CIANOBACTÉRIAS E SAÚDE PÚBLICA

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<p>UNIVERSIDADE DE LISBOA FACULDADE DE CINCIAS DEPARTAMENTO DE BIOLOGIA ANIMAL</p> <p>CIANOBACTRIAS E SADE PBLICA NO BRASILElo Takacy Prudente Brando MESTRADO EM BIOLOGIA HUMANA E AMBIENTE</p> <p>2008</p> <p>Cianobactrias e sade pblica no Brasil 2008</p> <p>UNIVERSIDADE DE LISBOA FACULDADE DE CINCIAS DEPARTAMENTO DE BIOLOGIA ANIMAL</p> <p>CIANOBACTRIAS E SADE PBLICA NO BRASILELO TAKACY PRUDENTE BRANDO</p> <p>Dissertao apresentada Faculdade de Cincias da Universidade de Lisboa, para obteno do grau de Mestre em Biologia Humana e Ambiente.</p> <p>Orientadores:Professora Doutora Maria Jos Boavida - Universidade de Lisboa Professor Doutor Eduardo Mendes da Silva - Universidade Federal da Bahia-Brasil</p> <p>2008 2</p> <p>Cianobactrias e sade pblica no Brasil 2008</p> <p>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.</p> <p>3</p> <p>Cianobactrias e sade pblica no Brasil 2008</p> <p>RESUMO</p> <p>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.</p> <p>Palavras-chave: cianobactrias, cianotoxinas, sade pblica.</p> <p>4</p> <p>Cianobactrias e sade pblica no Brasil 2008</p> <p>ABSTRACT</p> <p>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.</p> <p>Key words: cyanobacteria, cyanotoxins and public health.</p> <p>5</p> <p>Cianobactrias e sade pblica no Brasil 2008</p> <p>NDICE</p> <p>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</p> <p>07 07 10 11 12 13 15 20 27 33 38 43 44 44 45 45 46 46 47 53 56 58</p> <p>6</p> <p>Cianobactrias e sade pblica no Brasil 2008</p> <p>1. INTRODUO</p> <p>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</p> <p>Cianobactrias e sade pblica no Brasil 2008</p> <p>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. Considera-se este processo um tipo de reproduo assexuada (Calijuri et al., 2006). A reproduo sexuada est ausente nas cianobactrias (Round, 1983) as quais se reproduzem assexuadamente, por fisso binria ou fisso mltipla (Calijuri et al., 2006). As cianobactrias so organismos morfologicamente simples porm fisiologicamente complexos (Costa, 2003). Os processos vitais inerentes s cianobactrias requerem somente gua, dixido de carbono e luz, sendo a fotossntese o principal modo de obteno de energia para o seu metabolismo 8</p> <p>Cianobactrias e sade pblica no Brasil 2008</p> <p>(Azevedo,1998). Estima-se que as cianobactrias tenham tido origem h 3,5 bilhes de anos, o que sugerem os nanofsseis sedimentados em estromatlitos (tapetes fossilizados de procariontes) descobertos na Austrlia (Costa, 2003). Estudos paleontolgicos do perodo Pr-Cambriano ou era Proteozica, tambm chamada Era das Cianobactrias (Calijuri et al., 2006), registraram a atuao dominante das cianobactrias nos ecossistemas mais primitivos da terra, demonstrando mudanas evolutivas extremas chamadas hypobradytelic, i.e., evoluo morfolgica lenta, porm eficaz (Costa, 2003). As cinobactrias foram, provavelmente, os primeiros produtores primrios de matria orgnica a liberarem oxignio para o ambiente primitivo (Carmichael, 1994; Yoo et al., 1995) possivelmente pelo fato de realizarem fotossntese aerbica, a qual libera oxignio como co-produto da fotossntese (Costa, 2003). Este processo teria criado uma atmosfera respirvel no planeta possibilitando a evoluo de muitos outros organismos (Roenneberg e Carpenter,1993). Uma das caractersticas marcantes das cianobactrias a sua capacidade de crescimento nos ambientes mais extremos (Brock,1972), o que provavelmente se d por sua morfologia e fisiologia que empregam diversos mecanismos de adaptao (Costa, 2003) fazendo das mesmas excelentes colonizadoras ambientais com inmeras vantagens no processo elvolutivo em relao aos demais organismos fitoplanctnicos (Calijuri et al., 2006). As cianobactrias podem ser encontradas em oceanos, tanto em regies nerticas quanto pelgicas, ecossistemas de guas salobras como mangues e esturios, ambientes continentais, que sejam poludos ou no, nos rios, lagos ou fontes termais (Whitton e Potts, 2000). Sendo capazes de suportar temperaturas acima de 50C, j foram encontradas no alto de montanhas, regies polares com temperaturas negativas e at mesmo em crateras vulcnicas (Costa, 2003). Em relao s floraes, os ambientes de gua doce so os mais favorveis. Consideram-se as cianobactrias como organismos tpicos de guas eutrficas (Vasconcelos, 1995). Observa-se frequentemente que muitas espcies apresentam um desenvolvimento mais significativo em guas de pH neutro/alcalino (6-9), com 9</p> <p>Cianobactrias e sade pblica no Brasil 2008</p> <p>temperaturas que podem variar entre 15C e 30C e alta concentrao de nutrientes, nomeadamente nitrognio e fsforo (Yunes, 2000). SegundoChorus e Bartram (1999) concentraes de fsforo superiores a 10ug/L, estabilidade da coluna dgua</p> <p>e populaes preexistentes contendo vesculas que permitem a flutuao das clulas constituem ambiente favorvel proliferao de cianobactrias. Este tipo de ambiente aqutico o resultado da crescente eutroficao desencadeada pelas aes humanas, como descargas de esgotos domsticos e industriais dos centros urbanos e regies de agroindstria, que tm se desenvolvido intensamente nos ltimos anos (Azevedo, 1998) e produzido alteraes negativas aos mananciais, dentre estas o aumento das floraes de cianobactrias txicas com consequncias danosas sade pblica.</p> <p>1.2. Cianobactrias e Sade Pblica antigo o conhecimento de que toxinas de cianobactrias causam problemas sade humana (Carmichael, 1981; Falconer, 1996; Pizzoln, 1996). H registros de alteraes gastrointestinais do incio do sculo XX (Tisdale, 1933) quando florescimentos de Microcistis nos rios Ohio e Potomac, nos EUA, afetaram entre 5000 a 8000 pessoas que consumiram gua potvel procedente daquelas guas. O tratamento mediante precipitao, filtrao e clorao no foi suficiente para remover as toxinas (Tisdale, 1931). J foram descritos outros episdios de intoxicaes em pases como Austrlia, Inglaterra, China e frica do Sul (Falconer et al.,1994). No Brasil, tem sido confirmada a ocorrncia de cepas txicas de cianobactrias em reservatrios de abastecimento pblico, lagoas salobras e rios na maioria dos Estados e os bioensaios de toxicidade recomendados pela OMS, tm demonstrado que aproximadamente 75% das cepas isoladas apresentam-se txicas (Azevedo, 1998). Em 1988, uma epidemia de gastroenterite no recm-inaugurado reservatrio de Itaparica (Bahia) resultou na morte de 88 pessoas. Dados clnicos dos pacientes e anlises da gua apontaram para cianobactrias como responsveis (Teixeira et 10</p> <p>Cianobactrias e sade pblica no Brasil 2008</p> <p>al., 1988). Em 1996 um surto de insuficincia heptica ocorrido em pacientes renais crnicos submetidos hemodilise numa clnica na cidade de Caruaru (Pernambuco) foi o caso mais marcante no pas - dos 131 pacientes, 76 faleceram. As anlises comprovaram a presena de microcistinas e ciindrospermopsina, nos filtros de carvo ativado da clnica, no soro sanguneo e no...</p>