Origin and release of cyanotoxins in surface water reservoirs
- Autores: Daria Filatova
- Directores de la Tesis: Oscar Núñez Burcio (dir. tes.), Encarnación Moyano Morcillo (dir. tes.)
- Lectura: En la Universitat de Barcelona ( España ) en 2021
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Mercè Granados i Juan (presid.), Begoña Espiña Barbeitos (secret.), Bjarne Strobel (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Química Analítica y Medio Ambiente por la Universidad de Barcelona
- Materias:
- Texto completo no disponible (Saber más ...)
- Resumen
Las cianobacterias son procariotas y componentes de la formación regular de perifiton. En general, hay alrededor de 2000 especies de cianobacterias que viven en varios entornos. Se sabe que algunas especies de cianobacterias generan episodios de proliferación de toxinas, que pueden causar efectos nocivos cuando la intensidad de dicha proliferación es alta. Las proliferaciones abundantes pueden agotar el oxígeno y causar condiciones hipóxicas que pueden resultar en la muerte de plantas y animales. Otro problema importante asociado con las cianobacterias que conllevan dichas proliferaciones es la producción de metabolitos secundarios bioactivos, algunos de los cuales se sabe que son tóxicos. Una de las principales vías de exposición humana a las toxinas cianobacterianas se produce a través del agua, tanto las de consumo como las de uso recreativo. Hay dos factores principales que favorecen la proliferación de las cianobacterias: el enriquecimiento excesivo de nutrientes y el cambio climático continuo. En la actualidad, se dispone de poca información cuantitativa sobre las variaciones temporales de las cianotoxinas, incluida la región europea. Sin embargo, comprender las tendencias históricas es fundamental, ya que reduce la incertidumbre y proporciona una base sólida para la previsión de dichos episodios. El establecimiento de tendencias estacionales de toxinas cianobacterianas promoverá el desarrollo de estrategias efectivas para la gestión del agua.
Las cianotoxinas se pueden dividir en dos grupos principales según su tejido / órgano de toxicidad objetivo: hepatotoxinas y neurotoxinas. Las principales hepatotoxinas cianobacterianas son microcistinas, nodularinas y cilindrospermopsina, mientras que la anatoxina-a y la saxitoxina son las principales neurotoxinas. Debido a los riesgos toxicológicos que plantean varios metabolitos de las cianobacterias, varios países han introducido valores de referencia en el agua potable. Es más, la actualización de la guía que la OMS ha finalizado recientemente incluye ahora valores umbral no solo para la variante de microcistina, sino también para cilindrospermopsina, anatoxina-a y saxitoxinas. La evaluación de la presencia y los riesgos de la exposición a las cianotoxinas requieren metodologías analíticas sólidas, sencillas y sensibles para su identificación y cuantificación en el medio acuático y, en particular, en los reservorios de agua potable. Además, para realizar estudios de seguimiento exhaustivos, estos métodos deben ser rentables y rápidos.
Más allá de estas cianotoxinas, las cianobacterias pueden producir una variedad de otros metabolitos secundarios bioactivos, incluidos los cianopéptidos. Estos compuestos pertenecen a varias clases que incluyen cianopeptolinas, anabaenopeptinas, aeruginosinas, aeruciclamidas y microgininas. Se sabe que algunos de estos compuestos se coproducen junto con otras toxinas cianobacterianas. Los compuestos de estas clases han mostrado toxicidad aguda en herbívoros planctónicos y son capaces de inhibir varias enzimas. Sin embargo, existe una laguna de conocimiento tanto con respecto a su aparición como a los riesgos toxicológicos que plantean.
En el marco de esta tesis, se abordaron varios puntos con el fin de cubrir los vacíos actuales de la investigación en el área de la presencia y distribución de toxinas cianobacterianas y otros metabolitos en aguas superficiales. Se llevó a cabo una revisión de la literatura sobre los enfoques analíticos actuales para el análisis de cianotoxinas y sus variaciones estacionales en estudios realizados anteriormente en la región europea. Se compararon los principales enfoques analíticos que proporcionaron una base sólida para el desarrollo de métodos analíticos. Sobre la base de los estudios estacionales disponibles sobre cianotoxinas en diferentes zonas climáticas europeas, se establecieron patrones para las zonas climáticas continentales, mediterráneas y oceánicas.
Se desarrolló, optimizó y validó un método para la evaluación de cianotoxinas multiclase en agua dulce basado en cromatografía líquida de extracción en fase sólida dual combinada con espectrometría de masas de alta resolución. El método desarrollado una alta sensibilidad, selectividad y robustez. La utilización de una columna de cromatografía líquida de ultra alta presión permitió una separación rápida, lo que hace que este método sea más rentable.
Se aplicó un método dirigido para el análisis de muestras de agua dulce de España, Suiza y Reino Unido. Se identificaron y cuantificaron varias cianotoxinas dirigidas. Además, los datos de espectrometría de masas adquiridos en alta resolución brindaron la oportunidad de realizar una detección posterior de sospechosos, lo que reveló la presencia potencial de otro cianopéptido: la anabaenopeptina.
Además, el método dirigido se amplió para la detección de compuestos sospechosos en relación a una amplia gama de cianopéptidos. Este método se aplicó para el análisis de agua potable del Reino Unido. El cribado de sospechosos reveló la coexistencia de compuestos diana junto con otros cianopéptidos. Los resultados obtenidos son los primeros en presentar concentraciones de anabaenopeptinas, cianopeptolinas, aeruginosinas y microgininas, junto con microcistinas, en los reservorios de agua del Reino Unido.
