Toxinas naturales en los alimentos marinos

Los pescados son importantes fuentes tanto de alimento como de ingresos para los países marítimos. A escala global, 19% de la proteína animal para consumo humano es derivada del pescado y más de mil millones de personas dependen del pescado como una valiosa fuente de proteína animal, con algunos pequeños países insulares dependiendo casi exclusivamente del pescado. La industria pesquera emplea a unos 200 millones de personas, con un comercio internacional cercano a los 50 millardos de dólares anuales.

El reciente aumento en la demanda per capita occidental por pescado parece estar asociado con el reconocimiento de que el pescado y los mariscos son un alimento saludable. Hacia mediados del siglo 20, el consumo anual de pescado en el mundo occidental raramente excedía los 10 Kg por persona. En décadas recientes, sin embargo, el consumo anual de pescado en el occidente se ha elevado para un nivel actual cercano a los 22 Kg por persona. Muchas pesquerías están, sin embargo, en crisis: la captura anual de pescado está declinando unas 500 mil toneladas cada año a partir de su pico en la década de los 1980s. De acuerdo a la FAO, el 75% de las reservas importantes de peces marinos están siendo atrapadas al máximo, sobreexplotadas, agotadas o lentamente recuperándose de un colapso, siendo la principal causa de este declive la pesca excesiva por los humanos.

Adicionalmente a este estrés severo sobre las pesquerías, las décadas recientes han estado marcadas por una extraordinaria expansión en la naturaleza y extensión de brotes dañinos de algas marinas. Algunos brotes están asociados con potentes toxinas en el alga causante, mientras que otros causan problemas a otros organismos, simplemente por la elevada biomasa de algas, y algunas son de preocupación a densidades celulares sumamente bajas. Los efectos adversos y algunas veces devastadores de algunos de estos brotes de algas han sido bien documentados como efectos tóxicos en humanos y mamíferos marinos, además de altas mortalidades en especies cultivadas de peces y mariscos.

Aunque hay muchas especies de organismos marinos tóxicos y venenosos, se incluyen aquí  algunas de las toxinas naturales que afectan el abastecimiento de alimentos del mar. Se sabe desde hace tiempo que muchas de estas toxicidades se originan de toxinas producidas por algas que contaminan a los peces y mariscos y, en efecto, todas las toxicidades que aquí se incluyen resultan de la contaminación del alimento marino con algas o bacterias.

 

Tetrodotoxina: envenenamiento por pez globo

La familia Tetraodontidae, que incluye primariamente a peces marinos y de estuario, incluye muchas especies familiares que en conjunto llamamos globos, balones, burbujas, hinchados, sapos y otros. Como sus varios nombres indican, estos peces comparten la habilidad para inflar sus cuerpos con agua cuando sienten la presión de un depredador. En contraste con sus primos, los peces puercoespín, que tienen grandes y conspicuas espinas, este grupo tiene espinas pequeñas, casi como papel de lija. La familia recibe su nombre por cuatro grandes dientes, fundidos en una placa superior y una inferior. Los peces globo son uno de los animales más venenosos del mundo. La piel, ovarios, huevos e hígado de muchos Tetraodontidae son altamente tóxicos para los humanos, pero el músculo es considerado una delicia que es preparada por chefs especialmente entrenados y con licencia en Japón, Corea y otros lugares.

El agente tóxico, la tetrodotoxina, sin embargo, está ampliamente distribuida en la naturaleza, tanto en animales marinos como terrestres en cuatro diferentes fila, que incluyen especies tan diversas como ranas, salamandras, estrellas de mar, cangrejos, pulpos y caracoles marinos. Se ha reportado en unas 40 especies de peces globo, la más importante fuente alimentaria de la toxina. Las altas toxicidades del pez globo se han conocido por milenios, con reportes en Egipto y China desde hace dos mil a tres mil años. Entre 1888 y 1909 hubo 2090 muertes reportadas en el mundo, principalmente en Japón, con una tasa de mortalidad del 67% por envenenamiento. De 1956 a 1958 de los 715 casos reportados, 420 personas murieron. Finalmente, de 1974 a 1979, hubo 60 casos reportados con 20 muertes. Estadísticas más recientes en Japón indican una continuamente elevada tasa de mortalidad (60%= con una incidencia de unos 20 decesos anuales.

Luego del consumo de pez globo tóxico, los síntomas aparecen usualmente muy rápido, entre 5 y 20 minutos después de la ingestión, dependiendo de la dosis de toxina. Aunque cada individuo puede experimentar los síntomas de manera diferente, los síntomas más comunes por envenenamiento con pez globo incluyen: 1) adormecimiento inicial, cosquillas en los labios, lengua y cavidad bucal; 2) alteraciones gastrointestinales, incluyendo vómito, dolor abdominal y diarrea; 3) dificultad para caminar y extensa debilidad muscular; 4) debilidad general, seguida por parálisis de las extremidades y músculos pectorales (la conciencia en normalmente clara durante todos estos síntomas); 5) caída de la presión arterial y una aceleración de un pulso débil: y 6) muerte, que puede ocurrir dentro de los primeros 30 minutos.

En casos severos hay un surgimiento gradual de alteraciones respiratorias, y la muerte por falla cardiorrespiratoria ocurre dentro de las 6 horas de exposición. Las convulsiones pueden estar presentes aun después de 24 horas. Si la persona sobrevive 18-24 horas, la prognosis para la recuperación completa es buena y en general no se han reportado manifestaciones crónicas. No existe un antídoto conocido para la tetrodotoxina, y el tratamiento consiste en aliviar los síntomas.

Aunque la toxicidad del pez globo ha sido sujeto de preocupaciones por siglos, la toxina pura fue aislada a partir de 1950. El compuesto fue cristalizado y estructuralmente caracterizado en 1964. Los estudios de este material puto establecieron que la tetrodotoxina es uno de los productos naturales no proteínicos más tóxicos conocido. La tetrodotoxina tiene una dosis letal media (LD50) de 8 µg/Kg en ratones. La tetrodotoxina se una sitios específicos en los canales de sodio con puerta de voltaje e inhibe el influjo de iones de sodio hacia las neuronas; esto lleva a la inhibición de la generación de potencial de acción y transmisiones axonales en nervios motores, sensoriales y autónomos en el sistema nervioso periférico, lo que evita la despolarización celular y la liberación subsecuente de neurotransmisor.

Estudios recientes sobre los efectos ecológicos de la tetrodotoxina sugieren funciones múltiples incluyendo toxina venenosa para aturdir a la presa, un mecanismo de defensa en la piel para repeler a los depredadores, y para el pez globo, una feromona para atraer los machos hacia las hembras grávidas. Es interesante notar que la tetrodotoxina no es sintetizada por el pez u otros organismos superiores, sino que es hecha por bacterias marinas relativamente comunes, específicamente Pseudoalteromonas haloplanktis tetraodonis, que se asocian con estos animales. Esta asociación de la bacteria productora de la toxina con muchos organismos superiores ha evolucionado por milenios para beneficio del anfitrión y el huésped.

Un descubrimiento relativamente reciente es que el análisis químico de un polvo utilizado en Haití para inducir un estado de semiinconsciencia (el llamado estado zombi) contiene altos niveles de tetrodotoxina, sugiriendo que esta toxina marina podría ser responsable de estos efectos inducidos asociados con la práctica del vudú.

 

Envenenamiento paralítico por mariscos

Aunque los mariscos han sido una fuente permanente de alimento para las poblaciones costeras desde tiempos prehistóricos, la importancia de ésta se redujo con el desarrollo de amplias variedades de alimentos en tiempos modernos. Sin embargo, los mariscos son disfrutados, primariamente como una delicia, por millones de personas en todo el mundo, lo que ha resultado en una lucrativa industria.

Los riesgos potenciales en el consumo de mariscos están bien establecidos. Los brotes de fiebre tifoidea atribuidos al consumo de mariscos crudos se han conocido por varios siglos. En efecto, el brote en Dublín, Irlanda, en 1860, dio origen a una canción tradicional en la que se habla sobre la pescadera que contrajo fiebre amarilla por haber probado sus productos, de hecho, mariscos frescos. Las prácticas impuestas, mejoraras y estandarizadas, para la producción, captura y almacenamiento comercial de mariscos han eliminado a los mariscos como fuente de fiebre amarilla y han reducido en buena medida la incidencia de enfermedades por el consumo de los mismos. Sin embargo, las principales preocupaciones de salud pública relacionadas a los mariscos resultan de la contaminación con patógenos virales derivados de aguas residuales y con agentes bacterianos de origen ambiental. Los moluscos, incluyendo mejillones, ostiones, conchas y almejas han sido identificados por la Administración de Alimentos y Medicamentos de los Estados Unidos (FDA, por sus siglas en inglés) y por otras autoridades como la fuente de la mayoría de las enfermedades originadas por el consumo de alimentos marinos en ese país. Como resultado, la FDA ha dado prioridad a asegurar la calidad y seguridad de estos productos.

Además de los potenciales riesgos bacterianos y virales asociados con el consumo de mariscos crudos, la aparición esporádica de neurotoxicidad aguda –envenenamiento paralítico por mariscos o PSP, por sus siglas en inglés- aun en mariscos cocinados puede ser una preocupación importante. Ocasionalmente, en aguas locales usualmente frías, en donde los mariscos han sido consumidos por décadas sin problemas asociados a la salud, los mariscos pueden repentinamente volverse venenosos por periodos de unas cuantas semanas. Estos brotes tóxicos están con frecuencia asociados con brotes de algas dinoflagelados unicelulares, los cuales pueden causar una coloración rojo-café en el agua. La proliferación de dinoflagelados tóxicos, conocida como marea roja, es favorecida por el clima más cálido. Por tanto, las agencias reguladores en los Estados Unidos y otros países del hemisferio norte restringen la captura de mariscos a los meses más fríos, de septiembre a abril. Aunque muchas especies de algas pueden producir un rango de colores en el agua, la PSP está asociada primariamente con la proliferación de unas cuantas especies, incluyendo Alexandrium catenella (previamente Gonyaulax catenella) o A. tamarense-excavatum (previamente G. tamarensis).

Aunque la incidencia de envenenamientos por PSP generalmente está disminuyendo a nivel mundial, la aparición de mareas rojas tóxicas y los efectos adversos asociados en el ambiente causan todavía preocupación. Solamente en los Estados Unidos, los casos más recientes de PSO que han ocurrido en la costa noreste del Atlántico, la costa noroeste del Pacífico o en Alaska, han involucrado en su mayoría recolectores recreativos de mariscos, pero no a proveedores comerciales. Desde 1927, un total de 500 casos de PSP y 30 decesos se han reportado en California. Brotes esporádicos y continuos de PSP ocurren a lo largo de la costa del Golfo de México, desde Florida hasta Texas. Adicionalmente, brotes esporádicos se han reportado en Europa, Asia, África, México e Islas del Pacífico. La marea roja y su resultante matanza masiva de aves y otros animales marinos ha sido objeto de congresos internacionales para enfrentar el problema a nivel global.

Al igual que ha pasado con la notoria tetrodotoxina, ha habido intenso interés en la identidad química de la saxitoxina por siglos. El compuesto fue obtenido en preparaciones purificadas desde principios de los 1900s. Fue aislada en forma pura en 1957 y recibió su nombre en reconocimiento a la fuente de la cual fue aislada, la almeja de Alaska Saxidomus giganteus. La estructura del compuesto fue establecida por completo en 1975 y fue preparada sintéticamente un par de años después. Desde entonces, se han reportado las caracterizaciones de más de 30 análogos naturales de la saxitoxina.

Las características tóxicas de la saxitoxina son similares en muchos aspectos a los efectos neurológicos mucho más potentes de la tetrodotoxina. Por tanto, el surgimiento rápido de los síntomas de parestesia, incremento en la parálisis y eventual muerte por falla respiratoria es el mismo para las 2 toxinas. En ratones, las potenciales letales de la saxitoxina y la tetrodotoxina son también similares, con aproximadamente 8 µg/Kg de peso corporal (vía inyección intravenosa) y 260 µg/Kg de peso corporal (vía ingestión), respectivamente. No sorprende entonces que la saxitoxina también bloquea el influjo de sodio a las neuronas, uniéndose a un sitio específico en los canales de sodio con puerta de voltaje. Sin embargo, el hallazgo de que el pez globo es sensible a la saxitoxina, pero no a la tetrodotoxina, proporciona evidencia inicial de que las 2 toxinas de unen a diferentes sitios en el canal de sodio, un concepto que ahora está bien establecido.

 

Ciguatera

Una toxicidad humana algo variable pero distinta, que puede resultar de la ingestión de muchas especies de peces, primariamente de aguas tropicales y subtropicales de arrecife, se conoce como ciguatera. El nombre de esta toxicidad se derivó del término en español para el caracol marino de turbante, cigua, que se creía era la causa de la enfermedad en Cuba. Los reportes documentados del envenenamiento datan del siglo 16 en áreas tropicales de los océanos Pacífico e Indico.

El envenenamiento por ciguatera ocurre esporádicamente y es impredecible. Se cree que afecta de 50 mil a 500 mil personas anualmente, a nivel global. La ciguatera endémica se localiza en Hawái, Florida, Puerto Rico, Guam, Islas Vírgenes, otras Islas del Pacífico, Louisiana, Texas, Australia, otras islas del Caribe y el Pacífico sur. El envenenamiento por ciguatera es el envenenamiento no bacteriano, originado por pescado, más común en los Estados Unidos.

Aunque la ciguatera es raramente fatal, su impacto en áreas locales puede ser significativo. En algunas regiones, una pérdida de productividad laboral debido a envenenamiento por ciguatera es una preocupación importante con una incidencia estimada tan alta como 500 casos por cada 100 mil habitantes, y un tiempo promedio de recuperación en cama de unos 3 días. Un impacto adicional es la pérdida del mercado de pescado, debido al miedo a la toxicidad de los peces capturados localmente. En tiempos antiguos, se decía que esta preocupación  había motivado migraciones de personas nativas en las Islas del Pacífico; esto ha sido documentado como un importante contribuidor a la emigración desde islas aisladas hacia áreas más pobladas, debido a la falta de mercados para el pescado y a las dificultades para obtener alimentos alternativos. Adicionalmente, en algunas áreas del Caribe, los restaurantes  venden pescados importados, en lugar de los capturados localmente potencialmente ciguatóxicos.

La toxicidad por ciguatera resulta de la asociación de especies de peces con ciertas algas tóxicas. Más de 400 especies de peces han sido implicadas en los envenenamientos con ciguatera, comenzando con los herbívoros y luego trepando en la cadena alimentaria hacia los peces carnívoros más grandes. Por razones que todavía no se han explicado, estos peces pueden acumular altos niveles de ciertas especies tóxicas de dinoflagelados marinos, notablemente Gambierdiscus toxicus, la cual produce potentes neurotoxinas lipofílicas, incluyendo el producto natural caracterizado, ciguatoxina. Las especies de peces más frecuentemente implicados incluyen meros, medregales, huachinango, anguilas, barracuda, macarela española, etc. Dado que la toxina es lipofílica y bastante estable en el pez, experimenta bioacumulación, llevando a una mayor toxicidad en los peces más grandes (los peces de 2 Kg de peso o mayores contienen cantidades significativas de la toxina y producen rápidamente efectos tóxicos al ser ingeridos). La presencia de la toxina no afecta el aroma, color o sabor del pescado y la toxina es bastante estable a la cocción.

El envenenamiento por ciguatera es un síndrome variable que comprende un rango de efectos biológicos adversos. Los efectos usualmente incluyen síntomas gastrointestinales como náusea, vómito y diarrea, que con frecuencia son seguidos por síntomas neurológicos como cefalea, dolor muscular, parestesia, adormecimiento, ataxia, y en algunos casos, alucinaciones. Los casos severos de ciguatera también pueden resultar en síntomas conocidos colectivamente como  alodinia al frío, la cual es una sensación de quemarse al contacto con el frío, sin dicho contacto. Existe evidencia de que el envenenamiento por ciguatera puede ser transmitido sexualmente y en la leche materna. El inicio de los síntomas puede ser entre 15 minutos y, raramente, tanto como 24 horas después de la ingestión de la toxina. Generalmente los síntomas se notan dentro de las 6 a 12 horas después de consumir el pescado tóxico. Los síntomas incrementan su frecuencia y severidad  en las siguientes 4-6 horas. Aunque los síntomas usualmente duran unos cuantos días, existen reportes de efectos que duran semanas e incluso años, aunque el envenenamiento por ciguatera raramente es fatal. La tasa de mortalidad típica es 0.1%, aunque en algunos lugares hay reportes de tasas tan altas como de 20%. La muerte es atribuida normalmente a depresión cardiovascular, parálisis respiratoria o a shock por hipovolemia.

La compleja y variable toxicología sugiere una etiología igualmente compleja. Efectivamente, más de 20 ciguatoxinas precursoras y las estrechamente relacionadas gambiertoxinas, han sido identificadas en G. toxicus y en peces herbívoros y carnívoros.  Las toxinas se vuelven más polares a medida que experimentan el metabolismo oxidativo  y avanzan en la cadena alimentaria. La ciguatoxina del Pacífico mayor (P-CTX-1) causa ciguatera a niveles cercanos a 0.1 µg/Kg en la carne de los peces carnívoros. La LD50 de esta substancia está en el rango de 0.25 a 4.00 µg/Kg por inyección intraperitoneal en ratones. De interés particular son los efectos de la mezcla combinada de los varios análogos de la toxina, que se encuentran en el pescado, aunque estos estudios están todavía en proceso. Un modo de acción clave de la ciguatoxina es que se une y activa los canales de iones de sodio, causando hiperexcitabilidad e inestabilidad de la membrana celular. Parece poco probable, sin embargo, que este único modo de acción pueda explicar todos los efectos tóxicos adversos que son característicos del envenenamiento por ciguatera.

 

Envenenamiento neurotóxico por mariscos

El envenenamiento neurotóxico por mariscos (NSP, por sus siglas en inglés) es un tipo adicional de envenenamiento, producido por consumo de mariscos contaminados con especies tóxicas de fitoplancton. Aunque el fitoplancton tóxico Gymnodium breve puede prosperar en número suficiente para dar un color distintivo al agua, produciendo una marea roja, su toxicidad, en contraste con PSP, se restringe a aguas tropicales más cálidas, y los envenenamiento letales a humanos son raros. Las matanzas masivas de peces y la aparición temporal de mareas rojas han sido documentadas desde 1844 en la costa oeste de Florida. La toxicidad por mariscos fue documentada en 1880 y los síntomas respiratorios relacionados al aerosol en habitantes humanos fueron descritos en 1917. Desde 1946, cuando se descubrió el dinoflagelado tóxico causante, se habían observado extensas áreas de marea roja casi cada año en todas las costas del Golfo de México. Aunque la duración de las mareas rojas puede ser tan corta como unas cuantas semanas, se han documentado brotes de algas que han persistido por muchos meses. El área cubierta por mareas rojas puede alcanzar los 10 mil kilómetros cuadrados, y en algunos casos, como revelan las imágenes de satélite, pueden involucrar, por ejemplo, toda la costa oeste de la península de la Florida.

Las mareas rojas pueden afectar humanos, vida silvestre, recursos pesqueros y la economía local relacionada al turismo, la pesca y la acuacultura. A medida que las células de G. breve mueren y se descomponen, liberan todo un conjunto de poderosas neurotoxinas, conocidas colectivamente como brevetoxinas. Los esfuerzos para monitorear y controlar el consumo humano de mariscos contaminados ha sido efectivo para prevenir el NSP; sin embargo, las apariciones de peces, mamíferos, aves e incluso invertebrados muertos siguen siendo comunes durante las mareas rojas. Por ejemplo, una marea roja masiva que ocurrió en 1988 en la costa este de Estados Unidos  provocó la muerte de 740 delfines nariz de botella debido a envenenamiento por brevetoxina. En 1996, más de 150 manatíes murieron debido a exposición a brevetoxinas.

Aunque los efectos tóxicos de NSP pueden surgir rápidamente, son menos dramáticos que los efectos de PSP. El tiempo de aparición de los síntomas puede ir de 15 minutos a 18 horas luego de la ingestión de mariscos contaminados, y la duración de la toxicidad es usualmente menos a 24 horas, pero puede ir de 1 a 72 horas. Los síntomas de NSP incluyen adormecimiento, cosquilleo en la boca, brazos y piernas, descoordinación y malestar gastrointestinal. Algunos pacientes reportan una inversión en la sensibilidad a la temperatura. La toxina aerosolizada en la brisa marina puede producir una respuesta alérgica caracterizada por moqueo, conjuntivitis, broncoespasmo y tos en individuos sensibles. La recuperación normalmente ocurre en 2 o 3 días y es usualmente completa.

El mecanismo de acción del NSP ha sido sujeto de extensos estudios. La brevetoxina y sus más de 10 diferentes congéneres fueron aislados y químicamente caracterizados en 1981. Se ha encontrado que la toxicidad aguda de la brevetoxina es similar a la potencia toxica de la ciguatoxina, con una LD50 intravenosa de 0.5 µg/Kg en ratones.  Se ha demostrado que los compuestos puros se unen y despolarizan las membranas nerviosas causando un cambio en la activación del canal de sodio hacia potenciales negativos de membrana, e inhibiendo la inactivación normal. Como las ciguatoxinas, las brevetoxinas pueden unirse a un sitio específico en el canal de sodio, lo que resulta en el influjo descontrolado de iones de sodio hacia la neurona.

 

Envenenamiento amnésico por mariscos

Una toxicidad descubierta más recientemente, que resulta de consumir mariscos contaminados, es llamada envenenamiento amnésico por mariscos (ASP, por sus siglas en inglés). Aunque el agente tóxico, el ácido domoico (DA, por sus siglas en inglés) fue identificado en 1960 en un tipo de alga marina en Japón, los efectos tóxicos del DA adquirieron fama durante un incidente serio de envenenamiento en Canadá, en 1987. La enfermedad ocurrió luego del consumo de mejillones Mytilus edilus, y más de 100 personas fueron hospitalizadas con por lo menos 4 decesos. Desde entonces ha habido un incremento en la frecuencia de reportes de incidentes relacionados al DA en el mundo, incluyendo España, México, Nueva Zelanda y Estados Unidos. En 1988, un año de El Niño, hubo un brote de envenenamientos y mortalidad de leones marinos en la Bahía de Monterey, California, y reportes de altos niveles de DA en almejas navaja recolectadas en playas de Washington y Oregón. En 2007, aparecieron reportes en los medios indicando que se había detectado DA en cantidades record en mariscos de la costa sur de California, y que esta toxina era responsable del envenenamiento de cientos de animales marinos en el área ese año. También se ha culpado al DA de los envenenamientos de miles de animales marinos desde un brote importante en 2002. Los oficiales de salud del Estado de California declararon que unos 50 delfines, una ballena minke y multitud de aves marinas habían muerto por el brote temporal de algas tóxicas.

Las fuentes primarias de la toxina de ASP en mariscos son especies de diatomeas, Pseudo-nitzschia australis, P. multiseries y P. pungens, así como Nitzschia navis-varingica, que pueden proliferar hasta altas concentraciones en el agua. Los mariscos filtradores acumulan las diatomeas y las toxinas asociadas como resultado de su práctica normal de alimentación. En un estudio de producción de DA por estos organismos, se encontró que los niveles de DA eran tan altos como de 1% o más en peso seco del plancton. Los mejillones contaminados tenían glándulas digestivas rebosantes de P. pungens. Los estudios conducidos en la Bahía de Monterey mostraron que los brotes de este fitoplancton ocurren en densidades lo suficientemente elevadas para contaminas animales varias veces al año. Adicionalmente, los estudios revelaron que los peces y el kril que se alimentaron de plancton, tenían niveles de toxina por arriba del límite regulatorio de la FDA (20 µg DA/g de tejido) aun cuando no se habían reportado muertes de animales. Los hallazgos de estos estudios sugirieron que los brotes de diatomeas productoras de DA son una aparición regular en la Bahía de Monterey, y probablemente en otros lugares, y que la vida marina podía ser afectada con mayor frecuencia de lo sospechado previamente.

Como en el caso de otras formas de envenenamiento marino causado por plancton tóxico, la incidencia de ASP parece estar incrementándose en años recientes. Los niveles de DA en varias áreas y los brotes de envenenamiento por DA también se están incrementando. La s principales algas que producen DA son las más prominentes en la costa de California y las elevadas temperaturas del agua entre marzo y junio disparan los brotes. A medida que se pronostica una elevación en la temperatura de los mares del mundo, es posible que la amenaza de envenenamiento por DA a los humanos y la vida silvestre se incremente en el futuro.

La toxicología de DA está bastante bien comprendida. Luego del consumo de niveles tóxicos de DA, alrededor de 200 µg/g de mariscos, los pacientes experimentan primero malestar gastrointestinal dentro de las 24 horas siguientes a la ingestión de mariscos contaminados. Otros síntomas reportados han incluido mareo, cefalea y desorientación. Un síntoma único de este envenenamiento es una pérdida permanente de memoria de corto plazo, la cual es la base para el nombre de esta toxicosis, así como polineuropatía periférica.  En casos de envenenamiento severo pueden ocurrir ataques, debilidad o parálisis, movimiento violento de la cabeza e incluso la muerte. El DA muestra solamente toxicidad aguda moderada en mamíferos, con una LD50 en ratones de 3.6 mg/Kg, por inyección intravenosa. Este envenenamiento raramente amenaza la vida de los humanos, y la recuperación es usualmente completa en 2 o 3 días. DA es estable al calor y similar en estructura al neurotransmisor endógeno glutamato así como a otra toxina de algas, el ácido kaínico.

El DA se una a receptores en las neuronas con una afinidad que va de 3 a 100 veces mayor que el kainato y el glutamato. La unión de DA a los receptores de glutamato y kainato resulta en la despolarización y luego el disparo de la neurona. El DA también hiperactiva la señalización nerviosa, lo que puede resultar en lesiones tóxicas en el hipocampo, importante sitio cerebral para la memoria. Algunos estudios han mostrado, sin embargo, que el DA no puede ser totalmente responsable por los efectos tóxicos del marisco. Adicionalmente, una preparación impura de ácido domoico aislado de mejillones es más neurotóxico para neuronas humanas cultivas que el ácido domoico purificado; se cree que este incremento en la toxicidad es debida a la potenciación de los efectos del ácido domoico por el ácido glutámico y el ácido aspártico, que están naturalmente presentes en altas concentraciones en el tejido del mejillón. Esta sinergia podría ser la base de la pronunciada y consistentemente observada toxicidad para los mamíferos de los mariscos contaminados con DA, a pesar de la relativamente baja toxicidad del DA puro en ratones.

 

Introducción a los canales de sodio con puerta de voltaje

Los canales de sodio con puerta de voltaje (también conocidos como canales de sodio regulados por voltaje) funcionan para regular el influjo de iones de sodio hacia las neuronas, requerido para la conducción normal del impulso nervios. Estudios intensos sobre estos canales en el curso de los años, con frecuencia empleando algunas neurotoxinas marinas, ha llevado a un entendimiento detallado de los mecanismos por los cuales funcionan estos importantes canales. La estructura molecular del canal de sodio del órgano eléctrico de la anguila eléctrica, fue recientemente determinada utilizando análisis de imagen de partícula única, derivada de la microscopía de crioelectrones de ultra alta resolución. Se encontró que la estructura es significativamente diferente de la estructura propuesta, visualizada por muchos años como una forma cilíndrica simple con un poro central a través del cual fluyen los iones. Se encontró que el canal es una molécula en forma de campana, atravesada por una red de canales arreglados como las diagonales de un cubo intersectando en el centro, que se presume es el poro de iones. Esta estructura indica que el canal tiene 4 puntos de entrada convergiendo hacia una cavidad central que luego se ramifica hacia 4 rutas de salida en el interior de la célula. Se hipotetiza que 4 canales adicionales portan las cargas de puerta que realizan la respuesta conformacional por el canal a cambios en la diferencia de potencial eléctrico transmembrana. Se propone que el canal funcione por el movimiento de la masa externa central hacia adentro y hacia afuera, en un movimiento como de pistón, para abrir las rutas para los iones hacia la cavidad intracelular.

Los canales de sodio son los objetivos (targets) moleculares de varias toxinas potentes, incluyendo tetrodotoxina (TTX, por sus siglas en inglés), saxitoxina (STX, por sus siglas en inglés), brevetoxina y ciguatoxina, así como otras toxinas como la toxina de las anémonas marinas, batracotoxina, veratridina, conotoxina y ciertas toxinas de insectos. Como grupo, estas toxinas actúan en 6 o más sitios receptores distintos en la proteína del canal de sodio.

Tetrodotoxina y saxitoxina son neurotoxinas bloqueadoras del poro. Los residuos de aminoácidos que forman los sitios receptores de la neurotoxina para estas toxinas están localizados en el poro central del receptor. Los efectos toxicológicos de los canales de sodio cerrados son una menor excitabilidad de las neuronas, llevando a parálisis respiratoria y muerte. La presión selectiva de la presencia de STX en al ambiente natural o TTX en las presas ha seleccionado a mutaciones en el filtro de selectividad de iones que causa la resistencia a estas toxinas en algunos organismos marinos. Adicionalmente, un residuo no aromático (asparagina en el pez fugu, uno de los peces globo y que se prefiere por su sabor en Japón y otros países) en el poro confiere resistencia a la TTX.

La brevetoxina y la ciguatoxina son neurotoxinas activadoras del poro. Se usen a los sitios receptores de neurotoxina de los canales abiertos y evitan que el canal se cierre. Esto resulta en un cambio en la activación de más potenciales negativos de membrana y un bloqueo de la inactivación. Los efectos toxicológicos de los canales abiertos son hiperexcitabilidad neuronal, seguida por una desensibilización de los receptores que lleva a la parálisis y la muerte. Los segmentos transmembrana del receptor han sido identificados como participantes en la formación del sitio receptor de neurotoxina para estas toxinas lipofílicas. Se cree que los determinantes de unión para la brevetoxina están ampliamente dispersos en los segmentos transmembrana, indicando una compleja interacción de varios dominios en la proteína.

 

Envenenamiento por consumo de peces escómbridos

El envenenamiento por peces escómbridos es la causa más común de ictiotoxicosis a nivel mundial. En los Estados Unidos, dicho envenenamiento representa una de las mayores enfermedades químicas de origen alimentario reportadas en los Centros de Control y Prevención de Enfermedades (CDC, por sus siglas en inglés). De 1968 a 1980, 103 incidentes involucrando a 827 personas fueron reportados al CDC. De 1973 a 1986, fueron reportados 178 brotes afectando 1096 personas.

El envenenamiento escómbrido resulta del consumo de ciertos alimentos, frecuentemente pescado, que contienen usualmente altos niveles de histamina. Pescados descompuestos de las familias Scombridae y Scomberesocidae, como atún, macarela y bonito, son los más comúnmente implicados en incidentes de envenenamiento escómbrido, pero otros peces no escómbridos, como dorado del pacífico, anjova y sardina, han sido implicados. En raras ocasiones, el envenenamiento escómbrido también ha sido reportado luego del consumo de queso suizo y otros quesos.

Los síntomas de envenenamiento escómbrido son generalmente aquellos de la histamina y recuerdan una respuesta alérgica aguda. Los síntomas incluyen náusea, vómito, diarrea y sensación oral de quemarse o gusto a pimienta, urticaria, comezón, enrojecimiento e hipotensión. El inicio de los síntomas ocurre usualmente unos minutos después de la ingestión del alimento implicado, y la duración de los síntomas va de un par de horas hasta 24 horas. La mortalidad es rara. Los antihistamínicos pueden ser usados efectivamente para tratar esta toxicosis. La histamina es formada en alimentos por ciertas bacterias que son capaces de descarboxilar aminoácidos, incluyendo histidina. Sin embargo, los alimentos que contienen usualmente altos niveles de histamina pueden parecer como no descompuestos. Los alimentos con concentraciones de histamina excediendo los 50 mg/g de alimento, generalmente se consideran riesgosos. El manejo y almacenamiento refrigerado apropiados pueden prevenir la formación de histamina en el pescado.

La etiología del envenenamiento escómbrido ha sido sujeto de controversia durante años. Bajo condiciones controladas, la histamina consumida oralmente a un nivel presente en pescado tóxico muestra muy  baja toxicidad debido a que varias aminooxidasas que existen en el aparato gastrointestinal son capaces de desactivar la histamina antes de ser absorbida. Investigaciones tempranas sobre el agente tóxico en el pescado sugirieron la presencia de una substancia parecida a la histamina, que denominaron saurina, con toxicidad mejorada. Estudios subsecuentes en otros laboratorios fueron incapaces de identificar una toxina separada en el pescado, pero notaron que diferentes sales de histamina pueden comportarse de manera diferente en la cromatografía; se sugirió que saurina es simplemente un ácido conjugado de la histamina. Estudios adicionales mostraron, no obstante, que otros productos de la descarboxilación de la amina, encontrados en el pescado, más notablemente cadaverina y putrescina, eran fuertes inhibidores competitivos de las aminooxidasas que destoxifican la histamina. Por tanto, es razonable sugerir que la inusual toxicidad oral de la histamina en el pescado es resultado de los efectos inhibidores de productos bacterianos adicionales tales como cadaverina y putrescina en la desactivación de histamina en el intestino.

 

Hay considerable preocupación en los científicos y agencias reguladores por el hecho de que el impacto de las algas tóxicas en la salud humana y el ambiente se están incrementando. El número de incidencias documentadas de brotes de algas que producen toxinas se ha incrementado en frecuencia, intensidad y distribución geográfica en décadas recientes. En el pasado, brotes de algas tóxicas en los Estados Unidos se habían observado en áreas geográficas limitadas tales como la costa oeste de Florida y las líneas costeras de Alaska y Maine. Actualmente, sin embargo, los brotes tóxicos han sido reportados en cada estado costero y se están documentando toxicidades en un mayor número de especies. Aunque los datos de ocurrencia mundial de brotes de algas tóxicas son menos completos, los reportes de mayor incidencia en algunas áreas son alarmantes. Por ejemplo, un incremento de 8 veces en brotes de algas se ha reportado entre 1976 y 1986 en Hong King. Las causas de estos incrementos no son claras; las posibilidades sugeridas incluyen mayor vigilancia, el desarrollo de acuacultura, acumulación de nutrimentos por deslaves terrestres, transporte de quistes en el lastre de los barcos, disminución del sílice en aguas en represas, disminución del crecimiento de diatomeas competidoras más seguras, y ascensión de aguas profundas, posiblemente debido al calentamiento global. Está claro que aunque la aparición de brotes de algas tóxicas ha sido reconocida por milenios, su significancia para el ambiente marino amenazado y para la salud humana será sujeto de preocupación y estudio a nivel mundial en los años por venir.