Phytotoxicity associated to microcystins: a review / Fitotocixidade associada às microcistinas: uma revisão

Microcystins (MC) are the most studied toxins of cyanobacteria since they are widely distributed and account for several cases of human and animal poisoning, being potent inhibitors of the serine/threonine protein phosphatases 1 (PP1) and 2A (PP2A). The phosphatases PP1 and PP2A are also present in plants, which may also suffer adverse effects due to the inhibition of these enzymes. In aquatic plants, biomass reduction is usually observed after absorption of cyanotoxins, which can bioaccumulate in its tissues. In terrestrial plants, the effects caused by microcystins vary from inhibition to stimulation as the individuals develop from seedling to adult, and include reduction of protein phosphatases 1 and 2A, oxidative stress, decreased photosynthetic activity and even cell apoptosis, as well as bioaccumulation in plant tissues. Thus, the irrigation of crop plants by water contaminated with microcystins is not only an economic problem but becomes a public health issue because of the possibility of food contamination, and this route of exposure requires careful monitoring by the responsible authorities.(AU)

Microcistinas (MC) são as toxinas de cianobactérias mais estudadas, uma vez que são amplamente distribuídas e responsáveis por vários casos de intoxicação humana e animal. São potentes inibidoras das proteínas fosfatases serina/treonina 1 (PP1) e 2A (PP2A). As fosfatases PP1 e PP2A também estão presentes em plantas, as quais podem sofrer efeitos adversos devido à inibição dessas enzimas. Em plantas aquáticas, a redução da biomassa é geralmente observada após absorção de cianotoxinas que podem bioacumular em seus tecidos. Em plantas terrestres, os efeitos causados pelas microcistinas variam de inibição ao estímulo, como no desenvolvimento de plântulas ao estádio adulto, e incluem a redução de proteínas fosfatases 1 e 2A, estresse oxidativo, diminuição da atividade fotossintética e até mesmo apoptose celular, bem como a bioacumulação em tecidos de plantas. Assim, a irrigação de plantas cultivadas com água contaminada com microcistina não é apenas um problema econômico, mas torna-se um problema de saúde pública, devido à possibilidade de contaminação dos alimento, sendo uma via de exposição que requer um monitoramento cuidadoso por parte das autoridades responsáveis.(AU)

Feeding behavior of the invasive bivalve Limnoperna fortunei (Dunker, 1857) under exposure to toxic cyanobacteria Microcystis aeruginosa / Comportamento alimentar do bivalve invasor Limnoperna fortunei (Dunker, 1857) em exposição à cianobactéria tóxica Microcystis aeruginosa

The aim of this study was to test the effects of cyanobacteria toxicity on feeding behavior of the golden mussel Limnoperna fortunei. First, it was tested the hypothesis that L. fortunei preferentially graze on non-toxic phytoplankton and reject toxic cyanobacteria. Second, it was tested the hypothesis that toxic cyanobacteria negatively affect feeding and survival of L. fortunei. The present study is the first to evaluate the effects of toxic cyanobacteria on L. fortunei feeding and survival. In the short-term grazing, golden mussel filtration rates were evaluated in the presence of toxic and non-toxic strains of cyanobacteria Microcystis aeruginosa, and non-toxic phytoplankton Nitzschia palea. Highest filtration rates were registered when mussels fed on Nitzschia. Despite that, golden mussel expelled Nitzschia cells in large quantities and preferentially ingested Microcystis cells, both toxic and non-toxic strains. In the long-term grazing, mussels were exposed to toxic and non-toxic strains of Microcystis during 5 days. Filtration rates were not significantly different for toxic and non-toxic Microcystis throughout exposure period. The results have demonstrated cyanobacteria toxicity is not the main factor influencing L. fortunei feeding behavior. Survival of L. fortunei feeding on toxic cyanobacteria shows the potential of this invasive bivalve as a vector to the transference of cyanotoxins to higher trophic levels.

O objetivo deste estudo foi testar os efeitos da toxicidade de cianobactérias sobre o comportamento alimentar do mexilhão dourado Limnoperna fortunei. Primeiramente, foi testada a hipótese de que L. fortunei ingere preferencialmente o fitoplancton não tóxico e rejeita as cianobactérias tóxicas. Em segundo lugar, foi testada a hipótese de que as cianobactérias tóxicas afetam negativamente a alimentação e a sobrevivência de L. fortunei. O presente estudo é o primeiro a avaliar os efeitos de cianobactérias tóxicas na alimentação e na sobrevivência de L. fortunei. Na filtração de curto prazo, as taxas de filtração do mexilhão dourado foram avaliadas na presença de cepas tóxicas e não tóxicas da cianobactéria Microcystis aeruginosa e do fitoplâncton não tóxico Nitzschia palea. As maiores taxas de filtração foram registradas quando os mexilhões foram alimentados com Nitzschia. Apesar disso, o mexilhão dourado expeliu as células de Nitzschia em grandes quantidades e ingeriu, preferencialmente, as células de Microcystis, tanto cepas tóxicas quanto não tóxicas. Na filtração de longo prazo, os mexilhões foram expostos a cepas tóxicas e não tóxicas de Microcystis durante cinco dias. As taxas de filtração não foram significativamente diferentes para cepas tóxicas e não tóxicas de Microcystis durante todo o período de exposição. Os resultados demonstraram que a toxicidade da cianobactéria não é o principal fator que influencia o comportamento alimentar de L. fortunei. A sobrevivência de L. fortunei alimentando-se de cianobactérias tóxicas mostra o potencial desse bivalve invasor como um vetor para a transferência de cianotoxinas para os níveis tróficos superiores.

Molecular detection and characterization of cpb2 gene in Clostridium perfringens isolates from healthy and diseased chickens

Clostridium perfringens is an important pathogen in both human and veterinary medicine. Necrotic enteritis (NE) is the most clinically dramatic bacterial enteric disease of poultry induced by C. perfringens. The pathogenicity of this bacterium is associated with the production of extracellular toxins produced by some of its strains, such as beta2 toxin. The exact role of beta2 toxin in NE pathogenesis is still controversial. In the present study, C. perfringens isolates from healthy and diseased poultry flocks from different parts of Iran were analyzed by PCR assay to determine the presence of all variants of the beta2 toxin gene (cpb2). The products of two positive cpb2 PCR reactions were sequenced, compared to each other and to the cpb2 sequences published in GenBank (by multiple alignment and phylogenetic analysis). The current work represents the first study of cpb2 in poultry C. perfringens isolates in Asia, and reports the highest percentage of cpb2-positive isolates in both apparently healthy chickens (97.7 percent) and those afflicted with NE (94.4 percent). The sequenced isolates were classified as atypical. This study did not show a direct correlation between NE occurrence and cpb2 presence.(AU)

Ocorrência de clorostrídios isolados entre 1988 a 2007 / Clostrídios isolates determination between 1988 and 2007 / Ocurrencia De Clostrídios Aislados Entre 1988 A 2007

Este estudo objetivou investigar a ocorrência de clostrídios, a partir de materiais provenientes de municípios do estado do Rio Grande do Sul, entre 1988 a 2007, encaminhados para análise microbiológica. Durante o período analisado, o gênero Clostridium foi isolado em 123 protocolos, destes, 61% foram caracterizados como Clostridium perfringens, 28,45% Clostridium chauvoei, 13,8% Clostridium septicum e 0,8% Clostridium sp. Toxina botulínica foi identificada em soros e conteúdo intestinal de 10 casos analisados. Os isolados foram relacionados, principalmente, a casos de enterotoxemia, gangrena gasosa, carbúnculo sintomático e botulismo. Os resultados demonstram significativo número de isolamento de clostrídios. Ressaltamos a importância do monitoramento das clostridioses em nível nacional devido principalmente, ao forte impacto econômico que estas enfermidades podem desencadear.(AU)

The aim of this study was to determinate the occurrence of Clostridium. The samples were from cities of Rio Grande do Sul state, between 1988 and 2007. During the analyzed period, Clostridium were isolates in 123 protocols. Clostridium perfringens were isolates in 61% of cases, 28.45% Clostridium chauvoei, 13.8% Clostridium septicum and 0.8% Clostridium sp. Botulinum toxin was detected in samples from intestinal contents and serum of 10 analyzed cases. The cases with clostridiuns isolates were related, mainly, enterotoxemia, gas gangrene, blackleg and botulism. Thus, this work demonstrated a significative clostridios occurrence. Is important the nationwide monitoring of clostridial, due mainly to strong economic impact that these diseases can trigger.(AU)

El objetivo de este estudio es la determinación de la ocurrencia del aislamiento de clostrídios a partir de materiales derivados de diversos municipios del estado de Rio Grande do Sul, entre 1988 a 2007. Durante el periodo analizado, el género Clostridium se aisló en 123 protocolos, 61% de los aislados fueron Clostridium perfringens, 28,45% Clostridium chauvoei, 13,8% Clostridium septicum y 0,8% Clostridium sp. La toxina botulínica fue indentificada en suero y contenido intestinal de 10 casos analizados. Los aislamientos se refieren principalmente a casos de enterotoxemia, gangrena gaseosa, botulismo y pierna negra. Los resultados demostraron la significativa ocurrencia de clostrídios. Hacemos hincapié en la importancia de la supervisión de clostridios debido principalmente al fuerte impacto económico que estas enfermedades pueden desencadenar. (AU)

Cianobacterial bloom and animal mass mortality in a reservoir from Central Argentina / Florescimento de cianobactérias e mortalidade em massa de animais em um reservatório da Argentina Central

Piedras Moras reservoir (32° 10'27" S and 64° 16' 29" W; 832 ha), integrates a series of artificial lakes belonging to the Rio Tercero basin (Córdoba, Argentina). During March 2009 an algal bloom occurred, coinciding with several animal species mortality, mainly wild birds. The goal of this work was to establish the trophic status of the reservoir in relation to that mortality. Variables were evaluated in situ (temperature and water transparency) and samples were taken in order to identify algal species, Chl-a concentration (spectrophotometry) and toxins - total microcystines- (inmuno-enzymatic assay, ELISA). Histopathology studies were made on Fulica sp. A strong heterogenity in water transparency was observed, and "patches" of Potamogeton berteroanus distributed all along the lake, with Secchi disk minimal and medium values of 0.15 and 0.94 m. Chl-a concentration oscillated from 35.7 to 320.9 mg.m-3. Predominant phytoplankton species were Anabaena spiroides and Microcystis aeruginosa (Cyanophyceae). Water temperature was 27.8 °C (±0.88). Maximal value of total microcystine concentration was 0.23 μg.L-1. Chl-a concentration at the moment when mass mortality occurred (2.022 mg.m-3), and histopathological observations, strongly suggest that the animals' death was due to cianotoxins.

O reservatório de Piedras Moras (32° 10'27" S e 64° 16' 29" W; 832 ha) faz parte de uma série de lagos artificiais que estão localizados na bacia do rio Tercero (Córdoba, Argentina). Durante março de 2009, ocorreu um florescimento maciço de cianobactérias que resultou na morte de muitas espécies de animais, especialmente aves aquáticas silvestres. O objetivo deste trabalho foi o de estabelecer o estado trófico do reservatório em função desta mortalidade. As variáveis foram avaliadas in situ (temperatura e transparência da água). Foram coletadas amostras para analisar as espécies de algas encontradas nos florescimentos. Foram determinados chl-a (espectrofotometria) e toxinas (microcistinas totais - ensaio imunoenzimático ELISA). Estudos histopalógicos foram realizados em Fulica sp. Uma grande heterogeneidade em transparência de água foi observada e agrupamentos de Potamogeton berteroanus estavam distribuídos em todo o reservatório com valores mínimos e médios do disco de Secchi de 0,15 a 0,54 m. Concentrações de chl-a oscilaram de 35,7 a 320,9 mg.m-3. As espécies fitoplanctônicas dominantes identificadas foram Anabaena spiroides e Microcystis aeruginosa (Cyanophyceae). A temperatura da água foi de 27,8 °C (±0.88). O valor máximo de concentração de microcistinas foi de 0,23 µg.L-1. A concentração de chl-a, quando ocorreu a mortalidade em massa (2,022 mg.m-3), e as lesões histopatológicas indicam que a mortalidade de animais foi devida a cianotoxinas.