I cianobatteri, come alcuni batteri, sono microrganismi unicellulari privi di nucleo e negativi alla colorazione di Gram. Sono tipicamente organismi a vita libera, poiché sono in grado di compiere la fotosintesi clorofilliana. Tutti i Cianobatteri sono microrganismi in grado di produrre tossine, poiché tutti producono il lipide A (come gli altri Gram-negativi) e la β-metilammino-l-alanina (BMAA). La BMAA è un aminoacido che danneggia i motoneuroni, ed è considerato come causa del complesso SLA-Parkinson-Demenza. Quando le condizioni ambientali sono favorevoli, i cianobatteri si riproducono e l’acqua si colora di verde. L’aumento del numero delle cellule provoca l’aumento anche della quantità delle tossine che esse rilasciano. L’uomo può entrare in contatto con le tossine attraverso diverse modalità:
- la balneazione;
- bevendo acqua non adeguatamente potabilizzata;
- nutrendosi di animali che hanno assunto le tossine.
I generi di cianobatteri più pericolosi sono Microcystis, Anabaena, Planktothrix, Aphanizomenon e Moorea.
Microrganismi e tossine: il Cianobatterio Microcystis aeruginosa
Microcystis aeruginosa (Fig. 1) è un comune cianobatterio di acqua dolce, delle dimensioni di pochi micrometri. Le cellule sono riunite in colonie e contengono vescicole piene di gas, che favoriscono il galleggiamento e queste colonie possono anche raggiungere le dimensioni di qualche millimetro. Questo microrganismo appartenente ai cianobatteri produce tossine chiamate microcistine, peptidi ciclici che danneggiano il fegato. Le microcistine si legano chimicamente con le protein-fosfatasi del fegato e ciò comporta modifiche alle proteine in particolare quelle del citoscheletro e provoca anche un aumento non richiesto del numero delle cellule. Come conseguenza si evidenziano alterazioni alla forma delle cellule e del tessuto epatico. Quindi i vasi capillari del fegato si indeboliscono e si verificano emorragie.
Generi Aphanizomenon, Anabaena e Planktothrix
Alcuni Cianobatteri di acqua dolce formano colonie filamentose costituite da catene non ramificate di cellule e sono in grado di galleggiare e muoversi nell’acqua. Tra questi microrganismi, i Cianobatteri dei generi Anabaena e Planktothrix possono produrre non solo Lipide A, BMAA e microcistine, ma anche una pericolosa tossina neurotossica chiamata anatossina-a.
Neurotossine paralizzanti
- L’anatossina-a è un alcaloide, prodotto anche da Aphanizomenon (Fig. 2), che imita la struttura chimica del neurotrasmettitore acetilcolina e blocca la trasmissione nei segnali nervosi a livello delle sinapsi, provocando paralisi, perdita della coordinazione e convulsioni. Può causare la morte dell’individuo nel caso in cui si blocchino i muscoli della respirazione.
- I microrganismi appartenenti ai Cianobatteri del genere Anabaena producono inoltre un’altra tossina chiamata guanitossina, che agisce sulle sinapsi bloccando l’enzima acetilcolinesterasi, il quale avrebbe il compito di degradare l’acetilcolina. Invece a causa dell’accesso di acetilcolina nelle sinapsi, si altera la trasmissione dei segnali nervosi e come conseguenza si hanno gli stessi effetti dell’anatossina-a.
- I tre generi di cianobatteri filamentosi possono produrre anche un’altra potente neurotossina chiamata saxitossina, responsabile di avvelenamento paralitico da molluschi (Paralitic Shellfish Poisoning). La saxitossina è un alcaloide resistente alla cottura che agisce sulle cellule nervose in modo da bloccare la trasmissione del segnale. Essa impedisce il flusso di ioni sodio sulle membrane degli assoni, poiché per le sue dimensioni e per la sua carica elettrica positiva, le molecole tossiche agiscono come un tappo per i canali del sodio.
Citotossine: la cilindrospermopsina
Alcune specie dei generi di Cianobatteri Anabaena, Aphanizomenon e Microcystis sono microrganismi in grado di produrre anche una tossina citossica chiamata cilindrospermopsina, un composto policiclico tossico per fegato e reni. Si pensa che la cilindrospermopsina possa bloccare la sintesi delle proteine e modificare anche gli acidi nucleici, DNA e RNA. I sintomi sull’uomo furono osservati per la prima volta nel 1979, in occasione di una misteriosa malattia verificatasi a Palm Island (Australia). Allora furono registrati gli stessi sintomi di una gastroenterite: inizialmente dolori addominali e vomito, successivamente insufficienza renale e diarrea con sangue. La tossicità della cilindrospermopsina è legata anche alla stabilità della molecola, che resiste a variazioni di pH e di temperatura. La bollitura dell’acqua uccide i cianobatteri, ma non rimuove la tossina.
Moorea producens
Moorea producens (ex Lyngbya majuscula) è un cianobatterio marino che forma colonie filamentose non ramificate lunghe fino a 10 cm, le quali si fissano sul fondale, ricoprendo rocce, coralli, alghe e piante acquatiche (Fig. 3). Vive nelle acque tropicali e sub-tropicali fino a 30 metri di profondità. Questi Cianobatteri sono microrganismi in grado di produrre, oltre alle tossine paralizzanti guanitossina e saxitossina, anche la lyngbyatossina A, che è un alcaloide dannoso per la pelle. Gli effetti della lyngbyatossina A variano a seconda dell’esposizione. A basse concentrazioni la tossina provoca dermatite da alghe marine, che si manifesta come irritazione, prurito, bruciore e a volte formazione di vesciche. A concentrazioni elevate la lyngbyatossina A ha un’azione cancerogena, poiché si lega con le protein chinasi C (PKC) e le attiva.
Fonti
Articoli di riviste scientifiche
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Libro
- Antonia Herrero, Enrique Flores (editor). The Cyanobacteria: Molecular Biology, Genomics and Evolution – 1st Edition 2008. Caister Academic Press. ISBN 978-1-904455-15-8.
Crediti immagini
- Immagine in evidenza: https://it.vecteezy.com/arte-vettoriale/1102758-batteri-con-monster-facce-on-bokeh-sfondo
- Figura 1: http://cfb.unh.edu/phycokey/Choices/Cyanobacteria/cyano_unicells/unicell_of_microcystis/Microcystis_culture_Image_page.htm
- Figura 2: http://cfb.unh.edu/phycokey/Choices/Cyanobacteria/cyano_filaments/cyano_unbranched_fil/tapered_filaments/APHANIZOMENON/Aphanizomenon_Image_page.html
- Figura 3: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/fb/Lyngbya_majuscula.jpg
