A Indian River Lagoon, na Flórida, enfrenta crescentes florescimentos de fitoplâncton, levando a condições tóxicas. Um estudo da Florida Atlantic University revelou níveis variados de toxicidade e a presença de toxinas conhecidas e potencialmente novas, enfatizando a
importância do monitoramento das implicações para a saúde humana. Algas tóxicas florescem na superfície da água. Crédito: Instituto Oceanográfico FAU Harbour Branch
Cientistas da FAU Harbor Branch descobrem padrões distintos de danos celulares ligados a toxinas na Indian River Lagoon, na Flórida.
A Indian River Lagoon (IRL), na Flórida, que se estende por 156 milhas de extensão, faz fronteira com cinco condados e contém cinco enseadas que a ligam ao Oceano Atlântico. Nos últimos tempos, este estuário tem enfrentado vários incidentes de proliferação de fitoplâncton, desencadeados pelo aumento das temperaturas sazonais e por factores ambientais.
A proliferação de algas produz uma miríade de pequenas moléculas orgânicas, muitas das quais podem ser tóxicas para humanos e animais. Entre esses produtores de ficotoxinas está Microcystis aeruginosa, uma cianobactéria de água doce, que pode ser encontrada no sul da IRL. Quantidades mensuráveis de microcistinas foram encontradas em esfregaços nasais de pessoas que vivem e trabalham perto da área, embora a descoberta de microcistinas nas membranas mucosas possa ser uma evidência de que o corpo está fazendo o seu trabalho para eliminá-las.
Metodologia de Pesquisa
Para ajudar a descobrir potenciais riscos à saúde humana associados à proliferação de algas nocivas na IRL, pesquisadores do Instituto Oceanográfico Harbour Branch da Florida Atlantic University coletaram amostras de água de 20 locais dentro da lagoa durante as estações chuvosa e seca durante um período de três anos. As amostras foram extraídas para concentrar moléculas orgânicas e esses extratos foram utilizados em testes.
Para identificar a presença de toxinas conhecidas ou emergentes, os investigadores utilizaram um painel de linhas celulares humanas imortalizadas correspondentes ao fígado, rim e cérebro para medir a citotoxicidade. Linhas celulares humanas projetadas para expressar transportadores de íons, glóbulos vermelhos e a atividade contra uma enzima proteína fosfatase também foram utilizadas no estudo. Estas células e atividades biológicas foram selecionadas porque são conhecidas por serem afetadas por toxinas de algas e apresentam padrões únicos de atividade para toxinas conhecidas.
Esther Guzmán, Ph.D., autora correspondente e professora pesquisadora da FAU Harbor Branch. Crédito: Instituto Oceanográfico FAU Harbour Branch
As amostras foram testadas em altas concentrações para detectar o maior número possível de metabólitos, e aquelas que apresentaram mais de 50% de citotoxicidade foram consideradas ativas. As amostras que exibiram alta toxicidade foram posteriormente submetidas à análise por cromatografia líquida e espectrometria de massa de alta resolução para avaliar os metabólitos presentes na amostra.
Resultados e observações do estudo
Resultados do estudo, publicados na revista Toxinas, mostram que cada toxina de controlo induziu um padrão consistente de citotoxicidade no painel de linhas celulares humanas testadas. Durante as florações, a citotoxicidade devido a um único tipo de toxina era óbvia a partir deste padrão. Na ausência de florações, a citotoxicidade observada refletiu uma mistura de toxinas ou foi causada por uma toxina não identificada.
“A observação mais interessante do nosso estudo é que, com as linhas celulares utilizadas, poderíamos seguir os padrões de toxinas conhecidas”, disse Esther Guzmán, Ph.D., autora correspondente e professora pesquisadora da FAU Harbor Branch. “As toxinas conhecidas foram vistas apenas durante as florações. Como a toxicidade celular foi observada na ausência de florescimentos, isso sugere que pode haver toxinas emergentes ou uma combinação de toxinas presentes nesses momentos. Nossas descobertas sugerem que outras toxinas com potencial de serem prejudiciais à saúde humana podem estar presentes na lagoa.”
Entre as conclusões do estudo, os locais mais ao norte da lagoa exibiram menos toxicidade do que os locais ao sul. Flores citotóxicas foram observadas tanto no sul (Microcistis) e o norte (Pirodínio) da lagoa. Na ausência de florações, South Fork, South Fork 2, North Fork e Middle Estuary (locais um a quatro) no Southern IRL e Banana River, e North Banana River (NASA) (locais 14 e 15) na IRL do Norte pareceu ter a maior citotoxicidade durante o período da avaliação.
Locais mais saudáveis e toxinas não reconhecidas
Em contraste, Jensen, Fort Pierce Inlet, Harbour Branch Link Port Canal, Vero Beach Land/Ocean Biogeochemical Observatory e Vero Beach Barber Bridge (locais seis a 10) pareciam mais saudáveis, pois havia poucas amostras com citotoxicidade acima de 50 por cento nesses locais, embora tenha havido variação estatisticamente significativa nesses locais.
“Uma questão importante que procuramos responder neste estudo foi se existem toxinas não reconhecidas ou outras moléculas sinalizadoras associadas à proliferação de algas nocivas na lagoa”, disse Amy Wright, Ph.D., co-autora e professora pesquisadora, FAU Harbor Filial. “Os dados recolhidos até à data sugerem que este é realmente o caso. É importante ressaltar que o uso de um painel de ensaio para avaliar a presença de materiais tóxicos poderia permitir um melhor monitoramento dos impactos na saúde humana, especialmente de toxinas emergentes no sistema.”
Os pesquisadores observam que as microcistinas são principalmente uma ameaça à saúde humana na lagoa durante as florações e, devido à necessidade de transporte ativo, a toxina precisaria ser ingerida ou inalada para representar uma ameaça aos seres humanos.
“A ingestão pode ser evitada filtrando a água com carvão ativado”, disse Guzmán. “Da mesma forma, os efeitos da inalação são efetivamente bloqueados pela membrana mucosa, que retém as toxinas que são posteriormente eliminadas pela tosse. No entanto, a exposição a animais de estimação e animais selvagens ainda pode ocorrer.”
Referência: “Uma avaliação de ameaças potenciais à saúde humana provenientes da proliferação de algas na lagoa do rio Indiano (EUA) 2018–2021: Padrões únicos de citotoxicidade associados a toxinas” por Esther A. Guzmán, Tara A. Peterson, Priscilla L. Winder, Kirstie T. Francis, Malcolm McFarland, Jill C. Roberts, Jennifer Sandle e Amy E. Wright, 16 de novembro de 2023, Toxinas.
DOI: 10.3390/toxinas15110664
Os co-autores do estudo Tara A. Peterson, coordenadora de biologia celular cancerígena, FAU Harbor Branch; Priscilla Winder, Ph.D., pesquisadora associada em química, FAU Harbor Branch; Kirstie T. Francis, Ph.D., graduada pela FAU e atual pós-doutora em microbiologia molecular, Mote Marine Laboratory; Malcolm McFarland, Ph.D., professor assistente de pesquisa em ecologia do fitoplâncton, FAU Harbor Branch; Jill C. Roberts, cientista química, FAU Harbor Branch; e Jennifer Sandle, cientista química da FAU Harbor Branch.
Esta pesquisa foi financiada por uma doação discricionária ao Centro de Saúde Costeira e Humana da Flórida da Fundação Harbor Branch Oceanographic Institute.
