Hidrológiai Közlöny 2007 (87. évfolyam)
4. szám - Kovács Tünde–Ács András–Kováts Nóra–Paulovits Gábor: Daphnia pulex táplálkozási aktivitásának gátlása cianobakteriális toxiditás hatására
25 Daphnia pulex táplálkozási aktivitásának gátlása cianobakteriális toxicitás hatására Kovács Tünde 1 - Ács András 1 - Kováts Nóra 1 - PaulovitsGábor 2 'Pannon Egyetem, Környezetmérnöki és Kémiai Technológia Tanszék, 8200. Veszprém Pf. 158, e-mail: toxlab(5)almo s . vein.hu 2MTA Balatoni Limnológiai Kutatóintézete, 8237. Tihany, Klebelsberg Kunó u. 3, e-mail: paulo@tres.blki.hu Kivonat: A cianobaktériumok elszaporodásaként jelentkező algavirágzás kialakulása a kedvező hőmérsékleten kívül a víz tápanyagtartalmától függ. A víz felszínének elszíneződését, zavarosodását is okozó jelenség hazánkban a felszíni vizek eutrofizálódásával lett gyakoribb. Ökológiai és környezet-egészségügyi szempontból a különböző cianobaktérium fajok által termelt toxinok és az élőlényekre kiváltott hatásuk kutatása fontos. Vizsgálataink során olyan nem-konvencionális, ökotoxikológiai teszteket alkalmaztunk, amelyek reprezentálják a valós befogadók, terhelést viselő ökoszisztémák újabb elemeit, emellett pedig lehetséges velük a mortalitás-vizsgálatok kiváltása is. A Daphnia pulex táplálkozási-aktivitás gátlás teszt vizsgálati eredményei alapján (nagyságrendben hasonló EC50 értékek) elmondható, hogy alkalmas lehet arra, hogy vízibolhák esetében a szabvány mortalitási teszthez képest rövidebb expozíciós idővel, „gyors reagálású" tesztként működjön, további előnye, hogy szubletális végpontot alkalmaz. Érzékenységét megállapítandó, további (nem feltétlenül cianobakteriális toxinokat tartalmazó) környezeti mintákat kell vizsgálnunk. Kulcsszavak: cianobaktérium, algavirágzás. Microcystis, Daphnia pulex, táplálkozás-aktivitás, alternatív ökotoxikológiai teszt 1. Bevezetés A cianobaktériumok alapvetően melegigényes fajok, a 25° C hőmérsékletű vízben kezdenek szaporodni, ezért tömeges előfordulások a mérsékelt övön az év néhány hónapjára korlátozódik. A kedvezőtlen időszak átvészelésére tartalék tápanyagokat raktározó cisztákat képeznek. Nagymértékű elszaporodásuk, az ún. algavirágzás a kedvező hőmérsékleten kívül még köthető a víz tápanyag-tartalmához is. Ilyenkor a víz felszínén intenzív elszíneződést (leggyakrabban zöld, ill. kékes-zöld, esetleg sárgászöld, sárga, vörös, barna), és zavarosodást lehet megfigyelni. A felszínen felgyülemlő élő és elhalt tömeg habot is képezhet. Az algavirágzások a felszíni vizek eutrofizálódásával váltak egyre gyakoribbá, bár vannak arra is adatok, hogy szórványosan a korábbi években is figyeltek meg tömeges elszaporodást. Entz Géza és Sebestyén Olga (1942) A Balaton élete című könyvükben azt írták a vízvirágzásokról: "Ilyen jelenség a Balatonunk életében olyannyira kivétel, hogy mindeddig csak néhány, kivételes feljegyzésünk van róla". Mára az algavirágzás, ill. az algák által termelt toxinok környezet-egészségügyi hatása világméretű problémává nőtték ki magukat. Egy adott algafaj többféle toxint is előállíthat, ill. ugyanazon toxint több faj is termelheti. A leggyakoribb és legismertebb hepatotoxin a mikrocisztin, amelyet a Microcystis, az Anabaena, a Nostoc és a Planktothrix (régebbi nevén Oscillatoria) genusba tartozó cianobaktériumok termelnek. Az első ilyen toxinokat a Microcystis aeruginosa nevű fajból izolálták, innen ered a mikrocisztin név is. A mikrocisztineket L-aminosav tartalmuk alapján nevezték el, így pl. a mikrocisztin-LR leucint (L) és arginint (R) tartalmaz, míg a mikrocisztin -YA tirozint (Y) és alanint (A) (Carmichael, 1992a). Eddig mintegy 65 mikrocisztin variánst izoláltak, amelyek LD 5 0 értéke az 50-300 ^g/testsűlykg tartományba esik (WHO, 1999). A Microcystis aeruginosa ill. egyéb cianobaktérium fajok által termelt szekunder metabolit, a mikrocisztin-LR feltehetőleg a leggyakrabban előforduló mikrocisztin (Carmichael, 1992b). Ez egyben a legtoxikusabb, LD 5 0 értéke 50 pg/testsűlykg. (Lokális különbségek természetesen előfordulhatnak: több esetben az MC-RR dominanciáját figyelték meg, így pl. japán tavakban (Shirai et al., 1991), marokkói víztározókban (Oudra et al., 2001), valamint a spanyol Guadiana folyóban (Moreno et al., 2004). Mikrocisztinre (pontosabban mikrocisztin-LR-re) a WHO által előírt határérték 1 (ig/1 (Chorus és Bartman, 1999). Az egyes toxinok kimutatására leggyakrabban HPLCt használnak. HPLC mellett alkalmaznak még nagynyomású vékonyréteg-kromatográfiás (HPTLC), vékony réteg kromatográfiás, kapilláris elektroforézis és MALDITOF tömegspektroszkópiás eljárásokat. Az ELISA teszt (Enzyme-Linked Immuno Sorbent Assay - enzimhez kötött immun-abszorbens teszt) kifejezetten mikrocisztinek kimutatására kidolgozott immunológiai eljárás (Kfir et al., 1986). Az alkalmazott poliklonális antitest jó keresztreakciót ad az MC-LR, MC-RR, MC-YR és nodularin toxinokkal, kevésbé érzékeny az MC-LY és MC-LA mikrocisztin formákra. Elsősorban gyorsasága és könnyű kivitelezhetősége miatt érdemel figyelmet. Ökotoxikológiai teszteket az egyes minták össz-toxicitásának meghatározására használunk. Ebben az esetben nem az egyes toxinok elkülönült hatását vizsgáljuk, hanem az adott minta (vízvirágzásból származó vízminták, laboratóriumi tenyészetek, sejtextraktumok) által tartalmazott valamennyi ismert és eddig még nem azonosított toxin ill. egyéb mérgezést okozó anyagcsere-termék össz ökotoxikológiai hatását. Az össztoxicitás mértéke ugyanakkor nem mindig korrelál a kimutatott, ismert toxinok mennyiségével: Jungmann (1995) pl. megemlíti, hogy olyan Microcystis aeruginosa kivonat bizonyult toxikusnak, amelyben mikrocisztin nem volt kimutatható. A toxicitás meghatározására a közelmúltig általánosan elfogadott eljárás volt az egérteszt, amelyben a membrán ultraszűréssel sterilizált és ultrahangos vagy fagyasztásos-felengedéses eljárással előkészített oldatból az egerek hasüregébe 0,1-1,0 ml-nyit injektálnak. Az LD 5 0 értékeket mg száraz tömeg per kg egér testsúlyra (bw) adják meg. (Az intraperitoneális tesztet azért alkalmazzák referencia jelleggel, mivel az orális adagolással kapott LD 5 0 értékek jóval magasabbak /pl. Fawell et al., 1994). Gerinces állatokon végzett kísérletről lévén szó, a teszt etikai szempontból aggályos, másrészt nem is reprezentálja a természetben kialakuló expozíciós utat. Az egérteszt kiváltására számos konvencionális ill. nemkonvencionális tesztet, ill. számításba jöhető teszt-organizmust vizsgáltak meg. Ökológiai relevancia szempont-
