Hidrológiai Közlöny 1997 (77. évfolyam)

69 Cyanotoxinok hatása az idegsejtek működésére Kiss Tibor, Vehovszky Ágnes, Iliripi László, Vörös Lajos MTA Balatoni Limnológiai Kutatóintézete, Tihany Bevezetés A kékalgák (cianobaktériumok) által termelt toxinok hatása elsődlegesen a vizi életközösségekben jelentkezik, de közvetlen veszélyforrást jelenthetnek pl. a vízfogyasztással, a szárazföldi gerincesekre nézve, beleértve az embert is. Ezért a különböző algatoxinok hatásmechanizmusának megismerése és feltárása nemcsak pharmako-toxikológiai, hanem gyakorlati jelentőségű is. Ma már a hidrobiológiái és ökotoxikológiai vizsgálatokban a mikrobiológiai, biokémiai, immuno- és a molekuláris biológiai módszerek helyet kaptak, amely módszerekhez, Intézetünk lehetőségeit kihasználva, a mikroelektrofiziológia módszereivel kívántunk csatlakozni A vizsgálatainknak a kezdeti fázisban kettős célja volt: egyfelől egy olyan teszt-állat ill preparátum keresése, amcly megfelelő érzékenységgel reagál az alga toxinokra, - másfelől a balatoni kékalgák toxikusságának a megállapítása, ill. hatásuk összehasonlítása ismert cyanotoxinokkal mint pl. az anatoxin-a (Anabaena, Aphanizomenon, Oscillatoria) és a mikroeysztin (Microcystis aeruginosa). Anyag és módszer A kísérleteket egy vízi (nagy mocsári csiga, Lymnaea stagnalis L.) és egy szárazföldi gasztropoda (éti csiga, Helix pomatia L.) központi idegrendszerének azonosított, azaz ismert helyzetű, funkciójú és farmakológiájú neuronjain végeztük. Az idegsejtek elektromos aktivitását intracelluláris üveg mikroelcktródokkal vezettük el, és a kapott jeleket polygráfon (papíríró) ill. a számítógép segítségével jelenítettük meg. A toxinokat (anatoxin-a, microcysztin) ill. a Balatonból izolált Cylindinspermopsis raciborskii (CR) és a Kis-Balaton felső tározójából gyűjtött fitoplankton (KB) extraktumát 0,1 ng/^I koncentrációban mikroperfúzióval juttattuk a vizsgált sejt felszínére. Az acetilkolin-kiváltott válaszok vizsgálatánál a toxint ill. az cxtractumot az élettani sóoldatban oldottuk és a preparátumot ezen oldattal folyamatosan perfundáltuk. Eredmények és megbeszélés A kísérletek első sorozatában arra voltunk kíváncsiak, hogy az anatoxin-a (ANTX-a), a Kis-Balatonból származó kékalga kivonat (KB), valamint a balatoni Cylindrospermopsis raciborskii tiszta tenyészetének extraktuma (CR) milyen módon befolyásolják az idegsejtek működését ill. befolyásolják-e egyáltalán. Egyes esetekben az autoaktív idegsejteket az ANTX-a 0,1 mikrogramm/ml koncentrációban gátolta, amely gátlás a toxin eltávolítását követően megszűnt. A toxin hipcrpolarizálta az idegsejt membránt, megnövelte a nyugalmi membrán potenciált, amely hiperpolarizáció az idegsejt működésének a gátlását eredményezte. Más sejteken az ANTX-a-nak ellentétes hatását figyelhettük meg, nevezetesen a toxin csökkentette a sejt nyugalmi membrán potenciálját, amely depolarizáló Itatás következtében az addig hallgatag sejt akciós potenciálokat produkált (2. A ábra) ill. a spontán aktivitás frekvenciáját növelte meg. Esetenként az előbbiekben ismertetett kétféle toxinhatás együttesen jelentkezett, melynek következtében úgynevezett kétfázisú tranziens válaszokat figyelhettünk meg. Az általunk megfigyelt depolarizáló hatás a két csigafaj neuronjain alátámasztják a korábbi eredményeket (Carmichael et al. 1979, Falconer 1993), melyek szerint az ANTX hatásos poszt-szinaptikus depolarizáló ágensnek bizonyult. A hiperpolarizációs és tranziens toxin hatások új eredménynek tekinthetők, amennyiben elsőként kerültek leírásra. Mindhárom esetben azonban a pontos hatásmechanizmusok nem ismertek, ehhez további célirányos vizsgálatok szükségesek. A kísérletek második sorozata arra irányult, hogy megállapítsuk van-e hatása a C. raciborskii tiszta tenyészetéből (CR) valamint a kis-balatoni algákból származó extraktumnak (KB). Azt találtuk, hogy mind az CR, mind a KB extraktumok alapvetően hasonló effektusokat váltottak ki mint az autentikus ANTX-a. Helix neuronokon az CR és KB frakciók, depolarizálták a sejtmembránt mindhárom esetben csökkentve a membrán ellenállását. Általában egyfajta ncuronon a toxin ill. az extraktum csak egyféle hatást fejtett ki. Figyelemreméltó, hogy a C. raciborskii tenyészetből származó extractum, amely az irodalmi adatok szerint jellegzetes hepatotoxikus hatással jellemezhető (Ohtani et al. 1992), jelentős neurotoxikus hatást mutatott mindkét csigafaj neuronjain. A Helix központi idegrendszer RPal-es úgynevezett burstölő neuronjának aktivitását, melynek lényege, hogy az akciós potenciálok csoportosan jelennek meg és a csoportok között egy hiperpolarizációs hullám figyelhető meg, az CR és KB extraktumok ellentétesen változtatták meg. az CR hipcrpolarizálta a sejtet, csökkentve a csoportos kisülések előfordulási gyakoriságát, míg a KB extraktum depolarizálta a sejtet és növelte a csoportos kisülések frekvenciáját. E megfigyelésből két következtetés tehető: 1. a KB extraktumban a cylindrospermopsin mellett másfajta toxin is jelen volt eléggé magas koncentrációban ahhoz, hogy fiziológiásán effektív legyen; 2. az idegsejt farmakológiai receptorai eltérően válaszolnak ugyanarra a toxinra. Köztudott, hogy az ANTX-a kolinerg agonista hatással rendelkezik, ezért vizsgáltuk az ANTX-a és az CR valamint KB, hatását Lymnaea neuronok acetilkolin (ACh) receptorain. Megállapítottuk, hogy az ANTX-a és a CR extraktum (cylindrospermopsin) gátolta az ACh válasz kialakulását. A