Čtvrtek, 25. července 2024

Co jsou to cyanobakterie? Jaké známe toxiny sinic?

Sinice je označení pro fotosyntetizující gramnegativní eubakterie o velikosti buněk většinou 1-10 mikrometrů.

Co jsou to cyanobakterie? Jaké známe toxiny sinic?

Blahoslav Maršálek

Sinice = cyanobakterie = Cyanophyta

Sinice je označení pro fotosyntetizující gramnegativní eubakterie o velikosti buněk většinou 1-10 mikrometrů. Z tohoto složitého popisu vyplývá také složitost jejich začlenění pro vědu. O cyanobakterie se zajímají botanici, pak je nazývají cyanoprokaryofyta, ekologové, toxikologové a mikrobiologové je nazývají cyanobakterie. Botanici se o ně zajímají proto, že  jde o skupinu nejstarších organismů, které jsou schopny fotosyntetické asimilace stejně, jako vývojově mladší eukaryotní řasy a rostliny. Jednotlivé taxony cyanobakterií tvoří buď jednobuněčné, vláknité nebo koloniální uspořádání buněk. Kromě vegetativních buněk se u vláknitých sinic vyskytují heterocyty (sloužící k fixaci molekulárního dusíku) a artrospory (akinety), které slouží stejně jako spory bakterií k překonání nepříznivých podmínek.

Podle fosilních nálezů měly cyanobakterie významný podíl na vytvoření kyslíkaté atmosféry na Zemi, objevily se v prekambriu před 3 - 2,5 miliardami let a před 2 miliardami let se staly dominující skupinou organismů na Zemi. Vlastní vývoj cyanobakterií souvisí s anaerobními fotosyntetizujícími bakteriemi (chlorobakterie a purpurové bakterie), které jsou považovány za jejich předky. Samotné cyanobakterie však představují slepou vývojovou větev.

Jenobuněčné a koloniální sinice se rozmnožují dělením buněk, vláknité se rozmnožují hormogoniemi, nebo akinetami. Všeobecně je uznáváno nepohlavní rozmnožování, i když existují nepřímé důkazy o rekombinaci genů v parasexuálním procesu.

Z tohoto popisu vyplývá, že cyanobakterie jsou schopny přežívat v nejrůznějších podmínkách, nalezneme je jak v Antarktidě, tak v horkých vřídlech, jako symbiotické organizmy v lišejnících v čistém horském prostředí tak v odpadních a zamořených odpadních a radioaktivních vodách. Jsou schopny přijímat organické látky jako heterotrofní bakterie, tak žít ze světla a minerálních živin jako rostliny. Tento fakt je velmi nepříznivý především tehdy, uvažujeme-li o jejich potlačení.

Stále ještě jsou lidé, kteří si pletou řasy a sinice. Jde však o zcela odlišné organismy. Stavbou buňky jsou sinice bakterie a řasy rostliny. Z vývojového hlediska říkáme, že sinice jsou prokaryota (bakterie) a řasy eukaryota (tedy organizačně vyspělejší (patří sem řasy, houby, lišejníky, rostliny, živočichivé atd.). S tím souvisí také typ metabolismu a produkce různých biologicky aktivních látek. Cyanobakterie produkují širokou škálu látek, kterými mohou ovlivňovat své okolí. Patří sem oligosacharidy, organické kyseliny, peptidy, hormony, enzymy, antibiotika, polysacharidy, ale také pachy, pachutě a toxiny. Tři posledně jmenované skupiny látek se výrazně projevují tehdy, chceme-li používat vodu pro rekreační a vodárenské účely.

V posledních letech stoupá zájem státní správy a odborné veřejnosti o cyanobakterie a jejich metabolity. Nejsou-li cyanobakterie pod kontrolou, potýkáme se s problematikou toxických metabolitů v rekreačních a pitných vodách (tzv. vodní květy sinic). Jsou-li kultivovány v řízených podmínkách, mohou být zdrojem perspektivních biologických pesticidů a farmakologicky velmi účinných selektivních cytostatik (využití v onkologii), virocidních látek (patenty proti viru HIV) apod. Znalost biologie a taxonomie sinic patří mezi základní předpoklady využití těchto organismů v biotechnologii, farmakologii a dalších perspektivních oborech.

Je známo, že cyanobakterie (sinice) žijí fototrofně, jsou však také schopny žít mixotrofně nebo heterotrofně.Do svého okolí uvolňují - dle způsobu metabolismu - biologicky aktivní látky, kterými mohou ovlivňovat růst a vývoj ostatních vodních organismů, sebe navzájem, ale i fyzikální, biologické a chemické vlastnosti vody.

Dělení toxinů sinic / cyanobakterií

Alkaloidní neurotoxiny sinic

LD 50 : Anatoxin a 0.2mg/kg ž.v., anatoxin a(s) 0,02mg/kg ž.v., saxitoxin 0,01mg/kg ž.v., aphantoxiny 1-5 0,001-0,01mg/kg ž.v.

Příznaky intoxikace:

Velmi intenzivně působí na volně žijící i domácí zvířata. Nejčastější jsou křeče, nekoordinované pohyby, dávení, záchvaty zuřivosti, ztráta stability, dušení a následná smrt udušením. Efekt během 5 minut. Neurotoxiny mají ve vyváženém ekosystému malou stabilitu. Molekuly neurotoxinů jsou termosensibilní (inaktivace při teplotách nad +40°C).

Paralytické toxiny

LD 100 : Člověk 1mg, příznaky při 0.001mg/kg ž.v..

Příznaky intoxikace:

PSP jsou rychle absorbovány v zažívacím traktu, vyvolají rychlé příznaky (1-3min) zvracení, extrémně nízký tlak, nevolnosti, vliv na neuromuskulární a kardiovaskulární systém, smrt udušením.

Hepatotoxiny

Alkaloidní hepatotoxiny sinic

LD 100 : 0.4mg/kg ž.v.

Příznaky intoxikace:

Poškození tkáně jater a ledvin, nekrózy plic, srdce, sleziny, nadledvinek a brzlíku.

Peptidické hepatotoxiny sinic

LD 50 : Nejrozšířenější Microcystin LR: od 40 do 45 mg/kg živé hmotnosti.

Příznaky intoxikace:

Zvýšená hladina jaterních enzymů v krevním séru a další indikátory poškození jater (ALT, AST, GGT, bilirubin, alk. fosfatáza), hmotnost jater a ledvin je 2-3x větší, mikroembolie plic a ledvin. Sladkovodními sinicemi jsou produkovány zejména microcystiny a microviridiny. Jedná se o velmi termostabilní látky, jejichž aktivita není omezena ani po několika hodinách varu. V současné době je známo 28 různých microcystinů.

Tumor Promoting Factors

Typ toxinu: Microcystiny, nodularin, ...

Princip účinku:

Microcystin může být i silným tumorovým promotorem. Vyvolává kožní nádory u myší a podávání čistého purifikovaného preparátu mikrocystinu LR vedlo k indukci jaterního nádoru. Z osmi zkoumaných látek byl mikrocystin LR nejsilnější aktivátor růstu rakovinných buněk.

Cytotoxiny

Sinice produkují také širokou skupinu látek s cytotoxickými a cytostatickými účinky. Sinice rodu Tolypothrix produkovala cytotoxin, který má prokazatelné protinádorové aktivity.

Prymnetoxiny

Typ toxinu: Proteolipidy

Princip účinku:

Rozklad krevních buněk, cytotoxicita - integrita buněčných membrán, ichtyotoxicita (žába po metamorfoze není intoxikována, zatímco pulec umírá do 5 min)

Embryotoxiny

Vliv cyanotoxinů na poruchy vývoje a růstu plodu.

Dermatotoxické alkaloidy sinic / cyanobakterií

Název toxinu: Aplysiatoxin, lyngbyatoxin a chemicky neidentifikované frakce sinic.

Příznaky intoxikace:

Po požití záněty trávícího traktu, při kontaktu ekzantémy, dermatitidy.

Genotoxiny a mutageny

Mutagenní a genotoxická aktivita byla prokázána z frakcí sinic obsahující microcystiny a další neidentifikovatelné biotoxiny. Mutagenní metabolity jsou často potenciálními karcinogeny.

Lipopolysacharidy

LD 50 : LD 50 pro i.p. aplikaci myším je 1,1mg/kg živé váhy. Smrt nastává během 48 hodin.

Příznaky:

Puchýřky, otoky, pravěpodobně vliv na imunitní systém, průjmy, žaludeční nevolnosti a křeče, alergické podráždění kůže, zvracení a bolesti hlavy.

Imunotoxiny, imunomodulátory a imunosupresory

Alergie jsou nejčastější reakcí sensitivních jedinců na přítomnost vodního květu sinic. Nejohroženější skupinou obyvatel ve vztahu k imunotoxinům sinic patří děti a starší či nemocní obyvatelé. U těchto skupin lze očekávat oslabení imunitních reakcí, zesláblost a permanentní únavu až malátnost.

Literatura: Maršálek B. (2005) Co jsou cyanobakterie / sinice?

ZDROJ: www.toxicita.cz

Sdílet článek na sociálních sítích

Partneři

Asekol - zpětný odběr vysloužilého elektrozařízení
Ekolamp - zpětný odběr světelných zdrojů
ELEKTROWIN - kolektivní systém svetelné zdroje, elektronická zařízení
EKO-KOM - systém sběru a recyklace obalových odpadů
INISOFT - software pro odpady a životní prostředí
ELKOPLAST CZ, s.r.o. - česká rodinná výrobní společnost která působí především v oblasti odpadového hospodářství a hospodaření s vodou
NEVAJGLUJ a.s. - kolektivní systém pro plnění povinností pro tabákové výrobky s filtry a filtry uváděné na trh pro použití v kombinaci s tabákovými výrobky
E.ON Energy Globe oceňuje projekty a nápady, které pomáhají šetřit přírodu a energii
Ukliďme Česko - dobrovolnické úklidy
Kam s ním? - snadné a rychlé vyhledání míst ve vašem okolí, kde se můžete legálně zbavit nechtěných věcí a odpadů