Cianobacterias y Cianotoxinas en Córdoba

Introducción

Córdoba por ser una provincia netamente mediterránea dentro de la República Argentina, la fuente principal de provisión de agua son los embalses.

En tal sentido, los más importantes son: Embalse Cruz del Eje; Lago San Roque; Embalse Los Molinos; Embalse Río Tercero; Embalse Ing. A. Medina Allende, Embalse de Río Ceballos, todos ellos, reservorios de agua para abastecer aproximadamente al 70% de la población de la provincia. El 30% restante de la población es abastecida por el Río III y por 11 perforaciones (a través de galerías filtrantes) situadas en la ciudad de Villa María.

Situación actual

Todos los lagos antes mencionados están en un estado preocupante de eutroficación, entendiéndose por tal, lagos con un gran aporte de materia orgánica, altos niveles de nitrógeno y fósforo y por ende altas concentraciones de microalgas, algunas de ellas sumamente peligrosas por ser potencialmente productoras de toxinas. La figura Nº 1 muestra los afloramientos que se producen en nuestros embalses y sus consecuencias en el medio ambiente:

Fig.Nº1

Microalgas
La creciente eutrofización de los embalses favorece el crecimiento masivo de microalgas y en especial de cianobacterias, las cuales son capaces de producir potentes toxinas con graves repercusiones en la salud pública y en la sanidad animal.
Más del 50% de las proliferaciones masivas de cianobacterias en el mundo son tóxicas, por lo que se hace necesario disponer de métodos que permitan detectar y cuantificar cianobacterias y sus toxinas.

Cianobacterias

Las cianobacterias, también llamadas algas verdes –azules, son microorganismos procariontes (no tienen núcleo rodeado por una membrana, ni organelas subcelulares), son aeróbicas y la fotosíntesis es su principal fuente de obtención de energía. Son los organismos más primitivos de la tierra estimándose su origen en unos 3500 millones de años. Lo más llamativo de estos microorganismos es su diversidad morfológica, las hay desde pequeñas células individuales de menos de 1µm de diámetro, como es el caso del picoplancton (Synechococcus) hasta grandes filamentos de más de 20 µm de diámetro y varios milímetros de longitud en los que hay diferenciación celular (Mastigocladus).
Su facilidad de crecimiento en aguas cuyo pH oscila entre 6 y 9 (ligeramente ácidas, neutras a alcalinas) y temperaturas entre los 15 ºC y los 30 ºC, hacen que estos microorganismos proliferen de manera descontrolada, en ambientes con una alta concentración de nutrientes, principalmente nitrógeno y fósforo.

Cianotoxinas

Las cianobacterias producen una gran variedad de compuestos considerados metabolitos secundarios, por no realizar funciones principales en la cianobacteria que los produce. Entre estos metabolitos secundarios se encuentran compuestos que confieren olor característico a los afloramientos de estas algas como por ej. geosmina, 2-metilisoborneol, beta-ciclocitral, y lo más relevante: las cianotoxinas , productoras de efectos diversos sobre la salud.
En el presente artículo, se abordará el tema de cianotoxinas de manera general, dejando para las próximas notas de divulgación el tratamiento en profundidad de cada una de las toxinas como así también de los compuestos orgánicos que confieren olor a los afloramientos de las cianobacterias.
La naturaleza química de estas toxinas es diversa, pudiendo ser: péptidos cíclicos, alcaloides y lipopolisacáridos, aunque lo más importante es su clasificación por los efectos que producen sobre la salud. En tal sentido se clasifican en: hepatotoxinas, neurotoxinas, citotoxinas, dermatotoxinas y toxinas irritantes.

• Hepatotoxinas: son las más importantes por su elevada toxicidad, por su abundancia en la naturaleza y su frecuencia de aparición en los afloramientos de algas. Bajo esta denominación distinguimos a las Microcistinas (MC) y a las Nodularinas. Las primeras son producidas por cianobacterias tales como Anabaena, Microcystis, Planktothrix, Nostoc y Anabaenopsis; mientras que las segundas son producidas por Nodularia (Fig. Nº2). Ambos tipos de toxinas son péptidos cíclicos: 7 aminoácidos para el caso de las Microcistinas y 5 aminoácidos para la Nodularina, siendo estos péptidos totalmente hidrosolubles.
  Estas toxinas son extremadamente estables y no se destruyen por los oxidantes más utilizados en los tratamientos de agua, tales como la cloración, e incluso resisten perfectamente bien la ebullición del agua donde están disueltas. Hay más de 65 especies químicas de microcistinas, siendo las más comunes las siguientes: MC-LR, MC-RR, MC-YR, MC-LA.
  Sus efectos tóxicos en mamíferos es la retracción de los hepatocitos y por lo tanto producen hemorragias hepáticas varias horas después de una exposición a dosis agudas. A dosis crónicas se considera que pueden estar relacionadas con cáncer de hígado.

Fig. N° 2 - Fuente : cyanosite.bio.purdue.edu

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  Neurotoxinas: son toxinas que afectan al sistema nervioso de los vertebrados. Son importantes bloqueadores neuromusculares post-sináptico que impiden la degradación de la acetilcolina ligada a los receptores. Normalmente son alcaloides de bajo peso molecular, son menos habituales que las hepatotoxinas y sus efectos son muy severos y rápidos: parada cardiorrespiratoria en menos de una hora después del suministro. Las toxinas más habituales son: Anatoxina-a; Anatoxina-a(S) y Saxitoxinas.
  La Anatoxina-a es producida por Anabaena, Aphanizomenon y Oscilatoria; la Anatoxina-a(S) exclusivamente por Anabaena y las Saxitoxinas por Anabaena, Aphanizomenon, Lyngbya y Cylindrospermopsis (Fig. Nº3).

Fig. N° 3 - Fuente: cyanosite.bio.purdue.edu

• Citotoxinas: una sola toxina, la Cilindrospermopsina es la responsable de este grupo. Su naturaleza química es alcaloidea, sus mecanismos de acción aún no son conocidos en toda su magnitud pero se considera citotóxica ya que afecta a una gran variedad de líneas celulares. Los órganos perjudicados son entre otros hígado, bazo, riñón y corazón. Se ha descrito producción de esta toxina en algunas especies de Cylindrospermopsis y Aphanizomenon (Fig. Nº3). Esta toxina es más sensible a los agentes oxidantes y los tratamientos tradicionales la destruyen.
  



• Dermatotoxinas: son normalmente alcaloides como Aplisiatoxina y Lyngbyatoxina, produciendo dermatitis severa con el simple contacto con la piel. Son producidas por Lyngbya, Oscillatoria y Schizothrix (Fig. Nº4)

Fig. N° 4: Fuente: cyanosite.bio.purdue.edu

• Toxinas irritantes: son de naturaleza lipolisacarídica (LPS), que es un componente habitual en la pared de todas las bacterias Gram negativas. Es la parte lipídica de esta molécula la que produce efectos irritantes o alergénicos. Generalmente los LPS de las cianobacterias son menos tóxicos que los LPS de algunas bacterias patógenas como la salmonella.

Cianotoxinas y su toxicidad

A los fines de establecer la toxicidad de cualquier sustancia, una rama de la ciencia dedicada a tal fin, la toxicología, planifica mediante modelos de trabajo, la administración de estas sustancias por distintas vías (oral, intravenosa, intraperitoneal) a animales de experimentación, definiendo de esta manera, la DL50 (Dosis Letal 50), la dosis necesaria para matar a la mitad de la población en estudio. A los fines de comparar la toxicidad de una serie de sustancias, como primera medida deber ser administrada de la misma manera y valores muy bajos en la DL50 significa que estamos en presencia de sustancias muy tóxicas. A continuación y con fines comparativos, se informa la DL50 (ug/Kg) en ratón vía intraperitoneal, para las cianotoxinas y otras sustancias sumamente tóxicas:

• Toxina Botulínica - Organísmo productor: bacteria - DL50 : 0,00003


• Toxina Tetánica - Organísmo productor: bacteria - DL50 : 0,0001


• Toxina Diftérica - Organísmo productor: bacteria - DL50 : 0,3


• Tetrodotoxina - Organísmo productor: pez - DL50 : 8


• Saxitoxina - Organísmo productor: cianobacteria - DL50 : 10-30


• Veneno de Cobra - Organísmo productor: serpiente - DL50 : 20


• Anatoxina-a(S) - Organísmo productor: cianobacteria - DL50 : 20-40


• Nodularina - Organísmo productor: cianobacteria - DL50 : 30-50


• Microcistina LR - Organísmo productor: cianobacteria - DL50 : 50


• Microcistina YR - Organísmo productor: cianobacteria - DL50 : 70


• Gas Sarín - Organísmo productor: origen sintético - DL50 : 100


• Cilindrospermopsina - Organísmo productor: cianobacteria - DL50 : 200


• Anatoxina-a - Organísmo productor: cianobacteria - DL50 : 200-250


• Aplisiatoxina - Organísmo productor: cianobacteria - DL50 : 300


• Estricnina - Organísmo productor: planta - DL50 : 500


• Cianuro de sodio - Organísmo productor: origen sintético - DL50 : 10000

Consideraciones Finales

Tal como lo expresáramos al comienzo de este artículo, en todos nuestros embalses existen este tipo de cianobacterias, principalmente microcystis sp. y anabaena sp.
La principal vía de propagación de estos microorganismos es a través de las patas de las aves y por ésta vía, las cianobacterias son trasladadas desde un reservorio de agua contaminado a otro sin contaminar, por lo que su diseminación se hace incontrolable.
En tal sentido estas cianobacterias pueden aparecer en los tanques de agua domiciliario si estos se encuentran sin sus respectivas tapas de protección, en piletas de natación, en bebederos de agua para animales en el campo, en represas de agua para riego y en todo reservorio de agua construido para un determinado fin. Es altamente recomendable generar hábitos de higiene en la población, los que deben incluir como rutina, la limpieza y desinfección de los tanques de agua de uso domiciliario, asegurando que los mismos posean sus respectivas tapas de protección.
Asimismo los distintos estamentos gubernamentales deben propiciar políticas activas de preservación y mantenimiento de los recursos hídricos de la provincia y no escudarse en la legislación existente que conceptualmente se encuentra obsoleta y fuera de contexto a las necesidades y problemáticas actuales.

Hace 3500 Millones de Años Atrás

La vida en el planeta tierra apareció aproximadamente 3500 millones de años atrás, donde las condiciones de la atmósfera eran incompatible con la vida tal cual la conocemos hoy. Una atmósfera rica en metano, hidrógeno, amoníaco y dióxido de carbono, expuesta a condiciones extremas de energía, pudieron dar lugar a las primeras moléculas orgánicas que conformaron el andamiaje de la evolución de la vida durante millones de años.

Puedes ver el siguiente video, el cual es una representación artística de como se pudo haber formado la vida hace más de 4000 millones de años atrás.

http://www.youtube.com/watch?v=1-FbUNO2UzA

Se reconoce con bastante certeza, mediante hallazgos de restos fósiles, que los primeros habitantes del planeta tierra fueron microorgánismos unicelulares que en su primer estadio de vida, eran muy rudimentarios y primitivos. Luego, evolucionaron incorporando a su sistema el mecanismo de la fotosíntesis tomando de su alrededor los nutrientes más abundantes : el dióxido de carbono y la luz solar.

En la actualidad esos microorganismos sigen existiendo con muy poca variación en su conformación. Tal cual existían hace 3000 millones de años atrás hoy en día conviven en nuestros mares, en nuestros lagos, son parte activa de la naturaleza que nos rodea y se empeñan por tener el dominio total del lugar donde habitan, gracias a la creciente contaminación originada por el hombre.

En los próximos blogs abordaremos la temática: cianobacterias , lagos eutroficados y el peligro potencial de estos microorganismos para la salud humana.

Por qué QuimioSapiens?

HOMO SAPIENS
Siendo los fundadores de la antropología filólogos de gran envergadura, es de suponer que las denominaciones que se deben a ellos son de hondo calado y bien meditadas. La de Homo Sapiens para uno de los eslabones de la cadena zoológica de la que descendemos, tiene todo el aspecto de ser obra de filólogos. Partiré del supuesto de que así sea. En primer lugar, hay que dejar sentado el significado de sapere, que tanto transcrito como traducido, nos da saber. En latín lo mismo son saberes que sabores. En español, quedan aún algunas huellas de este pasado común. Decimos: "éste no sabe nada" y "esto no sabe a nada" con el mismo verbo; pero en el primer caso nos referimos al saber, y en el segundo al sabor. Esta relación permanece en el participio presente del mismo verbo que es sapiens, sapientis, adjetivo verbal que pasó a tener el significado de sabio sin perder el de "saboreador", del mismo modo que en todos los casos de polisemia están presentes en la palabra todos sus significados; por eso son posibles muchos chistes y equívocos. Al saludar a un grupo de mujeres con un "muy buenas", siempre queda abierta la duda de si las buenas son las tardes, o ellas, y en este caso, si mi intención es decir que están buenas, o simplemente que lo son. Es de suponer, por tanto, que a pesar de que no se refleje en la literatura, la palabra sapiens tuvo que mantener en el plano coloquial el significado tanto activo (el que tiene capacidad de saborear) como pasivo (el que tiene sabor); al igual que sápidus significó indistintamente sabroso o gustoso y juicioso o prudente; y su contrario insípidus pudo aplicarse y se sigue aplicando por igual, junto a su sinónimo "soso" a los alimentos y a las personas.
Si lo único que ha hecho el término sapiens es ampliar su significado (pero no cambiarlo) de los sabores a los saberes; si ha dado el salto de la percepción exclusivamente sensorial a la percepción mental, al usarlo nos estamos refiriendo a la misma forma de conocimiento (sapere, saborear) pero aplicada a planos distintos de la realidad. No se trata por tanto de un cambio de método de acceso al saber, sino sólo de un cambio de objeto del saber. El método primitivo del saber humano, animal por tanto, tenía que ser necesariamente irracional, instintivo, intuitivo. El homo sapiens no pudo ser un homo rationalis o un animal rationale como lo definió Aristóteles, sino un animal sensitivo, que además de tener desarrollados el gusto y el olfato para decidir qué le convenía meterse en el cuerpo, desarrolló unos sentidos interiores análogos, casi igual de sutiles, para discernir lo que le convenía meterse en la mente; una mente cuya capacidad iba aumentando a medida que se iba adaptando el hombre al nuevo plano de percepción. Olfateaba y saboreaba interiormente toda nueva situación, todo nuevo conocimiento. Y fue este sapere lo que le hizo sapiens. Pero por lo visto no era bueno para la especie estancarse en un estadio tan primitivo y tan subjetivo del conocimiento. Era preciso dar el gran salto de la sapiencia (un saber de muy difícil transmisión), a la ciencia, el saber que entra por los ojos y por el oído, el que se transmite por la imagen y la palabra, el saber mensurable y computable. Había que pasar del Homo Sapiens al Homo Insípidus; que la ciencia para ser pura ha de ser incolora, inodora e insípida.

Mariano Arnal
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Habiendo leído los conceptos vertidos por Mariano Arnal (los cuales comparto), este sitio tratará de albergar artículos relacionados con la "química de los sentidos" con la "química de las sensaciones" siendo mi intención la de plasmar a través de los artículos publicados, que esta porción de la ciencia no es incolora, inodora e insípida.