Микроцистины

Микроцистины — или цианогинозины — представляют собой класс токсинов, вырабатываемых некоторыми пресноводными сине-зелеными водорослями . До настоящего времени было обнаружено более 50 различных микроцистинов, из которых микроцистин-LR^[en] является наиболее распространенным. Химически они представляют собой циклические гептапептиды, продуцируемые посредством нерибосомальных пептидных синтетаз.

Во время цветения воды цианобактерии могут продуцировать микроцистины в больших количествах, что представляет серьезную угрозу для питьевого и ирригационного водоснабжения и окружающей среды в целом.^[3][4]

Характеристики

Микроцистины — или цианогинозины — представляют собой класс токсинов^[5] вырабатываемых некоторыми пресноводными цианобактериями; в первую очередь Microcystis aeruginosa, но также и другими видами рода Microcystis, а также представителями родов Planktothrix, Anabaena, Oscillatoria и Nostoc . К настоящему времени было обнаружено более 50 различных микроцистинов, из которых микроцистин-LR является наиболее распространенным. Химически они представляют собой циклические гептапептиды, продуцируемые посредством нерибосомальных пептидных синтетаз.^[6]

Микроцистин-LR является наиболее токсичной формой из более чем 80 известных ядовитых вариантов, а также наиболее изученной химиками, фармакологами, биологами и экологами. Содержащее микроцистин «цветение» является проблемой во всем мире, включая Китай, Бразилию, Австралию, Южную Африку,^{[7][8][9][10][11][12][13]} Соединенные Штаты и многие страны Европы. Дамба Hartebeespoort в Южной Африке является одним из наиболее загрязненных участков на Африканском континенте и, возможно, в мире.

Микроцистины содержат несколько необычных непротеиногенных аминокислот, таких как производные дегидроаланина и редкую ADDA β-аминокислоту. Микроцистины ковалентно связываются и ингибируют протеинфосфатазы PP1 и PP2A и, таким образом, могут вызывать панстеатит^[14].

Образование

Microcystis — это продуцирующий микроцистин род пресноводных цианобактерий, который процветает в условиях теплой, особенно стоячей воды.^[4] EPA предсказало в 2013 году, что изменение климата и изменение условий окружающей среды могут привести к росту вредных водорослей и негативно повлиять на здоровье человека.^[15] Росту водорослей также способствует процесс эвтрофикации (избыток питательных веществ). В частности, растворенный активный фосфор способствует росту водорослей.^[16]

Пути воздействия

Люди подвергаются воздействию микроцистинов при глотании, попадании на кожу или вдыхании загрязненной воды.^[17] Эти вещества химически стабильны в широком диапазоне температур и рН, возможно, в результате их циклической структуры.^[18] В сезон цветения воды продуцирующие микроцистин бактерии могут превысить фильтрующие способности сооружений водоподготовки. Некоторые данные показывают, что токсин может попадать в пищевую цепь через ирригационные сооружения^[19][20].

Цветение озера Эри

В 2011 году в озере Эри произошла рекордная вспышка цветения сине-зелёных водорослей, отчасти связанная с самой влажной за всю историю весной и расширением мертвых зон на дне озера, а также с сокращением популяций рыб, загрязнением пляжей и местной индустрией туризма, которая приносит более 10 миллиардов долларов США доходов ежегодно.^[1]

В августе 2014 года, в городе Толедо, штат Огайо, обнаружили небезопасные уровни микроцистина в водопроводе из-за цветения водорослей в озере Эри, самом мелком из Великих озёр. Город выпустил рекомендацию для примерно 500 000 человек, что вода не безопасна для питья или приготовления пищи.^[21][22] Группа специалистов штата Огайо обнаружила, что озеро Эри получило больше фосфора, чем любое другое Великое озеро, как с посевных площадей, из-за местных практик ведения сельского хозяйства, так и из городских водоочистных центров^[16]

Район залива Сан-Франциско

В 2016 году микроцистин был обнаружен в моллюсках района залива Сан-Франциско в морской воде, по-видимому, из пресноводного стока, усугубленного засухой.^[23]

Айова

В 2018 году Департамент природных ресурсов штата Айова обнаружил микроцистины на уровне 0,3   мкг / л, что эквивалентно 0,3 частям на миллиард при поставках сырой воды в 15 из 26 протестированных систем общественного водоснабжения.^[24]

Воздействие на здоровье человека при контакте

Микроцистины не могут быть разрушены стандартными протеазами, такими как пепсин, трипсин, коллагеназа и химотрипсин, из-за их циклической химической природы.^[18] Они гепатотоксичны, то есть способны нанести серьезный вред печени . При попадании в организм микроцистин достигает печени через систему транспорта желчных кислот, где задерживается большая его часть, хотя некоторое количество остаётся в кровотоке и может загрязнять ткани.^[25][26] Острое воздействие Microcystin-LR на здоровье — боль в животе, рвота и тошнота, диарея, головная боль, образование пузырей вокруг рта, а также боли в горле при дыхании, сухой кашель и пневмония.^[27]

Представляется, что информации для оценки канцерогенного потенциала микроцистинов недостаточно для применения руководящих документов EPA по оценке риска канцерогенного воздействия. Несколько исследований показывают, что может существовать связь между раком печени и колоректальным раком и появлением цианобактерий в питьевой воде в Китае.^{[28][29][30][31][32][33]} Доказательства, однако, недостаточны из-за ограниченной способности точно оценивать и измерять экспозицию токсинами.

Законодательное регулирование

В США EPA выпустило рекомендацию по здоровью в 2015 году.^[34] Была рассчитана так называемая Десятидневная рекомендация по здоровью для разных возрастов, в которой указана безопасная концентрация микроцистинов в питьевой воде при воздействии в течение десяти дней: 0,3 мкг / л для детей на грудном вскармливании и детей дошкольного возраста и 1,6 мкг / л для детей школьного возраста и взрослых^[35].

См. также

• Microcystis
• Nodularin-R,

Примечания

Дополнительное чтение

• Национальный центр экологической оценки. Токсикологические обзоры цианобактериальных токсинов: микроцистины LR, RR, YR и LA (NCEA-C-1765)

Литература

• Falconer, Ian R. Algal Toxins and Human Health : ст. в сб. / I. R. Falconer ; Department of Clinical and Experimental Pharmacology. University of Adelaide // Quality and treatment of drinking water II :  [англ.] : науч. сб. — Berlin : Springer, 1998. — P. 53–82. — 180 p. : ill. — (Handbook of environmental chemistry ; vol. 5/5C). — ISBN 978-3-662-14774-0. — doi:10.1007/978-3-540-68089-5_4.
• Yu S-Z. Drinking water and primary liver cancer : науч. ст. // Primary liver cancer :  [англ.] : науч. сб. / Z.Y. Tang; M.C. Wu; S.S. Xia (eds.). — Berlin : Springer, 1989. — 495 p. — ISBN 978-0-387-50228-1. — OCLC 1106633247.
• Drinking Water Health Advisory for the Cyanobacterial Microcystin Toxins :  [англ.] : [арх. 12 ноября 2018] : информ. док. / [Dr.P.H Lesley V. D’Anglada; Jamie Strong, Ph.D] ; Health and Ecological Criteria Division, Office of Science and Technology, Office of Water. — Washington, DC : U.S. Environmental Protection Agency, 2015. — 15 June. — vi, 67 p. : ill., tab., diag.

Ссылки

• Вредное цветение водорослей (EPA), найдено 12 ноября 2018 г.
• Сине-зеленые водоросли (цианобактерии) и их токсины (Министерство здравоохранения Канады)
• Токсичные цианобактерии в воде: руководство по последствиям, мониторингу и управлению для общественного здравоохранения (ВОЗ)
• Цианобактерии и цианотоксины: информация для систем питьевой воды (EPA)
• Цианобактерии далеки от проблемы только Толедо Карл Циммер, 7 августа 2014 г. («Нью-Йорк таймс»)

Эта страница в последний раз была отредактирована 28 сентября 2023 в 15:55.