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Biotoxinas marinas
Luis M Botana
Quinto aniversario de la creación de la AESAN
UIMP-Santander-13 Sept 2007
COMMUNITY REFERENCE LABORATORY
FOR MARINE BIOTOXINS

Papel del CRLMB (Laboratorio Comunitario de
Referencia de Biotoxinas Marinas)
Biotoxinas marinas
• Origen
• Clasificación
• Efectos
COMMUNITY REFERENCE LABORATORY
FOR MARINE BIOTOXINS

La existencia del CRLMB se fundamenta en la necesidad imperiosa de controlar
siempre la posible presencia de las toxinas marinas.
Este necesidad genera un complejo sistema de control, una red europea, un CRL, y un
gran desafío científico
Red Europea
http://www.aesa.msc.es/crlmb/web/CRLMB.jsp
Red Nacional

ECVAM (3 Rs)
(PPIA)
IRMM
(Calibrants)
EFSA
(toxic levels)
DG Research
(Detectox, Biocop,
Biotox, Biotox-marin, Spies Detox)
FVO
(Legal implementation)
CRLMB
AESAN/DG SANCO

Ficotoxinas marinas (producidas por algas
microscópicas móviles (flagelos), de unas 75 especies
tóxicas)

Se desconoce el papel ecológico
de este tipo de compuestos
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FOR MARINE BIOTOXINS

Ficotoxinas marinas (producidas por algas
microscópicas móviles (flagelos), de unas 75 especies
tóxicas)
- Toxinas diarreicas (DSP)
-Toxinas paralizantes (PSP)
-Amnésicas (ácido domoico)
-Yesotoxinas
-Azaspirácidos
-Pectenotoxinas
- Palitoxinas
- Iminas cíclicas
-Maitotoxina
- Brevetoxinas
-Ciguatera
- Policavernósido
- Gambierol
- Pinnatoxina
- Pteriatoxina
En Europa

Exodo 7, 19-21, 1941 A.C. (las aguas de Egipto se
transformaron en sangre, produciendo la muerte de
peces)
Science, 31 agosto 2007
COMMUNITY REFERENCE LABORATORY
FOR MARINE BIOTOXINS

Los episodios tóxicos se denominan mareas rojas,
pero pueden ser de otros colores

Los episodios tóxicos se denominan mareas rojas,
pero pueden ser de otros colores

1. Los episodios tóxicos pueden ser letales y
mantenerse durante meses o años.
2. Cada año hay muertes por neurotoxinas en
varios países (no en Europa)
3. En cenit de un episodio PSP, 1 mejillón puede
tener hasta 1,5 mg de STX (DL= 0,3-1 mg)
4. En el cenit de un episodio DSP en Galicia
(1998), 1 mejillón llegó a tener 2600 µg de AO
(Dosis tóxica umbral = 40 µg, diarrea severa =
80 µg, muerte = 12 mg (5 mejillones))
En el pico de una marea roja, esta es la
dosis letal familiar de mejillón

Algunos datos relevantes
- España (Galicia): mayor productor (260.000 Tm) de
mejillón después de China (609.000 Tm) (autoconsumo)
- Un mejillón filtra 0,5-7 L agua/hora. Con 8 cm filtró 30.000
Litros agua
- Una batea filtra 150.000 m3/día y el 60 % de la materia
orgánica presente en el agua.
- La mayor parte de la toxina está en el hepatopáncreas
- El sistema de control es perfecto, todo lo
que llega legalmente al mercado es seguro.

Las distintas condiciones ecológicas/climáticas determinan
perfiles de toxinas distintas

PSP
DSP
ASP
PSP
DSP
AZAs
PSP
DSP
PSP
DSP
Cianotox.
Palitoxina
Yesotoxina
Iminas cíclicas
PSP-DSP-ASP
Ciguatera
Las distintas condiciones ecológicas/climáticas determinan
perfiles de toxinas distintas

¿Hay algún factor que
determine su aparición?
•Siempre estuvieron y no se
detectaron
•Realmente aparecen de
nuevo
Azaspirácidos:
presentes sólo en
Irlanda
Recientemente
detectados en otros
lugares

Saxitoxina (PSP), Palitoxina, Espirólidos, Ciguatoxinas, Ac. Domoico
Neurotóxicas
Acido ocadaico y
Dinofisistoxinas (DSP)
Diarrea, Síntomas GI
Azaspirácidos (AZ)
Diarrea, Neurotoxicas
Yesotoxinas (YTX)
Ningún efecto
Pectenotoxinas
Diarrea?
Hepatotoxicas?
Ficotoxinas

Toxinas paralizantes
• Saxitoxina y análogos (goniautoxinas, neosaxitoxina,
decarbamoil y sulfocarbamoil análogos)
1) Bloqueo reversible el sitio 1 del canal de sodio
2) Anulan la transmisión de los potenciales de acción en
neuronas motoras
3) Bloqueo motor progresivo
4) Inhibición de los músculos respiratorios
5) Muerte por parálisis respiratoria
Episodios breves. Brotes cíclicos cada ± 10 años

Grupo PSP:
24 análogos químicos
Todos con el mismo
mecanismo de acción
Toxinas PSP:
imidazol guanidinas
Toxin R1 R2 R3 R4
Carbamate Toxins
STX H H H -OCONH2
Neo STX OH H H -OCONH2
GTX 1 OH -OSO 3 - H -OCONH2
GTX 2 H -OSO 3 - H -OCONH2
GTX 3 H H -OSO 3 - -OCONH2
GTX 4 OH H -OSO 3 - -OCONH2
Decarbamoyl Toxins
dc-GTX 1 OH -OSO 3 - H OH
dc-GTX 2 H -OSO 3 - H OH
dc-GTX 3 H H -OSO 3 - OH
dc-GTX 4 OH H -OSO 3 - OH
*dc-STX H H H OH
dc-Neo STX OH H H OH
N-Sulfocarbamoyl Toxins
GTX 5 H H H -OCONHSO 3 -
GTX 6 OH H H -OCONHSO 3 -
C1 H -OSO 3 - H -OCONHSO 3 -
C2 H H - OSO3 - -OCONHSO 3 -
C3 OH -OSO 3 - H -OCONHSO 3 -
C4 OH H -OSO 3 - -OCONHSO 3 -
Decarbamoyloxy Toxins
do-STX H H H H
do-GTX 2 H -OSO 3 - H H
do-GTX 3 H H -OSO 3 - H
Acetyldecarbamoyl toxins
*13-O-dc-STX H H H -OCOOCOCH3
13-O-dc-GTX 2 H -OSO 3 - H -OCOOCOCH3
*13-O-dc-GTX 3 H H -OSO 3 - -OCOOCOCH3
* For these toxins there are 12!-deoxy derivatives, with the same structure but only one –OH in
C12. The names are: Decarbamoyl-12!-deoxysaxitoxin (also dihydrosaxitoxin), 13-Oacetyldecarbamoyl-12!-deoxysaxitoxin,
and 13-O-acetyldecarbamoyl-12!-deoxygonyautoxin-3.

Toxinas diarreicas
• Acido ocadaico y dinofisistoxinas
1) Inhiben las fosfatasas citosólicas PP1 y PP2A
2) Diarrea en 30 min, durante 3 días, náuseas, vómitos
3) Promotores tumorales, no relevante clínicamente
4) Muerte a concentraciones muy elevadas (nunca descrito en
humanos)
Elevado impacto económico por ser episodios muy prolongados
HO
O
OH
O
O
OH
O
O
OH
O O
OH
O

_______________ Toxina R1 R2 R3 R4 R5
OA C H3 H H O H -
DTX-1 C H3 CH3 H O H -
DTX-2 H CH3 H O H -
DTX-3 (H or CH3) Acilo OH -
DTX-4 C H3 H H X Y
D T X - 5 a C H3 H H X 1 Z
D T X - 5 b C H3 H H X Z
D I O L-ESTERES CH3 H H A-F OH
Estructura del acido ocadaico (OA) y análogos (DTX= dinofisistoxina).
DTX-3 es un grupo de derivados 7-O-acilo.

• Acido domoico y análogos
Toxina amnésica
1) Excitotoxicidad a través del receptor de kainato
2) Muerte neuronal en ciertas zonas
cerebrales
3) Daño neuronal irreversible
4) Poco tóxica en individuos sanos
con buena función renal
5) Muerte a dosis altas
(más peligrosa en ancianos)

Azaspirácidos
Mecanismo de acción desconocido
1) Puede que sea un inductor tumoral (y esto se potenciaría
en presencia de las DSP, con las que coexisten)
2) Perfil toxicológico complejo, con síntomas neurológicos y
diarreicos
R2 3) No descrita como mortal
Grupo azaspiro
OH
O
R 1
Me
5
H
40
I
A B
O 10
O
NH
Me
35
O
H
Azaspiracid AZ1
8-methylazaspiracid AZ2
22-demethylazaspiracid AZ3
3-hydroxy-22-demethylazaspiracid AZ4
23-hydroxy-22-demethylazaspiracid AZ5
Me
H
O
O
GO
H
H
C
D
15
H
O
OH
H
F
30
O
20
E
25
Me
H
OH
Me
R 1 R 2 R 3 R 4
H H Me H
H
H
OH
Me Me
H H H
H
H H H
H H H
OH
R 3
R 4

Yesotoxinas
Activadores de fosfodiesterasas (mecanismo nunca descrito
anteriormente)
1) No es una toxina, ya que nunca se describió una intoxicación en
humanos.
2) Está legislada sólo porque
interfiere con el bioensayo en el ratón
50 YTXs
Yessotoxin (YTX)
R 1
n
NaO3SO
n
1
Me
O
R1 R2
OSO 3Na
O
O
O
45
O
47
O
Me
O
OH
Me
O
Me
O
O
R 2
O
Me
Me
OH

• Inhibidores de la f-actina
Pectenotoxinas
1) Amplia controversia sobre si son o no tóxicas.
2) Los compuestos europeos no parecen ser tóxicos
16 PTXs
Me
OH
OH
O
O
O
Pectenotoxina- 1
O
Me
Me
O
Me
Me
O O
OH
Me
O
O
O
O
43
OH

Iminas cíclicas
• Actúan sobre el receptor nicotínico, posiblemente activándolo
O
O
1) Se sospecha que son neurotóxicos, pero su toxicidad en humanos
se desconoce.
2) Inicio del efecto extremadamente rápido
R 1
HO
N
R 2
O
O
O
HO
R 1 (C31) R 2 (C13) R 3 (C19)
Spirolide A (S isomer) H CH 3 CH 3
Spirolide B (R isomer) H CH 3 CH 3
Spirolide C (S isomer) CH 3 CH 3 CH 3
Spirolide D (R isomer) CH 3 CH 3 CH 3
Spirolide 13-desMe-C CH 3 H CH3
Spirolide 13,19-didesMe-C CH 3 H H
R (C20)
Spirolide G H
Spirolide 20-Me-G CH 3
R 3
O
O
O
R 1
O
HO
NH 2
R 2
O
O
O
HO
R 1 (C31) R 2 (C13) R 3 (C19)
Spirolide E (S isomer) H CH 3 CH 3
Spirolide F (R isomer) H CH 3 CH 3
O
N
HO
O
O
O
HO R
Diana: receptores nicotínicos/muscarínicos
R 3
O
OH
OH A B
O
OH
N
O
OH
H
OH
O HO
A
HO
O
O
OH
N
O
OH
O
N
OH
OH
O HO
B
Gymnodimines
O
OH
Prorocentrolidos
(diana desconocida)
O
O
O
OH
O
O
OH
OH
OSO 3H
OH
H
H +
N
HO
R1 R2
Gymnodimine B (S isomer) H OH
Gymnodimine C (R isomer) OH H
HO
HO
N
O
O
R 1
O
R 2
O
OH
Spiroprocentrimine
OH
OH
OH
OSO 3 -

Palitoxina
Inhibe la Na-K ATPasa
Del coral Palythoa and Zoanthus
Elevado Pm= 2659
La cadena natural con más C continuos
El mayor producto natural sin unidades
repetidas (aa o mnosacáridos)
129 Carbonos en cadena continua
64 centros estereogénicos
8 dobles enlaces con isomería cis-trans
10 21 estereoisómeros posibles
O
O
34
From Tahiti
Palythoa sp
OH
OH
O
OH OH
O
OH
55
123
H2N OH
O
OH
OH
OH
OH
OH
OH
O 19
OH OH
O
OH
O
1A
OH
OH
OH
OH
O
OH
OH
OH
OH
OH
HO
OH HO
O
O
10
OH
OH
O
OH
100
OH
N
H
OH OH
OH
OH
O
OH
N
H
HO
1
OH
OH
OH
HO
From
R H2N 115
Palythoa tuberculosa
1 n=1, R=H
2 n=2, R=H
3 n=3, R=H
OH
O
55
OH
1B
4 n=1, R=H, X=
OH OH
OH
OH OH
OH
O 55
OH
1C
HO (CH2)n N
H
HO
O
N
H
N
H
O
O
O
OH
OH
Me
Me
X
OH
108
O
O
35
Me
O
OH
26
103
HO
HO
OH
OH
OH
O
97 92
OH
OH
11 15
O
HO
OH
HO
HO
90
Me
OH
OH
OH
Me O Me OH
O
N
H
Me
O
Me
20
OH
OH
OH
OH
O
43 47
OH
Me
50
OH
OH
OH
OH
OH
OH
80
OH
OH OH
O
HO
71
Y
67
HO
O
OH
OH
OH
58
OH
62
OH
OH
78
5 n=1, R=H, Y= -CH2CH=CHCH=CHCH2CH2- El más potente compuesto
no proteico:
LD 50 = 10-100 ng/Kg

Palitoxinas de dinoflagelados géneros Ostreopsis (siamensis, ovata, mascareniensis,
lenticularis, heptagona) :
Ostreocinas y Mascarenotoxinas (Mw 2500-2635)
Diferencia con palitoxina
HO
N
H
O
H 2N
N
H
O
OH
OH
Me
O
Me
Ostreocin D (Yasumoto)
Mw 2635
O
OH
Me
O
O
Me
O
OH
Me
HO
HO
OH
O
OH
OH
OH
OH
O
HO
OH
HO
OH Me
OH
OH
OH
OH
O
OH
OH
OH
OH
OH
OH
OH
OH
Me
OH
OH
OH
OH
OH
O
HO
HO
OH
O
OH
OH
OH
OH
OH
OH

Palitoxina
Vasoconstricción
Hemorragia
Ataxia
Debilidad muscular
Orina negra
Fibrilación ventricular
Hipertensión pulmonar
Isquemia
Muerte
Toxicología
Ostreocina
Ataxia
Parálisis
Disnea
Cianosis
Exoftalmo
Convulsiones (a veces)
Diarrea (a veces)
Muerte en 48 h
La toxicidad oral es 1000 veces menor que ip
En sardinas en Madagascar, muerte sólo masticando

Palitoxina en in humanos:
Intoxication en Kochi prefectura en 2000, 4 µg necesarios
Síntomas:
Rinorrea
Tos
Fiebre
Broncoconstrición
Filipinas
Italia (sin vínculo analítico playa-toxicidad)
Vómitos
Diarrea
Parestesia de extremidades
Insuficiencia respiratoria
Cianosis
Muerte

COMMUNITY REFERENCE LABORATORY
FOR MARINE BIOTOXINS

Bioensayo en ratón

Problemas:
1) Toxinas disponibles
2) Patrones puros
3) Complejidad técnica de
la validación
4) Necesidad, coste y
dificultad de las
colaboraciones entre
muchos socios
internacionales

VALIDATION
IN EUROPE
First
approach
Single lab
method
Final
approach
Reference
Method
(to legislation)