Toxiny sinic

Toxické látky sinic a řas jsou celosvětovým problémem, ale v ČR je jim zatím věnována jen malá pozornost. Zahraniční epidemiologické i naše laboratorní studie prokázaly teratogenní vliv cyanotoxinů, hepatotoxické, embryotoxické, imunotoxické, neurotoxické, dermatotoxické a další efekty cyanotoxinů na zdraví obyvatel a vodních organismů. Toxiny sinic jsou látky sekundárního metabolismu. Srovnáme-li je s ostatními přírodními toxiny, jsou toxičtější než toxiny vyšších rostlin a hub, avšak jsou méně toxické než bakteriální toxiny.

Výskyt sinic ve vodních nádržích, vodní květ

Cyanobakterie jsou přirozenou součástí vodních nádrží, které zahrnují zdroje využívané člověkem jako voda pitnou vodu, vodu k praní, napájení dobytka, zavlažování a rekreaci. Tyto funkce mohou být nepříznivě ovlivněny, pokud populace sinic překročí limit, který souvisí s biomasou, zákalem, zápachem, chutí a v neposlední řadě s cyanotoxiny. [[w:cs:Eutrofizace|Eutrofizace] je obecně známá jako primární příčina růstu cyanobakterií, který vede až k nežádoucím účinkům. Dalšími faktory jsou potom období sucha, odčerpání vody a snížení rychlosti vodního toku).^[8] Některé sinice mají schopnost vystoupat ke hladině a hromadit se zde v podobě zelené kaše nebo drobných, až několik milimetrů velkých částeček (někdy se podobají drobnému jehličí, jindy připomínají zelenou krupici). Takovému nahromadění sinic u hladiny se říká vodní květ sinic. Nejčastěji se vodní květy sinic vyskytují koncem léta (v srpnu nebo první polovině září). V posledních letech (zejména na některých lokalitách) dochází k masovému rozvoji cyanobakterií již v průběhu června.^[9] Klimatické změny vedou ke zvýšení koncentrace, trvání a geografického rozsahu vodního květu sinic, který zahrnuje toxigenní druhy. Blížící se stav dominantního vlivu sinic je rozpoznatelný z chemie vody, např. poměru N:P a hydrologických a klimatických dat. Příznaky přítomnosti zvýšeného a nadměrného vodního květu sinic mohou být zjevné - např. jde o nárůst biomasy sinic, snížení biodiverzity ve vodní nádrži, alkalizace, deoxygenace a vysoké koncentrace čpavku během rozkladu vodního květu.^[8]

Limit mikrocystinu LR pro pitnou vodu

Světová zdravotnická organizace (WHO) přijala prozatímní mezní hodnotu 1 μg/l pro mikrocystin LR v pitné vodě, jeden z nejběžněji působících toxických cyanotoxinů, které jsou známy.^[10]

Uznávané členění cyanotoxinů

Cyanotoxiny se v současné době člení

1. dle chemické struktury
   1. alkaloidy
   2. cyklické a lineární peptidy
   3. lipopolysacharidy
2. dle biologické aktivity (metod biodetekce)
   1. cytotoxiny
   2. biotoxiny

Další uznávané členění cyanotoxinů dle metod biodetekce - konkrétně dle mechanismů účinku toxinů rozeznává nejdůležitější toxické metabolity sinic:

• hepatotoxiny
• neurotoxiny
• imunotoxiny a imunomodulanty
• mutageny a genotoxiny
• embryotoxiny
• cytotoxiny, lipopolysacharidy
• dermatotoxiny

^[1]

Zdroje a vstupy cyanotoxinů do lidského organismu

V principu rozeznáváme tyto zdroje a vstupy toxinů:

• pitnou vodu
• potravou - ryby z nádrží s vodním květem sinic, tzv. zdravotní doplňky - Spirulina z nekontrolované produkce, apod.
• při rekreaci a sportu - plavání, windsurfing, vodní lyže, atd.
• respirací vodního aerosolu z městských kašen s masovým výskytem cyanobakterií, především pikocyanobakterií
• trestnou činností

^[7]

Přehled cyanotoxinů

Mikrocystiny

Byly izolovány ze zástupců rodů planktonních, bentických i půdních sinic rodů Anabaena, Microcystis, Oscillatoria (Planktothrix), Nostoc, Anabaenopsis, Hapalosiphon, aj. Jedná se o cyklické heptapeptidy. Je známo přes 60 strukturních variant s molekulovou hmotností 909 - 1115. Ačkoli mnoho cyanobakterií produkuje souběžně několik mikrocystinů, v určitém kmenu obvykle dominují jen jedna nebo dvě strukturní varianty. Většina mykrocystinů je poměrně hydrofilní, ve vodě dobře rozpustná a netěkavá. Mykrocystiny jsou velmi stabilní, odolné vůči chemické hydrolýze i mnoha peptidázám. Jsou ale odbourávány řadou baktérií, vyskytujících se běžně ve vodách.^[2] Mikrocystiny můžeme považovat za tradiční toxiny sinic, ačkoliv jejich účinky, toxikokinetika a environmentální osud nebyly dosud uspokojivě prostudovány. Identifikována také doposud nebyla jejich přirozená biologická funkce, což je vzhledem k množství, které sinice syntetizují - až 1 % sušiny - stále velmi zajímavá otázka.^[5] Mikrocystiny se chemicky váží na proteinfosfatázy 1 a 2A. Primárně jsou postiženy jaterní buňky, které aktivně přijímají mikrocystiny z krevního oběhu prostřednictvím transportního systému pro žlučové kyseliny. Za biologickou aktivitu mikrocystinů je odpovědná část molekuly Adda - glutamová kyselina. Odštěpením Adda, změnou její optické konfigurace nebo acylací glutamátu dochází ke ztrátě biologické aktivity. Lineární mikrocystiny jsou zhruba stokrát méně toxické než odpovídající cyklické sloučeniny.^[2]

Nodularin

Jedná se o cyklický peptid ze sinice Nodularia spumigena.^[6] Aktivní inhibitor eukaryotních proteinfosfatáz 1 a 2A.^[3] Iniciálním poškozením je strukturní dezorganizace jater, nekróza hepatocytů a rozšiřující se krvácení. Hepatocyty vykazují strukturní deformaci. Mechanismus působení na buněčné úrovni je shodný s mikrocystinem - specifická inhibice fosfatáz 1 a 2A dosahuje až dvojnásobné intenzity. Je potvrzena také prokarcinogenní aktivita.^[6]

Anatoxin

Toxin má charakter alkaloidu. Je silným depolarizujícím agens na nervosvalové ploténce, agonista nACha-receptorů. Je vysoce toxický při i.p. podání. Zdrojem látky je především Anabaena^[6], dále Oscillatoria, Aphanizomenon, Mycrocystis, Cylindrospermum^[2]. Klinické symptomy otravy u myší se dostavují po velmi krátké době latence (2 min) jako namáhavé dýchání, progresivní paralýza končetin, břišní dýchání, silné křeče, smrt zástavou dechu během 15 min. Podobné projevy intoxikace byly pozorovány i u větších zvířat.^[6]

Saxitoxin

Jde o purinový derivát^[6], guanidinový alkaloid^[2] neurotoxin^[6]. Toxiny saxinového typu způsobují relaxaci hladké svaloviny cév, pokles akčního potenciálu srdečního svalu. Jsou schopny blokovat a snižovat vstup sodíku do buňky, čímž brzdí přenos vzruchů na nervových buňkách.^[6] Cylindrospermopsin je schopen inhibovat proteosyntézu a syntézu glutathionu.^[2] Klinickým symptomem otravy hospodářských zvířat je porucha motorické koordinace následovaná poléhavostí, neschopností udržet se na končetinách a smrtí zástavou dechu. U člověka nastupují první symptomy velmi rychle (30-200 min od požití toxické látky).^[6] Hlavními producenty jsou Cylindrospermopsis raciborskii, Umezaika natans, Aphanizomenon ovalisporium^[2], Anabaena circinalis^[6].

Cylindrospermopsiny

Jsou to vysoce toxické alkaloidy, jejichž působení nebylo dosud dobře popsáno. Původně byly prokazovány pouze v tropických oblastech (např. Austrálie), nicméně nové studie ukazují jejich výskyt i v Evropě (včetně např. Maďarska nebo Německa). Mohou být produkovány jak expanzivními druhy sinic (domácí v tropických a subtropických oblastech, např. Cylindrospermopsis raciborskii), tak i druhy běžnými v našich podmínkách - Aphanizomenon sp.^[5]

Aplysiatoxin

Toxin je produkován sinicemi Lyngbya, Oscillatoria a Schizotrix. Mechanismus účinku spočívá v aktivaci proteinkinázy C. Vykazuje dermatotoxicitu a nádorově promoční aktivitu.^[2]

Lyngbyatoxin

Jedná se o indolový alkaloid produkovaný sinicí Lyngbya majuscula. Toxin je vysoce zánětlivý, způsobuje puchýře a dermatitidy. Je také výrazným nádorovým promotorem - spouští proteinkinázu C.^[4]

Zdroje

1.↑ Maršálek, B.: Rozdělení cyanotoxinů - legislativa. Cyanobakterie, sborník semináře, Brno, 2004

2.↑ Bláha, L., Maršálek, B., Babica, P.: Mechanismy toxicity cyanotoxinů a jejich vliv na zdraví obyvatel a vodní ekosystémy. Cyanobakterie, sborník semináře, Brno, 2004

3.↑ Základní informace z oblasti toxikologie toxikon.cz [online]. Dostupné z WWW: http://www.biotox.cz/toxikon/sinice/toxiny.php

4.↑ Informace z webserveru výzkumu cyanobakterií. www-cyanosite.bio.purdue.edu [online]. Dostupné z WWW: http://www-cyanosite.bio.purdue.edu/cyanotox/toxins/lyngbyatoxin.html.

5.↑ Bláha, L.: "Tradiční" a "nové" cyanotoxiny ve vodách ČR. Cyanobakterie, sborník semináře, Brno, 2004

6.↑ Hrdina, V.: Přírodní toxiny a jedy. Karolinum, Praha, 2004

7.↑ Maršálek, B.: Možnosti odstraňování cyanotoxinů vodárenskými technologiemi. Cyanobakterie, sborník semináře, Brno, 2004

8.↑ Codd, G. A.: Cyanobacterial blooms and cyanotoxins: prodromes, syndromes, remedies and costs, University of Dundee, Scotland UK. Cyanobacterial water blooms: effects, consequens and management, Book of abstract, Brno, 2006.

9.↑ Pumann, P.: Sinice a koupání v přírodě. szu.cz [online]. Dostupné z WWW: http://www.szu.cz/tema/zivotni-prostredi/koupani-ve-volne-prirode/sinice-a-koupani-v-prirode

10.↑ Metcalf, J. C.: Instrumental methods for the detection of cyanotoxins, University of Dundee, U.K. Cyanobacterial water blooms: effects, consequens and management, Book of abstract, Brno, 2006.

Odkazy

Externí odkazy

Hodnocení jakosti vody - popis ukazatelů na stránkách Státního zdravotního ústavu

Interaktivní klíč k určování vodních květů na stránkách Státního zdravotního ústavu

WHO Světová zdravotnická organizace

Literatura

Maršálek, B.: Rozdělení cyanotoxinů - legislativa. Cyanobakterie, sborník semináře, Brno, 2004

Bláha, L., Maršálek, B., Babica, P.: Mechanismy toxicity cyanotoxinů a jejich vliv na zdraví obyvatel a vodní ekosystémy. Cyanobakterie, sborník semináře, Brno, 2004

Bláha, L.: "Tradiční" a "nové" cyanotoxiny ve vodách ČR. Cyanobakterie, sborník semináře, Brno, 2004

Hrdina, V.: Přírodní toxiny a jedy. Karolinum, Praha, 2004