Czy sinice są groźne dla zdrowia człowieka?

Czym są sinice?

Sinice, nazywane również cyjanofitami, cyjanobakteriami oraz cyjanoprokariotami, to nazwa odnosząca się do gromady organizmów samożywnych należących początkowo do roślin, jednak według współczesnego piśmiennictwa są zaliczane do prokariotów znajdujących się w królestwie bakterii. Sinice mają zdolność do fotosyntezy — stąd początkowe przypasowanie ich do roślin.
Są to organizmy niezwykle odporne, zwłaszcza na susze i wysokie temperatury, dlatego są w stanie przetrwać w każdych warunkach na Ziemi. Część sinic zawiera toksyny, szczególnie niebezpieczne, jeśli pojawią się w zbiornikach wodnych. Z tego względu, kiedy sinice znajdują się w morzu lub jeziorze, kąpieliska są zamykane.

Jak wygląda podział i chatakterystyka toksyn wytwarzanych przez sinice?

Toksyny produkowane przez sinice można sklasyfikować według ich właściwości toksykologicznych. Wyróżniamy neurotoksyny (np. anatoksyna-a, anatoksyna-a(s), saksytoksyna i neosaksytoksyna); wywołujące nowotwory (np. mikrocystyny, lipopolisacharydy); dermatotoksyny (np. lyngbyatoksyna-a, aplysiatoksyna i lipopolisacharydy); hepatotoksyny (np. mikrocystyny, nodularyny i cylindrospermopsyna).

Hepatotoksyny

W tej grupie wyróżnia się dwie klasy związków: mikrocystyny oraz nodularyny. Mikrocystyny to cząsteczki o masie wahającej się od 900-1100 Da, zbudowane z 7 aminokwasów, o podstawowej strukturze cyklo(-D-AlaL–X–D–MeAsp–Y–Adda–D–Glu–Mdha-), gdzie X i L to różne aminokwasy szeregu L, D-MeAsp to kwas Derytro-β-metylo asparaginowy. Za toksyczne właściwości odpowiedzialny jest kwas (2S,3S,8S,9S,4E,6E)-3amino-9-metoksy-2,6,8-trimetylo-10-fenylodeka-4,6dienowy, w skrócie nazywany Adda. Dotychczas zidentyfikowano około 90 analogów tego związku, różniących się toksycznością. LD50 (dawka letalna) u myszy dla najpowszechniej występującej formy Mikrocystyny-LR wynosi 50µg/kg. W około 60–90% zakwitów sinicowych stwierdza się obecność mikrocystyn.

Producentem nodularyny są przede wszystkim słonowodne sinice Nodularia spumigena. Wartość LD50 u myszy wynosi 30–50 µg/kg. Zarówno mikrocystyny, jak i nodularyny ulegają akumulacji w kolejnych ogniwach łańcucha pokarmowego. Mikrocystyny znajdowano w tkankach skorupiaków zooplanktonowych, ślimaków, larw krabów, małżach i rybach. Nodularyny stwierdza się w tkankach zwierząt wykorzystywanych w celach konsumpcyjnych np. małża Mytilus edulis, krewetek, flądry, dorsza czy ciernika. Stwierdzono również, że gotowanie nie niszczy opisywanych toksyn, a jedynie dystrybuuje ją między mięsem, wnętrznościami a wodą użytą do gotowania. Hepatotoksyczne działanie mikrocystyn i nodularyn polega na niekowalencyjnym wiązaniu fosfataz serynowo-treonino- wymi PP1 i PP2A w komórkach wątroby, co prowadzi do inhibicji aktywności fosfataz, a w rezultacie do hiperfosforylacji białek (filamentów pośrednich i mikrofilamentów)  i uszkodzenia cytoszkieletu wątroby. Ponadto mikrocystyna może powodować uszkodzenie wątroby w wyniku podwyższania poziomu γ-glutamyl transferazy. Nodularyny i mikrocystyny mogą również promować rozwój nowotworów wątroby oraz indukować apoptozę i nekrozę hepatocytów. W 1996 roku w Brazyli zmarło 76 pacjentów poddawanych hemodializie, do której użyto wody skażonej mikrocystyną. Do objawów najpowszechniej występujących po spożyciu wody skażonej nodularyną lub mikrocsytyną należą: gorączka, wymioty  i biegunka. Skórna ekspozycja daje objawy podrażnienia, wysypki czy zapalenia skóry.

Cytotoksyny

Przedstawicielem tej grupy toksyn sinicowych jest cylindrospermopsyna. Jest to trójpierścieniowy alkaloid, w skład którego wchodzi grupa guanidynowa, połączona z grupą hydroksymetylouracylową. Jej masa cząsteczkowa wynosi 415 Da. Stwierdzono wysoką odporność cylindrospermopsyny przy ekspozycji na pełen zakres pH, różne temperatury (gotowanie wody nie eliminuje toksyny) i różną intensywność światła. LD50  u myszy wynosi 200–2100 µg/kg.

Dotychczas stwierdzono kumulację cylindrospermopsyny w tkankach różnych gatunków raków i małża Anodonta cygnea. Toksyna ta zaburza funkcjonowanie różnych szlaków metabolicznych. Ma działanie przede wszystkim hepatotoksyczne, w mniejszym stopniu ogólnie cytotoksyczne oraz neurotoksyczne. Pierwszy potwierdzony przypadek zatrucia cylindrospermopsyną odnotowano w 1979 r. w Palm Island (Australia). W wyniku zakwitu C. raciborskii w źródle wody pitnej hospitalizowano 148 dzieci z objawami zatrucia pokarmowego, krwawymi biegunkami, powiększoną wątrobą, bólami głowy i wymiotami. Cylindrospermopsyna wpływa na inhibicję glutationu, syntezy białek i cytochromu P450. Ma również działanie genotoksyczne i może prowadzić do utraty chromosomów i pęknięcia nici DNA. U ssa- ków zatrucie może prowadzić do nowotworów wątroby, nerek, grasicy i wad serca.

Neurotoksyny

Do neurotoksycznych alkaloidów należą dwie grupy związków: anatoksyny i saksitoksyny (STX). W grupie anatoksyn występuje anatoksyna-a, homoanatoksyna-a oraz anatoksyna a(S). Anatoksyna-a jest dwurzędową, dwucykliczną aminą o masie cząsteczkowej 165 Da, będącą strukturalnym analogiem kokainy. Dawka LD50 dla myszy wynosi 200–250 µg/kg. Homoanatoksyna-a (masa cząsteczkowa: 179 Da) jest homologiem anatoksyny-a.  W miejscu grupy acetylowej znajduje się grupa propionylowa. Dawka LD50 u myszy jest wyższa i wynosi 288578 µg/kg. Anatoksyna-a syntezowana jest przez większą liczbę gatunków sinic, podczas gdy homoanatoksynę-a wyizolowano głownie ze szczepów Oscillatoria formosum. Dotychczas zaobserwowano silną akumulację anatoksyny-a przez karpia (0,768 µg toksyny na 1 g suchej masy ryby) i doświadczalnie u omułka europejskiego (Mytilus galloprovincialis). Anatoksyna-a  i homoanatoksyna-a wiążą się z receptorem nikotynowym, do którego mają większe powinocwactwo niż acetylocholina. Prowadzi to do otwarcia kanałów jonowych  i depolaryzacji błony komórkowej mięśni. Acetylocholinesteraza nie rozkłada toksyn, w związku z czym dochodzi do stałej depolaryzacji synapsy mięśniowo-nerwowej, czemu towarzyszą skurcze. Dotychczas nie potwierdzono przypadków zatruć ludzi anatoksyną-a, jej obecność została jednak stwierdzona w suplementach diety opartych o biomasę alg.

Pod względem budowy chemicznej, anatoksyna-a(S) nie przypomina anatoksyny-a. Jest ona estrem N-hydro- ksyguanidyno-metylo-fosforanowym o masie cząsteczkowej 252 Da. Dotychczas nie stwierdzono istnienia żadnych analogów tego związku. Produkowana jest przez dwa gatunki z rodzaju Anabaena: A. flosaquae i A. lemmermanni. Charakteryzuje się zdecydowanie wyższą toksycznością niż anatoksyna-a: LD50 dla myszy wynosi 20 µg/kg. Anatoksyna-a(S) jest inhibitorem cholinoesterazy o mechanizmie zbliżonym do organofosforowych insektycydów, takich jak paration. Może powodowaćv silny ślinotok.

Saksitoksyny (STX) to grupa alkaloidów syntezowana przez morskie gatunki sinic. Należą do nich trialkilotetrahydropuryny. Dotychczas odkryto 30 różnych izomerów tych związków. Poza komórkami sinic, STX syntezowane są również przez niektóre gatunki bruzdnic (Dinoflagellata) należących do rodzajów: Alexandrium, Pyrodinium i Gymnodinium. STX odpowiadzialne są za tzw. morskie toksyny paraliżujące (Paralytic Shellfish Poisons). Bioakumulacja tych związków ma miejsce głównie w tkankach różnych gatunków małży. Dawka LD50 dla myszy do zaledwie 10 µg/kg, przypadki śmiertelne u ludzi odnotowywano już przy spożyciu 1 mg STX. Łagodne objawy zatrucia występują już przy 120–304 µg/osobę. Działanie STX polega na inhibicji komórkowego potencjału czynnościowego w pobudzonych tkankach mięśni i nerwów  w wyniku blokady kanałów sodowych w błonie neuronu, co prowadzi do braku przewodzenia jonów sodu. STX mają również działanie dermatotoksyczne i cytotoksyczne. W Finlandii u dzieci w wieku 2–10 lat w wyniku kąpieli w jeziorach skażonych STX wystąpiły wysypki skórne, podrażnienia oczu, bóle brzucha i objawy zbliżone do grypy.

Dermatotoksyny i irritanty

Do toksyn o działaniu dermatotoksycznym zalicza się lyngbyatoksyny, aplysiotoksyny, debromoaplysiotoksyny i lipopolisacharydy. Pierwsza grupa to alkaloidy indolowe o budowie zbliżonej do teleocydyny A. Wyróżnia się lyngbyatoksynę-a, -b, -c, które produkowane są przez sinice z rodzaju Lyngbya. Masa cząsteczkowa tych związków wynosi 437 Da. LD50 u myszy dla lyngbyatoksyn wynosi 250 µg/kg. Związki te są silnie kumulowane ten przez morskie żółwie Chelonia mydas, których mięso przeznacza się na cele konsumpcyjne. Lyngbyatoksyna-a promuje procesy nowotworowe skóry w sposób podobny do octanu 12-Otetradekanoiloforbolu (TPA), znanego czynnika kancerogennego. Lyngbyatoksyna jest również aktywatorem białkowej kinazy C. Ma słabe właściwości lipofilne, penetrację ludzkiej skóry po godzinnej ekspozycji szacuje się na 26% dawki. Powoduje podrażnienia i zapalenia skóry. W przypadku połknięcia prowadzi do zapalenia przełyku i przewodu pokarmowego.

Aplysiatoksyny (masa cząsteczkowa 671 Da) i debromoaplysiotoksyny (masa cząsteczkowa 592 Da) to fenolowe bislakton. Po raz pierwszy wyizolowano je od mięczaków z rodzaju Stylocheilus. Dotychczas nie wykazano bioakumulacji tych toksyn w tkankach zwierząt wodnych. LD50 u myszy wynosi 100–120 μg/kg. Zarówno aplysiatoksyna i dermatotoksyna są potencjalnymi promotorami nowotworów i silnymi aktywatorami kinazy białkowej C. Przy bezpośrednim kontakcie ze skażoną wodą występowały objawy silnego podrażnienia skóry, liczne wysypki i pęcherze. Potwierdzono również ogólnoustrojowe działanie toksyczne aplysiatoksyn. W 1994 r. na Hawajach w wyniku spożycia krasnorostów Gracilaria coronopifolia, na po- wierzchni, których znajdowały się sinice peryfitonowe produkujące aplysiatoksyny, obserwowano objawy zatrucia pokarmowego i silne biegunki, występujące 15–90 minut od momentu spożycia. Obserwowano również zapalenie jamy ustnej i gardła, ból w tych okolicach utrzymywał się 4 godziny po spożyciu. Podobne przypadki miały miejsce m.in. w Guam, Kalifornii, Okinawie i wszystkie zwiazane były ze spożyciem konsumpcyjnych alg, które zanieczyszczone były komórkami toksycznych sinic.

Lipolisacharyd (LPS) jest powszechnie obecny w komórkach sinic, tworząc kompleksy z białkami i fosfolipidami. LPS sinicowy jest mniej toksyczny od LPS Enterobacteriaceae. Toksyczność zależy od gatunku sinic, LD50 dla myszy waha się od 40 do 425 mg/kg. Pośród różnych szczepów najpowszechniej występującej sinicy Microcystis aeruginosa, LD50 u myszy wynosi poniżej 50 mg/kg. LPS ma działanie przede wszystkim irrytacyjne, może powodować podrażnienia skóry, oczu, reakcje alergiczne. W literaturze opisywano również takie objawy działania LPS, jak biegunki, bóle głowy i stany okołogrypowe.

Jak leczy się zatrucie sinicami?

Nie ma leku na zatrucie sinicami.

Leczenie polega przede wszystkim na łagodzeniu objawów. Dodatkowo najczęściej zaleca się nawadnianie chorego – przyjmowanie dużych ilości płynów przyspiesza proces usuwania toksyn z organizmu. Ciężkie zatrucia wymagają pilnej interwencji lekarskiej i obserwacji szpitalnej. Pod kontrolą lekarską powinny znaleźć się szczególnie dzieci i osoby starsze.

Należy pamiętać, że toksyny sinicowe mogą powodować procesy nowotworowe skóry i nowotwory wątroby. W przypadku pojawienia się objawów tych nowotworów należy udać się na konsultację do lekarza onkologa.

Gdzie  udać się na konsultację do lekarza onkologa?

Onkolmed Lecznica Onkologiczna to prywatna przychodnia, do której można przyjść na konsultację do lekarza onkologa. Pracują tu, w opini pacjentów, najlepsi specjaliści w leczeniu różnych rodzai nowotworów, w tym nowotworów skóry i wątroby.

W celu umówienia się na konsultację do onkologa skontaktuj się z Onkolmed Lecznica Onkologiczna.

Źródła:
jms.ump.edu.pl/uploads/2009/5-6/353_5-6_78_2009.pdf
tchie.uni.opole.pl/freeECE/S_15_1/GalczynskiOciepa_15(S1).pdf