Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Ecologia, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2017-07-11T04:22:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 346423.pdf: 1867472 bytes, checksum: 8d404e9189422c9606a63881b5fd9d32 (MD5) Previous issue date: 2016 / As relações entre variáveis abióticas, densidade de Cylindrospermopsis raciborskii e concentração de cianotoxinas foram estabelecidas em um lago costeiro subtropical (Lagoa do Peri - Florianópolis/SC - Brasil). O efeito da variação da concentração de toxinas no ambiente natural e a variação da densidade de C. raciborskii sobre população do zooplâncton (Cladocera) foi testado "in vitro"; e, investigou-se potenciais variáveis preditoras de cianotoxinas para este manancial que abastece 100 mil habitantes. Foram coletadas mensalmente amostras de água da Lagoa do Peri (Julho/2013 a Setembro/2014) e analisadas a composição do fitoplâncton, cianotoxinas dissolvidas e intracelulares e variáveis limnológicas. Oito grupos de cianotoxinas (microcistinas, nodularina, microginina, cyanopeptolinas, anabaenopeptinas, anatoxinas, cilindrospermopsina e saxitoxina) foram analisados usando cromatografia líquida associada à espectrometria de massa ionizante (MS/MS). Essas mesmas amostras foram testadas para toxicidade utilizando Daphnia magna. A relação entre a concentração de STX e as variáveis físicas, nutrientes e clorofila-a foi analisada utilizando um conjunto de dados de 45 meses de monitoramento (Março/2007 a Agosto/2014). A comunidade fitoplantônica foi dominada por cianobactérias (97,4% indivíduos por volume), composta por C. raciborskii (55,6%; 1,0 a 3,8 x 104 ind.mL-1) e Limnothrix sp. (41,8%; 0,7 a 3,6 x 104 ind.mL-1), ambas abundantes durante todo o período de estudo. Altas temperaturas e nutrientes (ortofosfato, nitrogênio inorgânico dissolvido (NID) e nitrogênio total) favoreceram a densidade de C. raciborskii. Apenas STX foi encontrada na Lagoa do Peri em baixa concentração (0,013±0,007 µg.L-1) e intracelularmente. A densidade de C. raciborskii teve relação significativa positiva com a concentração de STX na Lagoa do Peri, mas o poder explicativo é de apenas 20% sugerindo não ser um preditor robusto da concentração da toxina no sistema. Já as variáveis abióticas condutividade elétrica e a concentração de NID apresentaram maior poder explanatório (49%) na variação da concentração de STX "in situ". Testes de toxicidade aguda podem ser potencialmente utilizados em triagem preliminar de STX no ambiente natural. Foi observada uma boa correlação linear (84%) entre a concentração de STX no ambiente e o efeito no zooplâncton em testes ?in vitro?. A toxicidade aguda observada para o zooplâncton é melhor explicada pela variação da concentração de STX (amostra bruta ? relação marginalmente significante, p= 0,09, pseudo - R2 = 0,18; e amostra sonicada ? relação significante, p<0,05, pseudo - R2 = 0,16) que pela densidade de C. raciborskii (relação não significante, p>0,05, pseudo - R2 = 0,012). O efeito de intoxicação aguda devido a ingestão de C. raciborskii contendo STX é uma característica definitiva na estruturação da comunidade do zooplâncton, uma vez que seleciona o zooplâncton capaz de coexistir com esta cianobactéria no ecossistema. O mecanismo em que variáveis abióticas regulam a variação da concentração de STXs intracelular em C. raciborskii e a consequente intoxicação aguda do zooplâncton por herbivoria sugere uma estruturação do tipo "bottom-up" para este ambiente.<br> / Abstract : The cyanobacterium Cylindrospermopsis raciborskii produces toxins including saxitoxins (STXs). The main aim was to understand the relation among abiotic variables, cyanotoxin concentration and C. raciborskii density. These relations are very important to manage reservoirs and understand aquatic community structure, but have been few explored in situ. We tested the effect of toxin concentration and C. raciborskii density of natural water samples on a zooplankton population (Cladocera) in vitro. In addition, we investigated some abiotic variables as potential predictors of cyanotoxin concentration in the Peri Coastal Lake (Santa Catarina Island, Brazil). This lake has been historically dominated by C. raciborskii and supplies potable water for about 100,000 local citizens. Water samples was collected monthly between July 2013 and September 2014 being analyzed for phytoplankton composition, intracellular and dissolved cyanotoxins, and limnological variables. A suite of eight cyanotoxin groups (microcystins, nodularin, microginin, cyanopeptolins, anabaenopeptins, anatoxins, cylindrospermopsin, and saxitoxin) was targeted using liquid chromatography tandem (MS/MS) mass spectrometry with electrospray ionization. These samples were also used in ecotoxicological tests using Daphna magna. The relationship among STX concentration and physical variables, nutrients and chlorophyll-a (chl-a) was analyzed using a dataset of 45-month monitoring period (March/2007 to August/2014). The phytoplankton community was dominated by cyanobacteria (97.4% individual per volume), comprised of C. raciborskii (55.6%, 1.0 to 3.8 x 104 ind.mL-1) and Limnothrix sp. (41.8%, 0.7 to 3.6 x 104 ind.mL-1), both abundant during the entire study period. High temperatures and nutrients (orthophosphate, dissolved inorganic nitrogen - DIN and total nitrogen - TN) favored the C. raciborskii density. STX was the only cyanotoxin found in the Peri Coastal Lake, in low concentration (0.013±0.007 µg.L-1), and concentrated intracellularly. C. raciborskii density had a significant positive relation with STX concentration, but explained only 20% of the variation in STX concentration. This suggests that C. raciborskii density alone is not a reliable predictor of STX concentrations in this system. However, the abiotic variables as electrical conductivity and DIN concentration provided the greatest explanatory power (49%) for STX concentration in situ. The acute toxicity tests can potentially be used in preliminary screening of STX in the natural environment. We observed a good linear correlation (84%) between STX concentration in the lake with effect on zooplankton in the in vitro tests. The acute toxicity observed on the zooplankton is better explained by the variation in STX concentration (whole water samples - marginal significant relation, p= 0.09, pseudo - R2 = 0.18; and sonicated water samples - significant relation, p<0.05, pseudo - R2 = 0.16) than by the C. raciborskii density (no significant relation, p>0.05, pseudo - R2 = 0.012). The acute intoxication effect of grazing upon STX-containing C. raciborskii is a defining feature in zooplankton community structuration, as this selects for zooplankton that are able to coexist with toxic C. raciborskii in this ecosystem. The abiotic variables have a role on the regulation of intracellularly STX concentration in C. raciborskii and there is acute intoxication in the zooplankton as consequence of the herbivory, so the bottom-up processes seems to drive community structure in Peri Coastal Lake.

O aporte artificial de nutrientes nos ambientes aquáticos tem favorecido a incidência de florações de cianobactérias, causando impactos na qualidade da água e colocando em risco a saúde humana. O gênero de cianobactéria Cylindrospermopsis, amplamente distribuído em água doce pelo mundo, é capaz de produzir diversas cianotoxinas, dentre elas saxitoxina e análogos. O objetivo deste trabalho foi elaborar um modelo de exposição referente à ingestão de água contaminada por saxitoxina e análogos através da recreação de contato primário e do consumo de água. Os dados de densidade de células de Cylindrospermopsis e de concentrações de saxitoxina e análogos na água bruta foram obtidos da Rede de Monitoramento de Qualidade de Águas Superficiais da CETESB (2015 e 2016) do reservatório Itupararanga. O modelo conceitual de exposição e o cálculo da ingestão diária crônica de saxitoxina e análogos consideraram: concentrações máxima e mínima de saxitoxina e análogos encontradas na água bruta do reservatório, vias de exposição, população exposta, taxa de ingestão de água, frequência e duração da exposição, peso corporal para adultos (maiores de 21 anos) e crianças (menores de 5 anos), para cenários de exposição relativos à recreação de contato primário e consumo de água potável. Os valores de células de cianobactérias estiveram entre 2.216 e 203.082 céls.mL-1 e as concentrações de saxitoxina e análogos estiveram entre 0,04 e 0,37 &#181;g equivalente STX..L-1. Os resultados obtidos na análise da água bruta do reservatório, estiveram abaixo do valor estabelecido na legislação brasileira para água potável (3 &#181;g equivalente STX.L-1), mas não atenderiam as especificações adotadas por Oregon e Ohio (0,3 &#181;g equivalentes STX.L-1) e à proposta em discussão no Comitê Permanente para Gestão Integrada da Qualidade da Água destinada ao Consumo Humano no Estado de São Paulo (0,13 &#181;g equivalente STX.L-1), indicando a possibilidade da ocorrência de efeito adverso à saúde em grupos sensíveis que utilizem água do reservatório, dependendo da eficiência de remoção dessas cianotoxinas no processo de tratamento. Os valores de ingestão diária crônica estimados, para recreação, variaram de 2,55 x 10-6 a 1,08 x 10-4 &#181;g equivalente STX. kg-1.dia-1 (adultos) e 2,78 x 10-9 a 4,35 x 10-4 &#181;g equivalente STX. kg-1.dia-1 (crianças). Para ingestão de água potável, esses valores variaram de 2,5 x 10-4 a 1,47 x 10-2 &#181;g equivalente STX. kg-1.dia-1 (adultos) e 5,36 x 10-5 a 2,55 x 10-2 &#181;g equivalente STX. kg-1.dia-1 (crianças). Esses valores indicaram que as crianças estão mais expostas que os adultos, fato preocupante, pois elas são mais sensíveis aos efeitos de substâncias tóxicas, e apesar de estudos indicarem efeitos da saxitoxina em cultura de células neurais, sua capacidade de atravessar a barreira hematoencefálica e de causar danos cognitivos em ratos, os efeitos da exposição crônica em humanos ainda são desconhecidos. Não foi possível estimar os riscos à saúde da população exposta à saxitoxina e análogos, pela falta de dados na literatura, porém o modelo de exposição proposto é um avanço para a identificação de lacunas para a condução da avaliação de risco à saúde humana considerando a exposição crônica. / The artificial enrichment of nutrients in aquatic environments has favored the incidence of cyanobacteria blooms, causing impacts on water quality and putting human health at risk. The genus of cyanobacteria Cylindrospermopsis, widely distributed throughout the world in freshwater environments, is able to produce cianotoxin, among them saxitoxin and its analogues. The objective of this work was to elaborate a model of exposure referring to the ingestion of water contaminated by saxitoxin and analogues through recreation of primary contact and water consumption. Cylindrospermopsis cell density and saxitoxin and analogues concentrations in surface water were obtained from the CETESB Surface Water Quality Monitoring Network for the Itupararanga reservoir in 2015 and 2016. The development of the conceptual model of exposure and the calculation of the chronic daily intake of saxitoxin and analogues, considered: maximum and minimum concentrations of saxitoxin and analogues found in the raw water of the reservoir, route of exposure, exposed population, rate of water intake, frequency and duration of exposure, body weight for adults (over 21 years) and children (under 5 years), for exposures scenarios concerning recreation of primary contact and consumption of drinking water. The values of cyanobacteria cells were between 2,216 and 203,082 cells.L-1 and the concentrations of saxitoxin and analogues were between 0.04 and 0.37 &#181;g STX equivalent. L-1. The comparison of these variables indicated a significant positive correlation between them. The results obtained in the raw water analysis of the reservoir were below the value established in Brazilian legislation for drinking water (3 &#181;g equivalent STX.L-1), but would not meet the specifications adopted by US states Oregon and Ohio (0.3 &#181;g equivalents.L-1) and the proposed value for the Standing Committee for Integrated Water Quality Management for Human Consumption in the State of São Paulo (0,13 &#181;g equivalent STX.L-1), indicating the possibility of adverse health effects in sensitive groups using water from the reservoir. Estimated chronic daily intake values, for recreation, ranged from 2.55 x 10-6 to 1.08 x 10-4 &#181;g STX equivalent. kg-1.day-1 (adults) and 2.78 x 10-9 to 4.35 x 10-4 &#181;g STX equivalent. kg-1.day-1 (children). For water intake, these values ranged from 2.5 x 10-4 to 1.47 x 10-2 &#181;g STX equivalent. kg-1 day-1 (adults) and 5.36 x 10-5 to 2.55 x 10-2 &#181;g STX equivalent. kg-1. day-1 (children). These values indicated that children are more exposed than adults, a worrying fact because they are generally more sensitive to the effects of toxic substances than adults, and although studies indicate that saxitoxin was able to cross the blood brain barrier and to cause cognitive damage in rats, as well as changes in neural cell cultures, the effects of chronic exposure in humans are still unknown. It was not possible to estimate the health risks of the population exposed to saxitoxin and the like, due to the lack of data in the literature, but the proposed exposure model is an advance for the identification of gaps for conducting the human health risk assessment considering the exposure chronic.

O aporte artificial de nutrientes nos ambientes aquáticos tem favorecido a incidência de florações de cianobactérias, causando impactos na qualidade da água e colocando em risco a saúde humana. O gênero de cianobactéria Cylindrospermopsis, amplamente distribuído em água doce pelo mundo, é capaz de produzir diversas cianotoxinas, dentre elas saxitoxina e análogos. O objetivo deste trabalho foi elaborar um modelo de exposição referente à ingestão de água contaminada por saxitoxina e análogos através da recreação de contato primário e do consumo de água. Os dados de densidade de células de Cylindrospermopsis e de concentrações de saxitoxina e análogos na água bruta foram obtidos da Rede de Monitoramento de Qualidade de Águas Superficiais da CETESB (2015 e 2016) do reservatório Itupararanga. O modelo conceitual de exposição e o cálculo da ingestão diária crônica de saxitoxina e análogos consideraram: concentrações máxima e mínima de saxitoxina e análogos encontradas na água bruta do reservatório, vias de exposição, população exposta, taxa de ingestão de água, frequência e duração da exposição, peso corporal para adultos (maiores de 21 anos) e crianças (menores de 5 anos), para cenários de exposição relativos à recreação de contato primário e consumo de água potável. Os valores de células de cianobactérias estiveram entre 2.216 e 203.082 céls.mL-1 e as concentrações de saxitoxina e análogos estiveram entre 0,04 e 0,37 &#181;g equivalente STX..L-1. Os resultados obtidos na análise da água bruta do reservatório, estiveram abaixo do valor estabelecido na legislação brasileira para água potável (3 &#181;g equivalente STX.L-1), mas não atenderiam as especificações adotadas por Oregon e Ohio (0,3 &#181;g equivalentes STX.L-1) e à proposta em discussão no Comitê Permanente para Gestão Integrada da Qualidade da Água destinada ao Consumo Humano no Estado de São Paulo (0,13 &#181;g equivalente STX.L-1), indicando a possibilidade da ocorrência de efeito adverso à saúde em grupos sensíveis que utilizem água do reservatório, dependendo da eficiência de remoção dessas cianotoxinas no processo de tratamento. Os valores de ingestão diária crônica estimados, para recreação, variaram de 2,55 x 10-6 a 1,08 x 10-4 &#181;g equivalente STX. kg-1.dia-1 (adultos) e 2,78 x 10-9 a 4,35 x 10-4 &#181;g equivalente STX. kg-1.dia-1 (crianças). Para ingestão de água potável, esses valores variaram de 2,5 x 10-4 a 1,47 x 10-2 &#181;g equivalente STX. kg-1.dia-1 (adultos) e 5,36 x 10-5 a 2,55 x 10-2 &#181;g equivalente STX. kg-1.dia-1 (crianças). Esses valores indicaram que as crianças estão mais expostas que os adultos, fato preocupante, pois elas são mais sensíveis aos efeitos de substâncias tóxicas, e apesar de estudos indicarem efeitos da saxitoxina em cultura de células neurais, sua capacidade de atravessar a barreira hematoencefálica e de causar danos cognitivos em ratos, os efeitos da exposição crônica em humanos ainda são desconhecidos. Não foi possível estimar os riscos à saúde da população exposta à saxitoxina e análogos, pela falta de dados na literatura, porém o modelo de exposição proposto é um avanço para a identificação de lacunas para a condução da avaliação de risco à saúde humana considerando a exposição crônica. / The artificial enrichment of nutrients in aquatic environments has favored the incidence of cyanobacteria blooms, causing impacts on water quality and putting human health at risk. The genus of cyanobacteria Cylindrospermopsis, widely distributed throughout the world in freshwater environments, is able to produce cianotoxin, among them saxitoxin and its analogues. The objective of this work was to elaborate a model of exposure referring to the ingestion of water contaminated by saxitoxin and analogues through recreation of primary contact and water consumption. Cylindrospermopsis cell density and saxitoxin and analogues concentrations in surface water were obtained from the CETESB Surface Water Quality Monitoring Network for the Itupararanga reservoir in 2015 and 2016. The development of the conceptual model of exposure and the calculation of the chronic daily intake of saxitoxin and analogues, considered: maximum and minimum concentrations of saxitoxin and analogues found in the raw water of the reservoir, route of exposure, exposed population, rate of water intake, frequency and duration of exposure, body weight for adults (over 21 years) and children (under 5 years), for exposures scenarios concerning recreation of primary contact and consumption of drinking water. The values of cyanobacteria cells were between 2,216 and 203,082 cells.L-1 and the concentrations of saxitoxin and analogues were between 0.04 and 0.37 &#181;g STX equivalent. L-1. The comparison of these variables indicated a significant positive correlation between them. The results obtained in the raw water analysis of the reservoir were below the value established in Brazilian legislation for drinking water (3 &#181;g equivalent STX.L-1), but would not meet the specifications adopted by US states Oregon and Ohio (0.3 &#181;g equivalents.L-1) and the proposed value for the Standing Committee for Integrated Water Quality Management for Human Consumption in the State of São Paulo (0,13 &#181;g equivalent STX.L-1), indicating the possibility of adverse health effects in sensitive groups using water from the reservoir. Estimated chronic daily intake values, for recreation, ranged from 2.55 x 10-6 to 1.08 x 10-4 &#181;g STX equivalent. kg-1.day-1 (adults) and 2.78 x 10-9 to 4.35 x 10-4 &#181;g STX equivalent. kg-1.day-1 (children). For water intake, these values ranged from 2.5 x 10-4 to 1.47 x 10-2 &#181;g STX equivalent. kg-1 day-1 (adults) and 5.36 x 10-5 to 2.55 x 10-2 &#181;g STX equivalent. kg-1. day-1 (children). These values indicated that children are more exposed than adults, a worrying fact because they are generally more sensitive to the effects of toxic substances than adults, and although studies indicate that saxitoxin was able to cross the blood brain barrier and to cause cognitive damage in rats, as well as changes in neural cell cultures, the effects of chronic exposure in humans are still unknown. It was not possible to estimate the health risks of the population exposed to saxitoxin and the like, due to the lack of data in the literature, but the proposed exposure model is an advance for the identification of gaps for conducting the human health risk assessment considering the exposure chronic.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-25T03:46:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 286035.pdf: 10421694 bytes, checksum: 86b7defc9211ce2b78fde1aa5c44bf07 (MD5) / Entre os diversos problemas de saúde pública ligados ao abastecimento de água, a contaminação de mananciais de água doce por cianotoxinas tem sido muito enfatizada devido ao risco toxicológico que representa. Assim, este assunto tornou-se preocupante e é cada vez mais estudado pela comunidade científica, pois compromete a qualidade das águas destinada ao consumo humano, atingindo conjuntos de organismos muito além da comunidade aquática. A saxitoxina (STX) é uma neurotoxina produzida pela cianobactéria Cylindrospermopsis raciborskii, que compõe a biota da Lagoa do Peri, um dos principais mananciais de abastecimento de água para o Município de Florianópolis-SC. Este estudo investigou o mecanismo de ação da STX por meio de métodos toxicológicos in vitro, além de verificar a capacidade de adsorção de conchas de ostra e quitina à STX. Os testes citotóxicos e genotóxicos in vitro, realizados para avaliar a ação da STX sobre células Neuro 2A (N2A) e Vero, foram os testes do MTT, a fragmentação e a metilação do DNA, a lipoperoxidação e a frequência de células micronucleadas. Os ensaios de adsorção deram-se com o emprego de conchas de ostras trituradas e quitina, como matrizes adsorventes para a verificação da capacidade de adsorção da STX em soluções aquosas. Para a quantificação da STX, foi empregada a cromatografia líquida de alta eficiência (HPLC). Os resultados obtidos nas avaliações toxicológicas demonstraram que a STX possui um potencial efeito citotóxico e genotóxico, pois induziu as células N2A à apoptose, à fragmentação e à hipermetilação do DNA, além de causar a oxidação lipídica da membrana celular. Nessas avaliações toxicológicas ainda foi possível verificar o potencial da STX à indução de formação de micronúcleos em células N2A e Vero, com evidências dos efeitos de origem aneugênica. Nos ensaios de adsorção, foi possível verificar que a concha de ostra e a quitina foram eficientes para remoção da STX (>60% em 48h) em amostras da água, na escala de concentrações empregadas neste estudo. / Amongst the diverse problems of public health on the water supply, the contamination of fresh water sources from cyanotoxins had been emphatized due toxicological risk. Thus, this subject that concern more and more studied by the scientific community, therefore compromises the waters quality destined to the human consumption, reaching organisms beyond the aquatic community. The saxitoxin (STX) is a neurotoxin produced in blooms of Cylindrospermopsis raciborski, cyanobacteria that composes the biota of Peri Lagoon - Florianópolis/SC. This study evaluated the mechanism of action of STX through toxicology methods in vitro, besides verifying the absorption capacity of oyster shell and chitin to STX. To evaluate the action of STX in Neuro 2A (N2A) and Vero cells, the cytotoxic and genotoxic in vitro essays employed were: MTT assay, DNA methylation and fragmentation, lipid peroxidation and frequency of micronucleated cells. From the adsorption essays were employed oyster shells powdered and chitin as adsorbents matrices and verifying the capacity of absorption of STX soluble to these adsorbents. The quantification of STX was for high performance liquid chromatography (HPLC). The results of toxicological evaluation showed that STX had a potential cytotoxic and genotoxic effects. The STX'exposure induced to N2A cells to cellular apoptosis, DNA fragmentation and methylation and lipid oxidation of cellular membrane. The toxicological evaluation demonstrated that STX induced to the N2A and Vero cells exposed to micronuclei formation, with evidenced to aneugenic effects. The adsorption assays verified that oyster shell and chitin were efficient to remove the STX (>60% in 48h) from water samples, in the concentrations scale employed in this study.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Bioquímica, Florianópolis, 2012 / Made available in DSpace on 2012-10-26T10:37:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 303237.pdf: 795654 bytes, checksum: 51c290dfa1f1196596076c3cf3bbc212 (MD5) / Os hemócitos são responsáveis por mediar uma série de reações imunológicas essenciais para a sobrevivência de bivalves. Dentre os vários fatores de estresse ambientais os quais os bivalves estão sujeitos, pode-se citar as florações de algas nocivas (FANs) que devido ao aumento abrupto de sua biomassa e produção de ficotoxinas, causam grandes prejuízos aos ecossistemas costeiros. O impacto dessas algas nocivas e suas ficotoxinas no sistema imune dos bivalves são, porém muito pouco conhecidos ainda. Para melhor compreender os possíveis efeitos dessas microalgas e suas toxinas no sistema imune de bivalves, hemócitos da ostra Crassostrea gigas foram expostos in vitro à microalga Alexandrium minutum, aos produtos extracelulares (PECs) da microalga Heterosigma akashiwo e às neurotoxinas purificadas saxitoxina (STX) e brevetoxina (PbTx-2). Foram então analisados alguns parâmetros celulares e a expressão quantitativa (qPCR) de 11 genes associados aos sistemas imunológico, antioxidante, de estresse e de biotransformação. Os resultados mostraram que apesar da viabilidade e a complexidade dos hemócitos se manterem inalteradas após incubação com A. minutum (1:6, alga/hemócito) ou com sua toxina STX (0,0375 µg/L), a capacidade fagocítica fagocitose e produção de espécies reativas de oxigênio foram prejudicadas em ambos os tratamentos (30 % e ? 38 % menores, respectivamente). Houve ainda, um aumento do tamanho dos hemócitos granulares (33 %) incubados apenas com as microalgas. Por outro lado, os hemócitos das ostras incubados com os PECs de H. akashiwo, microalga supostamente produtora de brevetoxinas (PbTxs) ou com diferentes concentrações de PbTx-2 (3 a 1.000 µg/L) também não tiveram sua viabilidade alterada. Além disso, as maiores concentrações de PbTx-2 testadas (300 e 1.000 µg/L) também não foram capazes de induzir a apoptose nos hemócitos. As análises de expressão gênica revelaram um aumento no número de transcritos da citocina IL-17 (4,5x) após 4 h de exposição à A. minutum, assim como, após exposição apenas à STX, da chaperona Hsp70 (2x) e do peptídeo antimicrobiano defensina (Defh2) (7x). Por outro lado, hemócitos incubados com a STX apresentaram também uma diminuição nos níveis de transcritos da IL-17 (10x) e de uma isoforma de citocromo P450 (CYP356A1) (3,6x). Com relação à PbTx-2 (1.000 µg/L) houve um aumento no número de transcritos da Hsp70 (2,4x) e do CYP356A1 (2x) e uma tendência a maiores valores para o gene que codifica a fatty acid binding protein (FABP) (2,8x). Em conjunto, estes resultados sugerem que a STX em geral promove uma imunosupressão dos hemócitos de ostras, enquanto que a PbTx-2 estimula a expressão de genes associados a respostas de estresse e detoxificação, mas não de genes associados aos sistemas imune e antioxidante. Os resultados claramente demonstram que as ficotoxinas apresentam efeitos específicos e interferem com a expressão gênica de hemócitos sendo, portanto, potencialmente tóxicas para bivalves.

A espécie de cianobactéria Cylindrospermopsis raciborskii vem se destacando na literatura atual devido à sua presença e dominância em lagos e reservatórios em diversas regiões do planeta e a principal preocupação deste cenário é por ela ser potencialmente tóxica. Estudos revelaram que o crescimento e a síntese de toxinas em espécies de microrganismos fitoplanctônicos estão atrelados à limitação ou excesso de micronutrientes, porém, ainda são desconhecidos os efeitos desta variação na produção de saxitoxina (STX) por C. raciborskii. Para contribuir com o esclarecimento desta questão, investigou-se o efeito de diferentes concentrações dos micronutrientes Fe, Zn, Cu, Mn, Co e B no crescimento e na produção de STX de uma linhagem de C. raciborskii. Em salas climatizadas, culturas desta linhagem foram expostas durante 20 dias a 5 concentrações de cada micronutriente, com alteração do meio de cultura ASM-1. As respostas fisiológicas de C. racibosrkii a estas modificações foram verificadas através da velocidade máxima de crescimento (&#956;máx), rendimento do biovolume, tempo de duplicação (Td), concentração de clorofila a, assimilação de nitrato e ortofosfato e síntese de STX total (intra e extracelular). As maiores concentrações de STX por biovolume (STX/biovolume) foram obtidas nos tratamentos com baixa concentração de Fe (0,4 &#956;M) e elevada concentração de Cu (0,8 &#956;M). Nos micronutrientes Zn, Co e B, houve uma tendência de redução da síntese de STX nas maiores concentrações destes metais. Enquanto as concentrações extremas de Fe e Mn inibiram o crescimento (Fe: 0,4 e 400 &#956;M e Mn: 0,7 e 600 &#956;M), as concentrações centrais favoreceram (Fe: 4 a 60 &#956;M e Mn: 7 a 200 &#956;M). Elevada concentração de Cu (0,8 &#956;M) causou aumento de 2,6 vezes (160%) do volume celular e redução na síntese de clorofila a, sem alterações significativas em &#956;máx e rendimento. O aumento da concentração dos micronutrientes Fe, Zn, Mn e B no meio de cultura causaram maior assimilação de ortofosfato por biovolume (P/biovolume). Estes principais resultados demonstraram que os micronutrientes afetam a síntese de STX e o crescimento de C. raciborskii, podendo ser associados aos diversos mecanismos de captura e detoxificação de metais que as cianobactérias possuem. Embora as extrapolações dos resultados laboratoriais para o ambiente devam ser realizadas com prudência, estudos relacionados à ecofisiologia de cianobactérias como este, são fundamentais para análise criteriosa de cada variável podendo ser utilizado como ferramenta de diagnóstico e prevenção de florações tóxicas. / Cylindrospermopsis raciborskii has been highlighted in several researches due to the dominance in many lakes and reservoirs around the world, the main concern about it due to the ability to produce toxins. Studies have revealed that growth and toxins production in phytoplankton species are linked to micronutrients limitation or excess. Nevertheless, micronutrient variation effects on saxitoxin (STX) production by C. raciborskii are still unknown. To contribute to clarify this issue, we investigated the effect of different micronutrients concentration, such as Fe, Zn, Cu, Mn, Co and B, on the growth and saxitoxin production of C. raciborskii strain. In climatized growth room, the cultures of C. raciborskii strain were exposed to 5 different concentration of each micronutrient, present in ASM-1 medium, during 20 days. The C. racibosrkii physiological responses was detected through maximum growth rate (&#956;máx), biovolume yield, doubling time (Td), chlorophyll-a, nitrate and orthophosphate assimilation and the total STX production (intra and extracellular). The higher concentrations of STX per biovolume (STX/biovolume) were observed in treatments with low Fe concentration (0.4 &#956;M) and high Cu concentrations (0.8 &#956;M). Higher concentrations of Zn, Co and B lead to low STX production. While the Fe and Mn extreme concentrations inhibited the growth (Fe: 0.4 and 400 &#956;M and Mn: 0.7 to 600 &#956;M), the central concentrations favored (Fe: 4 to 60 &#956;M, and Mn: 7-200 &#956;M). A high Cu concentration (0,8 &#956;M) leads to 2,6 fold increase (160%) in cellular volume and decrease the chlorophyll-a content, however máx and biovolume yield did not change. Increasing the Fe, Zn, Mn and B concentration in the culture caused higher assimilation of orthophosphate per biovolume (P/biovolume). These results indicated that micronutrients affected C. raciborskii growth and STX production, and may be associated with the diverse cyanobacterial mechanisms of metals capture and detoxification. Cyanobacteria ecophysiology studies, as this research, are fundamental to careful analysis of each variable, which could be used as diagnostic and a tool to prevention of toxic blooms.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental, Florianópolis, 2009. / Made available in DSpace on 2012-10-24T09:26:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 276045.pdf: 6648782 bytes, checksum: ad19460ce96a0b2883f37e7d253c2e72 (MD5) / Currently, water treatment plants, which utilize downflow direct filtration technology, have been facing problems such as cyanobacteria growth within water sources. Depending on the species involved, the resulting water quality may be jeopardized due to the cyanobacterial ability to produce saxitoxins. They also obstruct the filter systems that may be damaged. Downflow direct filtering technologies may not be recommended for water treatment of sources with high cyanobacterial density. Its application could only be considered after a pre-treatment stage. Some removal technologies are available in the market; though efficient, they are not under economic and practical possibilities. This paper intends to utilize Bank filtration as a pre-treatment for downflow direct filtration in order to present a low-cost treatment option for proper water quality, and the removal of both cyanobacteria and saxitoxins. Experimental investigations were conducted on the Laboratório de Águas da Lagoa do Peri - LALP and at the water potabilization laboratory (Laboratório de Potabilização de Água - LAPOA/UFSC) under the following stages: 1) Characterization of Peri Lake water (Water I), of Bank filtration water (Water II), and of study water (Water III = 85% FM + 15% Lake); 2) Continuous and non-continuous bench tests in order to determine saxitoxin adsorption and removal by sedimentation of the Peri Lake water source; 3) Bench tests on coagulant and coagulant aid dosage optimization; 4) Continuous testing using the optimal doses previously determined in order to follow cyanobacteria and saxitoxin identification and quantification. Saxitoxin analysis was performed using HPLC with post-column derivation and fluorescence detection. Results demonstrated that saxitoxins (STX) have more affinity with sediments when compared with neosaxitoxins (NEO). A complete removal of STX occurred in less than 5 days; in turn, NEO required more time # approximately 15 days. Bank filtration has proved to be a promising technology for cyanobacterial cells and saxitoxin removal. Bank filtration used as a pre-treatment caused the filtration system to last 3-4 times longer, reducing up to 50% of aluminum sulfate dosages. Phytoplankton evaluation showed a smaller cell density on the systems using bank filtration as pre-treatment (9,795 cell/mL in treated water). Results have shown the importance of conditioning water with high density of potentially toxic cyanobacteria before downflow direct filtration. Regarding saxitoxin removal, no saxitoxins were detected on the Water II samples. After complete treatment, 0,05 mg/L intracellular EqSTX was detected. Although under the limiting values, equivalent concentrations in the treated water must be considered, especially considering that the frequent consumption effects of low saxitoxin dosages on human health are unknown.

Made available in DSpace on 2015-09-25T12:21:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PDF - Hindria Renally Cavalcanti Guimaraes.pdf: 1729464 bytes, checksum: 04c8eb0a10288b9d2250aca9baa31e7e (MD5) Previous issue date: 2012-04-27 / The research aimed to evaluate the saxitoxin removal of the water supply in the conventional system followed by adsorption through granular activated carbon (GAC). The experiment was performed in three steps. In the first, coagulation diagrams were constructed for the aluminum sulfate. In the second stage, tests were conducted with aluminum sulfate and auxiliary coagulant (anionic and cationic polymers). In the third stage was carried conventional treatment (coagulation / flocculation /sedimentation / filtration) followed by adsorption on a column of granular activated carbon (GAC), in bench scale. The system was composed of a polypropylene plastic container for the storage of decanted water derived from the jar tests, with a capacity of 100 liters. The reservoir is connected via two peristaltic pumps with controlled flow for 1L/ h. Each pump is connected to two sand laboratory filters (SLF), which connected themselves to two columns of CAG, CC1 and CC2, with different coal granulometries. The system was monitored for 48 hours. The results of the coagulation tests showed good removal efficiency (>50%) for water of study (WS) at the natural pH of water (7.6), at a dosage of aluminum sulfate 25 mg/L, both in terms of turbidity and remaining true color. When evaluated the representability of the data, it was observed that the removal efficiency was not repeated. In the third stage, there was low saxitoxin removal by conventional treatment (7%), the removal was processed in the adsorption columns. CC1 and CC2 obtained removals ranging from 100 to 70%. However, for the maximum percentage removal CC2 removed greater amount of saxitoxin per unit time compared to CC1, nearly six hours of difference. The Langmuir and Freundlich isotherms showed better settings to the CC2 for the evaluated samples of activated carbon. / A pesquisa teve como objetivo principal avaliar a remoção de saxitoxina de água de abastecimento utilizando tratamento convencional seguido de adsorção por carvão ativado granular (CAG). O experimento foi realizado em três etapas. Na primeira, foram construídos diagramas de coagulação para o sulfato de alumínio. Na segunda etapa, foram realizados ensaios com sulfato de alumino e coagulantes auxiliares (polímeros aniônicos e catiônicos). Na terceira etapa foi realizado o tratamento convencional (coagulação/ floculação/ sedimentação/ filtração) seguido de adsorção em coluna de carvão ativado granular (CAG), em escala de bancada. O sistema esteve formado por um reservatório de plástico de polipropileno para o armazenamento de água decantada proveniente do jar tests, com capacidade para 100 litros. O reservatório foi interligado por intermédio de duas bombas peristálticas com vazão controlada para 1L/h. Cada bomba conectava-se a dois filtros de laboratório de areia (FLA), que se acoplavam a duas colunas de CAG, CC1 e CC2, com carvão de granulometrias distintas. O sistema foi monitorado durante 48h. Os resultados dos ensaios de coagulação mostraram boa eficiência de remoção (> 50 %) para água de estudo (AE) com pH natural da água (7,6), para uma dosagem de sulfato de alumínio de 25mg/L , tanto em termos de turbidez quanto de cor verdadeira remanescentes. Para os ensaios com polímeros sintéticos, o polímero catiônico, em geral, se destacou em relação ao polímero aniônico com percentuais médios de remoção de 57% para remoção de cor verdadeira. Quando avaliada a representabilidade dos dados, observou-se que as eficiências de remoções não se repetiram. Na terceira etapa, houve baixa remoção saxitoxina por parte tratamento convencional (7%), a remoção se processou nas colunas de adsorção. A CC1 e a CC2 obteram remoções entre 100 e 70%, entretanto, para percentuais máximos de remoção a CC2 removeu maior quantidade de saxitoxina por unidade de tempo em relação a CC1, praticamente seis horas de diferença. As isotermas de Freundlich e Langmuir para as amostras de carvão ativado avaliadas aprestaram melhores ajustes para a CC2.

A espécie de cianobactéria Cylindrospermopsis raciborskii vem se destacando na literatura atual devido à sua presença e dominância em lagos e reservatórios em diversas regiões do planeta e a principal preocupação deste cenário é por ela ser potencialmente tóxica. Estudos revelaram que o crescimento e a síntese de toxinas em espécies de microrganismos fitoplanctônicos estão atrelados à limitação ou excesso de micronutrientes, porém, ainda são desconhecidos os efeitos desta variação na produção de saxitoxina (STX) por C. raciborskii. Para contribuir com o esclarecimento desta questão, investigou-se o efeito de diferentes concentrações dos micronutrientes Fe, Zn, Cu, Mn, Co e B no crescimento e na produção de STX de uma linhagem de C. raciborskii. Em salas climatizadas, culturas desta linhagem foram expostas durante 20 dias a 5 concentrações de cada micronutriente, com alteração do meio de cultura ASM-1. As respostas fisiológicas de C. racibosrkii a estas modificações foram verificadas através da velocidade máxima de crescimento (&#956;máx), rendimento do biovolume, tempo de duplicação (Td), concentração de clorofila a, assimilação de nitrato e ortofosfato e síntese de STX total (intra e extracelular). As maiores concentrações de STX por biovolume (STX/biovolume) foram obtidas nos tratamentos com baixa concentração de Fe (0,4 &#956;M) e elevada concentração de Cu (0,8 &#956;M). Nos micronutrientes Zn, Co e B, houve uma tendência de redução da síntese de STX nas maiores concentrações destes metais. Enquanto as concentrações extremas de Fe e Mn inibiram o crescimento (Fe: 0,4 e 400 &#956;M e Mn: 0,7 e 600 &#956;M), as concentrações centrais favoreceram (Fe: 4 a 60 &#956;M e Mn: 7 a 200 &#956;M). Elevada concentração de Cu (0,8 &#956;M) causou aumento de 2,6 vezes (160%) do volume celular e redução na síntese de clorofila a, sem alterações significativas em &#956;máx e rendimento. O aumento da concentração dos micronutrientes Fe, Zn, Mn e B no meio de cultura causaram maior assimilação de ortofosfato por biovolume (P/biovolume). Estes principais resultados demonstraram que os micronutrientes afetam a síntese de STX e o crescimento de C. raciborskii, podendo ser associados aos diversos mecanismos de captura e detoxificação de metais que as cianobactérias possuem. Embora as extrapolações dos resultados laboratoriais para o ambiente devam ser realizadas com prudência, estudos relacionados à ecofisiologia de cianobactérias como este, são fundamentais para análise criteriosa de cada variável podendo ser utilizado como ferramenta de diagnóstico e prevenção de florações tóxicas. / Cylindrospermopsis raciborskii has been highlighted in several researches due to the dominance in many lakes and reservoirs around the world, the main concern about it due to the ability to produce toxins. Studies have revealed that growth and toxins production in phytoplankton species are linked to micronutrients limitation or excess. Nevertheless, micronutrient variation effects on saxitoxin (STX) production by C. raciborskii are still unknown. To contribute to clarify this issue, we investigated the effect of different micronutrients concentration, such as Fe, Zn, Cu, Mn, Co and B, on the growth and saxitoxin production of C. raciborskii strain. In climatized growth room, the cultures of C. raciborskii strain were exposed to 5 different concentration of each micronutrient, present in ASM-1 medium, during 20 days. The C. racibosrkii physiological responses was detected through maximum growth rate (&#956;máx), biovolume yield, doubling time (Td), chlorophyll-a, nitrate and orthophosphate assimilation and the total STX production (intra and extracellular). The higher concentrations of STX per biovolume (STX/biovolume) were observed in treatments with low Fe concentration (0.4 &#956;M) and high Cu concentrations (0.8 &#956;M). Higher concentrations of Zn, Co and B lead to low STX production. While the Fe and Mn extreme concentrations inhibited the growth (Fe: 0.4 and 400 &#956;M and Mn: 0.7 to 600 &#956;M), the central concentrations favored (Fe: 4 to 60 &#956;M, and Mn: 7-200 &#956;M). A high Cu concentration (0,8 &#956;M) leads to 2,6 fold increase (160%) in cellular volume and decrease the chlorophyll-a content, however máx and biovolume yield did not change. Increasing the Fe, Zn, Mn and B concentration in the culture caused higher assimilation of orthophosphate per biovolume (P/biovolume). These results indicated that micronutrients affected C. raciborskii growth and STX production, and may be associated with the diverse cyanobacterial mechanisms of metals capture and detoxification. Cyanobacteria ecophysiology studies, as this research, are fundamental to careful analysis of each variable, which could be used as diagnostic and a tool to prevention of toxic blooms.

Determina la presencia de la biotoxina VPM en Aulacomya ater (choro común) y Argopecten purpuratus (concha de abanico) comercializados en el terminal Pesquero de Ventanilla y el Desembarcadero Pesquero Artesanal de Ancón. Procesa muestras de moluscos para la detección de VPM mediante, el método normalizado de la Asociación Oficial de Químicos Analistas (AOAC 959.08.2005) conocido como el método del bioensayo en ratón. De las 79 muestras analizadas, 37 eran concha de abanico y 42 choro común, este último presentó niveles detectables de VPM en tres ocasiones. Siendo la concentración máxima detectada de 48 µg Saxitoxina equivalente/100 g que está por debajo del límite legal que en nuestro país es de 80 µg Saxitoxina equivalente/100 g de carne. En Argopecten purpuratus no se detectó la presencia de toxinas VPM o estas se encontraban por debajo del límite de cuantificación del bioensayo que en nuestro caso fue de 37 µg STX/100 g-1. Concluye que existe un riesgo ostensible para la salud del consumidor debido a la presencia de las toxinas VPM en muestras de moluscos comercializados en el mercado local. / Tesis