Toxicologically significant properties of fly agarics, and chemicotoxicological analysis in poisoning cases: a review

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Every year the number of poisonings by Amanita (fly agaric), specifically red fly agaric (A. muscaria) and panther fly agaric (A. pantherina) increases. These species contain substances affecting the central nervous system, particularly muscimol, ibotenic acid, and muscarine. Ibotenic acid and muscimol are water-soluble isoxazole derivatives. They exert antagonistic effects on the central nervous system, stimulating and depressing it through inotropic glutamate receptors, which selectively bind N-methyl-D-aspartate, and gamma-aminobutyric acid receptors. The combined action of isoxazoles and other compounds of the fungus leads to the development of mycoatropin or pantherin syndromes. Muscimol is the most toxicologically significant, as it is capable of exerting a strong psychodysleptic effect, as well as causing disorder of consciousness up to the development of coma. Ibotenic acid is of equal importance in establishing the fact of fly agaric use, but in many cases it is almost completely converted to muscimol in the body. At this stage, active development of methods is underway to diagnose fly agaric poisoning: qualitative and quantitative determination of ibotenic acid derivatives in biological fluids (blood plasma and urine).

This review includes morphological features of red and panther fly agaric, their chemical composition and mechanisms of action of toxicologically significant compounds, types of qualitative and quantitative analysis, and symptoms of poisoning.

There are various methods to determine the etiology of poisoning, including polymerase chain reaction, micro- and macroscopy, but they do not allow determining the exact amount of toxicants correlating with the severity of poisoning. Precise physico-chemical methods such as chromatography and electrophoresis, which require multi-step sample preparation, are applicable for these purposes. Isolation from biological fluids or fruit bodies is accomplished by single-step or multi-step liquid-liquid or solid-phase extraction. The universal and most common extractant is 75% methanol. For qualitative analysis, thin layer chromatography with different solvent systems can be used. However, this analysis is non-specific and can be used in the preliminary phase of the study because the detectors used are group-wide. Gas and high-performance liquid chromatography are used for quantitative determination. These methods are highly precise; however, they require sample preparation. An alternative to chromatography is electrophoresis, an express method for the separation of muscimol and ibotenic acid.

About the authors

Varvara A. Zelenshchikova

Sechenov First Moscow State Medical University (Sechenov University)

Author for correspondence.
Email: barbarazelen02@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-9152-6379
SPIN-code: 7929-8875
ResearcherId: LOS-7472-2024
Russian Federation, 27 Baryshikha st, Moscow,125368

Maria V. Belova

Sechenov First Moscow State Medical University (Sechenov University)
Sklifosovsky Research Institute for Emergency Medicine

Email: belova_m_v@staff.sechenov.ru
ORCID iD: 0000-0002-0861-5945
SPIN-code: 6197-3906
Scopus Author ID: 23471675800

Dr. Sci. (Biology), Professor

Russian Federation, 27 Baryshikha st, Moscow,125368; Moscow

Elizaveta V. Melnik

Sechenov First Moscow State Medical University (Sechenov University)

Email: melnik_e_v_2@staff.sechenov.ru
ORCID iD: 0000-0002-9727-9452
SPIN-code: 5523-1359
Scopus Author ID: 57201116008

Cand. Sci. (Pharmacy)

Russian Federation, 27 Baryshikha st, Moscow,125368

References

  1. Severtsev VV. Clinical and laboratory aspects of mushroom poisoning from the genus amanita (fly agaric) at the present stage. In: Khubutia MS, editor. Horizons of instrumental technologies in emergency medicine — to know, to be able, to own: сonference proceedings. Astrakhan, 2024 Sept 26–28. Moscow: Sklifosovsky Research Institute for Emergency Medicine; 2024. P. 173–175. (In Russ.)
  2. Gordeeva OV. Psychological effects of Amanita muscaria. Siberian Historical Research. 2017;(2):152–183. doi: 10.17223/2312461X/16/9 EDN: YUBULN
  3. Voynova M, Shkondrov A, Kondeva-Burdina M, Krasteva I. Toxicological and pharmacological profile of Amanita muscaria (L.) Lam. — a new rising opportunity for biomedicine. Pharmacia. 2020;67(4):317–323. doi: 10.3897/pharmacia.67.e56112 EDN: LOKSLO
  4. Romano MC, Doan HK, Poppenga RH, et al. Fatal Amanita muscaria poisoning in a dog confirmed by PCR identification of mushrooms. Journal of Veterinary Diagnostic Investigation. 2019;31(3):485–487. doi: 10.1177/1040638719842897
  5. Leas EC, Satybaldiyeva N, Kepner W, et al. Need for a public health response to the unregulated sales of Amanita muscaria mushrooms. American Journal of Preventive Medicine. 2024;67(3):458–463. doi: 10.1016/j.amepre.2024.05.006 EDN: KVVCEX
  6. Grishina UV, Polukonova NV. Microdosing. In: Navolokin NA, Mylnikov AM, Fedonnikov AS, editors. Week of Russian Science (WeRuS-2023): proceedings of the XII All-Russian Week of Science with international participation, dedicated to the year of the teacher and mentor. Saratov, 2023 Apr 18–21. Saratov: Saratov State Medical University named after VI Razumovsky; 2023. P. 548–549. (In Russ.) EDN: KEAEVL
  7. Kuralikov DV, Garbuzov VV. Effect of microdosing Amanita muscaria on patients with depressive disorder. In: Proceedings of the V International scientific-practical conference “Student scientific forum”, Penza, 2022 Nov 7. Penza: Nauka i Prosveshchenie (IP Gulyaev GY); 2022. P. 238–241. EDN: UMHHQZ
  8. Michelot D, Melendez-Howell LM. Amanita muscaria: chemistry, biology, toxicology, and ethnomycology. Mycological Research. 2003;107(2):131–146. doi: 10.1017/S0953756203007305 EDN: FOLEPF
  9. Vishnevsky MV. Hallucinogenic mushrooms of Russia: atlas-reference book. Moscow: IEM Edition; 2022. (In Russ.)
  10. Vishnevsky MV. Medicinal mushrooms: the great encyclopedia. Moscow: Eksmo Publishing House; 2014. (In Russ.)
  11. Poliwoda A, Zielińska K, Wieczorek PP. Direct analysis of psilocin and muscimol in urine samples using single drop microextraction technique in-line with capillary electrophoresis. Molecules. 2020;25(7):1566. doi: 10.3390/molecules25071566 EDN: EXHSEY
  12. Ginterová P, Sokolová B, Ondra P, et al. Determination of mushroom toxins ibotenic acid, muscimol and muscarine by capillary electrophoresis coupled with electrospray tandem mass spectrometry. Talanta. 2014;125:242–247. doi: 10.1016/j.talanta.2014.03.019
  13. Poliwoda A, Zielińska K, Halama M, Wieczorek PP. Determination of muscimol and ibotenic acid in mushrooms of Amanitaceae by capillary electrophoresis. Electrophoresis. 2014;35(18):2593–2599. doi: 10.1002/elps.201400104
  14. Yildirim C, Kurtoglu Celik G, Ercan Haydar G, et al. Mushroom poisoning with symptoms of pantherina syndrome: a case report. Journal of Emergency Medicine Case Reports. 2016;7(4):67–69. doi: 10.5152/jemcr.2016.1368
  15. Stebelska K. Fungal hallucinogens psilocin, ibotenic acid, and muscimol. Therapeutic Drug Monitoring. 2013;35(4):420–442. doi: 10.1097/FTD.0b013e31828741a5 EDN: WVLJZO
  16. Petrov AN, Babakhanyan RV, Zhurkovich IK, et al. Forensic medical diagnosis of poisoning by poisonous mushrooms: a study guide. St. Petersburg: SPCPA Publishing House; 2002. (In Russ.)
  17. Zarafyants GN, Krut MI, Sashko SY. Forensic medical examination of food poisoning: textbook. St. Perersburg: St. Petersburg State University Publishing House; 2016. P. 25–42. (In Russ.)
  18. Bonitenko EY, editor. Clinical, diagnosis, and forensic medical examination of mushroom poisoning: a guide for doctors. St. Petersburg: ELBI-SPB; 2016. P. 187–216. (In Russ.)
  19. Benjamin DR. Mushroom poisoning in infants and children: the Amanita Pantherina/Muscaria group. Journal of Toxicology: Clinical Toxicology. 1992;30(1):13–22. doi: 10.3109/15563659208994442
  20. Meisel EM, Morgan B, Schwartz M, et al. Two cases of severe Amanita muscaria poisoning including a fatality. Wilderness & Environmental Medicine. 2022;33(4):412–416. doi: 10.1016/j.wem.2022.06.002 EDN: XNTFOS
  21. Fartushnyi AF, Sukhin AP, Fartushnaya EA. Chemical-toxicological studies in mushroom poisoning. Forensic Medical Examination. 2000;(2):21–24. (In Russ.)
  22. Musselius SG, Ryk AA. Mushroom poisoning. Moscow: Publishing house LLC "Demiurg-ART"; 2002. P. 63–68. (In Russ.)
  23. Tsunoda K, Inoue N, Aoyagi Y, Sugahara T. Simultaneous analysis of ibotenic acid and muscimol in toxic mushroom, Amanita muscaria, and analytical survey on edible mushrooms. Food Hygiene and Safety Science (Shokuhin Eiseigaku Zasshi). 1993;34(1):12–17_1. doi: 10.3358/shokueishi.34.12
  24. Xu XM, Zhang JS, Huang BF, et al. Determination of ibotenic acid and muscimol in plasma by liquid chromatography-triple quadrupole mass spectrometry with bimolecular dansylation. J Chromatogr B Analyt Technol Biomed Life Sci. 2020;1146:122128. doi: 10.1016/j.jchromb.2020.122128 EDN: ZVLQLG
  25. Tsujikawa K, Mohri H, Kuwayama K, et al. Analysis of hallucinogenic constituents in Amanita mushrooms circulated in Japan. Forensic Science International. 2006;164(2-3):172–178. doi: 10.1016/j.forsciint.2006.01.004
  26. Tsujikawa K, Kuwayama K, Miyaguchi H, et al. Determination of muscimol and ibotenic acid in Amanita mushrooms by high-performance liquid chromatography and liquid chromatography-tandem mass spectrometry. Journal of Chromatography B. 2007;852(1-2):430–435. doi: 10.1016/j.jchromb.2007.01.046
  27. Stříbrný J, Sokol M, Merová B, Ondra P. GC/MS determination of ibotenic acid and muscimol in the urine of patients intoxicated with Amanita pantherina. International Journal of Legal Medicine. 2012;126(4):519–524. doi: 10.1007/s00414-011-0599-9 EDN: DOHMXG
  28. Savchuk SA, Vishnevskiy MV, Aigumov MS. Methods for the detection of toxins of higher fungi in biological objects: a methodological guide. St. Petersburg: Publishing house "News of Yugra"; 2024. P. 102–109. (In Russ.)
  29. Dushkov A, Vosáhlová Z, Tzintzarov A, et al. Analysis of the Ibotenic acid, muscimol, and ergosterol content of an Amanita muscaria hydroalcoholic extract with an evaluation of its cytotoxic effect against a panel of lung cell lines in vitro. Molecules. 2023;28(19):6824. doi: 10.3390/molecules28196824 EDN: PXMIKS
  30. Gonmori K, Hasegawa K, Fujita H, et al. Analysis of ibotenic acid and muscimol in Amanita mushrooms by hydrophilic interaction liquid chromatography-tandem mass spectrometry. Forensic Toxicology. 2012;30(2):168–172. doi: 10.1007/s11419-012-0144-7 EDN: JXMRIM

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Fig. 1. Appearance of fruiting bodies of mushrooms: a — red fly agaric (Amanita muscaria); b — panther fly agaric (Amanita pantherina). © Wikipedia, 2006. Distributed under license CC BY-SA 3.0.

Download (44KB)
3. Fig. 2. Structural formulas of isoxazole derivatives: a — ibotenic acid; b — muscimol.

Download (16KB)

Copyright (c) 2025 Eco-Vector

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».