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First evidence that emerging pinnatoxin-G, a contaminant of shellfish, reaches the brain and crosses the placental barrier

Authors :
Servent, Denis
Malgorn, Carole
Bernes, Mylène
Gil, Sophie
Simasotchi, Christelle
Hérard, Anne-Sophie
Delzescaux, Thierry
Thai, Robert
Barbe, Peggy
Keck, Mathilde
Beau, Fabrice
Zakarian, Armen
Dive, Vincent
Molgó, Jordi
Service d'Ingénierie Moléculaire pour la Santé (ex SIMOPRO) (SIMoS)
Médicaments et Technologies pour la Santé (MTS)
Université Paris-Saclay-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA))
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Paris-Saclay-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA))
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)
Physiopathologie et pharmacotoxicologie placentaire humaine : Microbiote pré & post natal (3PHM - UMR-S 1139)
Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université Paris Cité (UPCité)
Laboratoire des Maladies Neurodégénératives - UMR 9199 (LMN)
Service MIRCEN (MIRCEN)
Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Biologie François JACOB (JACOB)
Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA))
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA))
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Biologie François JACOB (JACOB)
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
University of California [Santa Barbara] (UC Santa Barbara)
University of California (UC)
Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université de Paris (UP)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Service MIRCEN (MIRCEN)
Université Paris-Saclay-Institut de Biologie François JACOB (JACOB)
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Institut de Biologie François JACOB (JACOB)
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)
University of California [Santa Barbara] (UCSB)
University of California
Keck, Mathilde
Source :
Science of the Total Environment, Science of the Total Environment, 2021, 790, ⟨10.1016/j.scitotenv.2021.148125⟩, Science of the Total Environment, Elsevier, 2021, 790, ⟨10.1016/j.scitotenv.2021.148125⟩
Publication Year :
2020

Abstract

International audience; Massive proliferation of some toxic marine dinoflagellates is responsible for the occurrence of harmful algal blooms and the contamination of fish and shellfish worldwide. Pinnatoxins (PnTx) (A-H) comprise an emerging phycotoxin family belonging to the cyclic imine toxin group. Interest has been focused on these lipophilic, fast-acting and highly potent toxins because they are widely found in contaminated shellfish, and can represent a risk for seafood consumers. PnTx display a potent antagonist effect on nicotinic acetylcholine receptors (nAChR), and in this study we assessed in vivo the ability of PnTx-G to cross physiological barriers to reach its molecular target. Radiolabeled [3H]-PnTx-G synthesized with good radiochemical purity and yield retained the high affinity of the natural toxin. Oral gavage or intravenous administration to adult rats and digital autoradiographic analyses revealed the biodistribution and toxicokinetics of [3H]-PnTx-G, which is rapidly cleared from blood, and accumulates in the liver and small intestine. The labeling of peripheral and brain adult/embryo rat tissues highlights its ability to cross the intestinal, blood-brain and placental barriers. High-resolution 3D-imaging and in vitro competition studies on rat embryo sections revealed the specificity of [3H]-PnTx-G binding and its selectivity for muscle and neuronal nAChR subtypes (such as α7 subtype). The use of a human perfused cotyledon model and mass spectrometry analyses disclosed that PnTx-G crosses the human placental barrier. The increasing worldwide occurrence of both the dinoflagellate Vulcanodinium rugosum and PnTx-contaminated shellfish, due to climate warming, raises concerns about the potential adverse impact that exposure to pinnatoxins may have for human health.

Details

ISSN :
18791026 and 00489697
Volume :
790
Database :
OpenAIRE
Journal :
The Science of the total environment
Accession number :
edsair.pmid.dedup....b994499c81b4fc057ac286db6217222b
Full Text :
https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.148125⟩