Sinice (Cyanophyta) z rodzaju Microcystis, Oscillatoria, Anabaena, Aphanizomenon czy też Phormidium są zdolne są zdolne do wytwarzania hepatotoksyn (mikrocystyn), jak również licznej grupy neurotoksyn (anatoksyna-a, -a(s), -b, -c, -d, saksytoksyna, neosaksytoksyna, itp.) o bardzo zróżnicowanym mechanizmie działania na ekosystem i organizm ludzki. W pracy przedstawiono wyniki badań dotyczących zawartości neurotoksyn (Antx-a, Antx-a(s), HomoAntx-a) w wodzie ze Zbiornika Sulejowskiego. W oparciu o wskaźniki jakości wody oraz parametry jej oczyszczania scharakteryzowano skuteczność usuwania neurotoksyn w poszczególnych procesach oczyszczania wody. Stwierdzono, że zawartość neurotoksyn w biomasie pobranej ze Zbiornika Sulejowskiego wynosiła 0,1÷139,1 mg/g, natomiast ich średnia zawartość w ujmowanej wodzie wynosiła 1-5 mg/m3. Wykazano, że najskuteczniejszym etapem usuwania neurotoksyn (Antx-a, HomoAntx-a oraz Antx-a(s)) był etap ozonowania, którego skuteczność wynosiła 13,1÷23,1%, lecz była jednak niższa niż w wypadku usuwania mikrocystyny LR (58÷80%).
EN
Cyanobacteria (Cyanophyta) of the genus Microcystis, Oscillatoria, Anabaena, Alphanizomenon or Phormidium have the ability to produce hepatotoxins (microcystins) and a large group of neurotoxins (anatoxin-a, -a(s), -b, -c, -d, saxitoxin, neosaxitoxin, etc.) highly diverse in the mechanism of toxicity towards the ecosystem and humans (with an LD50 ranging from 10 to 200 mg/kg of human body). Samples of the Sulejów lake water were analyzed for the presence of neurotoxins (Antx-a, Antx-a(s) and HomoAntx-a). The efficiency of neurotoxins removal was assessed after particular unit process by taking into account the values of the water quality parameters measured prior to and after the treatment process. The content of neurotoxins in the biomass samples collected from the Sulejów Impoundment Lake varied from 0.1 to 139.1 mg/g, while in the lake water samples their content averaged between 1 and 5 mg/m3. Ozonation was found to be the most efficient unit process with an extent of neurotoxin (Antx-a, Antx-a(s) and HomoAntx-a) removal of 13.1 to 23.1%, which was, however, lower than that of misrocystin LR removal amounting to 58-80%.
Warunkiem właściwego rozpoznania istniejącego ryzyka oraz skutków narażenia na działanie BMAA jest optymalizacja i walidacja technik ekstrakcji i detekcji. Takie badania powinny być prowadzone o odpowiedniej charakterystyce metrologicznej.
Cyanobacteria are photosynthetic prokaryotes that produce a wide range of secondary metabolites. Part of them is toxic or shows bioactivity in other organisms, including mammals . The main classes of cyanobacterial toxins comprise of hepatotoxins, neurotoxins, cytotoxins, dermatotoxins and lipopolysaccharides. Hepatotoxins, microcystins and nodularins are the most common cyanotoxins. Microcystins, the cyclic heptapeptides are produced by freshwater cyanobacteria of the genera Microcystis, Anabaena, Planktothrix (Oscillatoria), Nostoc, Hapalosiphon and Anabaenopsis. Nodularin (NOD-R) the cyclic pentapeptide hepatotoxin is produced by brackish water cyanobacterium Nodularia spumigena. Microcystins and nodularins are extremely toxic due to their action on type 1 and 2A protein phosphatase enzymes that play a key role in the control of cellular meta-bolism. The main groups of neurotoxins produced by cyanobacteria include anatoxin-a, anatoxin-a(s), saxitoxins and the recently identified B-N-methylamino--L-alanine (BMAA). The latter has been reported to biomagnify within the Guam ecosystem and was suggested to be a possible cause of the amyotrophic lateral sclerosis/parkinsonism-dementia complex (ALS/PDC). In the Baltic Sea N. spumigena is the main toxic and bloom-forming cyanobacterial species [7]. Nodularin concentration can temporarily reach over 20 mg dm-3. The toxin accumulates in different elements of the Baltic ecosystem, including sediments, mussels and fish. Apart from NOD-R, minor amounts of other NOD analogues have been characterized in N. spumigena cells: geometrical isomers, linear forms, three demethylated analogues and three analogues with additional methyl group. Nodularin is characterized by high stability. The loss of the toxin in water is mainly due to degradation by the naturally occurring bacterial community. However, the UV radiation as well as sorption on sediments and sus-pended particles has also some impact on nodularin concentration. In organisms microcystins are detoxified by conjugation with activated glutathione, however, the pathway of nodularin biotransformation has not been revealed yet.
W pracy podjęto określenie fenotypu i genotypu szczepów C. botulinum. Poszukiwano również genów kodiyących BoNT typu А, В oraz E wśród szczepów rodzaju Clostridium. Uzyskane wyniki wskazują na powszechność występowania genu kodującego BoNT/E wśród szczepów rodząju Clostridium. Analiza fenotypu i genotypu szczepów C. botulinum wykazała występowanie szczepów fenotypu В o genotypie be jak również szczepów fenotypu A o genotypie ae.
EN
Neurotoxins produced by strains of Clostridium sp. are belonging to the most toxic biological substances. In the study phenotypes and genotypes of C. botulinum strains in animal studies in Vivo and on the DNA level were evaluated, respectively. Additionally, the presence of genes encoding BoNT toxins of A, B, and E types among strains of Clostridium sp. were identified. In case of C. botulinum DNA was isolated from vegetative bacterial cells and from spores. Two different genes encoding two different neurotoxins harboured by three strains of Ae biotype/ae genotype, and by two strains of B biotype/be genotype were detected. Additionally, above E type C. botulinum strains, the presence of gene encoding E type neurotoxin, was found in genome of two C. baratii, two C. butyricum, and C. bifidobacterium, and C. oedematicum strains. C. bifidobacterium and C. oedematicum strains positive for presence of gene encoding E type neurotoxin, were found negative for E neurotoxin production in vivo in TN test. The study indicates that genes encoding BoNT/E neurotoxins are very common among Clostridium species. Phenotype and genotype analysies indicated co-presence of В phenotype together with be genotype and A phenotype together with ae genotype among C. botulinum strains.
Cyjanobakterie są bogatym źródłem związków biologicznie aktywnych. Wiele z nich znalazło praktyczne zastosowanie w medycynie, kosmetyce i rolnictwie. Te same organizmy produkują również metabolity wtórne o działaniu toksycznym. Należą do nich hepatotoksyny, dermatotoksyny oraz neurotoksyny. Neurotoksyny (anatoksyny i saksitoksyny), ze względu na niską wartość dawki letalnej należą do najsilniejszych toksyn naturalnych. Do niedawna sądzono, że zakwity cyjanobakterii produkujących związki o działaniu neurotoksycznym występują znacznie rzadziej niż zakwity gatunków produkujących hepatotoksyny. Ostatnio jednak odkryto, u wielu cyjanobakterii, obecność neurotoksycznego aminokwasu BMAA (ß-Nmetyloamino- L-alanina). Przypuszcza się, że związany jest on z przypadkami choroby Alzheimera zarejestrowanymi w Kanadzie.
EN
Cyanobacteria are a rich source of biologically active compounds. Many of them have been practically used in medicine, cosmetics and agriculture industries. The same organisms also produce secondary metabolites that act as toxins. This group of toxins consists from hepatotoxins, dermatotoxins,and neurotoxins. Due to low lethal dose value the neurotoxins (anatoxins and saxitoxins) are considered to be the most toxic natural substances. Until recently, it has been thought that cyanobacteria species producing compounds with neurotoxic properties occur considerably more rarely than blooms of species producing hepatotoxins. However, in many cyanobacteria the presence of neurotoxic BMAA (ß-N-methylamine-Lalanine) has been lately discovered. It is supposed that BMAA may be related to Alzheimer disease cases recorded in Canada.
Zakwity wód powierzchniowych są na świecie powszechnym zjawiskiem. Masowy rozwój fitoplanktonu notowany jest zwykle w wodach o wysokiej trofii, charakteryzujących się wysokim stężeniem związków azotu i fosforu. Postępująca eutrofizacja wód oraz ocieplenie klimatu mogą przyczyniać się do częstszego występowania zakwitów cyjanobakterii (sinic) i produkowanych przez nie toksyn. Cyjanotoksyny zagrażają zdrowiu i życiu ludzi, stąd istnieje konieczność usuwania ich podczas produkcji wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi oraz zakaz korzystania z kąpielisk podczas masowego pojawu cyjanobakterii. Ze względu na sposób szkodliwego działania na organizmy ludzi i zwierząt, wyróżnia się: hepatotoksyny, neurotoksyny, cytotoksyny, dermatoksyny oraz irrytanty. W artykule przedstawiono czynniki wpływające na rozwój zakwitów cyjanobakterii i charakterystykę cyjanotoksyn wraz z przykładami ich negatywnego oddziaływania.
EN
Water blooms are common phenomenon in the world. Mass phytoplankton development is usually observed in waters of high trophy, characterized by high concentration of nitrogen and phosphorus compounds. Increase of water eutrophication and climate warming can contribute to more frequent occurrence of cyanobacteria blooms and detection their toxins. Cyjanotoxins are dangerous for people’s health and life, so there is a necessity of removal them from drinking water and closing beaches during intense cyanobacteria occurrence. There are several kinds of cyanotoxins distinguished on the account of their harmful health effect on humans and animals: hepatotoxins, neurotoxins, cytotoxins, dermatotoxins and irritants. In this article, factors influenced on cyanobacteria bloom development and cyanotoxins, and their harmful effects were described.