Microcystiny

Mikrocystiny  - nebo cyanogynosiny  - jsou třídou toxinů produkovaných určitými sladkovodními modrozelenými řasami . Dosud bylo identifikováno více než 50 různých microcystinů, z nichž microcystin-LR je nejčastější. Chemicky se jedná o cyklické heptapeptidy produkované neribozomálními peptidovými syntetázami.

Během vodního květu mohou sinice produkovat mikrocystiny ve velkém množství, což představuje vážné ohrožení zásob pitné a závlahové vody a životního prostředí obecně. [3] [4]

Charakteristika

Microcystiny - nebo cyanogynosiny - jsou třídou toxinů [5] produkovaných některými sladkovodními sinicemi ; primárně Microcystis aeruginosa, ale i další druhy rodu Microcystis , jakož i zástupci rodů Planktothrix , Anabaena , Oscillatoria a Nostoc . Dosud bylo identifikováno více než 50 různých microcystinů, z nichž microcystin-LR je nejčastější. Chemicky se jedná o cyklické heptapeptidy produkované neribozomálními peptidovými syntetázami. [6]

Microcystin-LR je nejtoxičtější forma z více než 80 známých jedovatých variant a nejvíce studovaná chemiky, farmakology, biology a environmentalisty. Květy mikrocystinu jsou problémem po celém světě, včetně Číny, Brazílie, Austrálie, Jižní Afriky, [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] Spojených států a mnoha zemí v Evropě. Přehrada Hartebeespoort v Jižní Africe je jedním z nejvíce znečištěných míst na africkém kontinentu a možná i na světě.

Mikrocystiny obsahují několik neobvyklých neproteinogenních aminokyselin , jako jsou deriváty dehydroalaninu a vzácná β-aminokyselina ADDA . Mikrocystiny se kovalentně vážou na proteinové fosfatázy PP1 a PP2A a inhibují je, a tak mohou způsobit pansteatitidu . [čtrnáct]

Vzdělávání

Microcystis  je mikrocystin produkující rod sladkovodních sinic, kterým se daří v teplé, zejména stojaté vodě. [4] EPA v roce 2013 předpověděla, že změna klimatu a měnící se podmínky životního prostředí mohou vést k růstu škodlivých řas a nepříznivě ovlivnit lidské zdraví. [15] Růst řas usnadňuje také proces eutrofizace (přebytek živin). Zejména rozpuštěný aktivní fosfor podporuje růst řas. [16]

Způsoby ovlivnění

Lidé jsou vystaveni mikrocystinům požitím, kontaktem s kůží nebo vdechováním kontaminované vody. [17] Tyto látky jsou chemicky stabilní v širokém rozmezí teplot a pH , pravděpodobně v důsledku jejich cyklické struktury. [18] Během období květu mohou bakterie produkující microcystin překročit filtrační kapacitu zařízení na úpravu vody . Některé důkazy naznačují, že toxin může vstoupit do potravního řetězce prostřednictvím zavlažovacích zařízení [19] [20] .

Kvetoucí jezero Erie

Jezero Erie zažilo v roce 2011 rekordní rozkvět modrozelených řas , částečně kvůli rekordně nejdeštivějšímu jaru a rozšíření mrtvých zón na dně jezera, stejně jako klesající populaci ryb, znečištění pláží a místnímu turistickému průmyslu, který generuje více než 10 miliard amerických dolarů v příjmech ročně. [jeden]

V srpnu 2014 nalezlo město Toledo ve státě Ohio nebezpečné hladiny microcystinu ve vodních zdrojích kvůli květu řas v jezeře Erie, nejmenším z Velkých jezer . Město vydalo upozornění pro přibližně 500 000 lidí, že voda není bezpečná k pití ani vaření. [21] [22] Tým státu Ohio zjistil, že jezero Erie získalo více fosforu než kterékoli jiné Velké jezero, a to jak z výměry plodin, tak z místních zemědělských postupů a městských vodárenských center [16].

San Francisco Bay Area

V roce 2016 byl mikrocystin detekován u měkkýšů v oblasti San Francisco Bay Area v mořské vodě, zřejmě ze sladkovodních odtoků ztížených suchem . [23]

Iowa

V roce 2018 nalezlo ministerstvo přírodních zdrojů v Iowě microcystiny v množství 0,3 µg/l, což odpovídá 0,3 ppb, v zásobách surové vody v 15 z 26 testovaných veřejných zdrojů vody. [24]

Účinky na lidské zdraví kontaktem

Mikrocystiny nemohou být rozloženy standardními proteázami , jako je pepsin , trypsin , kolagenáza a chymotrypsin kvůli jejich cyklické chemické povaze. [18] Jsou hepatotoxické , což znamená, že mohou způsobit vážné poškození jater . Při požití se microcystin dostává do jater prostřednictvím transportního systému žlučových kyselin, kde je většina zadržena, i když část zůstává v krevním řečišti a může kontaminovat tkáně. [25] [26] Akutní zdravotní účinky Microcystinu-LR jsou bolesti břicha, zvracení a nevolnost, průjem, bolest hlavy, puchýře kolem úst, stejně jako bolest v krku při dýchání, suchý kašel a zápal plic. [27]

Zdá se, že k posouzení karcinogenního potenciálu microcystinů není dostatek informací, aby bylo možné použít pokyny EPA pro hodnocení karcinogenních rizik. Několik studií naznačuje, že může existovat souvislost mezi rakovinou jater a kolorektálním karcinomem a výskytem sinic v pitné vodě v Číně. [28] [29] [30] [31] [32] [33] Důkazy jsou však nedostatečné kvůli omezené schopnosti přesně posoudit a změřit expozici toxinům.

Legislativní úprava

V USA vydala EPA zdravotní doporučení v roce 2015. [34] Bylo vypočteno tzv. 10denní zdravotní doporučení pro různé věkové kategorie, které udávalo bezpečnou koncentraci microcystinů v pitné vodě při expozici po dobu deseti dnů: 0,3 µg/l pro kojené a předškolní děti a 1,6 mcg/l pro školní -věku dětí a dospělých [35] .

Viz také

Poznámky

  1. ↑ 12 Michael Wines . Jarní déšť, pak faul řas v Ailing Lake Erie , The New York Times  (14. března 2013). Archivováno z originálu 15. ledna 2022. Staženo 25. října 2019.
  2. ↑ Joanna M. Fosterová. Jezero Erie znovu umírá a na vině jsou teplejší vody a vlhčí počasí (nedostupný odkaz) . Climate Progress (20. listopadu 2013). Získáno 25. října 2019. Archivováno z originálu 3. srpna 2014. 
  3. ↑ Změna klimatu: katalyzátor pro globální expanzi škodlivých květů sinic  //  Environmental Microbiology Reports: journal. - 2009. - únor ( vol. 1 , č. 1 ). - str. 27-37 . - doi : 10.1111/j.1758-2229.2008.00004.x . — PMID 23765717 .
  4. ↑ 1 2 Rostoucí toxicita květů řas spojená s obohacením živinami a změnou klimatu . Oregonská státní univerzita (24. října 2013). Získáno 25. října 2019. Archivováno z originálu 2. července 2016.
  5. ↑ RM; Dawson. toxikologie  microcystinů //  Toxikon : deník. - 1998. - Sv. 36 , č. 7 . - S. 953-962 . - doi : 10.1016/S0041-0101(97)00102-5 . — PMID 9690788 .
  6. ↑ Ramsy Agha, Samuel Cirés, Lars Wörmer a Antonio Quesada. Limited Stability of Microcystins in Oligopeptide Compositions of Microcystis aeruginosa (cyanobacteria): Implications in the Definition of Chemotypes  (anglicky)  // Toxins : journal. - 2013. - Sv. 5 , č. 6 . - S. 1089-1104 . - doi : 10.3390/toxiny5061089 . — PMID 23744054 .
  7. ↑ Fatoki, OS, Muyima, NYO & Lujiza, N. 2001. Situační analýza kvality vody v povodí řeky Umtata. Water SA, (27) str. 467-474.
  8. ↑ Přehled toxických sladkovodních sinic v Jižní Africe se zvláštním odkazem na riziko, dopad a detekci pomocí nástrojů molekulárních markerů  //  Biokemistri : journal. - 2005. - Sv. 17 , č. 2 . - str. 57-71 . - doi : 10.4314/biokem.v17i2.32590 .
  9. ↑ Využití technologií založených na PCR pro hodnocení rizik zimního květu sinic v jezeře Midmar, Jižní Afrika  //  African Journal of Biotechnology: journal. - 2007. - Sv. 6 , č. 15 . - S. 14-21 .
  10. ↑ Oberholster, P. 2008. Parlamentní informační zpráva o cyanobakteriích ve vodních zdrojích Jižní Afriky. Příloha "A" zprávy CSIR č. CSIR/NRE/WR/IR/2008/0079/C. Pretoria. Rada pro vědecký a průmyslový výzkum (CSIR).
  11. ↑ Oberholster. Využití dálkového průzkumu Země a molekulárních markerů jako indikátorů včasného varování vývoje cyanobakteriální kůry hyperscum a genotypů produkujících mikrocystin v hypertrofickém jezeře Hartebeespoort, Jižní Afrika . Pretoria: Rada pro vědecký a průmyslový výzkum. Archivováno z originálu 11. srpna 2014.
  12. ↑ Oberholster. Zpráva o stavu národa: Přehled současného stavu kvality vody a eutrofizace v jihoafrických řekách a nádržích . Pretoria: Rada pro vědecký a průmyslový výzkum. Archivováno z originálu 8. srpna 2014.
  13. ↑ Turton, AR 2015. Water Pollution and South Africa's Poor. Johannesburg: Jihoafrický institut rasových vztahů. http://irr.org.za/reports-and-publications/occasional-reports/files/water-pollution-and-south-africas-poor Archivováno 12. března 2017 na Wayback Machine
  14. ↑ Barnett A. Rattner, Glenn H. Olsen, Peter C. McGowan, Betty K. Ackerson a Moira A. McKernan. Škodlivé květy řas a vymírání ptáků v Chesapeake Bay: potenciální spojení? . Středisko pro výzkum divoké zvěře Patuxent. Získáno 25. října 2019. Archivováno z originálu 5. března 2013.
  15. ↑ Dopady změny klimatu na výskyt škodlivých květů řas . EPA. Získáno 25. října 2019. Archivováno z originálu dne 7. srpna 2020.
  16. ↑ 12 Suzanne Goldenberg . Zemědělské postupy a změna klimatu u kořene znečištění vody v Toledu , The Guardian  (3. srpna 2014). Archivováno z originálu 7. října 2019. Staženo 25. října 2019.
  17. ↑ Jak jsou lidé vystaveni sinicím a cyanotoxinům? Archivováno 22. dubna 2019 na Wayback Machine EPA, staženo 12. listopadu 2018
  18. ↑ 1 2 Theerasak; somdee. Degradace [Dha7]MC-LR mikrocystinovou degradující bakterií izolovanou z jezera Rotoiti, Nový Zéland  //  ISRN Microbiology: journal. - 2013. - Sv. 2013 . - str. 1-8 . - doi : 10.1155/2013/596429 . — PMID 23936728 .
  19. ↑ Retence Microcystis aeruginosa a microcystinu hlávkovým salátem (Lactuca sativa) po postřikové závlahě vodou obsahující  sinice //  Toxicon : deník. - 1999. - Srpen ( roč. 37 , č. 8 ). - S. 1181-1185 . - doi : 10.1016/S0041-0101(98)00244-X . — PMID 10400301 .
  20. ↑ Toshihiko; Abe. Microcystin-LR inhibuje fotosyntézu primárních listů Phaseolus vulgaris: Důsledky pro současnou praxi postřikové závlahy  // Nový  fytolog : deník. - 1996. - Srpen ( roč. 133 , č. 4 ). - S. 651-658 . - doi : 10.1111/j.1469-8137.1996.tb01934.x .
  21. ↑ Květ řas ponechává 500 000 bez pitné vody v severovýchodním Ohiu (odkaz není k dispozici) . Reuters (2. srpna 2014). Získáno 25. října 2019. Archivováno z originálu dne 24. září 2015. 
  22. ↑ Rick Jervis, USA DNES. Toxiny kontaminují pitnou vodu v severozápadním Ohiu (2. srpna 2014). Získáno 25. října 2019. Archivováno z originálu 1. ledna 2020.
  23. ↑ John Raphael POZOR: Vysoké hladiny sladkovodního toxinu nalezené u měkkýšů ze Sanfranciského zálivu Archivováno 9. února 2020 ve Wayback Machine 28. října 2016. Nature World News
  24. ↑ Toxické bakterie Kate Payne kvetou a ovlivňují vodní systémy v celé Iowě, ukazuje průzkum DNR. Archivováno 24. února 2020 na Wayback Machine 1. listopadu 2018. National Public Radio
  25. ↑ IR Falconer. Algal Toxins and Human Health, 1998 , pp. 53–82.
  26. ↑ Falconer, IR 2005. Sinicové toxiny zásob pitné vody: Cylindrospermopsiny a mikrocystiny. Florida: CRC Press. 279 stran.
  27. ↑ Jakým zdravotním rizikům čelí lidé v důsledku expozice cyanotoxinům? Archivováno 22. dubna 2019 na Wayback Machine EPA, staženo 12. listopadu 2018
  28. ↑ Mikrocystiny (cyanobakteriální toxiny) v pitné vodě zvyšují růst aberantních kryptových ložisek v tlustém střevě myší  //  Journal of Toxicology and Environmental Health, Part A : deník. - 2000. - říjen ( roč. 61 , č. 3 ). - S. 155-165 . - doi : 10.1080/00984100050131305 . — PMID 11036504 .
  29. ↑ Neoplastická nodulární tvorba v myších játrech indukovaná opakovanými intraperitoneálními injekcemi microcystinu-  LR //  Toxicon : deník. - 1997. - září ( roč. 35 , č. 9 ). - S. 1453-1457 . - doi : 10.1016/S0041-0101(97)00026-3 . — PMID 9403968 .
  30. ↑ Vztahy mezi strukturou a funkcí microcystinů, promotorů jaterních nádorů, v interakci s protein fosfatázou  // Japanese  Journal of Cancer Research : deník. - 1991. - září ( roč. 82 , č. 9 ). - str. 993-996 . - doi : 10.1111/j.1349-7006.1991.tb01933.x . — PMID 1657848 .
  31. ↑ Detekce microcystinů, hepatotoxinu z modrozelených řas, v pitné vodě odebrané v Haimen a Fusui, endemických oblastech primární rakoviny jater v Číně, vysoce citlivým imunotestem  //  Carcinogenesis: journal. - 1996. - Červen ( roč. 17 , č. 6 ). - S. 1317-1321 . - doi : 10.1093/carcin/17.6.1317 . — PMID 8681449 .
  32. ↑ Yu SZ. Pitná voda a primární rakovina jater, 1989 , pp. 30-37.
  33. ↑ Vztah mezi microcystinem v pitné vodě a kolorektálním karcinomem  (anglicky)  // Biomedical and Environmental Sciences : journal. - 2002. - Červen ( roč. 15 , č. 2 ). - S. 166-171 . — PMID 12244757 .
  34. ↑ Poradenství pro zdraví pitné vody…, 2015 .
  35. ↑ Poradenství pro zdraví pitné vody…, 2015 , pp. 28-29.

Další čtení

Literatura

Odkazy