Co roku wraz z sezonem grzybowym pojawia się problem zatruć grzybami. Grzyby potrafią produkować wiele biologicznie aktywnych związków chemicznych, takich jak muskaryny, fallotoksyny czy kwas ibutenowy. Wiele z nich zalicza się do trucizn. Niektóre są środkami psychoaktywnymi, jak np. psylocybina zawarta w łysiczce lancetowatej (Psilocybe semilanceata). Pisał o tym Lucas Bergowsky w artykule o narkotykach w służbie wywiadu.
Trujących grzybów jest bardzo dużo: samych muchomorów znanych jest ok. 600 gatunków, ale 90% śmiertelnych zatruć na świecie i 95% w Polsce jest wynikiem spożyciem muchomora zielonawego, dawniej znanego jako muchomor sromotnikowy (Amanita phalloides), lub gatunków z nim spokrewnionych, jak Amanita bisporigera (na wschodzie Ameryki Północnej) i Amanita ocreata (wybrzeże Pacyfiku). W Polsce muchomor zielonawy występuje pospolicie w lasach liściastych i mieszanych, a jego partnerem symbiotycznym jest dąb. Można go pomylić z jadalną gąską zielonką (Tricholoma equestre), bo oba grzyby mają blaszki pod kapeluszem i podobny kolor, ale tylko muchomor ma charakterystyczny pierścień na trzonie oraz pochwę, z której wyrasta owocnik. W Polsce ok. 50 osób rocznie umiera w wyniku zatrucia muchomorem zielonawym (Ryc.1).
Ryc. 1. Muchomor zielonawy (Amanita phalloides). Źródło: Wikpedia, Mushroom observer. Licencja CC BY 3.0.
Równie trujący jest muchomor jadowity (Amanita virosa). Różni się od muchomora zielonawego białym kolorem kapelusza, ale w Polsce jest bardzo rzadki, więc mała jest szansa, że ktoś na niego trafi i ugotuje.
Są jeszcze inne śmiertelnie trujące grzyby, ale nie przypominają znanych jadalnych gatunków. Tak więc głównym niebezpieczeństwem dla grzybiarzy jest muchomor zielonawy.
Co truje w muchomorze zielonawym?
Są w nim dwa rodzaje toksyn fallotoksyny i amatoksyny. Oba są cyklicznymi peptydami, z tym że fallotoksyny składają się z siedmiu reszt aminokwasowych, a amatoksyny z ośmiu. Amatoksyny są bardziej trujące: LD50 (dawka śmiertelna powodująca śmierć połowy badanych zwierząt) wynosi 0,1 mg/kg masy ciała dla amatoksyn i 2 mg/kg dla fallotoksyn. Mechanizm działania jest też różny: fallotoksyny wiążą się do F-aktyny, czyli polimerów aktyny w komórce. Amatoksyny hamują transkrypcję, czyli syntezę mRNA. I to właśnie one są przyczyną większości zgonów po zatruciu grzybami. Jest kilka rodzajów amatoksyn różniących się budową, ale w muchomorze zielonawym najwięcej jest α- i β-amanityny (Ryc. 2).
Ryc. 2. Struktura amatoksyn. Źródło: Barbarosa I et al., J. Phram. Biomed. Anal. 2023, 232: 115421. Licencja CC BY 4.0.
Jakie są objawy zatrucia amanityną?
Żeby spowodować śmierć dorosłego człowieka, wystarczy 7 mg amanityny. Przeciętny muchomor sromotnikowy może jej zawierać 15-30 mg, więc jednym grzybem może się zatruć kilkuosobowa rodzina. Pierwsze objawy mają miejsce się po 6-12 godzinach po zjedzeniu i są to zawroty głowy, wymioty i biegunka. Po tym okresie następuje pozorna poprawa trwająca 24 godziny, ale potem pojawia się żółtaczka (czyli żółte zabarwienie skóry), zaburzenia świadomości, śpiączka, zaburzenia w oddawaniu moczu, krwawe biegunki, uszkodzenie szpiku kostnego i serca. Ma też miejsce typowy dla uszkodzenia wątroby wzrost poziomu transaminaz (ALT/AST) i dehydrogenazy mleczanowej, także wydłużenie czasu protrombinowego, co ma związek z obniżeniem syntezy czynników krzepnięcia. Jeżeli chory nie otrzyma pomocy lekarskiej, śmierć następuje po kilku dniach.
Jaki jest mechanizm działania amanityny?
Toksyna wnika do komórek za pośrednictwem białka OATP1B3, które transportuje przez błonę komórkową rozpuszczalne cząsteczki organiczne (solute carrier organic anion transporter family member 1B3). Białko to przenosi przez błonę komórkową m.in. bilirubinę czy kwas cholowy, a jeżeli amanityna jest we krwi, przeniesie ją do wnętrza komórki. Tam amanityna wiążą się nieodwracalnie z polimerazą RNA II i hamuje transkrypcję. Proces ten polega na syntezie cząsteczki RNA w wyniku dodawania rybonukleotydów komplementarnych do deoksyrybonukletoydów na nici matrycowej DNA, i jest niezbędny, aby mogło powstać białko.
Polimeraza RNA II syntezuje RNA kodujące białka, czyli mRNA. W jej centrum aktywnym (czyli fragmencie odpowiedzialnym za aktywność enzymatyczną) znajdują się dwa ważne elementy: helisa mostkowa (bridge helix) i pętla cynglowa (trigger loop). W obecności jonu metalu (Mg2+) biorą one udział w przyłączaniu rybonukleotydów, czyli podjednostek tworzących RNA. Amanityna wiąże się do pętli cynglowej, zmieniając jej położenie wobec helisy mostkowej i uniemożliwiając w ten sposób syntezę RNA. Dotyczy to jednak tylko polimerazy RNA u kręgowców: enzymy innych gatunków mają inną budowę i nie są hamowane przez amanitynę. Dlatego muchomor syntezuje własne mRNA bez problemów; amanityna nie szkodzi też np. ślimakom (Ryc. 3).
Ryc. 3. Rola amanityny w hamowaniu polimerazy II RNA. Źródło: Liu X et al., J. Biol. Chem. 2018, 293: 7189-7194. Licencja CC BY 4.0.
A. Schemat syntezy RNA (rybonukleotydy w kolorze brązowym) na matrycy DNA (nić matrycowa: deoksyrybonukleotydy w kolorze granatowym; nić kodująca: kolor jasnoniebieski). Zaznaczono jon metalu (fioletowy), pętlę cynglową (bridge loop, kolor brązowy), helisę mostkową (bridge helix, kolor zielony) i amanitynę (kolor pomarańczowy).
B. Struktura kompleksu ludzkiej polimerazy RNA II w kompleksie z amanityną (C). Amanityna wiąże pętlę cynglową i helisę mostkową w polimerazie RNA II, co uniemożliwia przyłączenie kolejnego rybonukleotydu (kolor brązowy) do powstającej nici RNA. W wyniku tego synteza RNA ulega zatrzymaniu.
Zahamowanie transkrypcji powoduje obniżenie syntezy ważnych dla organizmu białek, takich jak enzymy wątrobowe czy czynniki krzepnięcia, co może prowadzić do zaburzeń w działaniu organizmu. Ale to nie te zmiany są przyczyną śmierci po spożyciu amanityny: toksyny jest za mało, żeby zahamować syntezę mRNA w całym organizmie. Natomiast zaburzenia w transkrypcji powodują uruchomienie mechanizmów apoptozy, czyli programowanej śmierci komórki, i to właśnie jest przyczyną toksyczności amanityny. Następuje ekspresja białka p53 i kilku innych białek związanych z apoptozą: skutkiem jest uwolnienie cytochromu c z mitochondriów, aktywacja kaspaz (enzymów degradujących białka) i śmierć komórki. Amanityny pośrednio generują też reaktywne formy tlenu powodujące stres oksydacyjny (pisałem o tym w tekście o niebezpieczeństwach związanych z jedzeniem bobu).
Można więc powiedzieć, że amanityna wprawdzie hamuje syntezę mRNA, ale to reakcja komórek na to zahamowanie powoduje fatalne skutki. Śmierć komórek w wyniku apoptozy daje opisane wyżej objawy zatrucia muchomorem zielonawym. Najbardziej narażona jest wątroba, ponieważ jej komórki mają najwięcej białek OATP1B3, które transportują amanitynę. Skutek jest fatalny: amanityna wnika do komórek wątroby i sieje zniszczenie (Ryc. 4).
Ryc. 4. Mechanizm działania α-amanityny. Toksyna po wniknięciu do komórki za pośrednictwem białka OATP1B3 wiąże się do centrum aktywnego polimerazy II RNA i hamuje jej działanie. Powoduje to aktywację białka p53 i uruchomienie apoptozy z uwolnieniem cytochromu c i aktywacją kaspaz. Powstają też reaktywne formy tlenu (ROS). Źródło: Barbarosa I et al., J. Phram. Biomed. Anal. 2023, 232: 115421. Licencja CC BY 4.0.
Co możemy zrobić w przypadku zatrucia muchomorem zielonawym?
Niewiele, ponieważ kiedy pojawiają się objawy, jest już przeważnie zbyt późno na interwencję (toksyna jest już w komórkach). Stosuje się wymianę płynów i elektrolitów, wymuszoną diurezę (czyli środki moczopędne), a także wlewy dożylne z sylibiny, która jest flawonoidowym związkiem pochodzącym z ostropestu plamistego (Silybum marianum) o działaniu przeciwzapalnym i przeciwutleniającym. Skuteczność tych zabiegów jest jednak niewielka. Śmiertelność w wyniku zatrucia wynosi ok. 50%.
Zieleń indocyjanowa jako antidotum na amanitynę?
W marcu 2023 r. autorzy artykułu opublikowanego w Nature Communications wykazali, że toksyczna aktywność amanityny w komórce zależy od N-glikozylacji, czyli przyłączania cukrów do białek. Okazało się, że jeden z enzymów biorących udział w tym procesie, znany pod skrótową nazwą STT3B (podjednostka kompleksu glikozylotransferazy dolichol-białko; dolichyl-diphosphooligosaccharide-protein glycosyltransferase subunit) jest niezbędny, aby amanityna mogła działać. Aktywność tego enzymu można zahamować za pomocą zieleni indocyjanowej, który jest fluorescencyjnym barwnikiem używanym od lat w diagnostyce medycznej. W badaniach na liniach komórkowych i myszach wykazano, że myszy przeżyją, jeżeli w ciągu ośmiu godzin od podania toksyny dostaną dożylnie zieleń indocyjanową. Rola glikozylacji w podatności na amanitynę jest tu trudna do wytłumaczenia, ale barwnik ten może być potencjalnym lekiem w przypadku zatrucia amanityną. Jest tylko jeden problem: objawy zatrucia amanityną pojawiają się najwcześniej po 6 godzinach i są dość łagodne. Wtedy można jeszcze interweniować. Przy poważnych objawach (36-48 godzin po spożyciu toksyny) jest już raczej za późno (Ryc. 5).
Ryc. 5. Zieleń indocyjanowa. Żródło: Wikipedia, domena publiczna.
Nie ma więc dobrej terapii dla osób zatrutych amanityną. Jeżeli dojdzie do uszkodzenia wątroby – jedynym ratunkiem jest jej przeszczep.
Jak się nie zatruć?
Amanityny są stabilne termicznie, więc nie ma mowy o pozbyciu się ich w wyniku gotowania czy smażenia. Chyba najlepiej unikać grzybów z blaszkami, z wyjątkiem tych, które można łatwo rozpoznać, jak kurki czy rydze. W USA dostępny jest test do wykrywania amatoksyn. Ale nawet mając wynik ujemny chyba lepiej nie ryzykować. Jest wiele innych smacznych grzybów.
Literatura dodatkowa
Amanityna: budowa, mechanizm działania, wykrywanie
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0731708523001905?via%3Dihub
Amanityna: mechanizm działania
https://www.mdpi.com/2072-6651/13/6/417
Struktura kompleksy polimeraz RNA II – amanityna
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0021925820392048?via%3Dihub
Zieleń indocyjanowa jak antidotum na amanitynę