Nový přístup pro monitorování, hodnocení toxicity a hodnocení rizik sinicových toxinů – použití pasivních vzorkovačů – PS4CTX

(2011 – 2013)

Reintegrační granty programu SoMoPro jsou zaměřeny na podporu českých vědeckých pracovníků po jejich návratu z dlouhodobých (min 3 roky) stáží v zahraničí mimo země EU a na reintegraci českých vědců do výzkumu v Jihomoravském kraji. Cílem programu SoMoPro je 1) podpora aktivit a projektů v oblasti vědy, výzkumu a inovace v Jihomoravském kraji; 2) poskytnutí plnohodnotného zázemí výzkumníkům pro získávání nových znalostí a možnost kariérního rozvoje.

Z vědeckého hlediska se projekt SoMoPro “PS4CTX”, jehož řešitelem je Dr. Pavel Babica, zabývá problematikou výskytu vodních květů  sinic a sinicových toxinů ve vodárenských nádržích, jejich vlivem na kvalitu pitné vody a souvisejícími zdravotními riziky.

buňky exponované sinicovému extraktu po dobu 30 min (kompletní inhibice GJIC).

kontrolní buňky (normální komunikace)

Pasivní vzorkovač pro microcystin v ochranné kleci.

Mezibuněčná komunikace GJIC hodnocená metodou scrape-loading/dye-transfer v buněčné linii WB-F344

HPLC-DAD chromatogram sinicového exktraktu zaznamenaný při 238nm a obsahující pík microcystinu-LR.

Cíle projektu jsou definovány následovně:

Použití pasivních vzorkovačů pro monitoring a hodnocení rizik microcystinů v pitných vodách
Pravděpodobně nejrozšířenější a nejvýznamnější skupinu sinicových toxinů reprezentují microcystiny, které v České republice dlouhodobě nalézány v přibližně 70% nádrží, včetně vodárenských. O koncentracích microcystinů v pitných vodách je však k dispozici pouze omezené množství údajů. Prvním cílem projektu je proto monitorovat výskyt microcystin v pitných vodách a úpravnách vod, a to s využitím jak tradičních vzorkovacích postupů, tak také  pomocí nového a v oblasti studia cyanotoxinů ojediněle používaného přístupu založeného na tzv. pasivním vzorkování. Získaná data poslouží k zhodnocení využitelnosti pasivních vzorkovačů pro kontrolu kvality pitné vody, posouzení kontaminace vodárenských nádrží a pitných vod microcystiny, zhodnocení účinnosti vodárenských technologií při odstraňování microcystinů a ke zhodnocení zdravotních rizik spojených s výskytem microcystinů v pitných vodách.

Vývoj a optimalizace pasivního vzorkovače pro cyanotoxin cylindrospermopsin
Kromě microcystinů sinice mohou produkovat celou řadu biologicky aktivních nebo toxických látek. Zvláštní pozornost se v současnosti soustřeďuje na sinicový toxin cylindrospermopsin, který je v posledních letech celosvětově detekován se zvýšenou četností a nedávno byl poprvé nalezen také ve vodních nádržích v České republice. S tím koresponduje druhý cíl projektu, který by měl vést k vývoji užitečného nástroje využitelného pro další výzkum nebezpečného cyanotoxinu cylindrospermopsinu, studium jeho výskytu a osudu v prostředí a s tím spojených zdravotních rizik.

In vitro hodnocení nádorově promočního potenciálu sinic
Celá řada studií ukazuje, že vedle dobře známých a charakterizováných cyanotoxinů jako jsou microcystiny nebo cylindrospermopsin sinice produkují mnoho dalších biologicky aktivních metabolitů, z nichž některé mohou mít nádorově promoční účinky. In vitro hodnocení nádorově promoční aktivity vzorků cyanobaktérií poskytne nejen důležité informace o nových nebezpečích představovaných toxickými cyanobakteriemi, ale také o účinných metodách vhodných pro eliminaci nádorově promočních účinků sinic během výroby pitné vody.

Dosažené výsledky a publikace

V rámci realizace prvního cíle projektu se během letní sezóny v roce 2011 uskutečnilo terénní vzorkování na dvou vodárenských nádržích a přilehlých úpravnách vod, kde byly v jednotlivých nádržích a stupních vodárenské úpravy sledovány vybrané fyzikálně-chemické ukazatele, koncentrace a druhové složení fytoplanktonu/sinic a pomocí aktivního a pasivního vzorkování také koncentrace microcystinů ve vodě a v biomase sinic. V roce 2012 probíhá podobné terénní vzorkování na další vodárenské nádrži a úpravně vody.

Získané výsledky byly dosud prezentovány na mezinárodních a národních konferencích:

Sadilek J., Jasa, L., Strakova L., Kohoutek J., Marsalek B., Babica P.(2012): Monitoring of cyanobacterial toxins microcystins in drinking waters by active and passive sampling. In: 3rd SETAC CEE Annual Meeting – ABSTRACT BOOK, Krakow, Poland, Sep 17-19, 2012

Babica, P., Strakova, L., Sadilek, J., Jasa, L., Marsalek, B. (2012): Využití pasivních vzorkovačů k monitoringu cyanotoxinů v pitných vodách. In: 64. sjezd asociací českých a slovenských chemických společností, Chemické Listy 106:593, Olomouc, CZ, Jun 25-27, 2012

Babica, P., Strakova, L., Ploteny, M., Jasa, L., Sadilek, J., Marsalek, B. (2012): Application of passive samplers for monitoring of cyanotoxins in drinking water. In: 6th SETAC World Congress/SETAC Europe 22nd Annual Meeting – ABSTRACT BOOK, p. 153, Berlin, Germany, May 20-24, 2012

V rámci řešení druhého cíle projektu probíhají laboratorní experimenty a hodnocení schopnosti různých matric zachytávat cylindrospermopsin z vodného roztoku.

V souvislosti s řešením třetího cíle byly publikovány výsledky přinášející nové informace týkající se synergismu mezi nádorově promočními účinky sinicových metabolitů a antropogenních kontaminantů. Dále bylo zjištěno, že nádorově promoční aktivita (hodnocena jako inhibice mezibuněčné komunikace GJIC, aktivace MAP-kináz ERK1/2 a p38) a cytotoxicita sinicových extraktů  je velmi účinně odstraňována ozonizací, zatímco účinky chlorace byly daleko slabší.

Bártová, K., Bláha, L., Babica, P. (2012): Tumor promoting effects of cyanobacterial extracts are potentiated by anthropogenic contaminants – Evidence from in vitro study. Chemosphere 89 (1):30-37. http://dx.doi.org/10.1016/j.chemosphere.2012.04.008

Sovadinová, I., Babica, P., Adamovský O., Alpatova, A., Upham, B. (2011): Epigenetická toxicita komplexních vzorků cyanobaktérií – vliv ozonizace a chlorace. Bulletin VÚRH 47(2011/4):27-35

Financování

Projekt je financován z programu SoMoPro. Výzkum vedoucí k těmto výsledkům získal finanční příspěvek Evropského společenství v rámci Sedmého rámcového programu (FP/2007-2013) dle Grantové dohody č. 229603. Výzkum je dále spolufinancován Jihomoravským krajem.

Kontakt:
RNDr. Pavel Babica, Ph.D.
Tel. 530506748
e-mail: pavel.babica@ibot.cas.cz