Среда, 21 февраля, 2024
ДомойНаукаКризис в лагуне Индийской реки во Флориде: раскрытие скрытой опасности цветения токсичных...

Кризис в лагуне Индийской реки во Флориде: раскрытие скрытой опасности цветения токсичных водорослей

- Advertisement -

Лагуна реки Индиан во Флориде сталкивается с растущим цветением фитопланктона, что приводит к токсичным условиям. Исследование, проведенное Атлантическим университетом Флориды, выявило различные уровни токсичности и наличие как известных, так и потенциально новых токсинов, подчеркнув, что
важность мониторинга последствий для здоровья человека. На поверхности воды цветут ядовитые водоросли. Фото: Океанографический институт порта ФАУ.

Ученые отделения FAU Harbour открыли характерные закономерности повреждения клеток, связанные с токсинами, в лагуне Индиан-Ривер во Флориде.

Лагуна Индиан-Ривер (IRL) во Флориде, простирающаяся на 156 миль в длину, граничит с пятью округами и содержит пять заливов, соединяющих ее с Атлантическим океаном. В последнее время в этом устье произошло несколько случаев цветения фитопланктона, вызванных повышением сезонных температур и факторами окружающей среды.

Цветение водорослей производит множество мелких органических молекул, многие из которых могут быть токсичными для людей и животных. Среди таких продуцентов фикотоксинов есть Микроцистис синегнойная, пресноводная цианобактерия, которую можно найти в южной части ИРЛ. Измеримые количества микроцистинов были обнаружены в мазках из носа у людей, живущих и работающих вблизи этого района, хотя обнаружение микроцистинов в слизистых оболочках может свидетельствовать о том, что организм выполняет свою работу по их устранению.

Методология исследования

Чтобы помочь выявить потенциальную опасность для здоровья человека, связанную с вредоносным цветением водорослей в IRL, исследователи из Океанографического института Атлантического университета Флориды собрали пробы воды из 20 участков лагуны во время влажных и засушливых сезонов в течение трехлетнего периода. Образцы были экстрагированы для концентрации органических молекул, и эти экстракты использовались в испытаниях.

Чтобы определить наличие известных или новых токсинов, исследователи использовали панель иммортализованных клеточных линий человека, соответствующих печени, почкам и мозгу, для измерения цитотоксичности. В исследовании также использовались линии человеческих клеток, сконструированные для экспрессии переносчиков ионов, эритроцитов и активности против фермента протеинфосфатазы. Эти клетки и их биологическая активность были выбраны, поскольку известно, что они подвержены влиянию токсинов водорослей и демонстрируют уникальные образцы активности известных токсинов.

Эстер Гусман, доктор философии, автор-корреспондент и профессор-исследователь в портовом отделении FAU. Фото: Океанографический институт порта ФАУ.

Образцы тестировались при высоких концентрациях, чтобы обнаружить как можно больше метаболитов, а те, цитотоксичность которых превышала 50 процентов, считались активными. Образцы, показавшие высокую токсичность, были дополнительно подвергнуты жидкостной хроматографии и масс-спектрометрии высокого разрешения для оценки метаболитов, присутствующих в образце.

Результаты исследования и наблюдения

Результаты исследования, опубликованные в журнале Токсины, показали, что каждый контрольный токсин вызывал устойчивую картину цитотоксичности в группе анализируемых клеточных линий человека. По этой закономерности во время цветения была очевидна цитотоксичность, вызванная одним типом токсина. В отсутствие цветения наблюдаемая цитотоксичность отражала либо смесь токсинов, либо была вызвана неидентифицированным токсином.

«Самое интересное наблюдение нашего исследования заключается в том, что с помощью использованных клеточных линий мы смогли проследить закономерности известных токсинов», — сказала Эстер Гусман, доктор философии, автор-корреспондент и профессор-исследователь в FAU Harbour Branch. «Известные токсины наблюдались только во время цветения. Поскольку клеточная токсичность наблюдалась в отсутствие цветения, это позволяет предположить, что в это время могли присутствовать либо возникающие токсины, либо комбинация токсинов. Наши результаты показывают, что в лагуне могут присутствовать и другие токсины, которые могут нанести вред здоровью человека».

Согласно результатам исследования, самые северные участки лагуны показали меньшую токсичность, чем участки на юге. Цитотоксическое цветение наблюдалось как на юге (Микроцистис) и север (Пиродиний) лагуны. При отсутствии цветения Саут-Форк, Саут-Форк 2, Норт-Форк и Среднее устье (участки с первого по четвертый) в Южном IRL и Банана-Ривер, а также Норт-Банана-Ривер (НАСА) (участки 14 и 15) в Северной IRL, по-видимому, обладали наибольшей цитотоксичностью во время оценки.

Здоровые сайты и нераспознанные токсины

Напротив, Дженсен, залив Форт-Пирс, канал Харбор-Бранч-Линк-Порт, биогеохимическая обсерватория Земли/Океана Веро-Бич и Веро-Бич-Барбер-Бридж (участки с шестого по 10) оказались более здоровыми, поскольку в этих участках было мало образцов с цитотоксичностью выше 50 процентов. хотя на этих сайтах наблюдались статистически значимые различия.

«Основной вопрос, на который мы пытались ответить в этом исследовании, заключался в том, существуют ли нераспознанные токсины или другие сигнальные молекулы, связанные с вредным цветением водорослей в лагуне», — сказала Эми Райт, доктор философии, соавтор и профессор-исследователь FAU Harbour. Ветвь. «Собранные на сегодняшний день данные позволяют предположить, что это действительно так. Важно отметить, что использование аналитической панели для оценки присутствия токсичных материалов может позволить лучше контролировать воздействие на здоровье человека, особенно от новых токсинов внутри системы».

Исследователи отмечают, что микроцистины представляют собой в первую очередь угрозу здоровью человека в лагуне во время цветения, а из-за необходимости активного транспорта токсин необходимо будет проглотить или вдыхать, чтобы он представлял угрозу для человека.

«Проглатывания можно избежать, фильтруя воду через активированный уголь», — сказал Гусман. «Аналогично, эффекты, возникающие при вдыхании, эффективно блокируются слизистой оболочкой, которая улавливает токсины, которые впоследствии выводятся через кашель. Тем не менее, контакты с домашними животными и дикой природой все еще могут иметь место».

Ссылка: «Оценка потенциальных угроз здоровью человека от цветения водорослей в лагуне Индийской реки (США) в 2018–2021 годах: уникальные закономерности цитотоксичности, связанной с токсинами», Эстер А. Гусман, Тара А. Петерсон, Присцилла Л. Уиндер, Кирсти Т. Фрэнсис, Малкольм МакФарланд, Джилл С. Робертс, Дженнифер Сэндл и Эми Э. Райт, 16 ноября 2023 г., Токсины.
DOI: 10.3390/токсины15110664

Соавторы исследования Тара А. Петерсон, координатор отдела биологии раковых клеток, отделение FAU Harbour; Присцилла Уиндер, доктор философии, научный сотрудник по химическим исследованиям, FAU Harbour Branch; Кирсти Т. Фрэнсис, доктор философии, выпускница FAU и нынешний научный сотрудник в области молекулярной микробиологии Морской лаборатории Мота; Малкольм МакФарланд, доктор философии, доцент кафедры экологии фитопланктона, филиал FAU Harbour Branch; Джилл К. Робертс, ученый-химик, отделение FAU Harbour Branch; и Дженнифер Сэндл, ученый-химик из отделения FAU Harbour Branch.

Это исследование финансировалось за счет дискреционного гранта Флоридскому центру прибрежного здоровья и здоровья человека от Фонда Океанографического института Харбор-Бранч.

Исходная ссылка

- Advertisement -

Популярное по теме