La laguna indiana della Florida e le sue sfide ambientali
La laguna indiana della Florida, con i suoi 251 chilometri di lunghezza, è un estuario che si estende lungo cinque contee e presenta cinque ingressi che la collegano all’Oceano Atlantico. Negli ultimi tempi, questo ecosistema ha dovuto affrontare numerosi episodi di fioriture di fitoplancton, innescati dall’aumento delle temperature stagionali e da altri fattori ambientali.
Le fioriture algali producono una miriade di piccole molecole organiche, molte delle quali possono essere tossiche per l’uomo e gli animali. Tra i produttori di ficotossine si trova Microcystis aeruginosa, un cianobatterio d’acqua dolce, presente nella parte meridionale della laguna. Sono state rilevate quantità misurabili di microcistine nei tamponi nasali delle persone che vivono e lavorano nelle vicinanze, sebbene il ritrovamento di microcistine nelle membrane mucose possa essere un segnale che il corpo sta facendo il suo lavoro per eliminarle.
Metodologia di ricerca
Per scoprire i potenziali pericoli per la salute umana associati alle fioriture algali nocive nella laguna, i ricercatori dell’Istituto Oceanografico Harbor Branch della Florida Atlantic University hanno raccolto campioni d’acqua da 20 siti all’interno della laguna durante le stagioni umide e secche in un periodo di tre anni. I campioni sono stati estratti per concentrare le molecole organiche e questi estratti sono stati utilizzati nei test.
Per identificare la presenza di tossine note o emergenti, i ricercatori hanno utilizzato un pannello di linee cellulari umane immortalizzate corrispondenti al fegato, ai reni e al cervello per misurare la citotossicità. Sono state utilizzate anche linee cellulari umane ingegnerizzate per esprimere trasportatori ionici, globuli rossi e l’attività contro un enzima fosfatasi proteica. Queste cellule e attività biologiche sono state selezionate in quanto note per essere influenzate dalle tossine algali e mostrano schemi unici di attività per le tossine note.
I campioni sono stati testati ad alte concentrazioni per rilevare il maggior numero possibile di metaboliti e quelli che presentavano più del 50% di citotossicità sono stati considerati attivi. I campioni che mostravano un’elevata tossicità sono stati ulteriormente sottoposti ad analisi di cromatografia liquida ad alta risoluzione spettrometria di massa per valutare i metaboliti presenti nel campione.
Risultati e osservazioni dello studio
I risultati dello studio, pubblicati sulla rivista Toxins, mostrano che ogni tossina di controllo ha indotto uno schema consistente di citotossicità nel pannello di linee cellulari umane testate. Durante le fioriture, la citotossicità dovuta a un singolo tipo di tossina era evidente da questo schema. In assenza di fioriture, la citotossicità osservata rifletteva o una miscela di tossine o era causata da una tossina non identificata.
“L’osservazione più interessante del nostro studio è che con le linee cellulari utilizzate, abbiamo potuto seguire gli schemi delle tossine note,” ha detto Esther Guzmán, Ph.D., autore corrispondente e professore di ricerca presso FAU Harbor Branch. “Le tossine note sono state viste solo durante le fioriture. Poiché la tossicità cellulare è stata osservata in assenza di fioriture, suggerisce che potrebbero esserci tossine emergenti o una combinazione di tossine presenti in quei momenti. I nostri risultati suggeriscono che altre tossine con il potenziale di essere dannose per la salute umana possono essere presenti nella laguna.”
Tra i risultati dello studio, i siti più a nord della laguna hanno mostrato meno tossicità rispetto ai siti a sud. Fioriture citotossiche sono state osservate sia a sud (Microcystis) che a nord (Pyrodinium) della laguna. In assenza di fioriture, South Fork, South Fork 2, North Fork e Middle Estuary (siti da uno a quattro) nella parte meridionale della laguna e Banana River e North Banana River (siti 14 e 15) nella parte settentrionale della laguna sembravano avere la maggior citotossicità durante il periodo di valutazione.
Siti più sani e tossine non riconosciute
Al contrario, Jensen, Fort Pierce Inlet, Harbor Branch Link Port Canal, Vero Beach Land/Ocean Biogeochemical Observatory e Vero Beach Barber Bridge (siti da sei a dieci) sembravano più sani poiché c’erano pochi campioni con citotossicità superiore al 50% in questi siti, sebbene ci fosse una variazione statisticamente significativa in questi siti.
“Una delle principali domande a cui abbiamo cercato di rispondere in questo studio era se ci sono tossine non riconosciute o altre molecole segnale associate alle fioriture algali nocive nella laguna,” ha detto Amy Wright, Ph.D., co-autore e professore di ricerca, FAU Harbor Branch. “I dati raccolti fino ad ora suggeriscono che questo è effettivamente il caso. È importante notare che l’utilizzo di un pannello di test per valutare la presenza di materiali tossici potrebbe consentire un migliore monitoraggio degli impatti sulla salute umana, specialmente dalle tossine emergenti all’interno del sistema.”
I ricercatori sottolineano che le microcistine rappresentano principalmente una minaccia per la salute umana nella laguna durante le fioriture e, a causa della necessità di trasporto attivo, la tossina dovrebbe essere ingerita o inalata per rappresentare una minaccia per gli esseri umani.
“L’ingestione può essere evitata filtrando l’acqua attraverso carbone attivo,” ha detto Guzmán. “Allo stesso modo, gli effetti dovuti all’inalazione sono efficacemente bloccati dalla membrana mucosa, che intrappola le tossine che vengono successivamente eliminate attraverso la tosse. Tuttavia, esposizioni di animali domestici e fauna selvatica possono ancora verificarsi.”
Questo studio è stato finanziato da un contributo discrezionale al Florida Center for Coastal and Human Health dalla Harbor Branch Oceanographic Institute Foundation.
