cianobactÉrias e saÚde pÚblica

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UNIVERSIDADE DE LISBOA FACULDADE DE CINCIAS DEPARTAMENTO DE BIOLOGIA ANIMAL

CIANOBACTRIAS E SADE PBLICA NO BRASILElo Takacy Prudente Brando MESTRADO EM BIOLOGIA HUMANA E AMBIENTE

2008

Cianobactrias e sade pblica no Brasil 2008

UNIVERSIDADE DE LISBOA FACULDADE DE CINCIAS DEPARTAMENTO DE BIOLOGIA ANIMAL

CIANOBACTRIAS E SADE PBLICA NO BRASILELO TAKACY PRUDENTE BRANDO

Dissertao apresentada Faculdade de Cincias da Universidade de Lisboa, para obteno do grau de Mestre em Biologia Humana e Ambiente.

Orientadores:Professora Doutora Maria Jos Boavida - Universidade de Lisboa Professor Doutor Eduardo Mendes da Silva - Universidade Federal da Bahia-Brasil

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Cianobactrias e sade pblica no Brasil 2008

Agradecimentos Aqui expresso o meu reconhecimento e a minha imensa gratido a Escola Polivalente de Itapetinga, a Direc-14 (Diretoria Regional de Educao) e Secretaria da Eduao do Estado da Bahia pela concesso da licena para os meus estudos com a garantia dos proventos. A Universidade Federal da Bahia que foi a instituio de acolhimento no Brasil, onde obtive todo o apoio necessrio realizao da pesquisa e s pessoas sem as quais este trabalho no teria sido concretizado, em especial: Aos meus orientadores, Professora Doutora Maria Jos Boavida e Professor Doutor Eduardo Mendes da Silva, pela orientao, incentivo, boa vontade e por tudo que com eles pude aprender, ao meu pai Jorge Prudente, a Rosa Borges, a Jussandra de Almeida, por tudo que so para mim. Aos amigos de Lisboa que desde a minha chegada fizeram-se incondicionais aliados, o que tornou minha estadia em Portugal possvel para alm de prazerosa: Almiza, Adna, Antnio, Andra, Beto, Cu, Ceia, Eduardo, Erik, Felipe, Flvio, Jeferson, Jnior, Lu, Nil, Rinaldo, Rosrio, Srgio, Soraya, Thomaz, Z Alberto e Yolanda. Aos amigos da Faculdade de Cincias: Andr, Beatriz, Dr Lurdes, Leonor, Mafalda, Marta, Tiago e Z Caramujo, pelo imenso apoio. Aos professores do Instituto Ricardo Jorge e aos da Faculdade de Cincias, pelos ensinamentos. As Doutoras Sandra Azevedo e Gina Deberdt, ao Dr. Pedro Zagatto pela gentileza com que disponibilizaram-me as informaes que precisei, aos amigos que encontrei em Salvador e deram-me grandes contribuies: Carla, Ktia, Bira, Oberdan e Jlia, ao professor Doriedson pelas aulas de Limnologia e a Lcia Grcia por atender ao meus pedidos de socorro.

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RESUMO

O Brasil o quinto pas do mundo em extenso territorial, reconhecido por concentrar a maior reserva hdrica do planeta. Aproximadamente 13% da gua doce do mundo est em territrio brasileiro. Nas ltimas dcadas, fatores como poluio, eutroficao, assoreamento, construo de barragens, controle do regime de cheias, pesca e introdues de espcies alctones i.e., no nativas, tm promovido uma crescente degradao destas guas ocasionando alm de prejuzos ambientais e econmicos, transtornos sade pblica decorrentes do aparecimento de inmeras patologias de veiculao hdrica e dentre estas, as intoxicaes por cianotoxinas, que so os metablitos secundrios sintetizados pelas cianobactrias, organismos integrantes naturais do fitoplncton, passveis de tornarem-se dominantes em condies de enriquecimento artificial do meio aqutico. As cianotoxinas podem ocasionar graves transtornos sade pblica, a exemplo das mortes de pacientes renais crnicos que eram submetidos a sesses de hemodilise ocorridas em Caruraru, uma cidade do interior do Estado de Pernambuco, alm de comprometimento ao sistema imunolgico e reaes alrgicas aos nveis dermatolgico ou respiratrio. Este trabalho resultado da reviso bibliogrfica de diversas fontes e contatos com pesquisadores que realizam investigaes sobre o tema no Brasil, com o objetivo de compilar dados sobre os eventos e instituies de pesquisa a respeito das floraes de cianobactrias potencialmente txicas em guas de abastecimento no Brasil, sob a perspectiva da sade pblica, que possam subsidiar polticas setoriais e projetos educativos com vistas reduo dos riscos.

Palavras-chave: cianobactrias, cianotoxinas, sade pblica.

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ABSTRACT

Brazil is the fifth largest country in the world and has the largest frehswater reserve of the planet, representing ca.13% of the total water available for human consumption. Pollution, especially, nutrient input, river fragmentation, and the introduction of exotic fish species, in the last decades, have lead to a high level of degradation of this resource, thus causing environmental and economic consequences. Health public is al at risk, because the increase in the number of pathogens, like cyanobacteria, due to eutrophication (nutrient enrichment of the water), is conspicuous. An isolated episode alone, in Caruaru (Pe, Brazil) cause the intoxication and lead to death of dozens of renal chronic patients submitted to haemodialysis. This type of intoxication frequently causes damage on the immunologic system and allergic reactions on the skin or breath system are common. This work has compiled the literature on the subject of cyanobacterial blooms, using published and also grey literature, in order to assess the situation of some Brazilian aquatic systems regarding the presence of cyanobacteria, to provide information for management action or the establishment of educational measures to reduce risks.

Key words: cyanobacteria, cyanotoxins and public health.

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NDICE

1. INTRODUO 1.1. Biologia das Cianobatrias 1.2. Cianobactrias e Sade Pblica 1.3. Condies favorveis s floraes de cianobactrias 1.4. Eutroficao 1.5. Histrico dos Estudos sobre floraesde Algas Nocivas no Brasil 2. CIANOTOXINAS 2.1. Cianobactrias, Problema Ambiental e de Sade Pblica 2.2. Legislao Brasileira 2.3. Floraes em Ecossistemas Epicontinentais no Brasil 2.4. Espcies mais frequentes no Brasil 3. METODOLOGIA UTILIZADA NAS INVESTIGAES 3.1. Mtodo Biolgico 3.1.1. Bioensaios 3.2. Mtodos Fsico-Qumicos 3.2.1. Cromatografia Lquida de Alta Eficincia 3.3. Mtodos Bioqumicos 3.3.1. Ensaio do Imunoadsorvente Ligado Enzima 4. CIANOTOXINAS E SADE PBLICA NO BRASIL 5. MTODOS DE REMOO DE CIANOTOXINAS EM USO NO BRASIL 6. CONSIDERAES FINAIS 7. REFERNCIAS

07 07 10 11 12 13 15 20 27 33 38 43 44 44 45 45 46 46 47 53 56 58

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1. INTRODUO

1.1. Biologia das Cianobactrias As cianobactrias constituem um grupo taxonmico e filogentico nico (Round, 1983). Caracterizam-se como celulares procariontes (Calijuri et al., 2006), fotoautrficos (Azevedo,1998). Embora geralmente sejam unicelulares, comum que as cianobactrias cresam em colnias grandes o suficiente para que sejam vistas (Calijuri et al., 2006; Carmichael 1994; Costa, 2003; Wetzel, 1993;) em diversas formas: plana, com a forma de uma cartela de comprimidos (Merismopedia), esfricas slidas (Gleocapsa), esfricas ocas (Coelosphaerium), cbicas (Eucapsis) ou mesmo sem uma forma definida (Microcystis). H algumas que apresentam-se sob a forma de filamentos simples, sem ramificaes (Anabaena, Nostoc e Oscillatoria), outras com ramificaes (Hapalosiphon, Stigonema e Westiella). H espcies da ordem Stigonematales que so capazes de formar talos pseudoparenquimatosos alcanando dimenses que podem ser medidas em centmetros (Gibson e Smith, 1982). Existe alguma confuso na nomenclatura destes organismos. Embora possuam uma estrutura celular procaritica tal como as bactrias, no possuem certas estruturas membranosas como a membrana celular, ou organelas como mitocndrias ou cloroplastos, complexo de Golgi, retculo endoplasmtico ou vacolos (Wetzel, 1993). Talvez por esta razo adaptam-se mais facilmente aos meios com presso osmtica elevada (Calijuri et al., 2006). As cianobactrias diferem das bactrias heterotrficas pelo fato de conterem clorofila-a, um pigmento comum s algas eucariticas e plantas vasculares. Possuem tambm um complexo de pigmentos acessrios como as ficobilinas (ficocianina, ficoeritrina e aloficocianina), que lhes conferem a capacidade de absorver mais eficientemente a luz nos mais distintos habitats e determinam sua colorao verde-azulada (Lund, 1965). Estrutural e fisiologicamente, as 7

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cianobactrias so como as bactrias, no entanto funcionalmente so semelhantes s plantas aquticas (Wetzel, 1993). H nas cianobactrias estruturas que lhes so exclusivas, e.g. os heterocistos. So cluas vegetativas diferenciadas que podem ocorrer em todas as espcies filamentosas com exceo da famlia Oscillatoriaceae (Wetzel, 1993). A sua localizao pode ser terminal ou intercalar (Round, 1993) e so clulas que apresentam uma parede espessada (Calijuri et al., 2006). A propriedade de fixar nitrognio atmosfrico atribuda presena de um complexo enzimtico especfico de nitrogenase no citoplasma que acumula cianoficina, glicognio, lipdios e carotenides destas clulas (Carrapio, 2000). Os heterocistos estabelecem ligaes com as clulas vizinhas atravs dos poros polares que ficam obliterados quando a clula da cianobactria envelhece (Bold e Mynne, 1985). Algumas espcies de cianobactrias produzem acinetos, que so clulas diferenciadas com paredes espessas (Costa, 2003; Wetzel, 1993) e toleram condies extremas (Round,1983) sendo consideradas clulas de resistncia que se desenvolvem quando as condies do meio so desfavorveis e acumulam reservas de protenas (Calijuri et al., 2006) garantindo sua sobrevivncia (Costa, 2003). Adicionalmente, os acinetos formam pseudo-vacolos ou vesculas de gs chamadas aertopos que possibilitam sua flutuao na coluna dgua (Calijuri et al., 2006). Quando o ambiente favorvel, os acinetos germinam, produzindo um tricoma ou ento hormognios (Wetzel, 1993) que so filamentos de poucas clulas (5-15) (Round,1983), os hormognios crescem e do origem a novas colnias filamentosas