Übersicht über Cyanobakterien
Blau-grüne Algen, besser bekannt als Cyanobakterien, sind häufig in Süßwassersystemen zu finden. Cyanobakterien werden oft mit Grünalgen verwechselt, da beide dichte Matten bilden können, die Aktivitäten wie Schwimmen und Angeln behindern und Geruchsprobleme und Sauerstoffmangel verursachen können. Im Gegensatz zu Cyanobakterien wird jedoch nicht angenommen, dass Grünalgen Giftstoffe produzieren. Einige Süßwasser-Cyanobakterienblüten oder CyanoHABs sind in der Lage, hochwirksame Toxine zu produzieren, die als Cyanotoxine bekannt sind.
Überblick über Cyanotoxine
Cyanotoxine werden in den Zellen der Cyanobakterien (intrazellulär) produziert und enthalten. Die Freisetzung dieser Toxine in einer Algenblüte in das umgebende Wasser erfolgt meist während des Zelltods und der Lyse (d.h. Zellbruch) im Gegensatz zur kontinuierlichen Ausscheidung aus den Cyanobakterienzellen. Einige Cyanobakterienarten sind jedoch in der Lage, Toxine (extrazellulär) ins Wasser abzugeben, ohne dass es zu einem Zellbruch oder Zelltod kommt.
Toxinproduzierende Cyanobakterienarten
Cyanotoxine können von einer Vielzahl von planktonischen Cyanobakterien produziert werden. Einige der am häufigsten vorkommenden Gattungen sind Microcystis, Dolichospermum (früher Anabaena) und Planktothrix.
Microcystis ist die am häufigsten blütenbildende Gattung und ist fast immer giftig. Microcystis-Blüten ähneln einem grünlichen, dicken, farbähnlichen (manchmal körnigen) Material, das sich an den Ufern ansammelt. Ablagerungen, die an den Ufern von Seen trocknen, können mehrere Monate lang hohe Konzentrationen von Microcystin enthalten, so dass sich die Toxine im Wasser auflösen können, selbst wenn die Zellen nicht mehr leben oder wenn die Blüte vor kurzem zusammengebrochen ist.
Arten der fadenförmigen Gattung Dolichospermum bilden schleimige Sommerblüten auf der Oberfläche von eutrophen Seen und Stauseen. Dolichospermum-Blüten können sich schnell entwickeln und sehen aus wie grüne Farbe. In weniger eutrophen Gewässern bilden einige Arten auch Kolonien, die sich als große dunkle Punkte in Wasserproben und auf Filtern nach der Filtration abzeichnen.
Planktothrix agardhii bildet lange, schlanke, gerade Fäden, die normalerweise getrennt bleiben, aber dichte Oberflächenschichten bilden. Sein Vorhandensein kann sich durch einen starken erdigen Geruch bemerkbar machen, und die Fäden lassen sich in einer Wasserprobe leicht visuell erkennen.
Die am häufigsten in den USA gefundenen Cyanotoxine
Die am häufigsten in den USA gefundenen Cyanotoxine sind Microcystine, Cylindrospermopsin, Anatoxine und Saxitoxine.
Microcystine
Microcystine werden von Dolichospermum (früher Anabaena), Fischerella, Gloeotrichia, Nodularia, Nostoc, Oscillatoria, Mitgliedern von Microcystis und Planktothrix produziert. Microcystine sind die am weitesten verbreiteten Cyanobakterientoxine und können sich in gewöhnlichen aquatischen Wirbeltieren und Wirbellosen wie Fischen, Muscheln und Zooplankton bioakkumulieren. Microcystine schädigen vor allem die Leber (Hepatotoxin), können aber auch die Nieren und das Fortpflanzungssystem beeinträchtigen. Zwar gibt es Hinweise auf einen Zusammenhang zwischen Leber- und Darmkrebs beim Menschen und der Exposition gegenüber Microcystinen und einige Hinweise darauf, dass Microcystin-LR in mechanistischen Studien als Tumorpromotor wirkt, doch hat die EPA festgestellt, dass die Informationen zur Bewertung des karzinogenen Potenzials von Microcystinen beim Menschen aufgrund der wenigen verfügbaren Humanstudien unzureichend sind (d.h.,
Zylindrospermopsin
Zylindrospermopsin wird normalerweise von Raphidiopsis (früher Cylindrospermopsis), raciborskii (C. raciborskii), Aphanizomenon flos-aquae, Aphanizomenon gracile, Aphanizomenon ovalisporum, Umezakia natans, Dolichospermum (früher Anabaena) bergii, Dolichospermum lapponica, Dolichospermum planctonica, Lyngbya wollei, Rhaphidiopsis curvata und Rhaphidiopsis mediterranea. Die wichtigsten toxischen Wirkungen dieses Toxins sind Leber- und Nierenschäden. Gemäß den EPA-Richtlinien für die Bewertung krebserzeugender Risiken liegen keine ausreichenden Informationen vor, um das karzinogene Potenzial von Cylindrospermopsin zu bewerten.
Anatoxine
Anatoxine binden an neuronale nikotinische Acetylcholinrezeptoren, die das zentrale Nervensystem beeinflussen (Neurotoxine). Es gibt mehrere Varianten, darunter Anatoxin-a, Homoanatoxin-a und Anatoxin-a(s). Diese Toxine sind hauptsächlich mit den Cyanobakterien-Gattungen Chrysosporum (Aphanizomenon) ovalisporum, Cuspidothrix, Raphidiopsis (früher Cylindrospermopsis), Cylindrospermum, Dolichospermum, Microcystis, Oscillatoria, Planktothrix, Phormidium, Dolichospermum (früher Anabaena) flos-aquae, A. lemmermannii Raphidiopsis mediterranea (Stamm von Raphidiopsis raciborskii), Tychonema und Woronichinia. Es liegen keine Informationen über die Karzinogenität von Anatoxin-a bei Mensch oder Tier oder über mögliche karzinogene Vorläuferwirkungen vor.
Saxitoxine
Saxitoxine sind Vertreter einer großen Toxinfamilie, die als PSP-Toxine (Paralytic Shellfish Poisoning) bezeichnet werden. Wenn toxigene marine Dinoflagellaten von Muscheln verzehrt werden, konzentrieren sich die Toxine und werden an die Konsumenten der Muscheln abgegeben. Diese Toxine wurden auch in Süßwasser-Cyanobakterien nachgewiesen, darunter Aphanizomenon flos-aquae, Dolichospermum (früher Anabaena) circinalis, Lyngbya wollei, Planktothrix spp. und ein brasilianisches Isolat von Raphidiopsis raciborskii.
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