2.4.5. Загрязнение вод водорослями

Ядовитые свойства представителей этой группы растений установлены сравнительно недавно, хотя с токсическими продуктами их жизнедеятельности человек сталкивался с давних пор. Тяжелые отравления людей и животных рыбой, моллюсками и водой из пресноводных и морских водоемов в определенные сезоны года, не имевшие ранее удовлетворительных объяснений, оказались связанными с циклическим развитием определенных групп водорослей.

Из всех многочисленных отделов (типов) водорослей токсическое действие известно у представителей динофитовых (Dynophyta): ядовитых перидиней – Dinophyceae, Peridineae, а также у золотистых (Chrysophyta) (зоологи относят перединей, других пирофитовых и золотистых водорослей к подклассу Phytomastigina типа простейших животных; однако в настоящее время всех одноклеточных водорослей - эукариот правильнее относить вместе с другими простейшими к особому царству протистов), зеленых (Chlorophyta) и синезеленых (Cyanophyta). Для территории СНГ характерно наибольшее токсинологическое значение лишь Cyanophyta, обитающих во внутренних пресноводных водоемах, так как среди указанных других представителей альгофлоры ядовитые виды обитают в основном в теплых морях обоих полушарий.

Причиной длительной неразгаданности наблюдаемых массовых отравлений на побережьях внутренних и морских акваторий являлось отсутствие сведений о биологии микроскопических планктонных форм, скрытых от исследователя толщами вод. В настоящее время установлено, что в основе всех этих отравлений лежат сложнейшие пищевые цепи, первоначальным звеном которых является фитопланктон.

Массовое размножение синезеленых водорослей, известное как «цветение воды», – явление экологического порядка, имеет важное биологическое и медицинское значение. Именно оно в пресноводных водоемах сопровождается накоплением в теле многих гидробионтов и в окружающей водной среде сильнодействующих токсических веществ, продуцируемых некоторыми видами синезеленых: Microcystis aeruginosa – микроцистис серовато-зеленый; Microcystis flos-aquae – м. цветения-воды; М. wesenbergii – м. Везенберга; Woronichinia naegeliana – воронихиния Негели; Anabaena flos-aquae – анабена цветения-воды; A. variabilis – а. изменчивая; A. lemmermannii – а. Леммермана; Aphanisomenon flos-aquae – афанизоменон цветения воды; Gloeotrichia echinufata – глеотрихия щетинистая; G. pisum – г. гороховидная: Nostoc rivulare – носток речной и др.

Токсины этих водорослей (альготоксины) аккумулируются в водной экосистеме, иногда подвергаясь биологической трансформации и сохраняя при этом токсичность. Вторым звеном в цепи аккумуляции и передачи альготоксинов являются моллюски и рыбы, далее присоединяются теплокровные наземные животные и человек. Известны также отравления травоядных (домашний скот и др.) на водопое при попадании в пищеварительный тракт как фитопланктона, так и самой воды. Определенную опасность представляет загрязнение альготоксинами источников водоснабжения и водозаборов. Отравление может произойти при купании во время цветения воды.

Масштабы этих явлений могут быть достаточно большими, так как во время цветения воды развивается значительная биомасса (более 100–200 г/л) и численность (миллионы клеток на литр) синезеленых водорослей.

Химический состав и механизм токсического действия. К настоящему времени достаточно хорошо изучены особенности химизма и механизма токсического действия далеко не всех представителей синезеленых.

Anabaena flos-aquae продуцирует токсин, названный анатоксином а. Анатоксин а является сильным и стереоспецифическим антагонистом никотиночувствительных (Н)-холинорецепторов. Анатоксин а вызывает блокирование нервно-мышечной передачи по деполяризующему типу (сильная начальная контрактра сменяется полным параличом), захватывая скелетную и дыхательную мускулатуру. Вследствие этого смерть наступает от остановки дыхания DL₅₀ анатоксин а 200–500 мкг/кг для мышей и крыс при внутрибрюшинном введении. В дозах 0,1–1 мг/кг анатоксин а проявляет антихолинэстеразную активность.

Aphanizomenon flos-aquae продуцирует афантоксины, представляющие собой смесь неосакситоксина (90%) и сакситоксина (10%). Ранее эти токсины были обнаружены у морских перидиней Gonyaulax catenella и G. tamarensis. Сакситоксин и его аналоги блокируют ионотранспортный участок Νа+-канала электровозбудимых нервных и мышечных мембран. Полагают, что гуанидиновая группировка сакситоксина, соответствующая по своим молекулярным размерам диаметру гидратированного иона Na⁺, входит в устье канала и застревает в нем, удерживаемая остальной частью молекулы, размеры которой превышают диаметр канала. DL₅₀ афантоксина 10 мкг/кг. Кроме токсинов катионной природы A. flos-aquae продуцирует токсические соединения анионного характера (неустановленного состава). Афантоксины устойчивы к нагреванию в кислой среде, но инактивируются в щелочной (рН>9).

Microcystis aeruginosa продуцирует полипептидные токсины, или так называемый фактор быстрой смерти. Микроцистин – циклический полипептид, содержащий L-тирозин, D-аланин, D-изоглутаминовую кислоту, Б-метил-О-аспарагиновую кислоту, N-метилдегидроаланин, L-метионин; молекулярная масса ~ 1200. Микроцистин вызывает тромбоцитопению, кровоизлияния в легких и печени, обширные тромбозы, увеличение массы печени до 50%. Через 30 мин после введения в печени накапливается до 30%, а в почках до 6 % микроцистеина.

Другой токсический гексапептид, содержащий в отличие от микроцистеина L-лейцин и R-аргинин (так называемый токсин LR), в дозе 0,1 мкг/кг вызывает смерть мышей в течение 1 ч. Отравление характеризуется тромбоцитопенией, легочным тромбозом и застоем крови в печени.

Картина отравления. Отравление синезелеными водорослями может протекать в нескольких клинических формах, в том числе желудочно-кишечной, кожно-аллергической, мышечной и смешанной.

При попадании токсинов синезеленых водорослей в водопроводную сеть возможны вспышки эпидемического токсического гастроэнтерита, протекающего по типу дизентерио- или холероподобного заболевания. Основные симптомы: тошнота, боли в желуд­ке, спазмы кишечника, рвота, понос, головная боль, боли в мышцах и суставах.

При кожно-аллергической форме характерны дерматит, зуд, набухание и гиперемия слизистых глаз (конъюнктивиты), реакции со стороны дыхательных путей по типу бронхиальной астмы.

В особую форму выделяют юксовско-сартланскую болезнь, обычно развивающуюся после употребления в пищу инфицированной синезелеными водорослями рыбы (щуки, судака, налима, окуня и др.). Фактором, провоцирующим острое начало заболевания, являются физическое напряжение и охлаждение. Болеют также животные, питающиеся рыбой (кошки, гагары, крохали и др.). Четко выражена весенне-летняя сезонность болезни. Интоксикация развивается через 10 часов–3 суток после употребления в пищу рыбы, причем термическая обработка не снижает токсичности. Болезнь начинается внезапно, во время физического напряжения. Молниеносно возникают резчайшие боли в мышцах ног, рук, поясницы, грудной клетки, усиливающиеся при малейшем движении. Наблюдаются: цианоз кожи, сухость во рту, иногда рвота. Из-за присутствия миоглобина моча приобретает темный цвет. Опасность представляет асфиксия вследствие паралича дыхательной мускулатуры. Болевой приступ длится от 3 ч до 4 суток. Возможны рецидивы.

Первая помощь и профилактика отравлений водорослями. При поверхностном контакте необходимо провести тщательное обмывание кожи. Основной показатель загрязнения воды альготоксинами – сильный рыбный запах. Для профилактики отравлений рекомендуется продолжительное кипячение воды, фильтрация ее через активированный уголь, на водопроводных станциях – озонирование. В системе профилактических мероприятий ведущее место должен занимать постоянный гидробиологический контроль качества вод.