Berbagai jenis mikroalgae beracun

Gambar di atas adalah berbagai jenis mikroalgae beracun mulai dari atas,yang menyebabkan Pharalytc shellfish poisonning,Diarrhetic shellfish poisonning,Neurotoxic shellfish poisonning,Amnesic shellfish poisonning,& Ciguatera

Area penyebaran Ciguatera

Meskipun prosentase timbulnya keracunan Ciguatera sangat rendah,namun proses penularannya sudah menjamur ke berbagai wilayah di seluruh dunia. (Gambar di atas area Ciguatera dapat di lihat pada peta yang di arsir hitam). (sedangkan titik hitam adalah lokasi dari PSP(Pharalytic shellfish poisoning)& ASP (Amnesic shellfish poisoning).

Gambaran klinis mengenai serangan dari racun ini sangat bervariasi,akan tetapi dampak serangan dapat terjadi dalam beberapa jam/bahkan detik setelah proses pencernaan.

Gejala yang di alami penderita dapat seperti: Gastrointestinal,diarrhea,gatal-gatal,kehilangan kesadaran dan lumpuh yang dapat mengakibatkan kematian.Jangka waktu racun mulai memperlihatkan efeknya dan dapat bertahan 2 sampai 3 hari atau dapat mencapai minggu/tahun,tergantung kadar racun yang masuk dalam tubuh.

Ikan yang sering menyebabkan keracunan Ciguatera

Lebih dari 400 jenis ikan di perairan tropis positif terkena Ciguatera.Gambar di atas hanya sebagian dari ikan yang dapat terkena Ciguatera.

Toksin dapat masuk ke dalam ikan apabila ikan tersebut memakan ganggang yang beracun "Gambierdiscus toxicus",atau dapat juga predator besar yang memakan ikan yang telah mengkonsumsi ganggang tadi. Racun ini dapat di deteksi dari dalam usus,hati dan jaringan serabut otot dengan menggunakan alat "mouse-essay" dan "Chromatography". Beberapa ikan mungkin tidak dapat menghilangkan racun ini dari sistem tubuh mereka.

Daur Ciguatera

Ciguatera dapat meracuni karena di sebabkan oleh proses pencernaan ikan yang sudah terkontaminasi oleh organisme laut mikroskopik yaitu sejenis Dinoflagellata. Sumber utama dari proses ini adalah jenis Dinoflagellata "Gambierdiscus toxicus",yang hidupnya tinggal di sekitar bukit karang dan bersimbiosis dengan makroalgae. Peningkatan produksi dari racun Dinoflagellata meningkat sejak adanya kerusakan yang di alami oleh terumbu karang yang di sebabkan oleh angin topan,atau pengerusakan oleh manusia sendiri,akhirnya "Gambierdiscus toxicus" tadi merasa terusik dan akhirnya menyebar hingga sekarang.

Berbagai jenis ikatan kimia racun Ciguatera

Racun Ciguatera sangatlah kuat,stabil terhadap panas,mempunyai ikatan eter yang banyak diproduksi dari alga beracun Gambierdiscus yang di temukan di perairan tropis serta subtropis di seluruh dunia.Mengikuti perkembangan proses perkembangbiakan yang pesat dari alga dinoflagellata, racun ini dapat terakumulasi dalam rantai makanan pada skala besar,ikan predator,serta berbagai jenis ikan yang lain beberapa di antaranya tidak menutup kemungkinan termakan oleh manusia. Beberapa diantaranya tidak menutup kemungkinan termakan oleh manusia. Beberapa spesies yang mendominasi racun ciguatera yang berada di kepulauan queensland seperti,ikan grouper,trout karang,makarel berduri pendek, dan sebangsa ikan dari ordo Labridae sekitar Kepulauan Maori.Lihat gambar racun Ciguatera type 1 (ikatan poly eter racun saat terakumulasi pada organisme).

Keracunan Ciguatera

Racun Ciguatera adalah racun yang merespon tubuh dengan membentuk sindrom yang di kenal dengan "keracunan Ciguatera",dengan karakteristik efek yang di berikannya seperti,gatal di sekitar mulut,tangan,dan kaki. Otot-otot pergerakan terasa seperti nyeri hingga mengakibatkan kelumpuhan. Selanjutnya penderita akan muntah-muntah,berhalusinasi dan sakit kepala. Suhu tubuh terkadang mendadak berubah dari panas ke dingin atau sebaliknya,serta di sertai menggigil,namun tidak sampai mengeluarkan darah dari hidung (mimisan). Racun Ciguatera biasanya mudah aktif pada saluran sodium yang ada di saraf serta otot. Ciguatera biasanya akan mulai bereaksi beberapa jam kemudian setelah mengkonsumsi ikan yang terkena racun Ciguatera tadi. Ciguatera dapat berkelanjutan,mula-mula dari hitungan bulan atau lebih,atau bahkan kejadiannya lebih cepat dari perkiraan.

Sesuatu yang paling sederhana yg di lakukan untuk pertolongan pertama saat keracunan adalah, dengan memberikan air kelapa (karena kelapa mengandung kalium yg dapat menghambat sementara peredaran racun),selain itu dengan memberikan obat-obatan seperti anti muntah,alergi sesuai gejala yang timbul,selain itu bagi para pecandu alkohol yang pernah terkena Ciguatera,hendaknya jangan mengkonsumsi alkohol selama 6 bulan, karena hal tersebut dapat memicu racun Ciguatera yang ada di dlm hati meski sudah di Detoksikasikan. Akan tetapi kecil prosentasenya untuk dapat mengakibatkan alergi apabila mengkonsumsi kacang,ayam dan babi.

Tetrodotoxin

Tetrodotoxin, adalah neurotoksin laut yang kuat, dinamai dari urutan ikan yang paling umum dari asosiasi tersebut, Tetraodontiformes (tetras-empat dan odontos-gigi), atau pufferfish tetraodon (. tetraodon puffers yang dilengkapi dengan empat gigi besar yang hampir menyatu, membentuk paruh-seperti struktur yang digunakan untuk merobek moluska dan invertebrata lainnya, serta untuk menggores terumbu karang. Para anggota dari ordo ini termasuk buntal fahaka Tetraodon fahaka), yang buntal Kongo (Tetraodon miurus), dan Unit Bisnis buntal raksasa (Tetraodon Unit Bisnis) dan buntal dari genus Fugu (F. flavidus F., poecilonotus, niphobles F.), Arothron (A. nigropunctatus), Chelonodon (Chelonodon spp.), and Takifugu ( Takifugu rubripes ) dan Takifugu (Takifugu rubripes) toko TTX juga, dan Analog yang terkait dalam jaringan mereka.
Organisme laut lain telah ditemukan untuk menyimpan TTX dan termasuk gurita bercincin biru-Australia (maculosa Hapaloclaena, menggunakan TTX sebagai racun untuk menangkap mangsa), ikan kakaktua, cepluk, goby, angelfish, ikan cod, boxfish (Ostracion spp.) tobies, ikan landak, mola-mola laut/ globefish, bintang laut (Astropecten scoparius), kepiting xanthid (Eriphia spp.), kepiting sepatu kuda (Carcinoscorpius rotundicauda), dua spesies kepiting Filipina (Zosimus aeneus dan Atergatis floridus), sejumlah siput laut, cacing pipih, menyemprotkan ribbonworms dan arrowworms (yang baik digunakan sebagai sebuah racun TTX untuk mangsa), moluska (Nassarius spp. "dan shell terompet Jepang Boshubora"), dan (alga Jania spp. Terrestrial). organisme, termasuk katak Harlequin (Atelopus spp.), katak Kostarika (Atelopus chiriquiensis), tiga spesies kadal air Taricha dan, anggota Salamandridae (salamander).

Sifat Fisiologis TTX
TTX merupakan racun saraf manjur khususnya gated sodium memblokir saluran-tegangan pada permukaan membran saraf. Molekul terdiri dari kelompok Guanidinium dibebankan positif (kation yang dihasilkan adalah resonansi stabil - lihat tongkat model di bawah tempat kelompok guanidinium, yang terdiri dari tiga Nitrogen atom, yang digariskan dalam biru - dan yang memberi nama kelas ini neurotoksin, qv, racun guanidinium) dan cincin pirimidin (ditampilkan dalam warna merah dalam model tongkat di bawah ini) dengan tambahan sistem ring menyatu (sistem cincin tambahan ini, dari yang ada menjadi lima apabila di total, berisi kelompok hidroksil yang tentunya harus membantu menstabilkan-natrium saluran TTX kompleks mengikat pada antarmuka air) adalah. TTX-Na Channel mengikat sangat ketat (K d = 10 -10 nM). TTX meniru situs kation natrium saat terhidrasi, memasuki mulut kompleks-Channel peptida + Na, mengikat ke grup sisi glutamat peptide yang lain, dan kemudian mengencangkan lebih lanjut, ketika konfirmasi peptide terjadi perubahan pada paruh kedua mengikat. Setelah kompleks perubahan konformasi, TTX lebih lanjut elektrostatis melekat pada pembukaan saluran gerbang + Na (2d peristiwa terjadi in vivo sebagai dehidrasi dari sodium kompleks aqueo).
TTX di kompleks +-Channel Na lebih lanjut ditunjukkan pada saat hunian TTX v. terhidrasi-Na + di kompleks natrium saat Terhidrasi. reversibel mengikat pada skala waktu sepersekian detik, sedangkan TTX mengikat dan tetap berhenti pada urutan puluhan detik. Sebagian besar TTX molekul natrium menolak kesempatan untuk memasuki saluran natrium, gerakan secara efektif mematikan, dan adanya tindakan potensi sepanjang saraf membran. A miligram tunggal atau kurang dari TTX - jumlah yang dapat ditempatkan pada kepala peniti, cukup untuk membunuh orang dewasa .

Tahapan intoksikasi dan Toksisitas TTX
Gejala pertama dari keracunan adalah rasa gatal dari bibir dan lidah, muncul antara 20 menit sampai tiga jam setelah makan pufferfish beracun. Gejala selanjutnya adalah meningkatkan paraesthesia di wajah dan kaki, yang mungkin diikuti oleh sensasi ringan atau mengambang, Sakit kepala, nyeri di epigastrium, mual, diare, atau muntah dapat terjadi. Kadang-kadang, beberapa saat terguncang atau kesulitan dalam berjalan bias pula terjadi. Tahap kedua adalah meningkatnya keracunan kelumpuhan. Banyak korban tak mampu bergerak, bahkan duduk mungkin sulit pula. Gejala lain mungkin peningkatan gangguan pernapasan mengakibatkan sianosis, dan hipotensi. Meningkatkan kelumpuhan dan kejang-kejang, gangguan mental, dan aritmia jantung mungkin dapat terjadi. Walaupun korban benar-benar lumpuh, mungkin sadar sementara dan dalam beberapa kasus benar-benar jelas terlihat sampai tak lama sebelum kematiannya. Kematian biasanya terjadi dalam waktu 4 sampai 6 jam, dengan kisaran sekitar 20 menit sampai 8 jam.
Dari tahun 1974 sampai 1983 terdapat 646 kasus keracunan fugu (pufferfish) di Jepang, dengan 179 kematian. Perkiraan setinggi 200 kasus per tahun dengan tingkat mortalitas mendekati 50% telah dilaporkan. Hanya beberapa kasus telah dilaporkan di Amerika Serikat, dan wabah di negara-negara di luar wilayah Indo-Pasifik. Koki Sushi yang ingin mempersiapkan fugu, yang dianggap oleh banyak orang Jepang makanan lezat, harus memiliki lisensi oleh pemerintah Jepang.
Toksisitas komparatif TTX diringkas oleh William H. Light . untuk kadar berat, tetrodotoxin adalah sepuluh kali lebih mematikan sebagai racun dari banyak ular-banded dari Asia Tenggara. Kekuatan racun ini adalah 10 sampai 100 kali sebagai racun mematikan seperti laba-laba janda hitam (tergantung spesies) bila diberikan untuk tikus, dan lebih dari 10.000 kali lebih mematikan daripada sianida. Racun ini memiliki toksisitas yang sama seperti saxitoxin yang menyebabkan keracunan kerang paralitik ([baik TTX dan saxitoxin blok + saluran Na - dan keduanya ditemukan dalam jaringan dari pufferfish]) yang baru-baru ini ditemukan, congener alami dari tetrodotoxin telah terbukti empat sampai lima kali berpotensi sebagai racun TTX. Kecuali untuk beberapa protein bakteri, hanya palytoxin, molekul aneh terisolasi dari zoanthideans tertentu (colonial kecil, organisme laut mirip anemon laut) dari genus Palythoa, dan maitotoxin, ditemukan pada ikan tertentu yang terkait dengan keracunan Ciguatera, diketahui secara signifikan lebih beracun dari TTX. Palytoxin maitotoxin memiliki potensi hampir 100 kali lipat dari TTX dan Saxitoxin, dan keempat racun tersebut biasa untuk menjadi non-protein. Menariknya, ada juga beberapa bukti untuk biogenesis bakteri saxitoxin, palytoxin, dan maitotoxin, binatang yang hidup dengan toksin ini lebih mengutamakan tindakan terutama pada selaput myelin di saraf tepi dan tidak dapat muncul untuk menyeberangi penghalang darah pada otak . "
Sintesis TTX
Sintesis rasemik dari TTX ditemukan oleh Kishi ( di Harvard) dan rekan kerjanya pada tahun 1972 (Kishi, Y. et al Am. J. Soc. Chem.. 1972, 94). Jalur Kishi adalah rute sintetis yang sukses hanya untuk TTX yang telah dicapai. Beberapa intermediet dalam sintesis TTX, dapat dilihat pada langkah proses 15, yang ditampilkan di bawah ini. Reaksi sintetik termasuk ketalization, a-Ponndorf-Verley Meerwein mengalami reduksi, dan oksidasi selenium, epoksidasi, a-Alder sikloadisi Diels dan teknik lainnya.

Bios synthetic untuk Persiapan TTX
Sampai saat ini sedikit yang diketahui tentang biosintesis TTX. Salah satu enzim belum terisolasi dan bertanggung jawab untuk biosintesis. Tetapi Kotaki dan Shimizu (Journal of American Chemical Society 115:3, 829) telah mengajukan skema biosintesis layak di mana salah satu gula-PP adiposa atau kelompok isopentenyl terkait dengan asam amino Arginin (lihat di bawah). Ini adalah contoh yang luar biasa dalam biokimia di mana bahan awal sederhana terkait untuk membentuk senyawa kompleks (dan stereospecific) sebagai TTX.

Biologi Asal TTX
Penelitian terbaru yang dilakukan oleh David Berkowitz dari US Food and Drug Administration, Rockville, Maryland, Amerika Serikat dan., Ilona Kryspin-Sorensen , dari Institut Toksikologi, Badan Pangan Nasional Denmark Soborg telah memberikan bukti kuat tentang asal-usul bakteriologik TTX, qv,:
ikan puffer tumbuh dan berkembang biak tidak menghasilkan tetrodotoxin sampai mereka diberi makan jaringan dari ikan yang memproduksi racun.
gurita cincin biru ditemukan di perairan Australia tetrodotoxin terakumulasi dalam kelenjar ludah khusus dan menanamkan mangsanya dengan racun dengan menggigit. gurita ini mengandung bakteri tetrodotoxin-produksi.
Kepiting Xanthid dan kerang paralitik dikumpulkan dari perairan yang sama dan mengandung racun tetrodotoxin.
Sekarang jelas bahwa bakteri laut telah lama berperan dalam simbiosis mutualistik dengan binatang laut,. Pufferfish jutaan tahun yang lalu, mengambil keuntungan dari mutasi titik tunggal di reseptor saluran natrium mereka yang diberikan sehingga ikan ini kebal dari efek TTX miliknya sendiri. Adaptasi serupa telah dibuat oleh keluarga organisme yang membawa saxitoxin dan Ciguatera . Sekarang hal ini diketahui bahwa racun tetrodotoxin dan anhydrotetrodotoxin disintesis beberapa bakteri oleh spesies yang termasuk strain dari Vibrionaceae , qv, Pseudomonas sp., dan phosphoreum Photobacterium. invertebrate laut dan vertebrata laut herbivora mengumpulkan bakteri ini, menyediakan mereka dengan lingkungan host yang sesuai, dan sebagai imbalannya mereka menerima perlindungan dari biotoxins laut, pujian dari prokariota.
penelitian tentang asal-usul biokimia TTX
Pada tampilan awal TTX Prof Anderson ( Peter AV Anderson Ph.D. ) dari Universitas Santa Barbara di California memberikan wawasan berikut ...
Dari alga yang mengandung natrium dapat masuk melewati berbagai saluran pada ubur-ubur (Filum Cnidaria) dan cacing pipih (Filum Platyhelminthes). Kami telah menunjukkan bahwa arus natrium pada ubur-ubur benar-benar tidak sensitif terhadap saluran natrium tetrodotoxin blocker kuat (TTX), sementara mereka yang pipih, sering dianggap menjadi kerabat terdekat cnidaria dan, peka terhadap TTX. Sekarang kita akan mengkloning molekuler menggunakan teknik untuk mengidentifikasi perubahan struktural yang menyertai evolusi TTX reseptor. Kita telah kloning saluran natrium dari ubur-ubur, dan memiliki urutan parsial dari cacing pipih trsebut. Urutan asam amino dari saluran ubur-ubur ini sangat mirip dengan saluran natrium mamalia walaupun mereka telah dipisahkan dari garis dekat evolusi mamalia satu miliar tahun lalu. kesamaan Ini mensyaratkan bahwa ada kendala besar pada evolusi saluran ini ; kendala yang seharusnya membantu kami mengidentifikasi dasar struktural TTX yang kian mengikat. "
suatu simbiosis evolusioner dengan akar kuno
Pada evolusi dan asal-usul TTX William H. Light mengemukakan:
Hubungan antara produsen TTX, bakteri, dan organisme yang lebih tinggi tingkat kemunculannya untuk menawarkan keuntungan jelas bagi kedua pasangan. Bakteri akan aman apabila mendapatkan tempat tinggal, makan, atau melakukan reproduksi. Dan host menggunakan toksin untuk memangsa atau sebagai alat pertahanan kedua. Cacing Ribbon, cacing Arrow, dan gurita bercincin-biru menggunakan TTX sebagai racun potensial untuk melumpuhkan mangsanya, tetapi untuk gurita, juga dapat menggunakannya sebagai alat pertahanan yang sangat efektif. Ketika molested, salamander barat lengkungan hitam, memperlihatkan warna-warni, merah-oranye pada permukaan ventral. ( adalah pola umum warna peringatan di alam yang menunjukkan bahwa dirinya beracun dan berbahaya atau berbisa bagi hewan predator.) Cara berenang yang lambat dan canggung ikan buntal, yang tidak di beri pertahanan racun akan mudah menjadi mangsa. Pufferfish harimau dari jepang, Fugu rubripes, telah menjadi subjek studi sekuensing genetik intensif. titik tunggal Sebuah mutasi dalam urutan asam amino-ion natrium saluran dalam spesies ini menjadikan itu kekebalan dari terikat dan diblokade oleh TTX. Mengganti sekuens pada asam amino protein pun akan mengubah strukturnya, dan oleh karena itu fungsi mutasi sangat diperlukan. Secara spontan hal tersebut terjadi sepanjang waktu di populasi hewan. perubahan tersebut Kebanyakan netral atau merugikan bagi organisme hidup, tapi kadang-kadang salah satunya menganugerahkan keunggulan selektif apabila dapat diaktifkan. Dalam kasus F. rubripes, satu perubahan kecil untuk memasukkan ikan sehingga dapat memproduksi bakteri TTX ke dalam jaringan dan penggunaan racun untuk keuntungan sendiri.