigenschaften

Ciguatoxine sind farblose Öle. Sie sind chemisch relativ beständig. So werden sie beispielsweise beim Zubereiten von Speisen durch Kochen nicht zerstört.

Biologische Bedeutung

Der Genuss von Ciguatoxin-belasteten Speisefischen verursacht eine schwere, jedoch nur selten tödliche verlaufende Lebensmittelvergiftung, die sogenannte Ciguatera. Ciguatoxine binden an spannungsaktivierte Natriumkanäle und verursachen deren permanente Aktivierung.^[4] Typische Zeichen einer Vergiftung sind Taubheit in den Extremitäten, Parästhesien, Störungen des Warm-Kalt-Empfindens und Erbrechen. Die Symptome können Tage, häufig aber auch Wochen bis hin zu Jahren anhalten. Die Vergiftung kann nur symptomatisch behandelt werden, da kein Antidot zur Verfügung steht.

Die LD₅₀ beträgt bei intraperitonealer Aufnahme für Mäuse für CTX1B 1,64 µg/kg und für CTX3C 6,24 µg/kg.

Vertreter

Name	Struktur	CAS	PubChem	Summen- formel	Bemerkungen
CTX1B Ciguatoxin		11050-21-8	5311333	C60H86O19
CTX2 52-epi-Ciguatoxin 3		142185-85-1	6441260	C60H86O18	Diastereomer von Ciguatoxin-3, unterscheidet sich nur in der absoluten Konfiguration des C-52 Atoms
CTX3		139341-09-6	6444399	C60H86O18	Diastereomer von Ciguatoxin-2, unterscheidet sich nur in der absoluten Konfiguration des C-52 Atoms
CTX3C		148471-85-6	6442245	C57H82O16	CTX3C ist eine der weniger polaren Verbindungen der Ciguatoxine und hat damit geringere toxische Wirkung
51-Hydroxy-CTX3C				C57H82O17
CTX4A				C60H84O16[5]	Diastereomer von CTX4B
CTX4B Scaritoxin Gambiertoxin 4b 52-epi-Ciguatoxin 4A		123676-76-6 66231-73-0	6450530	C60H84O16	Diastereomer von CTX4A[6]
CTX4C		136252-00-1

Weblinks

• Ciguatera - neue Perspektiven für die Therapie einer spezifischen Fischvergiftung (Charite)
• ciguatoxins (Merck)
• Neurotoxins from Marine Dinoflagellates: A Brief Review
• Ciguatera Fish Poisoning
• Total Synthesis of Ciguatoxin CTX3C (PDF; 2,0 MB)

Einzelnachweise

1. ↑ A. M. Legrand, M. Litaudon, J. N. Genthon, R. Bagnis, T. Yasumoto: Isolation and some properties of ciguatoxin. In: Journal of Applied Phycology. Band 1, Nr. 2, August 1989, S. 183–188, doi:10.1007/bf00003882. 
2. ↑ M. Murata, A. M. Legrand, Y. Ishibashi, T. Yasumoto: Structures and configurations of ciguatoxin from the moray eel Gymnothorax javanicus and its likely precursor from the dinoflagellate Gambierdiscus toxicus. In: J. Am. Chem. Soc. 111, 8929 (1989).
3. ↑ M. Hirama, T. Oishi, H. Uehara, M. Inoue, M. Maruyama, H. Oguri, M. Satake: Total synthesis of ciguatoxin CTX3C. In: Science. 294, 1904 (2001).
4. ↑ T. Anger, D. J. Madge, M. Mulla, D. Riddall: Medicinal chemistry of neuronal voltage-gated sodium channel blockers. In: J. Med. Chem. 44, 115 (2001).
5. ↑ Hiroki Oguri: Bioorganic Studies Utilizing Rationally Designed Synthetic Molecules: Absolute Configuration of Ciguatoxin and Development of Immunoassay Systems. In: Bulletin of the Chemical Society of Japan. 80, 2007, S. 1870, doi:10.1246/bcsj.80.1870.
6. ↑ Luis M. Botana; Seafood and Freshwater Toxins: Pharmacology, Physiology, and Detection; ISBN 978-0-8247-8956-5.