Las microcistinas, o cianoginosinas, son una clase de toxinas producidas por ciertas algas verde azuladas de agua dulce . Hasta ahora se han descubierto más de 50 microcistinas diferentes, de las cuales la microcistina-LR es la más común. Químicamente son heptapéptidos cíclicos producidos a través de péptidos sintasas no ribosomales .
Las cianobacterias pueden producir microcistinas en grandes cantidades durante la proliferación de algas que luego representan una gran amenaza para los suministros de agua potable y de riego, y el medio ambiente en general. [3] [4]
Caracteristicas
Las microcistinas, o cianoginosinas, son una clase de toxinas [5] producidas por ciertas cianobacterias de agua dulce ; principalmente Microcystis aeruginosa pero también otros Microcystis , así como miembros de los géneros Planktothrix , Anabaena , Oscillatoria y Nostoc . Hasta ahora se han descubierto más de 50 microcistinas diferentes, de las cuales la microcistina-LR es la más común. Químicamente son heptapéptidos cíclicos producidos a través de péptidos sintasas no ribosomales . [6]
La microcistina-LR es la forma más tóxica de más de 80 variantes tóxicas conocidas, y también es la más estudiada por químicos, farmacólogos, biólogos y ecologistas. Las 'floraciones' que contienen microcistina son un problema en todo el mundo, incluidos China, Brasil, Australia, Sudáfrica, [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] Estados Unidos y muchos de Europa. La presa Hartebeespoort en Sudáfrica es uno de los sitios más contaminados de África y posiblemente del mundo.
Las microcistinas contienen varios aminoácidos no proteinogénicos poco comunes , como los derivados de la deshidroalanina y el aminoácido β ADDA, que es poco común . Las microcistinas se unen covalentemente e inhiben las proteínas fosfatasas PP1 y PP2A y, por lo tanto, pueden causar pansteatitis . [15]
Formación
Microcystis, productora de microcistina, es un género de cianobacterias de agua dulce y prospera en condiciones de agua cálida, especialmente en aguas estancadas. [4] La EPA predijo en 2013 que el cambio climático y las condiciones ambientales cambiantes pueden conducir al crecimiento de algas nocivas y pueden tener un impacto negativo en la salud humana. [16] El crecimiento de las algas también se fomenta mediante el proceso de eutrofización (exceso de nutrientes). [4] En particular, el fósforo reactivo disuelto promueve el crecimiento de algas. [17] [se necesita una mejor fuente ]
Vías de exposición
Hay varias formas de exposición a estas hepatotoxinas que los humanos pueden encontrar, una de las cuales es a través de actividades recreativas como nadar, surfear, pescar y otras actividades que involucran contacto directo con agua contaminada. [18] Otra vía de exposición poco común, aunque extremadamente tóxica, que ha sido identificada por los científicos es a través de cirugías de hemodiálisis. Uno de los casos fatales por intoxicación microquística por hemodiálisis se estudió en Brasil, donde el 48% de los pacientes que se sometieron a la cirugía en un período de tiempo específico fallecieron porque se encontró contaminada el agua utilizada en el procedimiento. [19]
Las microcistinas son químicamente estables en un amplio rango de temperatura y pH , posiblemente como resultado de su estructura cíclica. [20] La contaminación del agua por microcistina-LR es resistente a los tratamientos de ebullición y microondas. [21] Las proliferaciones de algas de bacterias productoras de microcistina pueden sobrepasar la capacidad de filtrado de las plantas de tratamiento de agua . Alguna evidencia muestra que la toxina puede transportarse mediante riego a la cadena alimentaria. [22] [23]
El lago Erie florece
En 2011, se produjo un brote récord de microcystis floreciente en el lago Erie , en parte relacionado con la primavera más húmeda registrada, y la expansión de las zonas muertas del fondo del lago, la reducción de las poblaciones de peces, las playas contaminadas y los daños a la industria turística local, que genera más de $ 10. mil millones en ingresos anuales. [1]
En agosto de 2014, la ciudad de Toledo, Ohio, detectó niveles peligrosos de microcistina en su suministro de agua debido a la proliferación de algas nocivas en el lago Erie, el más superficial de los Grandes Lagos . La ciudad emitió un aviso a aproximadamente 500.000 personas de que el agua no era segura para beber o cocinar. [24] [25] Un grupo de trabajo del estado de Ohio descubrió que el lago Erie recibía más fósforo que cualquier otro gran lago, tanto de las tierras de cultivo, debido a las prácticas agrícolas, como de los centros urbanos de tratamiento de agua. [17]
Área de la Bahía de San Francisco
En 2016, se encontró microcistina en mariscos del área de la bahía de San Francisco en el agua de mar, aparentemente a partir de la escorrentía de agua dulce, agravada por la sequía . [26]
Iowa
En 2018, el Departamento de Recursos Naturales de Iowa encontró microcistinas en niveles de .3 µg / L, o microgramos por litro, lo que equivale a .3 partes por mil millones en los suministros de agua cruda de 15 de los 26 sistemas públicos de agua probados. [27]
Efectos sobre la salud humana por exposición
Las microcistinas no pueden ser degradadas por proteasas estándar como pepsina , tripsina , colagenasa y quimotripsina debido a su naturaleza química cíclica. [20] Son hepatotóxicos , es decir, pueden causar daños graves al hígado . Una vez ingerida, la microcistina viaja al hígado a través del sistema de transporte de ácidos biliares, donde se almacena la mayoría, aunque algo permanece en el torrente sanguíneo y puede contaminar el tejido. [28] [29] [ página necesaria ] Los efectos agudos en la salud de Microcystin-LR son dolor abdominal, vómitos y náuseas, diarrea, dolor de cabeza, ampollas alrededor de la boca y dolor de garganta, tos seca y neumonía después de la inhalación. [30] [19]
Los estudios sugieren que la absorción de microcistinas ocurre en el tracto gastrointestinal. [18] Además, se encontró que estas hepatotoxinas inhiben la actividad de las enzimas proteicas fosfatasa PP1 y PP2A causando choque hemorrágico y se encontró que matan en 45 minutos en estudios con ratones. [31]
Parece haber información inadecuada para evaluar el potencial carcinogénico de las microcistinas mediante la aplicación de las Directrices de la EPA para la evaluación de riesgos carcinógenos. Algunos estudios sugieren que puede existir una relación entre los cánceres de hígado y colorrectal y la aparición de cianobacterias en el agua potable en China. [32] [33] [34] [35] [36] [37] Sin embargo, la evidencia es limitada debido a la capacidad limitada para evaluar y medir la exposición con precisión.
Regulación
En los EE. UU., La EPA emitió un aviso de salud en 2015. [38] Se calculó un aviso de salud de diez días para diferentes edades que se considera protector de los efectos adversos para la salud no cancerígenos durante una exposición de diez días a microcistinas en el agua potable: 0.3 μg / L para bebés alimentados con biberón y niños pequeños en edad preescolar y 1,6 μg / L para niños en edad escolar hasta adultos. [38] : 28-29
Ver también
- Microcystis
- Nodularin-R
Referencias
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Otras lecturas
- Centro Nacional de Evaluación Ambiental. Revisiones toxicológicas de toxinas cianobacterianas: microcistinas LR, RR, YR y LA (NCEA-C-1765)
enlaces externos
- Flores de algas nocivas (EPA) , recuperado el 12 de noviembre de 2018
- Algas verdiazules (cianobacterias) y sus toxinas (Health Canada)
- Cianobacterias tóxicas en el agua: una guía sobre sus consecuencias para la salud pública, monitoreo y manejo (OMS)
- Cianobacterias y cianotoxinas: información para sistemas de agua potable (EPA)
- Las cianobacterias están lejos del problema de Toledo por Carl Zimmer, 7 de agosto de 2014 (The New York Times)