Saxitoxinas e suas ocorrências

3.4.1 Procedimentos para análises de cilindrospermopsina

Diversos métodos analíticos, principalmente com o uso da CLAE / DAD, e CLAE-EM/EM foram desenvolvidos com diversos graus de eficiência para identificar e quantificar a cilindrospermopsina.

Para a extração da cianotoxina do meio intracelular – para posterior análise no CLAE – um dos métodos utilizados para a sua liberação no meio aquoso, é a imersão do material particulado proveniente das células em uma solução de ácido acético 5% (HAWKINS et al., 1997; HARADA et al., 1994). Alguns autores relatam melhores resultados com o uso de outros solventes como água/metanol e ácido acético, seguido de agitação (WELKER et al., 2002).

Em recentes contribuições ao estudo da cilindrospermopsina, duas variantes foram identificadas chamadas de deoxicilindrospermopsina e 7- epicilindrospermopsina (NORRIS et al., 2001; BANKER et al., 2000), sendo que, segundo esses autores, a primeira variante é dez vezes menos tóxica e a segunda, possui toxicidade similar a cilindrospermopsina.

A recuperação da cilindrospermopsina de extratos purificados, adicionados em água provenientes de mananciais, foi realizada com sucesso por Metcalf et al., (2002) utilizando a técnica de EFS.

Esses autores mostram que análises provenientes de culturas de Cylindrospermopsis raciborskii e cilindrospermopsina adicionada a amostras de águas naturais, resultaram em 100

% de recuperação, quando adicionadas com 1 µg L^-1 em cartuchos de C-18 e carvão poligrafite montados em série.

em pelo menos quatro espécies de cianobactérias de água doce, Cylindrospermopsis raciborskii, Aphanizomenon fos-aquae, Anabaena circinalis, Lygbya wollei (HUMPAGE et al.,1994; FALCONER, 1996; SIVONEN, 1996; ONODERA et al., 1997; LAGOS et al., 1999).

Provavelmente mais estudada do que outras toxinas que causam intoxicações em moluscos como ostras e mariscos de importância econômica e alimentar, sendo uma preocupação de saúde pública a nível mundial (LEHANE, 2000).

Pelo menos vinte e três variantes já foram caracterizadas como bloqueadores dos íons de sódio (Na⁺) dentro das membranas das células nervosas, interrompendo a transmissão de sinal entre os receptores, causando paralisia.

Os saxitoxinas são compostos alcaloides carbamatos neurotóxicos e classificadas como não sulfatadas (saxitoxinas- STX, Neo-STX,), sulfatadas (goniautoxinas 1, 2, 3, 4), e duplamente sulfatadas (grupo C1 a C4).

Elas são conhecidas com o nome genérico de saxitoxinas que refere-se ao grupo acima citado além das variantes identificadas em algumas espécies (CHORUS, I & BARTRAM, J., 1999).

As saxitoxinas alteram sua estrutura molecular como resultado da conversão química e ação do metabolismo celular e variam do grupo C menos tóxico, para as saxitoxinas (STX), que possuem maior grau de toxicidade. Sua estrutura química é mostrada na figura 3.10.

Figura 3. 10 - Estrutura geral das saxitoxinas.

Fonte: CHORUS, I., BARTRAM, J. Toxic cyanobacteria in water - A guide to their public health consequences, monitoring and management. Published on behalf of World Health Organization, p. 51.

A produção de diferentes saxitoxinas ocorre em diferentes regiões geográficas no mundo, sendo que, as mais comuns, encontradas em cultivos, são as do grupo C1-4, GTX2 e GTX3 e STX (WRIGHT, 1995; TAYLOR, 1988). Diversos casos fatais em humanos que consumiram moluscos contaminados com saxitoxinas foram relatados em diversos países (OSHIMA et al., 1989., RODRIGUES-VASQUEZ et al., 1989).

Pesquisas foram então realizadas para definir métodos analíticos específicos de cromatografia líquida, a gás, e de bioensaios com camundongos – o primeiro método empregado para a determinação de toxicidade e monitoramento das saxitoxinas e, até recentemente, o único reconhecido pela AOAC (1997). A ocorrência de variações entre os valores dos resultados obtidos em monitoramentos intralaboratoriais, e altas concentrações de saxitoxinas (PARK et al.,1986), levou outros pesquisadores a desenvolver métodos analíticos mais precisos como a CLAE (WONG et al., 1971; BATES & RAPOPORT, 1975 citados por LEHANE, L., 2000).

Sommer & Meyer (1937), esses pesquisadores da Universidade da Califórnia investigaram a ocorrência de paralisia seguida de morte em pacientes que consumiram moluscos de origem marinha contaminados com saxitoxinas produzidas por dinoflagelados da espécie Alexandrium catenella (SULLIVAN et al., 1985). Os métodos citados, pesquisados para determinar de saxitoxinas isoladas em dinoflagelados marinhos – causadores do fenômeno conhecido como “maré vermelha” (ANDERSON, 1994) – podem ser empregados em determinações de saxitoxinas provenientes de cianobactérias de água doce.

Schants et al. (1975) foram os primeiros pesquisadores que evidenciaram e identificaram a saxitoxina (STX) como a molécula similar ao grupo de toxinas paralisante de moluscos encontrada no dinoflagelado Gonyaulax catenella (gonialtoxinas), agora classificado como Alexandrium e no marisco bivalve Saxidomus giganteus – origem do nome genérico saxitoxinas deste grupo de cianotoxinas – e no molusco Mytilus californianus.

Nas determinações destas cianotoxinas, são empregados detetores de emissão de fluorescência (figura 3.11) – detetor muito utilizado em outras determinações, como por exemplo, em pesticidas Metilcarbamatos, drogas e metabólicos – e também por espectrometria de massas aclopados a um CLAE,

Figura 3.11 - Esquema básico de um detetor de fluorescência Fonte: www.agilent.com

As STX’s provenientes de florações de cianobactérias têm sido relatadas em escala mundial, com larga distribuição geográfica em diversos ambientes, causando impactos econômicos e de saúde pública (HAIDER S., et al., 2003).

No Brasil, foram relatadas cepas de Cylindrospermopsis raciborskii produtoras de neo-saxitoxina em sua maior parte, e pequenas quantidades de neo-saxitoxinas (CHORUS, I., BARTRAM, J. 1999). Algumas cianobactérias produtoras de hepatotoxinas são também produtoras de neurotoxinas, como a cianobactéria C. raciborskii citada.

Mais de 23 análogos de saxitoxinas que ocorrem nos ambientes aquáticos já foram descritos (OSHIMA, 1995). Derivados naturais de STX de substituições dos radicais R1-R4, são mostrados na Tabela 3.5. apresentando as estruturas das principais saxitoxinas conhecidas.

Lâmpada de Xenônio

Lente

Espelho

Emissão

Foto multiplicador

Excitação

Amostra Fotodiodo

Lente

Tabela 3.5

Variações estruturais das saxitoxinas

Toxina R1 R2 R3 R4 C1 H H OSO3- CONH SO3- C2 H OSO3- H CONH SO3- C3 OH H OSO3- CONH SO3- C4 OH OSO3- H CONH SO3- Goniautoxina I (GTX1) OH H OSO3- CONH2 Goniautoxina II (GTX2) H H OSO3- CONH2 Goniautoxina III (GTX3) H OSO3- H CONH2 Goniautoxina IV (GTX4) OH OSO3- H CONH2 Goniautoxina V (B1) (GTX5) H H H CONH SO3- Goniautoxina VI (B2) (GTX6) OH H H CONH SO3- Decarbamato-2 (dc-GTX2) H H OSO3- H Decarbamato-3 (dc-GTX3) H OSO3- H H Saxitoxina (STX) H H H CONH2 Neo-saxitoxina (neo-STX) OH H H CONH2 Decarbama-saxitoxina (dc-STX) H H H H Fonte: OSHIMA, 1995.

Cada uma dos modificadores moleculares altera a toxicidade, modificando o ponto específico onde elas se ligam (HALL & REICHARDT, 1984; BANDEN & TRAINER 1993).

As saxitoxinas são também um sério problema para as indústrias que utilizam água em seus processos e para as empresas distribuidoras de água em diversos países.

A Tabela 3.6 apresenta algumas causas e também medidas que podem ser tomadas como prevenção quando da ocorrência de florações de cianobactérias.

Tabela 3.6

Fatores intervenientes na floração de cianobactérias - causas e medidas preventivas

Causas Prevenção

Nutrientes

A presença excessiva de nutrientes provoca a eutrofizacão e um rápido crescimento das cianobactérias, principalmente fósforo e nitrogênio estão sempre presentes em atividades

humanas.

Áreas rurais Contribuições agropecuárias.

Desmatamento

Contribui para a erosão e carreamento de nutrientes e perda de cobertura vegetal.

Área urbana

Fontes de poluição (esgotos, águas pluviométricas canalizadas aos cursos

d’água, efluentes industriais, etc.).

Redução de aporte de nutrientes aos cursos d’água Permite uma melhor qualidade de água e utilização dos

recursos hídricos pela população e pelas autoridades responsáveis pelo abastecimento público.

Limpeza periódica

Devem evitar o acúmulo de fertilizantes, em especial de fosfatos, em locais em que possam ser lixiviados aos mananciais pela ação das chuvas. Construção de barragens

de contenção quando possível.

Reflorestamento

Introdução de reflorestamento local, com árvores, arbustos e gramíneas locais, construção de barragens de contenção

que permita o crescimento da vegetação.

Obras sanitárias

Reduzir o aporte de esgotos aos reservatórios utilizados para abastecimento. Construção de lagoas de estabilização.

Evitar a introdução de águas pluviométricas na mesma canalização de esgoto, para reduzir fontes de poluição através de resíduos sólidos urbanos levados pela chuva.

Construção de ETE’s.

Luz

Cianobactérias necessitam de luz para realizar a fotossíntese, para crescerem, necessitam de energia.

Medida de prevenção

É possível cobrir pequenos lagos ou represas com lonas adequadas para bloquear a luz solar, mas em grandes

reservatórios torna-se uma operação praticamente impossível.

Tabela 3.6

Fatores intervenientes na floração de cianobactérias - causas e medidas preventivas, cont.

Temperatura

Cianobactérias crescem melhor em temperaturas altas, motivos pelos

quais elas proliferam em maior número no verão.

Fluxo, remansos, canais secundários

A mudança do fluxo da água em alguns rios e em pequenos riachos é

favorável a florações de cianobactérias, pois permite a ocorrência de remansos e de canais secundários, menos aporte de água

de reciclagem, concentração de nutrientes e aumento de turbidez. O

grande tempo de detenção nestes locais favorece a condições de estratificação, crescimento e domínio

de cianobactérias no epilímnio.

Condições locais Ventos podem levar florações de cianobactérias para perto da tomada

d’água dos reservatórios

Bobeamento na tomada d’água

Utilização de bombas para misturar a água perto da tomada de água, principalmente nos meses frios, pode evitar a reversão

da coluna d’água, alteração da profundidade de tomada d’água em algumas ETA’s, mostrou-se eficiente para evitar adução de cianobactérias do metalimnio pois se verifica nessa

canada, um decréscimo da temperatura à medida que aumenta a profundidade.

Controle de extravasão

O controle de extravasão de reservatórios pode permitir um controle ambiental do ecossistema lacustre. Quando é utilizada de maneira adequada, a “descarga do fundo”

contribui para a diminuição de nutrientes utilizados pelas cianobactérias. Algumas manobras operacionais adequadas,

como abertura ou fechamento de comportas de adução, não causam danos adversos aos recursos hídricos e pode alterar o

nível de nutrientes disponíveis. O uso de boias ou de pequenos flutuadores para que as bombas de adução de água

possam ser levadas a outros pontos que não possuem cianobactérias devem ser adotados, essa simples operação pode evitar a presença de cianotoxinas na água das ETA’s.

Condições locais

Deve-se observar a direção predominante dos ventos quando se quer alterar provisoriamente o local de tomada d’água para

se evitar locais onde florações de cianobactérias possam acumular pela ação do vento.

Fonte: Adaptado de Murray Regional Algal coordinating Committee (MRACC). Department of Land and Water Conservation, NSW, Austr.

Diante dos desafios decorrentes das diversas etapas necessárias para a implantação dos métodos descritos pela revisão bibliográfica, ficou patente que, a linha de pesquisa, deveria ser adequada a realidade das rotinas do Laboratório Central onde as determinações foram realizadas. Por esse motivo, algumas alterações nos métodos tradicionais foram feitas e serão descritas no capítulo em materiais e métodos a seguir.