Mikrosistin TOKSISITAS (Mikrosistin dalam Mikrosystis)

I. mikrosistin TOKSISITAS

Sejarah

Laporan awal dari keracunan cyanobacteria mungkin sekitar 1.000 tahun lalu ketika Jenderal Zhu Ge-Ling melaporkan kematian pada tentara yang minum air dari sungai di China selatan yang hijau (1). Yang pertama dikenal dilaporkan kejadian keracunan toksin cyanobacteria adalah dari danau Australia pada tahun 1878 (2). Dengan meningkatnya eutrofikasi danau akibat peningkatan penggunaan pertanian dan tekanan populasi, jumlah mekar cyanobacteria tampaknya meningkat. Sebuah tingginya insiden kanker hati primer di Cina telah dikaitkan air minum terkontaminasi cyanobacterial (3) dan kontaminasi air persediaan untuk unit dialisis baru-baru mengakibatkan 60 kematian di Brasil (4). Insiden manusia gastroenteritis juga telah dilaporkan terkait dengan ganggang mekar di Pennsylvania, Virginia, New Jersey dan Washington, DC, di beberapa kasus melibatkan ribuan orang (5, 6). Sebuah Kesehatan Dunia Organization (WHO) dalam pedoman kualitas air minum diidentifikasi cyanobacteria sebagai salah satu daerah yang paling mendesak di mana bimbingan diperlukan (1). Pedoman WHO untuk microcystins dalam air minum jadi adalah 1 mg / L (Ppb), berdasarkan microcystin-LR, racun microcystin tertentu.

Taksonomi

Ganggang biru-hijau dari Cyanobacteria merupakan organisme kuno dan luar bias yang menghuni lingkungan yang sangat beragam, termasuk sumber air panas, danau Arktik, salju dan subur substrat seperti abu vulkanik, pasir gurun dan batu (1). Itu Cyanobacteria merupakan mikroalga primitif dengan klorofil tanaman dan mencakup hampir 2000 spesies. Cyanobacteria sebagai prokaryocytes tidak memiliki nukleus (7). Mereka tumbuh sebagai satu sel, sel tunggal dalam koloni atau sel tunggal dalam filamen. Meningkatkan tingkat nitrogen, fosfor, temperatur, cahaya dan nutrisi lainnya dapat menyebabkan terjadinya mekar ganggang dalam air sumber. Microcystis aeruginosa, Microcystis viridis, Aphanizomenon flos-aquae, dan spesies Anabaena semua terkait dengan microcystin, racun yang paling umum ditemukan dengan cyanobacteria (7). Dalam survei dari 167 sampel air di Florida, Microcystis (43%), Cylindrospermopsis (40%) dan Anabaena (29%) yang diamati paling sering (8). Ini cyanobacteria juga terjadi pada konsentrasi terbesar di perairan sampel (8). Dalam laporan yang sama, empat puluh tujuh dari sampel (28%) yang mematikan tikus ketika sampai sampai 1 mg (berat kering, sampel lyophilized) disuntik per tikus. Mekar ganggang dapat didominasi oleh spesies tunggal atau terdiri dari beberapa spesies. Bahkan dalam satu spesies mungkin ada campuran beracun dan non - strain beracun (1) Microcystis spesies,. aeruginosa paling sering Microcystis, yang paling sering dikaitkan dengan mekar ganggang terkait dengan hepatotoksisitas (1, 7). Lima puluh sampel yang diambil dari danau pasokan air manusia, air pertanian dan akuakultur fasilitas yang semua positif untuk aeruginosa Microcystis (9). Dengan lain wabah Cyanobacteria di Brasil yang menyebabkan kematian dalam unit dialisis, Anabaena dan Microcystis genera hadir dalam air pada 1.104 dan 9.755 unit (unit mengacu pada koloni yang bisa sampai 100 sel) per ml (4). Di Air permukaan Florida Cylindrospermopsis jumlah spesies melebihi 8.000 sel / ml untuk beberapa situs selama musim panas (8). Suplemen makanan kesehatan dipanen dari mekar alam di Oregon ditemukan mengandung setinggi 20 ug mikrosistin LR per gram suplemen (10). Cyanobacterial racun Para cyanotoxins adalah kelompok yang sangat beragam racun dari kedua bahan kimia dan toksikologi sudut pandang. Toksisitas termasuk neurotoksisitas, hepatotoksisitas, sitotoksisitas dan dermatotoxicity. Para microcystins adalah ganggang yang paling umum toksin yang ditemukan dan berhubungan dengan Microcystis, Anabaena, Oscillatgoria, Nostoc, Hapalosiphon dan Anabaenopsis spesies. The microcystins umumnya terkait dengan hepatotoksisitas (1). Para microcystins adalah heptapeptides siklik dengan variabel asam amino pada 7 posisi yang berbeda. Nama microcystin berasal dari racun yang pertama kali diisolasi dari aeruginosa Microcystis. Itu toksisitas microcystins adalah karena mereka yang kuat untuk mengikat protein fosfatase (1, 7, 11, 12). Saat utilitas air banyak yang prihatin tentang cara mengontrol bau dan rasa dan mungkin tidak sepenuhnya menghargai potensi konsekuensi jangka panjang rendah konsentrasi eksposur. Dengan keragaman racun, maka akan muncul bijaksana untuk fokus pertama pada microcystin, racun yang terjadi paling sering pada permukaan air pasokan. Ada berbagai microcystins yang sedikit berbeda namun  microcystin standar dan umum adalah mikrosistin LR (9CI) (RN 101.043-37 - 2). Mikrosistin kadang-kadang dikenal sebagai CN I Toxin (aeruginosa Microcystis) atau Toksin T 17 (Microcystis aeruginosa) dengan nama kimia Cyclo [2,3 - didehydro-N-methylalanyl-D-alanyl-L-leucyl-erythro-3-metil-D-B-Aspartyl- L-arginyl-(2S, 3S, 4E, 6E, 8s, 9S) -4,5,6,7-tetradehydro-9-metoksi-2 ,6,8-trimetil-10-fenil-3-aminodecanoyl-D-.gamma.-glutamil]. Struktur adalah sebagai berikut:

Toksisitas racun Cyanobacterial pada manusia

Banyak dari efek merugikan manusia dilaporkan dari cyanotoxins berasal dari dari epidemiologi penelitian atau laporan cegah dari keracunan. Tidak semua laporan hati-hati menentukan organisme dan terutama racun karena hanya baru-baru prosedur analitis telah tersedia untuk racun yang kompleks. Pada tahun 1931, low curah hujan menyebabkan air di cabang sisi Sungai Ohio untuk mengembangkan cyanobacterial mekar yang kemudian dicuci ke sungai utama. Sebagai mekar diguyur sungai, serangkaian wabah gastroenteritis terjadi yang bisa tidak dikaitkan dengan penyakit menular (1). Di Harare, Zimbabwe, gastritis dalam anak minum air dari reservoir bertepatan dengan blooming Microcystis setiap tahun dan di Brazil 88 kematian dilaporkan dikaitkan dengan cyanobacterial racun (4). Di Armidale, New South Wales Australia mengulangi mekar Microcystis aeruginosa telah didokumentasikan sejak tahun 1970-an. Pada tahun 1981, sebuah mekar yang luas dikaitkan dengan enzim serum meningkat konsisten dengan hepatotoksisitas (1). Sebuah penyelidikan hepatitis berat di unit dialisis dengan 50 kematian di Brasil 1996 mengungkapkan microcystins dari filter asupan unit dialisis ini (1). Serum dan sera dari pasien meninggal, dianalisis di CDC di Atlanta positif untuk microcystins. Sangat sedikit yang diketahui tentang efek dosis rendah kronis microcystin eksposur. Di Cina, insiden tertinggi kanker hati terjadi pada daerah dengan cyanobacteria melimpah di permukaan air (1). WHO telah mencatat bahwa peptida siklik merupakan kekhawatiran terbesar bagi kesehatan manusia karena paparan potensi mereka untuk konsentrasi rendah untuk jangka waktu yang lama.

Toksisitas racun Cyanobacterial di studi in vitro

Mikrosistin LR adalah inhibitor poten dari fosfatase protein 1 (PP-1) dan PP-2A (12) in vitro, tetapi tidak berpengaruh pada protein kinase C atau siklik AMP-dependent kinase (11). Microcystins muncul untuk bertindak serupa dengan promotor asam akadaic melalui PP-1 dan PP-2A berbeda dengan ester phorbol yang mengikat dan mengaktifkan protein kinase C (13). Mutagenisitas belum diamati untuk dimurnikan racun berasal dari Microcystis tetapi clastogenic untuk limfosit manusia (1). Ekstrak dari aeruginosa Microcystis tidak menyebabkan transformasi Suriah hamster embrio (SHE) sel tetapi ketika SHE sel pertama kali dimulai dengan methylcholanghrene, sebuah transformasi meningkat diamati (1).

Toksisitas racun Cyanobacterial dalam studi hewan

Microcystins

Setelah suntikan intraveneous atau intraperitoneal, microcystins pelokalan di hati

(14, 15). Ini tidak mudah melewati membran sel dan lokalisasi di hati tampaknya merupakan hasil dari penyerapan aktif oleh hepatosit (1). Itu microcystins sangat beracun dengan 25-150 mg / kg berat badan diberikan secara lisan atau letal pada tikus (1) intraperitoneal. Mungkin karena penyerapan yang buruk oral dosis jauh kurang beracun membutuhkan 5 sampai 10 mg / kg berat badan untuk mematikan di tikus (1). Para microcystins yang hepatotoksik (16) menyebabkan nekrosis hati dalam 60 menit dari dosis intraveneous (17). Ekstrak dari mekar aeruginosa Microcystis tidak menyebabkan tumor meningkat

harga di kelompok tikus diobati sampai dengan satu tahun (16). Ukuran kelompok kecil (40) dan pengobatan hanya untuk satu tahun mungkin telah mengurangi sensitivitas assay. Dalam studi lain, tikus yang diberi 20 mg / kg berat badan sekitar 4 kali per minggu selama 28 minggu mengembangkan neoplasma dari hati (18). Dalam sebuah laporan oleh Fawell et al., Dikutip dalam sebuah buku tentang cyanobacteria (1), microcystins lakukan tidak muncul untuk menunjukkan toksisitas perkembangan.

Usulan Studi

Pedoman WHO untuk microcystins berdasarkan microcystin LR adalah 1 mg / L untuk jadi air. Dengan meningkatkan teknik analisis, deteksi microcystins, seringkali atas mg 1 / L yang ditemukan di perairan permukaan. Hal ini penting untuk menentukan efek jangka panjang paparan konsentrasi rendah di microcystins

air minum. Kebutuhan ini juga diakui oleh WHO cyanobacteria (1). Mikrosistin LR dianjurkan untuk dipertimbangkan karena ini adalah salah satu racun cyanobacteria yang paling umum ditemukan di perairan AS. Karena penelitian toxicokinetic terbatas untuk microcystin LR, studi TK mungkin ditunjukkan. Disarankan bahwa 14 dan 90 hari penelitian yang digunakan untuk memilih dosis untuk studi jangka panjang. Penelitian harus mencakup tikus F344 dan B6C3F1 mouse. Kanker dianggap sebagai prioritas tinggi dengan penekanan pada kanker hepatoseluler. Microcystins dilaporkan untuk bertindak sebagai kelas asam Okadaic promotor tumor melalui penghambatan protein fosfatase 1 dan 2A (13). Oleh karena itu tambahan Penelitian menggunakan inisiator / promotor hewan model dapat diindikasikan. Fokusnya harus pada konsentrasi rendah. Para microcystins dapat menyebabkan mortalitas dan hepatotoksisitas pada hewan pengerat pada administrasi parenteral dari 5 sampai 10 mg / kg berat badan. Dalam sebuah survei terhadap konsentrasi Florida danau kurang dari satu mg / L untuk lebih besar 100 mg / L ditemukan. Konsentrasi di jadi yang air minum akan kurang. Manusia insiden toksisitas cyanobacteria dan ekotoksisitas telah hampir seluruhnya berfokus pada episode akut. Ada penting perlu untuk studi toksisitas minum air kronis. Dengan mengurangi bersih pasokan air, eutrofikasi meningkatnya air permukaan dan iklim global perubahan, toksisitas cyanobacteria muncul masalah. Sementara microcystin LR adalah logis pertama racun untuk racun evaluasi, Cylindrospermopsis dan Anabaena harus juga dipertimbangkan.

Referensi

   1.     Chorus, I., dan J. Bartram Beracun cyanobacteria dalam air,. Sebuah panduan untuk mereka konsekuensi kesehatan masyarakat, monitoring dan manajemen. London: E & FN Spon, 1999.

    2.     Francis, G. danau Australia Poisonous. Alam 18, 11-12 (1878).

   3.     Ueno, Y., S. Nagata, T. Tsutsumi, A. Hasegawa, MF Watanabe, H.-D. Park, G.-C. Chen, G. Chen, dan S.-Z. Yu. Deteksi microcystins, biru-hepatoxin alga hijau, dalam sampel air minum di Haimen dan Fusui, endemik bidang kanker hati primer di Cina, dengan immunoassay yang sangat sensitif. Karsinogenesis 17, 1317-1321 (1996).Pouria, S., A. de Andrade, J. Barbosa, R. Cavalcanti, V. Barreto, C. Ward, W. Preiser, G. Poon, G. Neild, dan G. Codd. Fatal microcystin keracunan di hemodialisis unit di Caruaru, Brasil. Lancet 325, 21-26 (1998).

   4.     Billings, WH penyakit Air terkait manusia di Timur Laut Pennsylvania dan itu diduga hubungan dengan biru-hijau mekar ganggang. Dalam: The Water Lingkungan: Racun Algal dan Kesehatan, diedit oleh WW Carmichael. New York, NY: Tekan Plenum, 1981, hal. 243-255.

   5.     Bourke, ATC, dan RB Hawes. Air tawar cyanobacteria (biru-hijau ganggang) dan kesehatan manusia Med.. J. Aust 11,. 491-492 (1983).

    6.     Hitzfeld, SM, SJ Hoger, dan DR Dietrich. Cyanobacterial racun: Selama pengolahan air minum dan penilaian risiko manusia Lingkungan Removal.. Kesehatan Perspect 108,. 113-122 (2000).

   7.     Williams, CD, J. Burns, A. Chapman, dan L. Flewelling. Penilaian Cyanotoxins di, Florida resevoirs danau dan sungai. ,. Lakelane Florida, Dept Perlindungan Lingkungan, 1999.

    8.     Hirooka, EY, MHP Pinotti, T. Tsutsumi, F. Yoshida, dan Y. Ueno. Survei microcystins dalam air antara 1995 dan 1996 di Parana, Brasil menggunakan ELISA Nat.. Racun 7, 103-109 (1999).

   9.      Schaeffer, DJ, PB Malpas, dan LL Barton. Penilaian risiko dari microcystin di diet Aphanizomenon flos-aquae. ECOTOX. Environ. Keamanan 44, 73-80 (1999).

   10. Honkanen, RE, J. Zwiller, RE Moore, SL harian, BS Khatra, M. Dukelow, dan AL Boynton. Karakterisasi mikrosistin-LR, ampuh inhibitor dari tipe 1 dan fosfatase 2A jenis protein. J. Biol. Chem 265, 19401. - 19.404 (1990).

   11. Toivola, DM, JE Eriksson, dan DL Brautigan. Identifikasi protein fosfatase 2A sebagai target utama untuk microcystin-LR di hati tikus homogenat FEBS Lett.. 344, 175-180 (1994).

   12. Fujiki, H., dan M. Suganuma. Fitur unik dari kegiatan asam Okadaic kelas promotor tumor. J. Kanker Res. Klinis Oncol 125,. 150-155 (1999).

   13. Falconer, IR, T. Buckley, dan Runnegar MT. Biologi paruh, organ distrubution dan ekskresi 125-I-berlabel peptida beracun dari biru-hijau alga Microcystis aeruginosa. Aust. J. Biol. Sci. 39, 17-21 (1986).

    14. Nishiwaki, R., T. Ohta, E. Sueoka, M. Suganuma, K. Harada, MF Watanabe, dan H. Fujiki. Dua aspek penting dari microcystin-LR: spesifik mengikat dan spesifisitas hati. Kanker Lett 83,. 283-289 (1994).

    15. Falconer, IR, JV Smith, ARB Jackson, A. Jones, dan MTC Runnegar. Toksisitas oral dari mekar dari aeruginosa Microcystis cyanobacterium diberikan kepada tikus selama periode sampai dengan 1 tahun. J. Toxicol. Environ. Kesehatan 24, 291-305 (1988).

    16. Hooser, SB, VR Beasley, EJ Basgall, WW Carmichael, dan WM Haschek. Mikrosistin-LR-diinduksi perubahan ultrastruktur pada tikus. Vet. Pathol. 27, 9-15 (1990).

    17. Ito, E., F. Kondo, K. Terao, dan K.-I. Harada. Neoplastik nodular formasi dalam hati tikus yang diinduksi oleh injeksi intraperitoneal berulang-ulang microcystin-LR. Toxicon 35, 1453-1457 (1997).

Untuk download dalam bentuk Ms.Word, KLIK DISINI

atau DISINI