Вісник НАН України. 2016. № 4. С. 65-76.

МОКІЄНКО Андрій Вікторович –
доктор медичних наук,
головний науковий співробітник
Державного підприємства
«Український науково-дослідний інститут медицини транспорту Міністерства охорони здоров’я України» (Одеса)

ЦІАНОБАКТЕРІЇ І ЦІАНОТОКСИНИ: МІФ ЧИ РЕАЛЬНІСТЬ?

Розглянуто проблему розмноження ціанобактерій у водоймах, пов’язану з глобальною евтрофікацією, і стан її дослідження у світі. В Україні на сьогодні проблема ціанобактерій і ціанотоксинів у водоймах, особливо в гігієнічному та медико-екологічному аспектах, вивчається недостатньо. Обґрунтовано необхідність моніторингу вмісту ціанобактерій у водоймах; впровадження стандартизованих методик визначення ціанотоксинів під час цвітіння; вивчення впливу ціанотоксинів на біоту; розроблення моделей ризику для здоров’я населення рекреаційних та питних вод після знезараження води поверхневих питних водозаборів.

Ключові слова: ціанобактерії, ціанотоксини, цвітіння поверхневих водойм, рекреаційні води, знезараження питної води.

Вступ
Надзвичайно гострою проблемою є розмноження у водоймах ціанобактерій, тісно пов’язане з глобальною евтрофікацією, яка означає прискорений ріст мікроводоростей завдяки збагаченню води нутрієнтами, особливо сполуками азоту та/або фосфору, що індукує дисбаланс гідробіонтів і зниження якості води.

Ціанобактерії (Сyanobacteria spp.), найпрадавніші примітивні водні мікроорганізми, вік яких становить 3,5 млрд років, є одними з найпоширеніших у водних середовищах. В останні десятиліття темпи їх розмноження, у тому числі токсинпродукуючих штамів, постійно збільшуються, що зумовлено процесами глобального потепління. «Цвітіння» цих мікроорганізмів в озерах, резервуарах і ріках, в устях і морях стає все частішим явищем по всьому світу. На думку експертів, це призводить до економічних збитків, оскільки ускладнює очищення води, перешкоджає рекреації і туризму, погіршує загальний стан навколишнього середовища.

Слід зазначити, що проблема ціанобактерій і ціанотоксинів, особливо в гігієнічному та медико-екологічному аспектах, в Україні практично не вивчається, про що свідчить дуже незначна кількість вітчизняних публікацій [1, 2]. І це в умовах, коли актуальність евтрофікації водойм у нашій країні невпинно зростає з кожним роком.

Стан проблеми
Ціанобактерії – фотосинтетичні бактерії, які мають деякі спільні властивості з морськими водоростями, такі як наявність хлорофілу і виділення кисню у вільному стані в процесі фотосинтезу. Ціанобактерії поширені в різних середовищах – ґрунтах, морській воді, але найбільше їх у прісних водоймах. Сонячне світло, тепла погода, низька турбулентність і високий рівень нутрієнтів зазвичай сприяють їх розмноженню. Однак ціанобактерії не розмножуються в організмі людини, тому не є інфекційними агентами.

Характерною особливістю деяких різновидів ціанобактерій є їхня здатність продукувати токсини (ціанотоксини). Інтенсивне розмноження ціанобактерій може спричинити появу високих концентрацій токсинів. Кожний токсин має певні специфічні властивості, зокрема нейротоксичність. Ціанотоксини можуть генерувати пухлини, викликати ушкодження печінки, шлунково-кишкові розлади, лихоманку, подразнення шкіри, вух, очей, горла, дихальних шляхів, алергічні реакції.

Потенційне занепокоєння щодо впливу на здоров’я людини пов’язане з дією токсинів при вживанні питної води. Для багатьох ціанотоксинів характерний повторний або хронічний вплив, однак у деяких випадках найнебезпечнішою є гостра токсичність, спричинена, наприклад, нейротоксинами сакситоксином і анатоксином. У разі використання неадекватно очищеної води для гемодіалізу, яка містила високі рівні ціанотоксинів, траплялися летальні випадки.

За механізмом дії токсини класифікують на гепатотоксини (мікроцистин і циліндроспермопсин), нейротоксини (анатоксин-a, сакситоксини і анатоксин-a(S)) і подразники, або запальні агенти (ліпополісахариди). Гепатотоксини продукуються різними видами в межах родів Microcystis, Planktothrix, Anabaena, Aphanizomenon, Nodularia, Nostoc, Cylindrospermopsis і Umezakia. Ці токсини, зокрема мікроцистини (олігопептиди) і циліндроспермопсин (алкалоїд), найчастіше містяться у підвищених концентраціях (> 1 мкг/л), тоді як для нейротоксинів це не характерно.

Доступними засобами видалення ціанобактерій і ціанотоксинів є фільтрація і хлорування. Окиснення озоном або хлором за достатніх концентрацій і експозицій ефективно видаляє більшість ціанотоксинів, розчинених у воді.

Хімічний аналіз на ціанотоксини при контролі якості води зазвичай не проводять, оскільки він потребує додаткового часу, специфічного устаткування та експертизи. Кількісному аналізу деяких ціанотоксинів перешкоджає нестача аналітичних стандартів. Однак експресні методи (ELISA і ферментні пробірні аналізи) стають доступними для ідентифікації мікрокількостей, наприклад, мікроцистинів. Попереднє (тимчасове) значення (1,0 мкг/л) введено для мікроцистину-LR як одного з найтоксичніших серед відомих 70 структурних варіантів мікроцистинів. Для порівняння токсичності мікроцистинів його прийнято називати «еквівалентом токсичності».

Система моніторингу токсичних ціанобактерій, розроблена ВООЗ, інтерпретує результати їх визначення за ступенем потенційної небезпеки для здоров’я населення. Наприклад, чисельність Microcystis spp., за якої перевищується ГДК мікроцистину для питної води (1 мкг/л), становить 2 млн клітин/л і позначається як «перший аварійний рівень», що потребує заміни джерела водопостачання [3]. Повний текст