COMUNICACIÓN BREVE

Cylindrospermopsis raciborskii (Cyanobacteria, Nostocales) productora de microcistinas en Corrientes, Argentina

Cylindrospermopsis raciborskii (Cyanobacteria, Nostocales) producing microcystins in Corrientes, Argentina

 

Otaño, Silvia*; Bogarín, Cinthia

Laboratorio Central. Aguas de Corrientes S.A. Gobernador Pampín 115 (CP 3400), Corrientes, Argentina.

*silviaotano@gmail.com

Recibido: 7 de marzo de 2014
Aceptado: 2 de julio de 2014

 

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Resumen. Cylindrospermopsis raciborskii (Woloszyn´ ska) Seenayya et Subba Raju 1972 es una especie capaz de generar diversas toxinas que impactan negativamente sobre la calidad del agua destinada al consumo humano así como a otros usos de la misma. Cepas del hemisferio norte producen la hepatotoxina cilindrospermopsina, mientras que las sudamericanas generan las toxinas neurotóxicas saxitoxinas. No se ha reportado hasta el momento la producción de microcistinas por parte de esta especie El objetivo del presente estudio fue analizar la presencia de microcistinas en el agua del Arroyo Yatay en Corrientes, Argentina, y de cilindrospermopsina, saxitoxinas y microcistinas en cepas de C. raciborskii aisladas del mismo, mediante el ensayo por Inmuno Absorción Ligado a Enzimas (ELISA). Los resultados dieron negativos para microcistinas en el agua cruda, así como de cilindrospermopsina y saxitoxinas en el cultivo algal. Sin embargo, en el agua del cultivo se detectaron concentraciones de 2,34-2,50 μg. L^-1 de microcistina-LR, confirmándose posteriormente su presencia mediante su análisis por Cromatografía Líquida de Alta Resolución (HPLC). En estudios posteriores se deberán realizar análisis moleculares a los fines de establecer la caracterización genética de la cepa en estudio e investigar su relación filogenética con otras cepas provenientes de diversos ambientes a nivel mundial.

Palabras clave: Cultivo de algas; Cylindrospermopsis raciborskii; Microcistinas; Toxinas.

Abstract. Cylindrospermopsis raciborskii (Woloszyn´ ska) Seenayya et SubbaRaju 1972 is a species capable of generating toxins that negatively impact on drinking water quality as well as other water uses. Northern strains can produce the hepatotoxin cylindrospermopsin, while southern strains can produce the neurotoxin saxitoxins. Microcystins production by this species has not been reported to date.The aim of this study was to analyze the presence of microcystins in raw water of Steam Yatay in Corrientes, Argentina, and cylindrospermopsin, saxitoxins and microcystins in strains of C. raciborskii isolated from that stream, by means of Enzyme-Linked Immuno Sorbent Assay (ELISA).Results were negative for microcystins in raw water, as well as for cylindrospermopsin and saxitoxins in algal culture. Microcystins were detected in algal culture by ELISA test, at concentrations of 2.34-2.50 μg. L^-1 of microcystin-LR, and subsequent confirmation by means of High Performance Liquid Chromatography (HPLC). Molecular studies should be carried out in the future to establish the genetic characterization of the strain under study and investigate their phylogenetic relationship with other strains from diverse environments.

Keywords: Algae culture; Cylindrospermopsis raciborskii; Microcystins; Toxins.

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Introducción

Muchas especies de Cianobacterias son bien conocidas como formadoras de floraciones algales, las cuales pueden producir olores y sabores desagradables y diversas toxinas. Entre las toxinas hepatotóxicas se encuentran las microcistinas, la nodularina y la cylindropermopsina, y entre las neurotoxinas las anatoxinas y las saxitoxinas (Chorus y Bartram 1999; Li y col. 2001; Namikoshi y col. 2003).

En el nordeste de Argentina se han detectado varias especies productoras de toxinas, entre ellas Microcystis aeruginosa, productora de microcistina, Dolichospermum spiroides y Dolichospermum circinalis, productoras de anatoxina- a, y Cylindrospermopsis raciborskii. Esta especie puede generar cilindrospermopsina, saxitoxinas,y la neurotoxina excitotóxica betametil amino alanina (BMAA) (Chorus y Bartram 1999; Fristachi y Sinclair 2008).

C. raciborskii es una especie de origen tropical altamente invasora que se ha dispersado a nivel mundial hacia zonas templadas. Puede desarrollarse en aguas con baja o alta intensidad lumínica, posee gran capacidad de almacenar fósforo, y es tolerante a un amplio rango de temperaturas, características que le permiten su adaptación a ambientes muy diversos (Jones y Sauter 2005; Fabre Iturburúa 2011).

Se ha encontrado que las cepas de Europa, Australia, Asia y África son productoras de cilindrospermopsina (Li y col. 2001; Wiedner y col. 2007; Fathalli y col. 2011). En las cepas sudamericanas no se ha detectado hasta el momento la generación de cilindrospermopsina. Lagos y col. (1999) registraron por primera vez la producción de saxitoxinas en cepas provenientes de dos reservorios del Estado de San Pablo, Brasil, extendiéndose estos registros hacia otras regiones de ese país (Yunesy col. 2003), así como en Uruguay (Piccini y col. 2011).

En el nordeste de Argentina se detectó por primera vez la producción de saxitoxinas en aguas conteniendo gran abundancia de C. raciborskii (Otaño 2009), predominando las gonyautoxinas GTX1 (53,90 μg.L^-1) y GTX5 (46,84μg.L^-1). Con el objetivo de conocer la producción de toxinas por parte de la cianobacteria Cylindrospermopsis raciborskii presente en el Arroyo Yatay (Corrientes, Argentina), se analizaron cilindrospermopsina, saxitoxinas y microcistinas

Material y métodos

Se recolectaron muestras de agua superficiales en la desembocadura del Arroyo Yatay, afluente del Río Uruguay, en la localidad de Paso de los Libres, Corrientes, Argentina, en marzo del 2012 (Figura 1).

Figura 1. Localización del sitio de estudio.

Se efectuó la identificación de especies por observación al microscopio óptico, utilizando claves y manuales taxonómicos (Huber-Pestalozzi 1938; Dvo?rák y Hašler 2007; Komárek 2013).

Las muestras fueron concentradas mediante red de fitoplancton de 20 μm de apertura de malla, e inoculadas en frascos Erlenmeyer de 50 mL conteniendo medio de cultivo BG11 sin adición de nitratos (Rippka y col.1979). Los cultivos se mantuvieron a 27 ºC con un fotoperíodo de 12/12.

Las especies dominantes fueron reemplazadas paulatinamente por Cylindrospermopsis raciborskii, lográndose un cultivo monoalgal de esta especie mediante su inoculación en forma repetida en medios de cultivo frescos.

Se efectuó el recuento de organismos cada dos o tres días, mediante la técnica de la gota de Lackey (1938), determinándose su tasa de crecimiento, tiempo de duplicación y divisiones por día, de acuerdo a las siguientes fórmulas:

μ= Ln (x₁/x₀) / t₁-t₀
TD= Ln2/μ
D= μ / Ln2

Donde μ es la tasa de crecimiento (días^-1), Ln es el logaritmo natural, x₀ y x₁ es la abundancia inicial y final de células, t₀ y t₁ el tiempo inicial y final, TD el tiempo de duplicación (días), y D divisiones por día.

En el agua del Arroyo Yatay se realizaron análisis de microcistinas por triplicado mediante la técnica ELISA (Chu y col. 1990), y en el agua del cultivo algal análisis de microcistinas, cilindrospermopsina y saxitoxinas, utilizando los kits Envirologix para microcistinas, R-Biopharm Ridascreen Fast Saxitoxin para saxitoxinas y Beacon para cilindrospermopsina.

No se efectuaron análisis de saxitoxinas en el agua cruda debido a la baja abundancia de las especies potenciales productoras de dichas toxinas.

Se extrajeron alícuotas del agua cruda y del cultivo, las cuales fueron repetidamente frizadas y desfrizadas, y luego filtradas, para la determinación de toxinas totales. Alícuotas del cultivo algal fueron filtradas por filtros de membrana de 0,45 μm para la determinación de toxinas extracelulares.

Posteriormente en el agua del cultivo algal se efectuaron análisis de microcistinas por Cromatografía Líquida de Alta Resolución con extracción en fase sólida y método de detección acetonitrilo: metanol: agua/ ácido trifluoracético 0,01 M (80:10:10) a una longitud de onda de 238 nm

Resultados

La tasa de crecimiento media de C. raciborskii fue de 0,054 día^-1, y la máxima de 0,285 día_-1, con un tiempo de duplicación de 2,434 días, y 0,41 divisiones por día.

En el agua cruda no se detectó la presencia de C. raciborskii ni de microcistinas.

El primer análisis del agua del cultivo algal mediante la técnica ELISA resultó negativo para cilindrospermopsina y saxitoxinas. Sin embargo se detectó una concentración de 2,5 μg.L^-1 de microcistinas, ante una concentración de 5.856.000 cél.mL^-1 de C. raciborskii.

En un segundo análisis del agua del cultivo de algas, se detectó la presencia de microcistinas en concentraciones de 2,34 μg.L^-1 para microcistinas totales, de 2,21 μg.L^-1 para microcistinas extracelulares y de 0,13 μg.L^-1 para microcistinas intracelulares, correspondiente a una abundancia de C. raciborskii de 5.168.000 cél.mL^-1.

Los análisis efectuados por cromatografía líquida en el agua del cultivo algal resultaron en una concentración de 2,14 μg.L^-1 de microcistina-LR.

Discusión

La tasa de crecimiento máximo de C. raciborskii registrada en el presente estudio es menor que las registradas por otros autores quienes encontraron tasas entre 0,30 y 0,80 día^-1 (Leal Carneiro y col. 2009; Piccini 2011). Esto podría deberse a las condiciones del cultivo con diferentes requerimientos de temperatura, luz y nutrientes. Además, se utilizó un medio de cultivo deficiente en nitrógeno, fomentando de esta manera la formación de células especializadas y la fijación del nitrógeno atmosférico. Esto constituye un consumo energético importante, lo cual produciría una disminución en las velocidades de crecimiento de las poblaciones (Fabre Iturburúa 2011).

La presencia de microcistinas se detectó solamente en cultivos con elevadas concentraciones de C. raciborskii, abundancias que en el ambiente natural se alcanzarían solamente durante la formación de floraciones.

Estudios moleculares efectuados por Fathalli y col. (2011) en la cepa de C. raciborskii CYLBM- 07, aislada de un reservorio de Túnez en el año 2008, mostraron que la misma no produce cilindrospermopsina, saxitoxinas ni microcistinas. Sin embargo, reportaron por primera vez la presencia de mcyA y mcyE, dos de los seis genes característicos sintetizadores de microcistinas presentes en todas las cepas que producen microcistinas. Estos genes en particular fueron genéticamente más similares a las secuencias homólogas encontradas en especies de Microcystis que en aquellas encontradas en otros géneros de cianobacterias.

En estudios futuros deberían realizarse análisis moleculares de la cepa aislada en el presente estudio a los fines de establecer su caracterización genética e investigar su relación filogenética con otras cepas provenientes de diversos ambientes a nivel mundial.

Hasta el momento, la legislación en Argentina no contempla el control de toxinas en agua potable. Solamente algunas plantas potabilizadoras en el país realizan como rutina la identificación y el recuento de algas y el análisis de microcistinas y, en general, las restantes toxinas no son tenidas en cuenta. La gran cantidad de especies potenciales productoras de toxinas registradas en todo el país, y el aumento en la frecuencia e intensidad de las floraciones de algas nocivas, generan la imperiosa necesidad de incorporar el control de algas y de toxinas como parámetros de calidad de agua para consumo humano.

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