Ökotoxikologie

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Cyanobacterielle (blue-green algae) Blüten sind nicht nur eine Belästigung in Seen oder Wasserspeichern, sondern können ein ernsthaftes Gesundheitsrisiko darstellen. Sie können Toxine wie z.B. das zyklische Peptid Microcystin produzieren, das beim Zusammenbruch einer Blüte in das Wasser abgegeben wird und hohe Konzentrationen erreichen kann.

Microcystine

  • zyklische nichtribosomale Peptide
  • sehr toxisch für Pflanzen, Tiere und Menschen
  • hepatotoxisch, möglicherweise neurotoxisch
  • besteht aus verschiedenen seltenen nicht-proteinogenen Aminosäuren und der speziellen β-Aminosäure ADDA ((all-S,all-E)-3-Amino-9-methoxy-2,6,8-trimethyl-10-phenyldeca-4,6-diene acid)
  • >80 bekannte toxische Varianten
  • Microcystin-enthaltende Algenblüten sind ein weltweites Problem
  • das häufigste und sehr giftige Microcystin-LR enthält die Aminosäuren Leucin (L) und Arginin (R) an den variablen Stellen

Cylindrospermopsin

  • wird in einer Reihe von Süßwassercyanobakterien hergestellt
  • polyzyklisches Uracilderivat, dass Guanidin- und Sulfatgruppen enthält
  • nephro- und hepatotoxisch
  • Erstmals entdeckt nach dem Ausbruch einer mysteriösen Krankheit auf Palm Island, Queensland, Australien, die auf eine Blüte von Cylindrospermopsis raciborskii im örtlichen Trinkwasserspeicher zurückgeführt werden konnte.
  • C. raciborskii wurde v.a. in tropischen Gegenden beobachtet, wird aber neuerdings auch in gemäßigten Gegenden Australiens, Europas, Nord- und Südamerikas und in Neuseeland gefunden.

BMAA (Beta-methylamino L-alanine)

  • neurotoxisch
  • nicht-proteinogene Aminosäure
  • in Früchten des Palmfarns (produziert von Cyanobakterien der Gattung Nostoc, die auf den Wurzeln leben)
  • wird von mehr als 95% aller getesteten Cyanobakterien produziert (Cox et al., 2005)
  • mögliche Ursache für den Komplex Amyotrophe Lateralsklerose/ Parkinson-Demenz (ALS/PDC), der eine extrem hohe Inzidenz unter den Chamorros auf Guam hatte

    • 1950er: Verwendung der Palmfarnfrüchte als Nahrungsmittel und in der traditionellen Medizin
    • Biomagnifikation: Flughunde , eine Delikatesse unter den Chamorros, ernähren sich von Palmfarnfrüchten und akkumulieren das Toxin

  • weltweite Besorgnis:

    • durch die Präsenz von BMAA in Cyanobakterien könnten Menschen weltweit potentiell gesundheitsschädlichen Mengen ausgesetzt sein
    • mögliche Biomagnifikation in der Nahrungskette: Cyanobakterien in Boden- und Wasserproben aus der ganzen Welt produzieren BMAA

Nodularin

  • produziert von Nodularia spumigena
  • dieses Cyanobakterium erzeugt weltweit Blüten in Brackwasser
  • potentes zyklisches Heptapeptid-Hepatotoxin

Projekte und Förderung (Auswahl)

  • xxxxxxxxxxxxx. (Förderung: Arthur und Aenne Feindt Stiftung, Hamburg)
  • Individuelle und gemeinsame neurotoxische Effekte cyanobakterieller Toxine (Förderung: DFG-RTG1331 (Uni Konstanz)
  • Identifizierung und Charakterisierung des zellulären Transports von Microcystin-Kongeneren und anderen cyanobakteriellen Toxinen. (Förderung: DFG-RTG1331 (Uni Konstanz), Arthur und Aenne Feindt Stiftung, Hamburg)
  • Effekte chronischer Exposition gegenüber Cyanobakterien (Planktothrix) / cyanobakteriellen Toxinen auf Fischpopulationen (Coregoniden) in einem oligotrophen deutschen See (Ammersee). (Förderung: Arthur und Aenne Feindt Stiftung, Hamburg)