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二枚貝中の麻痺性貝毒およびテトロドトキシンの分析と新規類縁体の同定

沼野 聡 東北大学

2021.03.25

概要

動物や植物、微生物等の生物が代謝によって生産する有機化合物を天然有機化合物と呼び、特異的な化学構造を有する化合物が数多く存在している。化学構造の多様性は、様々な生理活性を生み、生物間の情報伝達や共生、共進化に用いられている。中でも、海洋は海域は生き残る手段として、化学的防御機構を発達させ、二次代謝産物として海洋生物毒を保有していることがある。海洋生物毒の使用目的としては、敵対関係において攻撃に用いられることが多いが、共生関係においては、互いを認識するための物質となっている場合もある。海洋生物毒の代表例としては、麻痺性貝毒(saxitoxin, STX, 1, Figure 1-A)、下痢性貝毒(okadaic acid, OA)、記憶喪失性貝毒(domoic acid, DA)、フグ毒(tetrodotoxin, TTX, 9, Figure 2)、シガテラ毒(ciguatoxin, CTX)、神経性貝毒(brevetoxin)などが知られている。なかでも、電位依存性ナトリウムチャネルを特異的に阻害するSTX[1]、TTX[2]は、喫食によって致死性の食中毒を引き起こすため、食品衛生上の問題となることが多い。

　STXと60種近くの類縁体は、麻痺性貝毒(Paralytic shellfish toxins, PSTs)として知られている[3]。PSTsは、海洋環境においてAlexandrium属等の渦鞭毛藻によって産生され、フィルターフィーダーである二枚貝等の体内に蓄積する。近年、日本近海において、麻痺性貝毒の高毒化と長期化が問題となっているが、二枚貝の監視体制が整備されているため、流通した二枚貝による食中毒事例は稀である[4]。しかし、PSTsの公定法での検査方法であるマウス毒性試験(mouse bioassay, MBA, 単位MU/g)は、抽出液に含有される毒成分を総合的に評価する手法であるため、各成分の詳細なデータを得ることが出来ない問題点がある。

　一方で、TTXは、海洋においてバクテリアによる産生を起源とし[5-6]、食物連鎖によって、フグ[7]、タコ[8]、カニ[9]、ヒトデ[10]等の海洋生物に蓄積されると考えられているが、詳しい毒化経路は未だ分かっていない。また、一部のフグでは、TTXとPSTsの両方を含有していることが報告されている[11]。近年、TTXは、ニュージーランドやヨーロッパ各国において、ミナミチドリマスオガイ(Paphies australis)[12]、ヨーロッパイガイ(Mytilus edulis)[13]、マガキ(Crassostrea gigas)[14]等の二枚貝中から微量に検出されることが報告されている。EFSA(欧州食品安全機関)は、ヒトに対する有害な影響を及ぼさない量として、44µgTTX当量/kg(138nmol/kg)をしきい値としている[15]。EFSAの報告書に基づき、二枚貝におけるTTXについて、現在ヨーロッパ各国で実態把握を目的とした研究が進められている[16-21]。日本の二枚貝では、1993年に児玉らがPSTsで高毒化したホタテガイ(Patinopecten yessoensis)の中腸腺において、同時にTTX（40MU/g、約8µg/gに相当）を検出した例のみが知られている[22, 23]。

　近年、PSTsおよびTTXの毒性評価法は、MBAの代替手段として、HPLC[24-25]やLC-MS[26-29]を用いた機器分析法が注目されている。特に、LC-MS/MSによる測定は、迅速かつ精確、高感度な方法であり、現在世界的にバリデーションが進んでいる[30-32]。しかし、市販の標準品で同定出来るピーク以外にも未同定のPSTs関連化合物と思われる多くの成分の存在が示唆されており、検証が必要である[33]。代表例としては、麻痺性貝毒の代謝物群(11-hydroxy STX, M toxins, Figure 1-B)の存在が挙げられ[34-38]、未だ日本の貝類からの検出例は発表されていない。

　そこで、本博士論文研究では、先行研究[26-29]を参考とし、LC-MS/MSを用いたPSTsおよびTTXの測定条件を確立した後、二枚貝中のPSTsとTTXのモニタリングを行い、含有量や組成比のデータからTTXの起源について考察することを目的とした。また、我が国の貝類でPSTsの代謝物とされるM toxin類を探索し、単離・構造解析を行った。

　第一章では、HILIC-LC-MS/MSを用い、ホタテガイ(P. yessoensis)の中腸腺中のPSTsおよびTTXのモニタリングを行った。また、人体に影響が無いレベルで検出した低濃度TTXに関して、精密質量が測定可能であるTOF-MSで測定することで同定した。

　第二章では、毒化したホタテガイ(P. yessoensis)より、Ｍtoxin類の単離・構造決定を行い、天然界より初めてhemiaminal型の構造を有するSTX類縁体を発見した。また、単離したM toxin類を用いて、他のM toxinを化学誘導し、それぞれがホタテガイ中に存在することを確認した。また、貝類中におけるPSTsの代謝経路の解明を目的とし、単離したM toxinをインキュベートし、構造変化があるかどうか調べた。

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参考文献

[1] Kao, C.Y.; Nishiyama, A. Actions of saxitoxin on peripheral neuromuscular systems. J. Physiol. 1965, 180, 50–66.

[2] Shen, H.; Liu, D.; Wu, K.; Lei, J.; Yan, N. Structures of human Nav1.7 channel in complex with auxiliary subunits and animal toxins. Science 2019, 363, 1303–1308.

[3] Wiese, M.; D’Agostino, P.M.; Mihali, T.K.; Moffitt, M.C.; Neilan, B.A. Neurotoxic alkaloids: Saxitoxin and its analogs. Mar. Drugs 2010, 8, 2185–2211.

[4] Suzuki, T. Regulatory Levels, Monitoring System of Shellfish Toxins and Instrumental Analyses. J. Food Hygienics Society of Japan 2016, 57, 117-131.

[5] Yasumoto, T.; Yasumura, D.; Yotsu, M.; Michishita, T.; Endo, A.; Kotaki, Y. Bacterial production of tetrodotoxin and anhydrotetrodotoxin. Agric. Biol. Chem. 1986, 50, 793–795.

[6] Yasumoto, T.; Nagai, H.; Yasumura, D.; Michishita, T.; Endo, A.; Yotsu,M.; Kotaki, Y. Interspecies distribution and possibleorigin of tetrodotoxin. Ann. N.Y. Acad. Sci. 1986, 479, 44–51.

[7] Nakamura, M.; Yasumoto, T. Tetrodotoxin derivatives in puffer fish. Toxicon 1985, 23, 271–276.

[8] Sheumack, D.D.; Howden, M.E.H.; Spence, I.; Quinn, R.J. Maculotoxin: A neurotoxin from the venom glands of the octopus Hapalochlaena maculosa identified as tetrodotoxin. Science 1978, 199, 188–189.

[9] Yasumura, D.; Oshima, Y.; Yasumoto, T.; Alcala, A.C.; Alcala, L.C. Tetrodotoxin and paralytic shellfish toxins in Philippine crabs. Agric. Biol. Chem. 1986, 50, 593–598.

[10] Maruyama, J.; Noguchi, T.; Narita, H.; Jeon, J.K.; Otsuka, M.; Hashimoto, K. Occurrence of tetrodotoxin in a starfish, Astropecten scoparius. Agric. Biol. Chem. 1985, 49, 3069–3070.

[11] Nakamura, M.; Oshima, Y.; Yasumoto, T. Occurrence of saxitoxin in puffer fish. Toxicon 1984, 22, 381–385.

[12] McNabb, P.S.; Taylor, D.I.; Ogilvie, S.C.; Wilkinson, L.; Anderson, A.; Hamon, D.; Wood, S.A.; Peake, B.M. First detection of tetrodotoxin in the bivalve Paphies australis by liquid chromatography coupled to triple quadrupole mass spectrometry with and without precolumn reaction. J. AOAC Int. 2014, 97, 325–333.

[13] Turner, A.D.; Dhanji-Rapkova, M.; Coates, L.; Bickerstaff, L.; Milligam, S.; O’Neill, A.; Faulkner, D.; McEneny, H.; Baker-Austin, C.; Lees, D.N.; Algoet, M.. Detection of tetrodotoxin shellfish poisoning (TSP) toxins and causative factors in bivalve molluscs from the UK. Mar. Drugs 2017, 15, 277.

[14] Turner, A.D.; Powell, A.; Schofield, A.; Lees, D.N.; Baker-Austin, C. Detection of the pufferfish toxin tetrodotoxin in European bivalves, England, 2013 to 2014. Eurosurveillance 2015, 20, 2–8.

[15] EFSA. Scientific opinion on the risks for public health related to the presence of tetrodotoxin (TTX) and TTX analogues in marine bivalves and gastropods. EFSA J. 2017, 15, e04752.

[16] Rodrigues, S.M.; Pinto, E.P.; Oliveira, P.; Pedro, S.; Costa, P.R. Evaluation of the occurrence of tetrodotoxin in bivalve mollusks from the Portuguese coast. J. Mar. Sci. Eng. 2019, 7, 232.

[17] Guardone, L.; Maneschi, A.; Meucci, V.; Gasperetti, L.; Nucera, D.; Armani, A. A global retrospective study on human cases of tetrodotoxin (TTX) poisoning after seafood consumption. Food Rev. Int. 2019, 35, 1–23.

[18] Pinto, E.P.; Rodrigues, S.M.; Gouveia, N.; Timóteo, V.; Costa, P.R. Tetrodotoxin and saxitoxin in two native species of puffer fish, Sphoeroides marmoratus and Lagocephalus lagocephalus, from NE Atlantic Ocean (Madeira Island, Portugal). Mar. Environ. Res. 2019, 151, 104780.

[19] Blanco, L.; Lago, J.; González, V.; Paz, B.; Rambla-Alegre, M.; Cabado, A.G. Occurrence of tetrodotoxin in bivalves and gastropods from harvesting areas and other natural spaces in Spain. Toxins 2019, 11, 331.

[20] Vincent, H.; Nathalie, A.; Thierry, G.; Gwenaëlle, L.B.; Marina, N. First Detection of Tetrodotoxin in Bivalves and Gastropods from the French Mainland Coasts. Toxins 2020, 12, 599.

[21] Biessy, L.; Boundy, M.J.; Smith, K.F.; Harwood, D.T.; Hawes, I.; Wood, S.A. Tetrodotoxin in marine bivalves and edible gastropods: A mini-review. Chemosphere 2019, 236, 124404.

[22] Kodama, M.; Sato, S.; Ogata, T. Alexandrium tamarense as a source of tetrodotoxin in the scallop Patinopecten yessoensis. In Toxic Phytoplankton Blooms in the Sea; Smayda, T.J., Shimizu, Y., Eds.; Elsevier: New York, NY, USA, 1993; pp. 401–406.

[23] Kodama, M.; Sato, S.; Sakamoto, S.; Ogata, T. Occurrence of tetrodotoxin in Alexandirum tamarense, a causative dinoflagellate of paralytic shellfish poisoning. Toxicon 1996, 34, 1101–1105.

[24] Oshima, Y. Postcolumn derivatization liquid chromatographic method for paralytic shellfish toxins. J. AOAC Int. 1995, 78, 528–532.

[25] Yotsu, M.; Endo, A.; Yasumoto, T.; An Improved Tetrodotoxin Analyzer. Agric. Biol. Chem. 1989, 53, 893-895.

[26] Jang, J.; Lee, J.S.; Yotsu-Yamashita, M. LC/MS analysis of tetrodotoxin and its deoxy analogs in the marine puffer fish Fugu niphobles from the southern coast of Korea, and in the brackish water puffer fishes Tetraodon nigroviridis and Tetraodon biocellatus from southeast Asia. Mar. Drugs 2010, 8, 1049–1058.

[27] Yotsu-Yamashita, M.; Jang, J.H.; Cho, Y.; Konoki, K. Optimization of simultaneous analysis of tetrodotoxin, 4-epitetrodotoxin, 4,9-anhydrotetrodotoxin, and 5,6,11- trideoxytetrodotoxin by hydrophilic interaction liquid chromatography–tandem mass spectrometry. Forensic Toxicol. 2011, 29, 61–64.

[28] Yotsu-Yamashita, M.; Abe, Y.; Kudo, Y.; Ritson-Williams, R.; Paul, V.J.; Konoki, K.; Cho, Y.; Adachi, M.; Imazu, T.; Nishikawa, T.; et al. First identification of 5,11- dideoxytetrodotoxin in marine animals, and characterization of major fragment ions of tetrodotoxin and its analogs by high resolution ESI-MS/MS. Mar. Drugs 2013, 11, 2799–2813.

[29] Dell’Aversano, C.; Hess, P.; Quilliam, M.A. Hydrophilic interaction liquid chromatography-mass spectrometry for the analysis of paralytic shellfish poisoning (PSP) toxins. J. Chromatogr. A 2005, 1081, 190–201.

[30] Turner, A.D.; McNabb, P.S.; Harwood, D.T.; Selwood, A.I.; Boundy, M.J. Single- laboratory validation of a multitoxin Ultra-Performance LC-hydrophilic interaction LC- MS/MS method for quantitation of paralytic shellfish toxins in bivalve shellfish. J. AOAC Int. 2015, 98, 609–621.

[31] Turner, A.D.; Boundy, M.J.; Dhanji-Rapkova, M. Development and single-laboratory validation of a liquid chromatography tandem mass spectrometry method for quantitation of Tetrodotoxin in mussels and oysters. J. AOAC Int. 2017, 100, 1–14.

[32] Turner, A.D.; Dhanji-Rapkova, M.; Fong, S.Y.T.; Hungerford, J.; McNabb, P.S.; Boundy, M.J.; Harwood, D.T. Ultrahigh-performance hydrophilic interaction liquid chromatography with tandem mass spectrometry method for the determination of paralytic shellfish toxins and tetrodotoxin in mussels, oysters, clams, cockles and scallops: Collaborative study. J. AOAC Int. 2020, 103, 1–35.

[33] Minowa, T.; Cho, Y.; Oshima, Y.; Konoki, K.; Yotsu-Yamashita, M. Identification of a novel saxitoxin analogue, 12β-deoxygonyautoxin 3, in the cyanobacterium, Anabaena circinalis (TA04). Toxins 2019, 11, 539.

[34] Dell’Aversano, C.; Walter, J.A.; Burton, I.W.; Stirling, D.J.; Fattorusso, E.; Quilliam, M.A. Isolation and structure elucidation of new and unusual saxitoxin analogues from mussels. J. Nat. Prod. 2008, 71, 1518–1523.

[35] Li, A.; Ma, J.; Cao, J.; Wang, Q.; Yu, R.; Thomas, K.; Quilliam, M.A. Analysis of paralytic shellfish toxins and their metabolites in shellfish from the North Yellow Sea of China. Food Addit. Contam. 2012, 29, 1455–1464.

[36] Vale, P. Metabolites of saxitoxin analogues in bivalves contaminated by Gymnodinium catenatum. Toxicon 2010, 55, 162–165.

[37] Quilliam, M.A.; Li, A.; Lewis, N.; McCarron, P.; Thomas, K.M.; Walter, J.A.; Biotransformation and chemical degradation of paralytic shellfish toxins in mussels, in: In: Proença, L.A.O., Hallegraeff, G. (Eds.), Proceedings of the 17th International Conference on Harmful Algae. Brazil. 2017, pp. 118–121.

[38] Che, Y.; Ding, L.; Qiu, J.; Ji, Y.; Li, A.; Conversion and stability of new metabolites of paralytic shellfish toxins under different temperature and pH conditions. J. Agric. Food Chem. 2020, 68, 1427−1435.

[39] Shinohara, R.; Akimoto, T.; Iwamoto, O.; Hirokawa, T.; Yotsu-Yamashita, M.; Yamaoka, K.; Nagasawa, K.; Synthesis of skeletal analogues of saxitoxin derivatives and evaluation of their inhibitory activity on sodium ion channels Nav1.4 and Nav1.5. Chem. Eur. J. 2011, 17, 12144–12152.

[40] Watanabe, R.; Suzuki, T.; Oshima, Y.; Preparation of calibration standards of N1-H paralytic shellfish toxin analogues by large-scale culture of cyanobacterium Anabaena circinalis (TA04). Mar. Drugs 2011, 9, 466–477.

[41] Numano, S.; Kudo, Y.; Cho, Y.; Konoki, K.; Yotsu-Yamashita, M.; Temporal variation of the profile and concentrations of paralytic shellfish toxins and tetrodotoxin in the scallop, Patinopecten yessoensis, cultured in a bay of East Japan. Mar. Drugs 2019, 17, 653.

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