A case of human poisoning by grayanotoxins following honey ingestion: elucidation of the toxin profile by mass spectrometry

Abstract

High-resolution mass spectrometry (HRMS) was applied for the detection of grayanotoxins (GrTx) in a contaminated honey sample. This sample was provided by a hospital due to a suspicion of intoxication after a patient had shown the typical symptoms of GrTx poisoning. Subsequent analysis proved the contamination with high amounts of GrTx and other toxins belonging to grayanane-type diterpenoids. This group of natural toxins is synthesised by the plant family Ericaceae and comprises more than 60 individual toxins, but only one compound is available as a reference standard. We applied a screening approach that easily confirms the presence or absence of GrTx without access to standards. By searching for predictable mass spectrometric fragment ions, including typical in-source fragments arising from collision-induced dissociation during electrospray ionisation, the complete toxin profile was screened and allowed the mass spectrometric identification of 15 individual GrTx. The potential of this approach is especially demonstrated by the fact that at least two of these toxins have not been previously described in the literature. A semi-quantitative estimation indicated a total toxin concentration of 358 mg kg(-1). An investigation of 49 honeys from the German retail market did not reveal the presence of GrTx.

Selected plant toxins in honey and their health effects

“…Vďaka včelárstvu v regiónoch, kde rastú druhy produkujúce GTX, med môže byť kontaminovaný a jeho požitie môže mať za následok akútne toxické účinky. To sa môže vyskytnúť najmä v prípade konzumácie medu z východnej časti čiernomorského regiónu, kde je známy ako "šialený med" (9). Pretože väčšina miestnych včelárov vyrába med v malom rozsahu, konečné produkty môžu pochádzať z oblastí husto pokrytých rastlinami čeľade Ericaceae a môžu tak obsahovať značné koncentrácie GTX (10).…”

“…Avšak účinky jednotlivých toxínov u ľudí nie sú známe. Aktuálne poznatky o relatívnej toxicite rôznych toxínov sú obmedzené a informácie sú odvodené len z niekoľkých pokusov na zvieratách (9). V Turecku produkujú GTX len R. ponticum a R. luteum (8).…”

“…To vedie k nepretržitej depolarizácii a zvýšeniu influxu vápnikového katiónu. Najvýraznejšie symptómy boli nauzea, hypotenzia, bradykardia a poruchy vedomia (9). Počiatočné príznaky intoxikácie "šialeným" medom sú nadmerné slinenie, nauzea, zvracanie, závrat, slabosť a parestézia v končatinách a okolo úst, hypotenzia a sínusová bradykardia.…”

“…Príznaky sa môžu vyskytnúť do 10 minút alebo oneskorene až o 4 hodiny (11). V prípadoch požitia vysokého množstva GTX ľuďmi symptómy začali s latenciou 30 minút až 4 hodiny (9). Pri vyšších dávkach môžu príznaky zahŕňať stratu koordinácie, ťažkú a progresívnu svalovú slabosť, kompletný atrioventrikulárny blok, nodálny rytmus alebo Wolff-Parkinson-White syndróm a šok.…”

“…Zdá sa, že intoxikácie medom sú najmä v regiónoch, kde sú rastliny s príslušnými toxínmi husto pestované a med sa vyrába v malom rozsahu bez akéhokoľvek ďalšieho riedenia s medom z iných produkčných oblastí (9). Ako ľudia zvyšujú používanie "prírodných" výrobkov, prípady intoxikácie "šialeným" medom možno pozorovať častejšie ako predtým v neendemických oblastiach.…”