Microcistinas

Las microcistinas  , o cianoginosinas  , son una clase de toxinas producidas por ciertas algas verdeazuladas de agua dulce . Hasta el momento, se han identificado más de 50 microcistinas diferentes, de las cuales la microcistina-LR es la más común. Químicamente, son heptapéptidos cíclicos producidos por péptido sintetasas no ribosomales.

Durante las floraciones de agua, las cianobacterias pueden producir microcistinas en grandes cantidades, lo que representa una grave amenaza para los suministros de agua potable y de riego y el medio ambiente en general. [3] [4]

Características

Las microcistinas, o cianoginosinas, son una clase de toxinas [5] producidas por algunas cianobacterias de agua dulce ; principalmente Microcystis aeruginosa, pero también otras especies del género Microcystis , así como miembros de los géneros Planktothrix , Anabaena , Oscillatoria y Nostoc . Hasta el momento, se han identificado más de 50 microcistinas diferentes, de las cuales la microcistina-LR es la más común. Químicamente, son heptapéptidos cíclicos producidos por péptido sintetasas no ribosomales. [6]

La microcistina-LR es la forma más tóxica de más de 80 variantes venenosas conocidas y la más estudiada por químicos, farmacólogos, biólogos y ambientalistas. Las floraciones de microcistina son un problema en todo el mundo, incluidos China, Brasil, Australia, Sudáfrica, [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] Estados Unidos y muchos países de Europa. La represa de Hartebeespoort en Sudáfrica es uno de los sitios más contaminados del continente africano y posiblemente del mundo.

Las microcistinas contienen varios aminoácidos no proteinogénicos inusuales , como los derivados de la deshidroalanina y el raro β-aminoácido ADDA . Las microcistinas se unen covalentemente a las proteínas fosfatasas PP1 y PP2A y las inhiben, por lo que pueden causar panesteatitis . [catorce]

Educación

Microcystis  es un género de cianobacterias de agua dulce productoras de microcistina que prosperan en aguas cálidas, especialmente en aguas tranquilas. [4] La EPA predijo en 2013 que el cambio climático y las condiciones ambientales cambiantes podrían conducir al crecimiento de algas dañinas y afectar negativamente la salud humana. [15] El proceso de eutrofización (exceso de nutrientes) también facilita el crecimiento de algas. En particular, el fósforo activo disuelto promueve el crecimiento de algas. [dieciséis]

Formas de influencia

Los seres humanos están expuestos a las microcistinas a través de la ingestión, el contacto con la piel o la inhalación de agua contaminada. [17] Estas sustancias son químicamente estables en un amplio rango de temperaturas y pH , posiblemente como resultado de su estructura cíclica. [18] Durante la temporada de floración , las bacterias productoras de microcistina pueden superar la capacidad de filtración de las instalaciones de tratamiento de agua . Algunas pruebas sugieren que la toxina puede entrar en la cadena alimentaria a través de las instalaciones de riego [19] [20] .

Lago floreciente Erie

El lago Erie experimentó una floración de algas verdeazuladas sin precedentes en 2011 , en parte debido a la primavera más húmeda registrada y a la expansión de las zonas muertas en el fondo del lago, así como a la disminución de las poblaciones de peces, la contaminación de las playas y una industria turística local que genera más de 10 mil millones de dólares estadounidenses en ingresos anualmente. [una]

En agosto de 2014, la ciudad de Toledo, Ohio, encontró niveles peligrosos de microcistina en el suministro de agua debido a una proliferación de algas en el lago Erie, el más pequeño de los Grandes Lagos . La ciudad ha emitido un aviso a aproximadamente 500,000 personas de que el agua no es segura para beber o cocinar. [21] [22] Un equipo del estado de Ohio descubrió que el lago Erie recibió más fósforo que cualquier otro gran lago, tanto de la superficie cultivada, las prácticas agrícolas locales y los centros de tratamiento de agua de la ciudad .[16]

Área de la Bahía de San Francisco

En 2016, se detectó microcistina en los mariscos del Área de la Bahía de San Francisco en el agua de mar, aparentemente debido a la escorrentía de agua dulce agravada por la sequía . [23]

iowa

En 2018, el Departamento de Recursos Naturales de Iowa encontró microcistinas a 0,3 µg/L, equivalente a 0,3 ppb, en suministros de agua sin tratar en 15 de los 26 suministros de agua públicos analizados. [24]

Efectos en la salud humana por contacto

Las microcistinas no pueden descomponerse con proteasas estándar como la pepsina , la tripsina , la colagenasa y la quimotripsina debido a su naturaleza química cíclica. [18] Son hepatotóxicos , lo que significa que pueden causar daños graves al hígado . Cuando se ingiere, la microcistina llega al hígado a través del sistema de transporte de ácidos biliares, donde se retiene la mayor parte, aunque parte permanece en el torrente sanguíneo y puede contaminar los tejidos. [25] [26] Los efectos agudos en la salud de Microcystin-LR son dolor abdominal, vómitos y náuseas, diarrea, dolor de cabeza, ampollas alrededor de la boca, así como dolor de garganta al respirar, tos seca y neumonía. [27]

Parece que no hay suficiente información para evaluar el potencial carcinogénico de las microcistinas para aplicar las pautas de la EPA para la evaluación del riesgo carcinogénico. Varios estudios indican que puede haber un vínculo entre el cáncer de hígado y el cáncer colorrectal y la aparición de cianobacterias en el agua potable en China. [28] [29] [30] [31] [32] [33] Sin embargo, la evidencia es insuficiente debido a la capacidad limitada para evaluar y medir con precisión la exposición a las toxinas.

Regulación legislativa

En los EE. UU., la EPA emitió un aviso de salud en 2015. [34] Se calculó la llamada recomendación de salud de 10 días para diferentes edades, que indicaba una concentración segura de microcistinas en el agua potable cuando se expone durante diez días: 0,3 µg/L para lactantes y niños en edad preescolar y 1,6 mcg/L para niños en edad escolar. -edad niños y adultos [35] .

Véase también

Notas

  1. ↑ 12 vinos de Michael . Lluvia de primavera, luego algas asquerosas en el lago Erie enfermo , The New York Times  (14 de marzo de 2013). Archivado desde el original el 15 de enero de 2022. Consultado el 25 de octubre de 2019.
  2. ↑ Joanna M. Foster. El lago Erie se está muriendo de nuevo, y las aguas más cálidas y el clima más húmedo tienen la culpa (enlace no disponible) . Progreso Climático (20 de noviembre de 2013). Consultado el 25 de octubre de 2019. Archivado desde el original el 3 de agosto de 2014. 
  3. ↑ Cambio climático: un catalizador para la expansión global de floraciones de cianobacterias nocivas  //  Informes de microbiología ambiental: revista. - 2009. - febrero ( vol. 1 , no. 1 ). - P. 27-37 . -doi : 10.1111/ j.1758-2229.2008.00004.x . — PMID 23765717 .
  4. ↑ 1 2 Aumento de la toxicidad de las floraciones de algas vinculadas al enriquecimiento de nutrientes y el cambio climático . Universidad Estatal de Oregón (24 de octubre de 2013). Consultado el 25 de octubre de 2019. Archivado desde el original el 2 de julio de 2016.
  5. ↑ RM; Dawson. la toxicología de las  microcistinas //  Toxicon : diario. - 1998. - vol. 36 , núm. 7 . - Pág. 953-962 . - doi : 10.1016/S0041-0101(97)00102-5 . —PMID 9690788 .
  6. ↑ Ramsy Agha, Samuel Cirés, Lars Wörmer y Antonio Quesada. Estabilidad limitada de microcistinas en composiciones de oligopéptidos de Microcystis aeruginosa (cianobacteria): implicaciones en la definición de quimiotipos  (inglés)  // Toxins: revista. - 2013. - Vol. 5 , núm. 6 _ - P. 1089-1104 . -doi : 10.3390/ toxinas5061089 . — PMID 23744054 .
  7. ↑ Fatoki, OS, Muyima, NYO & Lujiza, N. 2001. Análisis de la situación de la calidad del agua en la cuenca del río Umtata. Agua SA, (27) Págs. 467-474.
  8. ↑ Una descripción general de las cianobacterias tóxicas de agua dulce en Sudáfrica con especial referencia al riesgo, el impacto y la detección mediante herramientas de marcadores moleculares  //  Biokemistri: revista. - 2005. - vol. 17 , núm. 2 . - Pág. 57-71 . -doi : 10.4314 / biokem.v17i2.32590 .
  9. ↑ Uso de tecnologías basadas en PCR para la evaluación de riesgos de una floración invernal de cianobacterias en el lago Midmar, Sudáfrica  //  African Journal of Biotechnology: revista. - 2007. - vol. 6 , núm. 15 _ - P. 14-21 .
  10. ↑ Oberholster, P. 2008. Documento informativo parlamentario sobre cianobacterias en los recursos hídricos de Sudáfrica. Anexo "A" del Informe CSIR No. CSIR/NRE/WR/IR/2008/0079/C. Pretoria. Consejo Superior de Investigaciones Científicas e Industriales (CSIR).
  11. ↑ Oberholster. El uso de sensores remotos y marcadores moleculares como indicadores de alerta temprana del desarrollo de genotipos productores de microcistina y costra de hiperescoria cianobacteriana en el lago hipertrófico Hartebeespoort, Sudáfrica . Pretoria: Consejo de Investigación Científica e Industrial. Archivado desde el original el 11 de agosto de 2014.
  12. ↑ Oberholster. Informe sobre el estado de la nación: una descripción general del estado actual de la calidad del agua y la eutrofización en los ríos y embalses de Sudáfrica . Pretoria: Consejo de Investigación Científica e Industrial. Archivado desde el original el 8 de agosto de 2014.
  13. ↑ Turton, AR 2015. La contaminación del agua y los pobres de Sudáfrica. Johannesburgo: Instituto Sudafricano de Relaciones Raciales. http://irr.org.za/reports-and-publications/occasional-reports/files/water-pollution-and-south-africas-poor Archivado el 12 de marzo de 2017 en Wayback Machine .
  14. ↑ Barnett A. Rattner, Glenn H. Olsen, Peter C. McGowan, Betty K. Ackerson y Moira A. McKernan. Floraciones de algas nocivas y mortandad de aves en la bahía de Chesapeake: ¿un vínculo potencial? . Centro de Investigación de la Fauna de Patuxent. Consultado el 25 de octubre de 2019. Archivado desde el original el 5 de marzo de 2013.
  15. ↑ Impactos del cambio climático en la aparición de floraciones de algas nocivas . EPA. Consultado el 25 de octubre de 2019. Archivado desde el original el 7 de agosto de 2020.
  16. ↑ 12Suzanne Goldenberg . _ Prácticas agrícolas y cambio climático en la raíz de la contaminación del agua en Toledo , The Guardian  (3 de agosto de 2014). Archivado desde el original el 7 de octubre de 2019. Consultado el 25 de octubre de 2019.
  17. ↑ ¿Cómo se exponen los humanos a las cianobacterias y las cianotoxinas? Archivado el 22 de abril de 2019 en Wayback Machine EPA, consultado el 12 de noviembre de 2018.
  18. ↑ 1 2 Theerasak; somdee Degradación de [Dha7]MC-LR por una bacteria degradante de microcistina aislada del lago Rotoiti, Nueva Zelanda  //  ISRN Microbiology: revista. - 2013. - Vol. 2013 . - P. 1-8 . -doi : 10.1155 / 2013/596429 . —PMID 23936728 .
  19. ↑ Retención de Microcystis aeruginosa y microcistina por ensalada de lechuga (Lactuca sativa) después de riego por aspersión con agua que contiene  cianobacterias //  Toxicon : diario. - 1999. - Agosto ( vol. 37 , no. 8 ). - P. 1181-1185 . -doi : 10.1016 / S0041-0101(98)00244-X . — PMID 10400301 .
  20. ↑ Toshihiko; abe La microcistina-LR inhibe la fotosíntesis de las hojas primarias de Phaseolus vulgaris: implicaciones para la práctica actual de riego por aspersión  // Nuevo  fitólogo : diario. - 1996. - Agosto ( vol. 133 , no. 4 ). - Pág. 651-658 . -doi : 10.1111 / j.1469-8137.1996.tb01934.x .
  21. ↑ Floración de algas deja a 500.000 personas sin agua potable en el noreste de Ohio (enlace no disponible) . Reuters (2 de agosto de 2014). Consultado el 25 de octubre de 2019. Archivado desde el original el 24 de septiembre de 2015. 
  22. ↑ Rick Jervis, EE.UU. HOY. Las toxinas contaminan el agua potable en el noroeste de Ohio (2 de agosto de 2014). Consultado el 25 de octubre de 2019. Archivado desde el original el 1 de enero de 2020.
  23. ↑ John Raphael CUIDADO: Altos niveles de toxina de agua dulce encontrados en mariscos de la bahía de San Francisco Archivado el 9 de febrero de 2020 en Wayback Machine el 28 de octubre de 2016. Nature World News
  24. ↑ Kate Payne Toxic Bacteria Blooms Impacting Water Systems Across Iowa, DNR Survey Shows. Archivado el 24 de febrero de 2020 en Wayback Machine el 1 de noviembre de 2018. National Public Radio
  25. ↑ IR Falconer. Toxinas de algas y salud humana, 1998 , pp. 53–82.
  26. ↑ Falconer, IR 2005. Toxinas cianobacterianas de suministros de agua potable: cilindrospermopsinas y microcistinas. Florida: CRC Press. 279 páginas.
  27. ↑ ¿Qué riesgos para la salud enfrentan los humanos como resultado de la exposición a las cianotoxinas? Archivado el 22 de abril de 2019 en Wayback Machine EPA, consultado el 12 de noviembre de 2018.
  28. ↑ Las microcistinas (toxinas de cianobacterias) en el agua potable aumentan el crecimiento de focos de criptas aberrantes en el colon del ratón  //  Journal of Toxicology and Environmental Health, Part A : diario. - 2000. - Octubre ( vol. 61 , no. 3 ). - pág. 155-165 . -doi : 10.1080/ 00984100050131305 . —PMID 11036504 .
  29. ↑ Formación nodular neoplásica en hígado de ratón inducida por inyecciones intraperitoneales repetidas de microcistina  - LR //  Toxicon : diario. - 1997. - Septiembre ( vol. 35 , no. 9 ). - P. 1453-1457 . - doi : 10.1016/S0041-0101(97)00026-3 . —PMID 9403968 .
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  32. ↑ Yu SZ. Agua potable y cáncer hepático primario, 1989 , pp. 30-37.
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  34. ↑ Aviso sobre la salud del agua potable..., 2015 .
  35. ↑ Aviso sobre la salud del agua potable..., 2015 , págs. 28-29.

Lectura adicional

Literatura

Enlaces