Microcistinele

Microcistinele  - sau cianoginozine  - sunt o clasă de toxine produse de anumite alge albastre-verzi de apă dulce . Până în prezent, au fost identificate peste 50 de microcistine diferite, dintre care microcystin-LR este cea mai comună. Din punct de vedere chimic, sunt heptapeptide ciclice produse de sintetaze peptidice nonribozomale .

În timpul înfloririi apei, cianobacteriile pot produce microcistine în cantități mari, ceea ce reprezintă o amenințare gravă pentru aprovizionarea cu apă potabilă și de irigare și pentru mediu în general. [3] [4]

Caracteristici

Microcistinele - sau cianoginozine - sunt o clasă de toxine [5] produse de unele cianobacterii de apă dulce ; în primul rând Microcystis aeruginosa, dar și alte specii din genul Microcystis , precum și membri ai genurilor Planktothrix , Anabaena , Oscillatoria și Nostoc . Până în prezent, au fost identificate mai mult de 50 de microcistine diferite, dintre care microcystin-LR este cea mai comună. Din punct de vedere chimic, sunt heptapeptide ciclice produse de sintetaze peptidice nonribozomale . [6]

Microcystin-LR este cea mai toxică formă din peste 80 de variante otrăvitoare cunoscute și cea mai studiată de chimiști, farmacologi, biologi și ecologisti. Înflorirea microcistinei reprezintă o problemă în întreaga lume, inclusiv în China, Brazilia, Australia, Africa de Sud, [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] Statele Unite și multe țări din Europa. Barajul Hartebeespoort din Africa de Sud este unul dintre cele mai poluate situri de pe continentul african și, posibil, din lume.

Microcistinele conțin câțiva aminoacizi neproteinogeni neobișnuiți , cum ar fi derivații de dehidroalanină și rarul β-aminoacid ADDA . Microcistinele se leagă covalent și inhibă proteinele fosfatazele PP1 și PP2A și astfel pot provoca pansteatita . [paisprezece]

Educație

Microcystis  este un gen de cianobacterii de apă dulce care produce microcistine, care se dezvoltă în apă caldă, în special cală. [4] EPA a prezis în 2013 că schimbările climatice și condițiile de mediu în schimbare ar putea duce la creșterea algelor dăunătoare și ar putea afecta negativ sănătatea umană. [15] Creșterea algelor este facilitată și de procesul de eutrofizare (exces de nutrienți). În special, fosforul activ dizolvat promovează creșterea algelor. [16]

Modalități de influență

Oamenii sunt expuși la microcistine prin ingestia, contactul cu pielea sau inhalarea apei contaminate. [17] Aceste substanțe sunt stabile din punct de vedere chimic pe o gamă largă de temperaturi și pH , posibil ca urmare a structurii lor ciclice. [18] În timpul sezonului de înflorire , bacteriile producătoare de microcistine pot depăși capacitatea de filtrare a instalațiilor de tratare a apei . Unele dovezi sugerează că toxina poate intra în lanțul trofic prin instalații de irigare [19] [20] .

Lacul Erie înflorit

Lacul Erie a înregistrat o înflorire record de alge albastre-verzi în 2011 , parțial datorită celei mai umede primăveri înregistrate și extinderii zonelor moarte de pe fundul lacului, precum și scăderii populațiilor de pești, poluarea plajelor și industriei turistice locale care generează peste 10 miliarde de dolari SUA în venituri anual. [unu]

În august 2014, orașul Toledo, Ohio, a găsit niveluri nesigure de microcistină în alimentarea cu apă din cauza înfloririi algelor din Lacul Erie, cel mai mic dintre Marile Lacuri . Orașul a emis un aviz pentru aproximativ 500.000 de oameni că apa nu este sigură de băut sau de gătit. [21] [22] O echipă din Ohio State a constatat că Lacul Erie a primit mai mult fosfor decât orice alt Mare Lac, atât din suprafața cultivată, din practicile agricole locale și din centrele de tratare a apei din oraș .[16]

Zona Golfului San Francisco

În 2016, microcistină a fost detectată în crustaceele din zona golfului San Francisco în apa de mare, aparent din scurgerile de apă dulce agravată de secetă . [23]

Iowa

În 2018, Departamentul de Resurse Naturale din Iowa a găsit microcistine la 0,3 µg/L, echivalent cu 0,3 ppb, în ​​sursele de apă brută în 15 din 26 de surse publice de apă testate. [24]

Efecte asupra sănătății umane prin contact

Microcistinele nu pot fi descompuse de proteaze standard , cum ar fi pepsina , tripsina , colagenaza și chimotripsina , datorită naturii lor chimice ciclice. [18] Sunt hepatotoxice , ceea ce înseamnă că pot provoca leziuni grave ale ficatului . Când este ingerată, microcistina ajunge la ficat prin sistemul de transport al acidului biliar, unde cea mai mare parte este reținută, deși o parte rămâne în sânge și poate contamina țesuturile. [25] [26] Efectele acute asupra sănătății ale Microcystin-LR sunt dureri abdominale, vărsături și greață, diaree, dureri de cap, vezicule în jurul gurii, precum și dureri în gât la respirație, tuse uscată și pneumonie. [27]

Se pare că există informații insuficiente pentru a evalua potențialul carcinogen al microcistinelor pentru a aplica liniile directoare EPA pentru evaluarea riscului carcinogen. Mai multe studii indică faptul că poate exista o legătură între cancerul de ficat și cancerul colorectal și apariția cianobacteriilor în apa potabilă din China. [28] [29] [30] [31] [32] [33] Cu toate acestea, dovezile sunt insuficiente din cauza capacității limitate de a evalua și măsura cu exactitate expunerea la toxine.

Reglementare legislativă

În SUA, EPA a emis un aviz de sănătate în 2015. [34] A fost calculată așa-numita recomandare de sănătate de 10 zile pentru diferite vârste, care a indicat o concentrație sigură de microcistine în apa de băut atunci când este expus timp de zece zile: 0,3 µg/L pentru copiii alăptați și preșcolari și 1,6 mcg/l pentru școală -copii de vârstă și adulți [35] .

Vezi și

Note

  1. ↑ 12 Michael Wines . Ploaie de primăvară, apoi alge murdare în lacul Erie , The New York Times  (14 martie 2013). Arhivat din original pe 15 ianuarie 2022. Preluat la 25 octombrie 2019.
  2. ↑ Joanna M. Foster. Lacul Erie moare din nou, iar apele mai calde și vremea mai umedă sunt de vină (link indisponibil) . Climate Progress (20 noiembrie 2013). Preluat la 25 octombrie 2019. Arhivat din original la 3 august 2014. 
  3. ↑ Schimbările climatice: un catalizator pentru expansiunea globală a înfloririi cianobacteriene dăunătoare  //  Environmental Microbiology Reports: journal. - 2009. - Februarie ( vol. 1 , nr. 1 ). - P. 27-37 . - doi : 10.1111/j.1758-2229.2008.00004.x . — PMID 23765717 .
  4. ↑ 1 2 Creșterea toxicității înfloririi algelor legate de îmbogățirea cu nutrienți și schimbările climatice . Universitatea de Stat din Oregon (24 octombrie 2013). Consultat la 25 octombrie 2019. Arhivat din original la 2 iulie 2016.
  5. ↑ RM; Dawson. toxicologia  microcistinelor //  Toxicon : jurnal. - 1998. - Vol. 36 , nr. 7 . - P. 953-962 . - doi : 10.1016/S0041-0101(97)00102-5 . — PMID 9690788 .
  6. ↑ Ramsy Agha, Samuel Cirés, Lars Wörmer și Antonio Quesada. Stabilitatea limitată a microcistinelor în compozițiile oligopeptidice ale Microcystis aeruginosa (cyanobacteriile): Implicații în definiția chemotipurilor  (engleză)  // Toxines : journal. - 2013. - Vol. 5 , nr. 6 . - P. 1089-1104 . - doi : 10.3390/toxins5061089 . — PMID 23744054 .
  7. ↑ Fatoki, OS, Muyima, NYO & Lujiza, N. 2001. Situation analysis of water quality in the Umtata River Catchment. Water SA, (27) Pp 467-474.
  8. ↑ O prezentare generală a cianobacteriilor toxice de apă dulce din Africa de Sud, cu referire specială la risc, impact și detectare prin instrumente de marcare moleculară  //  Biokemistri : journal. - 2005. - Vol. 17 , nr. 2 . - P. 57-71 . - doi : 10.4314/biokem.v17i2.32590 .
  9. ↑ Utilizarea tehnologiilor bazate pe PCR pentru evaluarea riscului unei înfloriri de cianobacterie de iarnă în Lacul Midmar, Africa de Sud  //  African Journal of Biotechnology: journal. - 2007. - Vol. 6 , nr. 15 . - P. 14-21 .
  10. ↑ Oberholster, P. 2008. Documentary Briefing Paper on Cyanobacteria in Water Resources of South Africa. Anexa „A” la Raportul CSIR Nr. CSIR/NRE/WR/IR/2008/0079/C. Pretoria. Consiliul pentru Cercetare Științifică și Industrială (CSIR).
  11. ↑ Oberholster. Utilizarea teledetecției și a markerilor moleculari ca indicatori de avertizare timpurie a dezvoltării crustei de hiperscum cianobacterian și a genotipurilor producătoare de microcistine în lacul hipertrofic Hartebeespoort, Africa de Sud . Pretoria: Consiliul pentru Cercetare Științifică și Industrială. Arhivat din original pe 11 august 2014.
  12. ↑ Oberholster. Raport privind starea națiunii: o privire de ansamblu asupra stării actuale a calității apei și a eutrofizării în râurile și rezervoarele din Africa de Sud . Pretoria: Consiliul pentru Cercetare Științifică și Industrială. Arhivat din original pe 8 august 2014.
  13. ↑ Turton, AR 2015. Poluarea apei și cei săraci din Africa de Sud. Johannesburg: Institutul de Relații Rasale din Africa de Sud. http://irr.org.za/reports-and-publications/occasional-reports/files/water-pollution-and-south-africas-poor Arhivat 12 martie 2017 la Wayback Machine
  14. ↑ Barnett A. Rattner, Glenn H. Olsen, Peter C. McGowan, Betty K. Ackerson și Moira A. McKernan. Înflorirea algelor dăunătoare și moartea păsărilor în golful Chesapeake: o legătură potențială? . Centrul de Cercetare a Faunei Sălbatice Patuxent. Preluat la 25 octombrie 2019. Arhivat din original la 5 martie 2013.
  15. ↑ Impactul schimbărilor climatice asupra apariției înfloririi algelor dăunătoare . EPA. Preluat la 25 octombrie 2019. Arhivat din original la 7 august 2020.
  16. ↑ 12 Suzanne Goldenberg . Practicile agricole și schimbările climatice la rădăcina poluării apei din Toledo , The Guardian  (3 august 2014). Arhivat din original pe 7 octombrie 2019. Preluat la 25 octombrie 2019.
  17. ↑ Cum sunt oamenii expuși la cianobacterii și cianotoxine? Arhivat 22 aprilie 2019 la Wayback Machine EPA, preluat la 12 noiembrie 2018
  18. ↑ 1 2 Theerasak; oarecum. Degradarea [Dha7]MC-LR de către o bacterie de degradare a microcistinei izolată din lacul Rotoiti, Noua Zeelandă  //  ISRN Microbiology: journal. - 2013. - Vol. 2013 . - P. 1-8 . - doi : 10.1155/2013/596429 . — PMID 23936728 .
  19. ↑ Retenția de Microcystis aeruginosa și microcystin de către salată verde (Lactuca sativa) după irigarea prin pulverizare cu apă care conține  cianobacterii //  Toxicon : jurnal. - 1999. - August ( vol. 37 , nr. 8 ). - P. 1181-1185 . - doi : 10.1016/S0041-0101(98)00244-X . — PMID 10400301 .
  20. ↑ Toshihiko; A fi. Microcystin-LR inhibă fotosinteza frunzelor primare de Phaseolus vulgaris: Implicații pentru practica curentă de irigare prin pulverizare  // New  Phytologist : jurnal. - 1996. - August ( vol. 133 , nr. 4 ). - P. 651-658 . - doi : 10.1111/j.1469-8137.1996.tb01934.x .
  21. ↑ Înflorirea algelor lasă 500.000 de persoane fără apă potabilă în nord-estul Ohio (link nu este disponibil) . Reuters (2 august 2014). Consultat la 25 octombrie 2019. Arhivat din original la 24 septembrie 2015. 
  22. ↑ Rick Jervis, USA TODAY. Toxinele contaminează apa potabilă în nord-vestul Ohio (2 august 2014). Consultat la 25 octombrie 2019. Arhivat din original la 1 ianuarie 2020.
  23. ↑ John Raphael BEWARE: High Levels of Freshwater Toxin Found in Shellfish from San Francisco Bay Arhivat 9 februarie 2020 la Wayback Machine 28 octombrie 2016. Nature World News
  24. ^ Kate Payne Bacteriile toxice înfloresc impactând sistemele de apă din Iowa, arată sondajul DNR. Arhivat 24 februarie 2020 la Wayback Machine 1 noiembrie 2018. National Public Radio
  25. ↑ IR Falconer. Algal Toxins and Human Health, 1998 , pp. 53–82.
  26. ↑ Falconer, IR 2005. Toxinele cianobacteriene ale rezervelor de apă potabilă: Cylindrospermopsins și Microcystins. Florida: CRC Press. 279 pagini.
  27. ↑ Ce riscuri pentru sănătate se confruntă oamenii ca urmare a expunerii la cianotoxine? Arhivat 22 aprilie 2019 la Wayback Machine EPA, preluat la 12 noiembrie 2018
  28. ↑ Microcistinele (toxine cianobacteriene) din apa potabilă îmbunătățesc creșterea focarelor de cripte aberante în colonul șoarecelui  //  Journal of Toxicology and Environmental Health, Part A : jurnal. - 2000. - octombrie ( vol. 61 , nr. 3 ). - P. 155-165 . - doi : 10.1080/00984100050131305 . — PMID 11036504 .
  29. ↑ Formarea nodulară neoplazică în ficatul de șoarece indusă de injecții intraperitoneale repetate de microcistină-  LR //  Toxicon : jurnal. - 1997. - Septembrie ( vol. 35 , nr. 9 ). - P. 1453-1457 . - doi : 10.1016/S0041-0101(97)00026-3 . — PMID 9403968 .
  30. ↑ Relațiile structură-funcție ale microcistinelor, promotori ai tumorii hepatice, în interacțiune cu proteina fosfataza  //  Jurnalul Japonez de Cercetare a Cancerului : jurnal. - 1991. - Septembrie ( vol. 82 , nr. 9 ). - P. 993-996 . - doi : 10.1111/j.1349-7006.1991.tb01933.x . — PMID 1657848 .
  31. ↑ Detectarea microcistinelor, o hepatotoxină algă albastru-verde, în apa potabilă prelevată în Haimen și Fusui, zone endemice de cancer hepatic primar din China, prin imunotest de înaltă sensibilitate  //  Carcinogenesis : journal. - 1996. - iunie ( vol. 17 , nr. 6 ). - P. 1317-1321 . - doi : 10.1093/carcin/17.6.1317 . — PMID 8681449 .
  32. ↑ Yu SZ. Apa potabilă și cancerul hepatic primar, 1989 , pp. 30-37.
  33. ↑ Relația dintre microcistina din apa potabilă și cancerul colorectal  (engleză)  // Biomedical and Environmental Sciences : jurnal. - 2002. - iunie ( vol. 15 , nr. 2 ). - P. 166-171 . — PMID 12244757 .
  34. ↑ Drinking Water Health Advisory…, 2015 .
  35. ↑ Drinking Water Health Advisory…, 2015 , pp. 28-29.

Lectură suplimentară

Literatură

Link -uri