As amatoxinas son un grupo de polo menos nove toxinas relacionadas que son péptidos cíclicos e se atopan en tres xéneros de cogomelos velenosos (Amanita, Galerina e Lepiota) e na especie Pholiotina rugosa (sinónimo Conocybe filaris). As amatoxinas son moi potentes, xa que inxerir medio píleo (o chapeu ou sombreiro) dun deses fungos pode causar danos hepáticos.
Estrutura
miniatura|A estrutura do esqueleto molecular básico (en negro) é a mesma en todas as amatoxinas, mentres que cinco grupos variables (vermellos) determinan o composto específico. Os compostos teñen unha estrutura similar, formada por oito residuos de aminoácidos dispostos nun motivo macrobicíclico conservado (unha estrutura globalmente pentacíclica cando se contan os aneis inherentes aos residuos derivados da prolina e triptófano). Foron illadas en 1941 por Heinrich O. Wieland e Rudolf Hallermayer. Todas as amatoxinas son péptidos cíclicos que se sintetizan inicialmente como preproteínas de 35 aminoácidos, das cales se separan os oito aminoácidos finais pola acción dunha prolil oligopeptidase. A secuencia de aminoácidos esquemática das amatoxinas é Ile-Trp-Gly-Ile-Gly-Cys-Asn-Pro con enlaces cruzados entre o Trp e a Cys por medio dun resto sulfóxido (S=O) e a hidroxilación en variantes da molécula. Os encimas que interveñen nestes pasos de procesamento non se coñecen.
En 1993 coñecíanse dez amatoxinas, mostradas na táboa:
Nome R1 R2 R3 R4 R5 α-Amanitina OH OH NH2 OH OH β-Amanitina OH OH OH OH OH γ-Amanitina OH H NH2 OH OH ε-Amanitina OH H OH OH OH Amanulina H H NH2 OH OH Ácido amanulínico H H OH OH OH Amaninamida OH OH NH2 H OH Amanina OH OH OH H OH Proamanulina H H NH2 OH H
Tamén se informou da existencia da δ-amanitina, pero non se describiu a súa estrutura química.
Relacións de familia
As amanitinas están moi estreitamente relacionadas coas faloidinas, que son toxinas bicíclicas de 7 residuos. Ambas forman parte da familia proteica MSDIN, así chamada pola secuencia de 5 aminoácidos moi conservada das preproteínas (M = metionina, S = serina, D = ácido aspártico, I = isoleucina, N = asparaxina). Un estudo de 2014 determinou que existe un número significativo de secuencias MSDIN non caracterizadas nos xenomas de Amanita.
Mecanismo As amatoxinas son inhibidores potentes e selectivos da ARN polimerase II (ARN Pol II), un encima vital na síntese de ARN mensaxeiro (ARNm), microARN, e ARN nuclear pequeno (snRNA). Sen ARNm, que é o molde para a biosíntese de proteínas, o metabolismo celular queda detido e prodúcese a apoptose (morte celular). A ARN polimerase de Amanita phalloides contén mutacións que a fan insensible aos efectos das amatoxinas; dese xeito, o cogomelo non se envelena a si mesmo.
As amatoxinas poden viaxar pola circulación sanguínea e chegar aos órganos do corpo. Aínda que eses compostos poden danar moitos órganos, os danos ao fígado e corazón orixinan mortes. A nivel molecular, as amatoxinas causan danos ás células deses órganos ao causaren perforacións na membrana plasmática e como resultado orgánulos citoplasmáticos poden verse situados na matriz extracelular. A beta-amanitina é tamén un inhibidor das ARN polimerases II e III eucariotas, e como resultado, da síntese proteica en mamíferos. Non obstante, non se viu que inhiba a ARN polimerase I nin a ARN polimerase bacteriana. Como se inactivan as ARN polimerases, o fígado é incapaz de reparar os danos e os hepatocitos morren rapidamente.
miniatura|A α-amanitina (en vermello) unida á ARN polimerase II de Saccharomyces cerevisiae. De .
A α-amanitina afecta principalmente á hélice ponte do complexo da ARN pol II, un dominio moi conservado de 35 aminoácidos. Nas porcións N-terminal e C-terminal desta rexión hai unhas estruturas bisagra que sofren significativos cambios conformacionais por medio do ciclo de adición de nucleótidos, e son esenciais para o seu avance. Unha das moitas funcións da hélice ponte é facilitar a translocación do ADN. A α-amanitina únese á hélice ponte do complexo da ARN Pol II e tamñén se une á parte do complexo que está a carón á hélice ponte, mentres está nunha conformación específica. Esta unión bloquea no seu lugar a hélice ponte, facendo moito máis lento o seu movemento sobre o ADN. A velocidade da translocación no ADN da pol II redúcese desde varios miles a só unhs poucos nucleótidos por minuto.
Síntomas da exposición
Na exposición a amatoxinas, o fígado é o principal órgano afectado, xa que é o órgano que a toxina encontra primeiro despois da súa absorción no tracto gastrointestinal. Non hai evidencias de que as amatoxinas se absorban pola pel. Un estudo feito en ratos mostrou que a α-amanitina non se absorbe pola pel e, por tanto, non pode ter efectos tóxicos por esa vía. Máis especificamente, a exposición a amatoxinas pode causar irritación do tracto respiratorio, dor de cabeza, mareos, náusea, dificultades respiratorias, tose, insomnio, diarrea, trastornos gastrointestinais, dor de costas, frecuencia urinaria, danos no fígado e riles ou a morte se é inxerida ou inhalada. Para a β-amanitina, non se fixo un estudo toxicolóxico completo. Porén, a folla de datos de seguridade da substancia indica que se se pon en contacto coa pel, pode causar irritación, queimaduras, avermellamento, dor grave e, neste caso, podería absorberse pola pel, causando efectos similares á exposición por inhalación e inxestión. O contacto cos ollos pode causar irritación, queimaduras corneais e danos oculares. As persoas con trastornos preexistentes cutáneos, oculares ou do sistema nervioso, afectacións ao fígado, ril ou á función pulmonar poden ser máis susceptibles aos efectos desta substancia.
A dose letal mínima estimada é de 0,1 mg/kg ou 7 a 10 miligramos de toxina en adultos. A súa veloz absorción intestinal acoplada coa súa termoestabilidade causa o rápido desenvolvemento de efectos tóxicos nun período de tempo relativamente curto. Os efectos máis graves son a hepatite tóxica con necrose centrolobular e esteatose hepática, así como unha aguda nefropatía tubulointersticial, que en conxunto inducen unha grave insuficiencia hepática e insuficiencia renal.
Tratamento Hai moitos tratamentos anecdóticos e estudados parcialmente que se usan no mundo. Un estudo en ratos mostrou resultado nulo para todos os tratamentos estudados. Os tratamentos para o envelenamento por α-amnitina non mostraron valores discernibles de mellora incluídos os feitos con N-acetilcisteína, bencilpenicilina, cimetidina, ácido tióctico e silibina.
O tratamento faise con altas doses de penicilina xunto con coidados paliativos en casos de dano hepático e renal. A silibinina, un produto atopado na planta cardo de Santa María, é un posible antídoto para o envelenamento con amatoxinas, aínda que cómpre ter máis datos. Debe de prestarse moita atención a manter a estabilidade hemodinámica, aínda que se se desenvolveu unha síndrome hepatorrenal o prognóstico é "reservado" no mellor dos casos.
Detección A presenza de amatoxinas e mostas de cogomelos pode detectarse polo test de Meixner (tamén chamado test de Wieland). As amatoxinas poden cuantificarse no plasma ou urina usando técnicas de cromatografía para confirmar un diagnóstico de envelenamento en pacientes hospitalizados ou en tecidos post mortem para axudar nunha investigación médicolegal dunha sospeita de sobredose mortal.
En 2020, desenvolveuse un inmunoensaio de fluxo lateral baseado en anticorpos monoclonais que pode detectar amatoxinas de forma rápida e selectiva. Este test detecta sensiblemente a α-amanitina e a γ-amanitina (detecta claramente 10 ng/mL), e mostra unha detección lixeiramente menor da β-amanitina (0,5% de reactividade cruzada; 2000 ng/mL). Aínda que este test ten reaccións cruzadas coas falotoxinas a 0,005% (200,000 ng/mL), as falotoxinas non interfiren nas mostras de urina e en moi raros casos un cogomelo produce falotoxinas sen producir amatoxinas.
Estudos
Nun estudo de 2013 sobre a concentración de toxinas en Amanita phalloides, todas as partes do cogomelo contiñan amatoxinas e determinouse que as maiores concentracións se atopaban nas láminas do himenio e no píleo e os niveis menores nas esporas e no micelio. Un estudo adicional publicado en 2013 por moitos dos mesmos autores non atopou diferenza na secuencia ITS de Amanita phalloides var. alba, pero si diferentes concentacións de toxinas. As láminas do himenio e o píleo de Amanita phalloides var. alba tamén contiñan os maiores niveis con niveis moi baixos nas esporas, volva e estipe, se ben nesta variante as esporas tiñan unha maior concentración de todas as toxinas menos de gamma-amanitina que a que se atopou en Amanita phalloides. As esporas de Amanita phalloides var. alba contiñan 0,89 mg/g de alfa-amanitina, 0,48 mg/g de beta-amanitina e 0,001 mg/g de gamma-amanitina en contraste cos 2,46, 1,94 e 0,36 mg/g encontrados nas láminas do himenio e cos 2,40, 1,75 e 0,27 mg/g encontrados no píleo. A concentración atopada nas láminas do himenio, píleo, estipe e volva de Amanita phalloides var. alba é menor que en Amanita phalloides, pero as esporas contiñan maior concentración. En ambos os estudos en seis cogomelos extaéronse as esporas, secáronse e testáronse para o nivel de toxinas no cogomelo completo sendo utilizado para o test a metade dun cogomelo enteiro, mentres que a outra metade foi dividida nas seccións do píleo, láminas do himenio, estipe e volva para testar individualmente as partes trituradas formando un po e testadas como 1 gramo de mostra. En 2010, un estudo sobre Amanita bisporigera determinou que a concentración de toxinas nas esporas era tamén menor que os niveis atopados no píleo ou no estipe. + Concentración de toxina en Amanita phalloides (mg/g)ToxinaPíleoLáminas do himenioEstipeVolvaEsporasCogomelo seco completoCogomelo fresco completoMicelioAlfa-amanitina2,953,392,361,030,0872,800,330,024Beta-amanitina2,532,951,750,640,0482,380,280,01Gamma-amanitina0,620,660,50,250,180,60,070,24Falacidina2,272,062,041,880,0552,120,250,42Faloidina1,401,381,181,250,0181,320,150,01
+ Concentración de toxina en Amanita phalloides var. alba (mg/g)ToxinaPíleo Láminas do himenioEstipeVolvaEsporasCogomelo seco completoCogomelo fresco completoAlfa-amanitina2,402,461,520,560,892,140,21Beta-amanitina1,751,941,000,360,481,710,16Gamma-amanitina0,270,360,210,070,0010,310,03Falacidina1,642,262,062,080,992,100,20Faloidina0,871,301,131,340,121,090,10
+ Concentración de toxina en Amanita bisporigera (mg/g)ToxinaPíleoEstipeEsporasAlfa-amanitina1,70 ± 0,681,70 ± 0,450,30 ± 0,04Falacidina2,71 ± 0,651,66 ± 0,400,02 ± 0,01Faloidina11,98 ± 1,6611,15 ± 2,430,00 ± 0,05
As amatoxinas son extremadamente tóxicas para os humanos e a Amanita phalloides e as súas variantes constitúen moitos dos casos de toxicidade mortal despois do consumo de cogomelos. Estas toxinas teñen unha alta estabilidade á calor e esta propiedade combinada coa súa solubilidade en auga fainas excepcionalmente tóxicas, xa que non se destrúen ao cociñar ou secar o cogomelo. Ademais, as amatoxinas son resistentes a encimas e á degradación ácida, e, por tanto, cando se inxiren non se inactivan no tracto gastrointestinal. Informouse dun caso mortal por inxestión dun exemplar de A. phalloides que fora conxelado durante 7–8 meses, o que demostra que estes compostos son tamén resistentes a procesos de conxelación/desconxelación. Ademais, as amatoxinas descompóñense moi de vagar cando se almacenan en solucións acuosas abertas ou despois dunha exposición prolongada ao sol ou á luz de neon.