Sinivetikate toksiinid
Sinivetikate massilise arenemise tõttu tekkiv veeõitseng on saanud 21. sajandi alguses tavaliseks nähtuseks nii mage- kui ka merevees (vt joonis 14). Veeõitseng mõjutab veekogu väljanägemist, muutes vee vähe läbipaistvaks, sageli rohelise hernesupi taoliseks. Teisalt aga halvendavad sinivetikad vee kvaliteeti, tootes oma elutegevuse käigus toksiine, mis võivad ohustada inimesi ja koduloomi ning veekogu elustikku.
Joonis 14. Sinivetikate põhjustatud veeõitseng Peipsi järves (foto Arvo Tuvikene);
Sinivetikad on fotosünteesivad mikroskoopilised vetikad, kelle hulgas on nii koloonialisi kui ka niitjaid vorme (vt joonis 15). Sinivetikate rohket arengut seostatakse veekogude eutrofeerumisega, mis on osalt looduslik, osalt inimtegevuse tagajärjel kiirenenud protsess. Eutrofeerumist põhjustab liigne bioloogiliselt kättesaadavate lämmastiku- ja fosforiühendite juurdevool veekogusse, mida sinivetikad tarvitavad toiduks.
Joonis 15. Fotosid toksiine produtseerivatest sinivetikatest: Anabaena lemmermanni Richt. (foto Kairi Maileht); Planktothrix agardhii (Gomont) Anagnostidis & Komįrek (foto Kairi Maileht); Microcystis aeruginosa (Kützing) Kützing (Kairi Maileht), Nodularia spumigena (foto ….).
Kõik sinivetikad ei tooda toksiine ning samas ühe liigi erinevad tüved ei pruugi olla toksilised või on toksilised eri aegadel. Toime põhjal saab sinivetika toksiine jaotada mitmeti. Siinkohal käsitleme hepatotoksiine, mis kahjustavad maksa, ja neurotoksiine, mis kahjustavad närvisüsteemi.
Kõige laiemalt levinud maksamürgid on mikrotsüstiin ja nodulariin (vt joonis 16). Mikrotsüstiin on tsükliline heptapeptiid, mille keemiline struktuur on erakordselt varieeruv. Praegu tuntakse üle 60 mikrotsüstiini variandi, neist kõige enam levinud on mikrotsüstiin-LR. Mikrotsüstiine on võimelised produtseerima sinivetika perekondade Microcystis, Planktothrix, Anabaena, Nostoc ja Anabaenopsis liigid. Mikrotsüstiin akumuleerub selgroogsete maksas, kahjustades maksarakke ning põhjustades tugeva mürgistuse korral hemorraagilise šoki. Selle letaalne kontsentratsioon hiirkatsetes oli 50-600 µg kg-1 Nodulariin on tsükliline pentapeptiid, mida produtseerib laia levikuga (Austraalia, Uus-Meremaa, Läänemeri, Põhjameri) niitjas sinivetikas Nodularia spumigena. Nodulariin põhjustab kokkupuutel reostunud veega nahalöövet ning ärritustunnet silmades.
Joonis 16. Mikrotsüstiin-LR ja nodulariin-R keemiline struktuur (allikas: Wikipedia)
Tuntuimad sinivetikate toodetud närvimürgid on anatoksiinid ja saksitoksiinid (vt joonis Tiia 4). Anatoksiin-a letaalne kontsentratsioon hiirkatsetes oli 250 µg kg-1 ning seda toksiini on leitud sinivetika perekondadelt Anabaena, Oscillatoria, Aphanizomenon, Cylindospermopsis ja Microcystis. Anatoksiinid inhibeerivad närvirakkude ja närvilihaste omavahelist tööd, põhjustades üldist nõrkust, hingamisraskusi, lihaste paralüüsi ja krampe.
Joonis 17. Anatoksiin-a ja saksitoksiini keemiline struktuur (allikas: Wikipedia)
Närvimürkide hulka kuuluvad saksitoksiinid ehk PSP-toksiinid (paralytic shellfish poisons) akumuleeruvad koorikloomadesse (auster, krabi, vähk), ohustades nii ka neid toiduks tarvitavaid inimesi. Kaua aega arvati, et PSP-toksiine toodavad vaid vaguviburvetikad. 1960. aastate lõpus selgitasid Kanada teadlased välja, et ka sinivetikad (nt Aphanizomenon flos-aquae) eritavad neid oma elutegevuse käigus. Loomtestides kindlakstehtud saksitoksiini LD50 väärtus on vahemikus 20-600 µg kg-1 kehakaalu kohta. Raske mürgistuse korral esinevad mõne tunni jooksul lihaste paralüüs ja hingamisraskused. Esimene selline dokumenteeritud juhtum oli juba aastal 1798 Kanadas. Praeguseks on PSP-toksiinidest põhjustatud mürgistusjuhtumid saavutanud laia geograafilise leviku, esinedes praktiliselt igal mandril.
Senini ei ole ühtset (ametlikku) seisukohta, milline sinivetikatoksiini kontsentratsioon on ohtlik imetajatele. Kuna mikrotsüstiin-LR on imetajate jaoks üks toksilisemaid sinivetikatoksiine, töötas Maailma Terviseorganisatsioon (WHO) välja soovituse, mille kohaselt võiks selle sihtväärtus joogivees olla 1 µg/l. Sinivetikate ja nende toodetud toksiinide seiret veekogudes tehakse mitmesugustel põhjustel, alates fundamentaaluuringutest ja pinnaveekogude (suplusvee, vesikultuuride ja joogiveevarude) vee kvaliteedi hindamisest kuni uuringuteni joogivee kvaliteedi ja ohutuse tagamiseks. Nii klassikalises limnoloogias kui ka merebioloogias on aastakümneid määratud sinivetikate liigilist koosseisu ja arvukust. Sinivetikaõitsengute ja toksiinide kahjuliku mõju hindamiseks on see etapp seire strateegias jätkuvalt esikohal, ehkki pole veel selge, mis põhjusel ja millises ulatuses üksikud sinivetika perekonnad ja -liigid toksiine toodavad. Mikroskoobianalüüs koos veekogu visuaalse vaatluse ja võimaluse korral ajalooliste andmete analüüsiga annavad siiski hea vihje sinivetikate toksiinide määramise ja analüüsi tegemise vajalikkusele.
Algselt kasutati sinivetikate toksiinide kindlakstegemiseks bioteste (hiired, krevetid, moskiitode vastsed), kuid nende vähese tundlikkuse ja eetiliste küsimuste tekkimise tõttu on arendatud muid meetodeid. Kontrolluuringuteks kasutatakse praegu sageli immunoloogilist analüüsi (nt ELISA test), mille puhul toksiinide identifitseerimine toimub mono- või polüklonaalsete antikehadega. Meetod ei vaja proovi eelkäitlust, on kiire ja suure tundlikkusega. Elisa testi abil ei ole siiski võimalik eristada üksikuid mikrotsüstiini variante ning on risk saada valepositiivseid tulemusi või tegelikkusest madalam toksiini kontsentratsioon.
Kõige tüüpilisemad analüüsimeetodid sinivetikatoksiinide kindlakstegemiseks on kõrgrõhuvedelikkromatograafia (HPLC) ultraviolett- või fluorestsentsdetektoriga ja massispektromeetriline vedelikkromatograafia (LC-MS), kuid kasutusel on muidki meetodeid. Praeguseks on ISO standard välja töötatud vaid mikrotsüstiini määramiseks.
Üldjuhul sinivetikate toksiinid inimest otseselt ei ohusta, riskantne on vaid juua mürgiste sinivetikatega reostunud vett või minna ujuma nendega asustatud veekogusse. Küll aga on rohkem ohus kariloomad, kes võivad palaval päeval juua kalda äärest vetikaid sisaldavat vett ning selle tagajärjel surra. Suurema tõenäosusega mõjutavad sinivetikate toksiinid inimese tervist kaudselt, läbi bioakumulatsiooni. Mikrotsüstiini ja nodulariini akumuleerumine Läänemere töönduslikult olulistesse kaladesse on hästi tõendatud fakt, samuti saksitoksiinide kuhjumine karploomadesse.
Lugemist: http://moritz.botany.ut.ee/~olli/aldoc/phyco.pdf Chorus, I. & J. Bartram. 1999. Toxic cyanobacteria in water: a guide to their health consequences, monitoring and management. Taylor & Francis, 416 pp. Huisman, J., H.C.P. Matthijs & P.M. Visser. 2005. Harmful cyanobacteria. Springer, 241 pp. Ibelings, B.W. & I. Chorus. 2007. Accumulation of cyanobacterial toxins in freshwater „seafood“ and its consequences for public health: a review. Environmental polution 150, 177-192. Briand, J-F., Jacquet, P., Bernard, C. & Humbert, J-F. 2003.Hhealth hazards for terrestrial vertebrates from toxic cyanobacteria in surface water ecosystems. Veterinary research 34, 361-377. van Apeldoorn M.E., van Egmond H.P., Speijers, G.J. & G.J. Bakker. 2007. Toxins of Cyanobacteria. Molecular Nutrition & Food Research 51, 7-60.
1
