Cyanotoxines N H O C H 3 O H

Maat: px

Weergave met pagina beginnen:

Download "Cyanotoxines N H O C H 3 O H"

Louisa Kuiper
6 jaren geleden
Aantal bezoeken:

2 Walsby 1994

3 Cyanotoxines H C H 3 H - 3 S H 3 C H + H H H

4 Welke cyanotoxines? Indeling op basis van: Chemische structuur: 1) Aminozuren (niet-essentieel; BMAA, DAB) 2) ligopeptides (oligo = weinig, 2 20 aminozuren; MC, D) H 2 3) Alkaloïden H + (niet-aminozuur H -bevattend molecuul; ATX,STX,CY) + H2 4) Lipopolysaccharides (lypoglycans: lipide + polysaccharide) CH3 H 2 Functionele groepen (toxisch mechanisme vertebrates) : 1) eurotoxines (ATX, STX, BMAA) 2) Hepatotoxines (MCs, Ds, CYs) 3) Cytotoxines (CYs) 4) Dermatotoxines & irritantia (LPS) CH 3 H 2 CH 3 H CH3 H

5 eurotoxines (Homo)anatoxine-a Anatoxine-a(s) H H 2 CH3 CH 3 P CH 3 Saxitoxines R4 R1 H H H2 + +H2 H H H R2 R3 BMAA H 3 C H H 2 H

6 myelineschede Axon Acetylcholine Acetylcholine-esterase Synaptische spleet receptor Zenuwcel, spier, klier

7 eurotoxines: ATX Synaptische spleet Synaptische spleet a + a b s receptor g a Cytoplasma K + Synaptische spleet a + a b s g a Cytoplasma K +

8 eurotoxines: ATX a + H CH 3 Synaptische spleet a b s ATX Cytoplasma K + g a Kan niet door AChE van receptor verwijderd worden spiercel membraan depolarisatie, spiercelcontractie desensitisatie, blokkade neuromusculaire transmissie verzwakte hartslag, bloeddruk, gasuitwisseling hypoxia, acidosis, verlamming, dood

9 eurotoxines: ATX-a(s) anatoxin-a(s) = natuurlijk organofosfaat onontkeerbare inhibitie acetylcholine esterase (AChE) AChE beeindigt synaptische transmissie: ACh A + Ch H H 2 P CH3 CH 3 CH 3 Structuur niet gerelateerd aan ATX Werking zelfde als organo-p insecticides en gifgas anatoxin-a(s) : s = salivation (kwijlen)

10 eurotoxines: STX (Gonyaulax tamarensis) saxitoxines (PSP toxines) (Saxidomus giganteus = butter clam) Toxin Abbrev. R-groups R4 H R1 H +H2 R2 R3 H H H H2 + R 1 R 2 R 3 R 4 Saxitoxine STX H H H CH 2 eosaxitoxine E H H H CH 2 Gonyautoxine-1 GTX1 H H S - 3 CH 2 Gonyautoxine-2 GTX2 H H S - 3 CH 2 Gonyautoxine-3 GTX3 H S - 3 H CH 2 Gonyautoxine-4 GTX4 H S - 3 H CH 2 Gonyautoxine-5 GTX5 H H H CHS - 3 Decarbamoylsaxitoxine dcstx H H H H Decarbamoylneosaxitoxine dce H H H H Decarbamoylgonyautoxin-2 dcgtx2 H H S - 3 H Decarbamoylgonyautoxin-3 dcgtx3 H S - 3 H H

11 eurotoxines: STX + - a 3a + a + K + ATPase 2K + ATP ADP + P i K + - a STX STX bindt aan aminozuur in a-kanaal hindert openen a-kanaal Voorkomt goede actie-potentiaal

12 myelineschede eurotoxines: ATX, ATX-a(s), STX Axon saxitoxines Acetylcholine Acetylcholine-esterase Synaptische spleet anatoxine-a(s) receptor (homo)anatoxine-a Zenuwcel, spier, klier

13 eurotoxines: BMAA niet-essentiele aminozuren (BMAA, DAB) H 2 H H 2 H 3 C H H 2 H α-,γ-diaminobutyric acid (DAB) H β--methylamino-l-alanine (BMAA) effecten op motorneuronen, astrocyten, activatie glutamaat-receptors excitotoxiciteit = neuronschade door overstimulatie van Glu receptors (Ca 2+ influx in cellen) Enzymatische degradatie (protease, lipase etc.) oxidatieve stress

14 eurotoxines: BMAA H 3 C H H 2 BMAA + neuronen geen toxiciteit H BMAA + C 2 + neuronen toxisch!

16 Cytotoxines cylindrospermopsines alkaloïde, tricyclisch guanidine + hydroxymethyluracil H - 3S H3C H + H H H Mazmouz et al 2010, AEM 76: Irreversibele eiwitsynthese remming, schade proximale tubuli, genotoxisch, trombotisch, hepatotoxisch

17 Hepatotoxines microcystines, nodularines, cylindrospermopsines Cyclisch heptapeptide pentapeptide (5) CH 3 H 3 C H H 3 C CH 3 H 2 H (6) H (4) CH H H R2 (7) CH 2 H 3 C R1 (3) H CH H H (1) CH 3 (2) CH 3 alkaloïde, tricyclisch guanidine + hydroxymethyluracil H H3C H + H - 3S 7 H H

18 Hepatotoxines MCs, Ds: geen passieve membraanpassage transport in cel: organisch anion transport polypeptide (ATP) inhibitie van eiwitfosfatases 1, 2a, 4 en 5 splitsen fosfaat (ATP) van moleculen (defosforylatie) ontwrichting fosforylatie/defosforylatie ontwrichting cytoskelet, separatie hepatocyten bloeding intrahepatische hemorrhage eiwitfilamenten: cel-cel adhesie; verlies ribosomen, hydropische mitochondria; tumor-promoters

19 1) Mdha (-methyldehydro-alanine) van MC (7) gaat een binding aan met Cysteine 273 (PP1) of 266 (PP2A) 2) ADDA van MC (5) schuift in een hydrofobe groef inactivatie van enzym Geen defosforylering van serine and threonine residuen van eiwitten (bv. actine, cytokeratine) eiwit P eiwit + P 1) 2)

20 Hepatotoxines MCs, Ds alleen cel in via ATPs Intoxicatie cellen, weefsels, organen met ATPs Intoxicatie lever en nieren vanwege hoge aantal ATPs ATPs ook in hersen-bloed barriëre

22 Early warning: Field kits for microcystins (ELISA)

23 ELISA: - MCs: Geen info varianten - STX: Geen info varianten Erg lage cross reactiviteit (neostx) - CY: Geen info varianten (deoxy, 7-epi) - BMAA: Hoogst onbetrouwbaar - ATX: Receptor Binding Assay? QuickLyse: varierende toxine opbrengst

24 ELISA: C H H - MCs: ADDA Geen info ELISA varianten/cross- H = alle MCs + D C H reactiviteit 2 - STX: Geen C H 3 info H 3 varianten C H 3 C - Erg lage cross reactiviteit (neostx) H R 1 H H H - CY: Geen info varianten (deoxy, 7-epi) X H - BMAA: Hoogst 3 C C H 3 onbetrouwbaar Y C H - ATX: Receptor Binding Assay? R 2

25 ELISA: - MCs: ADDA ELISA = alle MCs + D - STX: separate STX/E ELISA (GTX ELISA in ontwikkeling) - CY: Geen Info varianten info varianten (deoxy, (deoxy, 7-epi?) 7-epi) - BMAA: Test is niet nodig! - ATX: Receptor Binding Assay - ATX-a(S): AChE assay (Sigma MAK119)

26 Toxines duur #monsters kosten MCs + D 2-3 uur 40 (in duplo) 500,- 16 controles p.m. ATX 3-4 uur 40 (in duplo) 525,- 16 controles p.m. CY 2-3 uur 40 (in duplo) 500,- 16 controles p.m. STX 1-2 uur 42 (in duplo) 500,- 12 controles p.m. E 1-2 uur 42 (in duplo) 500,- 12 controles p.m. ATX-a(S) 1 uur 45 (in duplo) 325, p.m.

lopanica Raphidiopsis Umezakia Lyngbya wollei.

27 ATX Anabaena Aphanizomenon scillatoria Phormidium... ATX-a(s) Anabaena flos-aquae An. lemmermannii An. spiroides (ITEB24)... CY Cylindrospermopsis Aphanizomenon An. bergii, An. lopanica Raphidiopsis Umezakia Lyngbya wollei... MC Microcystis Anabaena Aphanocapsa Limnothrix ostoc scillatoria Planktothrix Phormidium Snowella Woronichinia... STX Anabaena Aphanizomenon Cylindrospermopsis Lyngbya Planktothrix...

Percentage Concentratie van monsters ( g L -1 ) (%) 100 26 n = 90 n = 146 n = 146 n = 227 24 22 80 10 8 60 6 40

28 Percentage Concentratie van monsters ( g L -1 ) (%) n = 90 n = 146 n = 146 n = ? STX STX CY CY ATX ATX ATX-a(s) MC MC STX CY ATX MC Cyanotoxine-groep Cyanotoxinegroep postief negatief

Drijflagen Totaal STX STX in monsters gehalte ( (%) g g -1 DW) 100 12 10 80 8 60 6 40 4 20 2 0 0 Anabaena Anabaena = 19 7 25 5 2 Anabaena Aphanizomenon Aphanizomenon Microcystis Microcystis

29 Drijflagen Totaal STX STX in monsters gehalte ( (%) g g -1 DW) Anabaena Anabaena = Anabaena Aphanizomenon Aphanizomenon Microcystis Microcystis Aphanizomenon Planktothrix Planktothrix Microcystis Woronichinia Woronichinia Planktothrix Woronichinia Aphanothece/Aphanocapsa Aphanothece/Aphanocapsa postief negatief C. raciborskii T3 (Brazil) STX niet in drijflagen Microcystis, Planktothrix, Woronichinia MC analyse eerste keus!! ne out, all out! Aph. flos-aquae CCAP1401/7 C. raciborskii PMC 115 (Senegal) Totaal STX gehalte ( g g -1 DW)

o scum Scum Fluoroprobe < 50 µg/l o action Waarschuwing/verbod 50 µg/l

dominantie selectie snelle assay: -Anatoxine-a, RBA Kit -Saxitoxine,

-AChE-assay MC < 1 µg/l ATX, STX, CY < 1 µg/l Geen actie MC <20 µg/l

30 o scum Scum Fluoroprobe < 50 µg/l o action Waarschuwing/verbod 50 µg/l Quickscan/ qpcr: o.b.v. dominantie selectie snelle assay: -Anatoxine-a, RBA Kit -Saxitoxine, ELISA -Cylindrospermopsine, ELISA -Microcystine, Adda-ELISA -AChE-assay MC < 1 µg/l ATX, STX, CY < 1 µg/l Geen actie MC <20 µg/l ATX, STX, CY <20 µg/l Waarschuwing MC 20 µg/l ATX, STX, CY 20 µg/l Waarschuwing/verbod ptioneel: verificatie d.m.v. LC-MS/MS analyse

31 Platform Blauwalgen plat form (het; o; meervoud: platforms, platformen) 1(bouwkunde) plat dak, plat bouwwerk: boorplatform 2verhoogde vloer; podium 3gelegenheid voor openbare discussie blauw alg (de; v(m)) 1op algen lijkende bacterie die in zwemwater kan voorkomen en gevaarlijk is voor mensen en dieren 2op algen lijkende bacteriën die indien als bloei geduid kunnen zorgen voor lage KRW score

32 Terugdringen die blauwalgen! nog steeds blauwalgenprotocol nodig

33 Suggesties Blauwalgenprotocol Werkelijke gezondheidsrisico s van blauwalgen zitten opgesloten in de aanwezigheid van toxines Als screening is toxine analyse minder geschikt: te veel verschillende varianten en mogelijk te duur Als screening gelden fluorescentie analyse, qpcr fycocyanine, of microscopie als inschatting voor potentieel gezondheidsrisico (bij fluorescentie altijd aanvullen met microscopisch beeld of qpcr fycocyanine) Potentieel toxinevormers in grote getalen aanwezig? Waarschuwen/neg zwemadvies Aansluitend toxine analyse, op basis van aanwezige genera toxine-analyse bepalen Toxine > 20? µg/l, dan zwemmen ontraden / sluiten Edwin Kardinaal KWR Miguel Dionisio Pires Deltares Petra Visser UvA, Hans Matthijs UvA Lisette de Senerpont Domis I, Dedmer van de Waal I Miquel Lurling WUR Bridging science to practice 33

34 Schema blauwalgenprotocol Cyano-chlorofyl bepaling + check toxinevormers of direct > 12,5 µg / l Fycocyanine gen PCR Microscopische tellingen Toxine analyse (toxine genen PCR) > cellen (eq) / ml > 20 µg / l Bridging science to practice 34

35 Discussie Blauwalgenprotocol

Vergelijkbare documenten

Verslag blauwalgen platform 2014

Verslag blauwalgen platform 2014 14 april 2014, Waternet, Amsterdam Het door STOWA en Waternet georganiseerde Blauwalgen platform 2014 was met ca. 70 deelnemers een geslaagde bijeenkomst met interessante