Hidrológiai Közlöny 2011 (91. évfolyam)
6. szám - LII. Hidrobiológus Napok: „Alkalmazott hidrobiológia” Tihany, 2010. október 6-8.
110 HIDROLÓGIAI KÖZLÖNY 2011. 91. ÉVF. 6. SZ. Balatonból izolált cianobaktériumok vizes kivonatainak bioaktiv hatásai - összehasonlító vizsgálatok 'Vehovszky Ágnes, 2Áes András, 'Kovács W. Attila, 'Szabó Henriette, 'Győri János, 'Gácsi Mariann, 'Farkas Anna 'MTA, Balatoni Limnológiai Kutatóintézet, 8237.Tihany, 2 Pannon Egyetem, Veszprém Kivonat: Természetes tömegprodukció során gyűjtött cianobaktérium minták in vivo (THAMNOTOX-F, ArTox, DAPHTOX-F™, ToxAlert 100) toxikológiai elemzése bizonyítja, hogy sporadikusan mind a Balatonban mind a Kis-Balaton területén megjelenhetnek toxikus Cylindrospermopsis ill. Aphanizomenon algatörzsek. Izolált C. raciborskii törzsek CHO-K1 sejttenyészeten megállapított rövid-és hosszútávú citotoxikus hatásai többféle hatásmechanizmra utalnak. Hasonlóan a neurotoxikológiai eredmények szerint egyes C. raciborskii illetve Aphanizomenon törzsek kivonatai az idegsejtek acetilkolin receptorain ill. az acetilkolineszteráz enzimen eltérő támadáspontokon hatnak. Analitikai vizsgálatok azonban nem igazolták ismert cianotoxinok jelenlétét, vagyis a cito- és neurotoxikus hatások feltehetően eddig nem detektált toxikus metabolitok jelenlétének illetve kölcsönhatásainak köszönhetőek. Kulcsszavak: Cylindrospermopsis, Aphanizomenon, toxicitás, neuron, LDH. Bevezetés gaszuszpenzió koncentrációját mg algatömeg/ml értékben Az édesvízi cianobaktériumok világszerte tapasztalt el- adtuk meg. In vitro modellen, CHO-K1 sejttenyészeten a terjedése a fitoplankton közösségekben fokozódó környeze- négy balatoni C. raciborskii nyers kivonatának dózisfiiggő ti kockázatot is jelent, hiszen közöttük toxintermelő törzsek is előfordulhatnak (Ibelings és Chorus 2007). Metabolikus termékeik lehetnek többek közt hepatotoxinok (cilindrospermopszin: CYN), illetve neurotoxikus hatású alkaloidok (saxitoxin, anatoxin-a, anatoxin-a(s); Wiegand and Pflugmacher 2005,). Az esetenként előforduló cianobakteriális produkciók környezeti kockázatához ugyanakkor hozzájárulhat az is, hogy önmagukban nem toxikus metabolikus termékek jelenléte is fokozhatja a toxikus komponensek hatását (Pietsch et al., 2001, Falconer; 2007). A Balatonból izolált cianobaktériumok (elsősorban Cylindrospermopsis raciborskii) törzseinek potenciális mérgező hatásaira ill. a hatóanyagok azonosítására vonatkozó adatok mindmáig ellentmondásosak. Hazai és külföldi kutatócsoportok gerinces és gerinctelen tesztrendszerekben egyaránt kimutatták egyes balatoni izolátumok toxikusságát (Underdal et al., 1999, Hiripi et al., 1998, Kiss et al 2002), más szerzők (Bemard et al., 2003) toxikológiai vizsgálatai azonban ezt nem erősítették meg, indokolva a Balatonból izolált cianobaktérium törzsek további, az eddigieknél átfogóbb elemzését. Az itt bemutatott kutatásaink során a Balatonból izolált cianobaktérium törzsek által termelt hatóanyagok hatásmechanizmusainak minél teljesebb körű feltárását kívántuk elvégezni i.) in vivo (gerinctelen szervezetek) mortalitási tesztjei során, ii.) in vitro (gerinces, CHO-K1 sejttenyészeten), illetve iii.) elektrofiziológiai módszerekkel a nagy mocsári csiga (Lymnaea stagnalis) azonosított idegrendszerében. Anyag és módszer Balatoni Cylindrospermopsis raciborskii izolátumok (ACT 9502, ACT 9503, ACT 9504, ACT 9505) toxikológiai potenciáljánák megállapítására más szerzők által sikerrel alkalmazott in vivo ökotoxicitási teszteket (ToxAlert 100, THAMNOTOX-F, ArTox, DAPHTOXKIT-F™) alkalmaztuk (Mankiewicz et al 2003,Törökné et al 2000, Metealf et al 2002, Sieroslawska et al 2010). A minták toxicitását a fél letális koncentráció (LC 5 0 érték) alapján jellemeztük. Toxikus referenciaként a bizonyitottan cilindrospermopszint termelő ausztrál C. raciborskii AQS (Saker et al., 2000), valamint az anatoxinokat (anatoxin-a, homoanatoxin-a) termelő norvég Oscillatoria formosa PCC 6506 (Skulberg et al., 1992) cianobaktérium törzsek kivonatait hasonlóképpen teszteltük. Az algaminákat (nyers, vizes kivonatokat) liofilizátumból mechanikai feltárással (ultrahangos, illetve fagyasztás/kiolvasztás módszerrel) majd centrifúgálást követő szűréssel állítottuk elő (Farkas et al 2006), és az alkalmazott alcitotixikus hatását elemeztük, 3- ill. 24 órás expozíciót követően, LDH enzimszint mérések alapján (Wilson 2002). Neurotoxikológiai vizsgálataink során a nagy mocsári csiga {Lymnaea stagnalis) izolált központi idegrendszerén standard elektrofiziológiai, intracelluláris elvezetés módszerével a membránválaszok tesztelése történt. Az acetilkolint mikrokapillárison keresztül lokálisan applikáltuk, míg a cianobaktérium kivonatokat a perfúziós rendszeren keresztül ill. szintén lokálisan juttattuk a sejtek felszínére (Kiss et al. 2002). Eredmények és értékelésük A cianobaktérium törzsek összehasonlító toxikológiai vizsgálata in vivo A toxicitási teszteket összehasonlítva megállapítható, hogy a leggyorsabban értékelhető eredményt (előkészítéssel együtt kevesebb mint 2 óra alatt) a Vibrio fisheri (ToxAlert 100) teszt adja, a legérzékenyebb eljárásnak viszont a Thamnocephalus platyurus (THAMNOTOX-F ) teszt bizonyult (a letalitási mutatók a pg ml" 1 koncentráció tartományban jelennek meg). Utóbbi eljárás alapján a balatoni ACT törzsek toxicitása közötti különbségek is lényegesen jobban kitűnnek (1. táblázat). A legnagyobb toxicitást mind a négy tesztrendszerben a (cilindrospermopszint termelő) AQS törzs kivonata fejtette ki, míg az anatoxinokat termelő PCC törzs hatásával közel azonos nagyságrendben mértük a Balatonból izolált C. raciborskii törzsek toxicitását. Az egyes balatoni törzsek kivonatainak toxicitását Artox mortalitási teszt alapján összehasonlítva a következő sorrend állapítható meg: ACT 9504 > ACT 9502 > ACT 9503 > ACT 9505. Megközelítőleg azonos sorrendiség figyelhető meg a Vibrio fisheri illetve a többi ízeltlábú tesztfaj esetében is, és mivel nagyságrendi különbségek nem mérhetőek a toxicitási értékekben, a kisebbnagyobb eltéréseket nem tekinthetjük relevánsnak. 1. táblázat A cianobaktérium kivonatok toxicitása Cianobaktérium törzsek A toxicitási tesztek EC 5o/LC 5o értékei [átlag ± szórás] Toxalert 100 TamnoTox F ArTox DaphTox plm [mg ml"'] [Hg ml" 1] [mg ml" 1] [mg ml" 1] ACT 9502 4,3 ± 1,1 9,4 ± 4,4 4,2 ± 0,7 0,92 ±0,1 ACT 9503 3,7 ± 0,8 37,5 ± 17,7 4,5 ± 1,1 2,3 ± 0,5 ACT 9504 1,25 ±0,9 7,4 ± 2,5 2,7 ± 0,6 2,2 ± 0,3 ACT 9505 5,4 ± 1,2 75 ± 35,4 5,8 ± 1,2 4,2 ± 0,7 PCC 6506 0,89 ±0,41 6,4 ± 2,7 2,4 ± 0,5 1,3 ±0,2 AQS 0,17 ±0,05 2,9 ± 0,9 0,23 ± 0,03 0,11 ±0,05 A cianobaktérium törzsek vizsgálata in vitro összehasonlító toxikológiai
