Síntesis de evidencia. Cianobacterias, efectos a la salud humana, animal y ambiental / Synthesis of evidence. Cyanobacteria, effects on human, animal and environmental health

Los cuerpos de agua dulce albergan una gran cantidad de microorganismos cruciales para los ecosistemas acuáticos, incluyendo las cianobacterias. Sin embargo, su proliferación descontrolada representa riesgos para la salud humana, animal y el medio ambiente. Esta revisión destaca los efectos adversos de las cianobacterias y sus toxinas, así como los métodos de detección y prevención. La gestión efectiva de estos eventos requiere una comprensión integral de los factores ambientales y un enfoque preventivo en el tratamiento del agua. Se necesitan estrategias multifacéticas que incluyan la monitorización continua, medidas de tratamiento adecuadas y políticas de conservación ambiental para abordar este desafío

Freshwater bodies host a large number of microorganisms crucial to aquatic ecosystems, including cyanobacteria. However, their uncontrolled proliferation poses risks to human, animal and environmental health. This review highlights the adverse effects of cyanobacteria and their toxins, as well as detection and prevention methods. Effective management of these events requires a comprehensive understanding of environmental factors and a preventive approach to water treatment. Multifaceted strategies including continuous monitoring, appropriate treatment measures and environmental conservation policies are needed to address this challenge

Ocorrência de florações de cianobactérias e consequências para a saúde pública no Nordeste do Brasil / Ocurrence of cyanobacterial bloom and consequences for public health in Northeastern Brazil / Ocurrencia de las floraciones de cianobacterias y consecuencias para la salud pública en el Nordeste de Brasil

As florações são resultado de interações entre fatores físicos, químicos e biológicos, sendo caracterizadas pelo crescimento massivo de microrganismos. As proliferações de cianobactérias indicam a deterioração na qualidade da água e podem ser consideradas problemas de saúde pública, devido à capacidade de produção e liberação de toxinas pelas cianobactérias nos ambientes aquáticos, especialmente nos reservatórios de abastecimento. Assim, este trabalho teve como objetivo verificar, a partir de uma revisão de literatura, a ocorrência de florações de cianobactérias e cianotoxinas e os efeitos especialmente para saúde pública. A metodologia utilizada foi revisão narrativa de trabalhos selecionados seguindo os critérios de inclusão. Foi verificada a ocorrência de 74 espécies de cianobactérias, sendo Microcystis aeruginosa e Raphidiopsis raciborskii as predominantes. Espécies potencialmente tóxicas foram encontradas em todas as florações relatadas nos trabalhos realizados na região Nordeste. As florações de cianobactérias ocorreram principalmente em reservatórios da região Nordeste, juntamente com cianotoxinas (microcistinas, cilindrospermopiscina e saxitoxina). Têm sido frequentes florações com cianotoxinas em sistemas aquáticos, ocasionando alterações no ambiente aquático. Essas modificações alcançam diversos níveis tróficos e podem alcançar o homem, sendo problema de saúde pública.

The blooms are the result of interactions between physical, chemical, and biological factors, and are characterized by the explosive growth of microorganisms. The proliferations of cyanobacteria indicate deterioration in quality and can be considered public health problems due to the ability of cyanobacteria to produce and release toxins in aquatic environments, especially in supply reservoirs. Thus, this study aimed to review the literature to verify the occurrence of cyanobacteria and cyanotoxin blooms and the effects especially for public health. The methodology used was narrative review of selected papers according to the inclusion criteria. The occurrence of 74 cyanobacteria species was verified, with Microcystis aeruginosa and Raphidiopsis raciborskii being the predominant ones. Potentially toxic species were found in all blooms studies carried out in the Northeast region. Cyanobacterial blooms were found mainly in reservoirs in the Northeast region, along with cyanotoxins (microcystins, cylindrospermopsin, and saxitoxin). Blooms with cyanotoxins have been frequent in aquatic systems, causing changes in the aquatic environment. These changes reach several trophic levels, and can reach man, being a public health problem.

Las floraciones son el resultado de interacciones entre factores físicos, químicos y biológicos, caracterizadas por el crecimiento explosivo de microorganismos. La proliferación de cianobacterias indica un deterioro de la calidad y puede considerarse un problema de salud pública debido a la capacidad de las cianobacterias de producir y liberar toxinas en ambientes acuáticos, especialmente en los embalses de abastecimiento. Así, este estudio tenía como objetivo revisar la literatura para verificar la ocurrencia de floraciones de cianobacterias y cianotoxina, así como sus efectos especialmente en la salud pública. La metodología utilizada fue la revisión narrativa de los documentos seleccionados de acuerdo con los criterios de inclusión. Se verificó la aparición de 74 especies de cianobacterias, de las cuales Microcystis aeruginosa y Raphidiopsis raciborskii fueron las más predominantes. Se encontraron especies potencialmente tóxicas en todos los estudios de floración realizados en los estados de la región Nordeste de Brasil. Las floraciones de cianobacterias se encontraron principalmente en embalses en la región Nordeste, junto con cianotoxinas (microcistinas, cilindrospermopsinas y saxitoxinas). Ha habido frecuentes floraciones con cianotoxinas en los sistemas acuáticos, causando cambios en el medio acuático. Estos cambios alcanzan varios niveles tróficos y pueden llegar al hombre, siendo un problema de salud pública.

Qualidade da água em um sistema de reservatórios em cascata - um estudo de caso no semiárido brasileiro / Water quality in a cascade reservoir system - a case study in the Brazilian semiarid region

RESUMO A escassez hídrica e o aumento da demanda de água para usos múltiplos incentivaram a construção de diversos reservatórios e sistemas de transferências hídricas entre bacias hidrográficas em diversas partes do mundo, principalmente em regiões áridas e semiáridas. Apesar de essas medidas mitigarem os aspectos quantitativos do abastecimento, a diminuição da qualidade da água disponível pode se tornar uma limitação importante. Este estudo teve por objetivo avaliar a qualidade da água no sistema de transferência que abastece a Região Metropolitana de Fortaleza, Ceará. Foram analisados 20 parâmetros de qualidade de água ao longo do sistema. Aplicou-se em seguida a análise de agrupamento utilizando a distância euclidiana associada ao método de ligação de Ward para agrupar os 13 pontos de coleta que foram estabelecidos conforme suas similaridades. A piora da qualidade da água ficou evidente ao longo do sistema, com o aumento da concentração de cianobactérias, pH, nitrogênio total, oxigênio dissolvido, turbidez e clorofila-a. Com relação às cianobactérias, duas espécies mostraram-se dominantes — Oscillatoria sp. e Microcystis sp. — e sete abundantes — Merismopedia sp., Cylindrospermopsis sp., Pseudanabaena sp., Anabaena sp., Aphanizomenon sp., Aphanocapsa sp. e Dolichospermum sp. A presença de cianobactérias potencialmente tóxicas e a piora da qualidade da água tornam a realização de monitoramentos frequentes e o desenvolvimento de sistemas de alerta essenciais para a adequada gestão dos recursos hídricos, tanto do ponto de vista ambiental quanto do de saúde pública.

ABSTRACT Water scarcity and increasing water demand for multiple uses encourage the construction of reservoirs and water transfer systems between watersheds in various parts of the world, especially in arid and semi-arid regions. Although these measures may mitigate the quantitative aspects of water supply, the quality decrease of the available water may become an important limitation. This study aimed to evaluate the water quality in the water transfer system that supplies the metropolitan region of Fortaleza, Ceará. Twenty water quality parameters were analyzed throughout the system followed by the application of the Euclidean distance and Ward's method to group the 13 sampling points according to their similarities. The worsening of the water quality was evident with increasing cyanobacterial concentration, pH, total nitrogen, dissolved oxygen, turbidity, and chlorophyll-a. Regarding cyanobacteria, two species were dominant: Oscillatoria sp. and Microcystis sp. while seven were abundant: Merismopedia sp., Cylindrospermopsis sp., Pseudanabaena sp., Anabaena sp., Aphanizomenon sp., Aphanocapsa sp. e Dolichospermum sp. The presence of potentially toxic cyanobacteria and the worsening of water quality make frequent monitoring and the development of alert systems essential for the management of water resources, both from an environmental and public health point of view.

Analysis of Nostoc muscorum biomass production in a hydroponic system / Análisis de la producción de biomasa de Nostoc muscorum en sistema hidropónico / Análise da produção de biomassa de Nostoc muscorum num sistema hidropônico

Abstract Nostoc is a genus of filamentous cyanobacteria with biotechnological applications in human nutrition, biomedicine, biofertilization and commercial production of biofuels. However, the low growth rate in liquid medium due to its periphytic nature and its tendency to form biofilms, limits its large-scale production. Therefore, the aim of this study was to evaluate the biomass production of Nostoc muscorum in a modified hydroponic system. Cultures of N. muscorum were made by triplicate, in a hydroponic system under semicontrolled conditions of temperature (29 ± 13 °C), light intensity (32 ± 54 µmol/m2/s) and photoperiod (12 hours), for a total of 23 days inside a greenhouse. Temperature, pH, conductivity and dry biomass production were monitored on alternating days. The results showed that the maximum dry biomass production was 0.2276 ± 0.0114 g/m2/day, and the average productivity was 0.4149 ± 0.0207 g/m2/day. The maximum biomass production of N. muscorum was achieved on day thirteen with 0.3185 ± 0.0159 g/m2/day. The correlation statistical analysis of environmental variables did not show significant differences; thus, temperature, pH and electrical conductivity did not affect the biomass production of N. muscorum. Consequently, the algal growth was influenced by the species physiology only. The support used in the hydroponic system allowed the adhesion and development of the algae mucilaginous layer without requiring drying periods as in conventional crops. The hydroponic system provided a continuous flow of nutrients hat could prevent the attack of opportunistic bacteria and fungi, generating a high growth rate of N. muscorum. The hydroponic system represents a viable alternative for the production of N. muscorum biomass under greenhouse conditions at large scale.

Resumen Nostoc es un género de cianobacterias filamentosas con aplicaciones biotecnológicas en nutrición humana, biomedicina, biofertilización y producción comercial de biocombustibles. Sin embargo, su baja tasa de crecimiento en medio líquido por su naturaleza perifítica y su tendencia a formar biofilms, limita su producción a gran escala. Por lo tanto, el objetivo de este estudio fue analizar la producción de biomasa de Nostoc muscorum en un sistema hidropónico modificado. Para ello, se realizaron cultivos de N. muscorum por triplicado, en un sistema hidropónico bajo condiciones semicontroladas de temperatura (29 ± 13°C), intensidad lumínica (32 ± 54 µmol/m2/s) y fotoperiodo (12 horas), durante 23 días en un invernadero. La temperatura, el pH, la conductividad eléctrica y la producción de biomasa seca, fueron monitoreados en días alternados. Los resultados arrojaron que la producción máxima de biomasa seca fue de 0.2276 ± 0.0114 g/m2/día, y la productividad promedio fue de 0.4149 ± 0.0207 g/m2/día. A su vez, la producción máxima de biomasa de N. muscorum se obtuvo el día trece con 0.3185 ± 0.0159 g/m2/día. El análisis estadístico de correlación de variables ambientales no arrojó diferencias significativas, por lo que la temperatura, el pH y la conductividad eléctrica no afectaron la producción de biomasa de N. muscorum. Consecuentemente, el crecimiento algal fue influenciado por la fisiología de la especie. El soporte empleado en el sistema hidropónico permitió la adherencia y el desarrollo de la capa mucilaginosa de la cianobacteria sin requerir períodos de desecación como en los cultivos convencionales. El sistema hidropónico proporcionó un flujo continuo de nutrientes que podría prevenir el ataque de bacterias y hongos oportunistas, generando una alta tasa de crecimiento. De este modo, este sistema hidropónico representa una alternativa viable para la producción de biomasa de N. muscorum en condiciones de invernadero a gran escala.

Resumo Nostoc é um gênero de cianobactérias filamentosas com aplicações biotecnológicas em nutrição humana, biomedicina, biofertilização e produção comercial de biocombustíveis. Entretanto, sua baixa taxa de crescimento em meio líquido, devido à sua natureza perifítica e sua tendência a formar biofilmes, limita sua produção em larga escala. Portanto, o objetivo deste estudo foi analisar a produção de biomassa de Nostoc muscorum num sistema hidropônico modificado. Para isso, foram realizadas culturas de N. muscorum em triplicata num sistema hidropônico sob temperatura (29 ± 13°C) e intensidade da luz (32 ± 54 µmol/m2 /s) semicontroladas com fotoperíodo de 12 horas durante 23 dias numa estufa. A temperatura, o pH, a condutividade elétrica e a biomassa seca foram monitorados em dias alternados. Os resultados mostraram que a produção máxima de biomassa seca foi de 0,2276 ± 0,0114 g/m2 /dia e a produtividade média foi de 0,4149 ± 0,0207 g/ m2 /dia. No entanto, a produção máxima de biomassa de N. muscorum foi obtida no dia treze com 0,3185 ± 0,0159 g/m / dia. A análise estatística da correlação de variáveis ambientais não mostrou nenhuma diferença significativa, de modo que a temperatura, o pH e a condutividade eléctrica não afetaram a produção de biomassa de N. muscorum e o crescimento foi influenciado pela fisiologia da espécie. O suporte utilizado permitiu a adesão e desenvolvimento da camada mucilaginosa das algas sem a necessidade de períodos de secagem como nas culturas convencionais. O sistema hidropônico proporcionou um fluxo contínuo de nutrientes que impede o ataque de bactérias e fungos oportunistas, gerando uma alta taxa de crescimento. Portanto, este sistema hidropônico representa uma alternativa viável para a produção de biomassa de N. muscorum em larga escala sob condições de estufa.

Phytoplankton scenario and microcystin in water during extreme drought in semiarid tropical water supplies, Northeastern Brazil / Cenário de fitoplanctônico e microcistinas na água durante extrema estiagem em reservatórios tropical semiárido de abastecimento de água, nordeste do Brasil

Abstract The objective of this study was to characterize the limnological, microystin and phytoplankton community of five tropical eutrophic reservoirs located in the Brazilian northeastern semi-arid region, used for domestic use at the time of extreme drought and reduction of water volume. The study was conducted in July and August 2015, and an integrated sample of the water column was collected at three points near the dam in each reservoir. Analysis of limnological parameters, identification and quantification of phytoplankton, with emphasis on cyanobacteria were performed, as well as detection of microcystin by means of immunoassay (ELISA). The reservoirs presented ~ 90% water volume reduction. High turbidity and concentrations of nitrogen and phosphorus, as well as high cyanobacterial densities, revealed an increase in the eutrophic state for hypereutrophy. The total biovolume of phytoplankton and cyanobacterial density is high, plus an average increase in relation to previous studies of 350% and 150%, respectively. The density of cyanobacteria and microcystin concentration presented values ​​above acceptable levels for drinking water according to Brazilian legislation. A phytoplankton community was represented by 17 functional groups, including potentially toxic cyanobacteria species such as Planktothrix agardhii (S1), Microcystis aeruginosa (M), Anabaena planktonica e Anabaena spp. (H1), Cylindrospermopsis raciborskii (Sn). Our results confirm that conditions of extreme drought and reduction of the volume of the reservoirs influence the composition, biovolume of phytoplankton and water quality, but not the increase of total microcystin in the analysed, although above 1μg-1 registered a significant decrease of water quality in used for human consumption.

Resumo O objetivo deste trabalho foi caracterizar a comunidade limnológica, microistalina e fitoplanctônica de cinco reservatórios eutróficos tropicais localizados no semi-árido nordestino brasileiro, utilizados para uso doméstico no período de seca extrema e redução do volume de água. O estudo foi realizado em julho e agosto de 2015, e uma amostra integrada da coluna de água foi coletada em três pontos próximos à barragem em cada reservatório. Análises de parâmetros limnológicos, identificação e quantificação do fitoplâncton, com ênfase em cianobactérias, foram realizadas, assim como a detecção de microcistina por meio de imunoensaio (ELISA). Os reservatórios apresentaram ~ 90% de redução do volume de água. A alta turbidez e as concentrações de nitrogênio e fósforo, bem como as altas densidades de cianobactérias, revelaram um aumento no estado eutrófico da hipereutrofia. O biovolume total de fitoplâncton e densidade de cianobactérias é alto, além de um aumento médio em relação a estudos anteriores de 350% e 150%, respectivamente. A densidade de cianobactérias e a concentração de microcistina apresentaram valores acima dos níveis aceitáveis ​​para água de consumo, de acordo com a legislação brasileira. Uma comunidade fitoplanctônica foi representada por 17 grupos funcionais, incluindo espécies de cianobactérias potencialmente tóxicas, como Planktothrix agardhii (S1), Microcystis aeruginosa (M), Anabaena planktonica e Anabaena spp. (H1), Cylindrospermopsis raciborskii (Sn). Nossos resultados confirmam que condições de seca extrema e redução do volume dos reservatórios influenciam a composição, o biovolume de fitoplâncton e a qualidade da água, mas não o aumento do total de microcistina no analisado, embora acima de 1μg-1 tenha registrado uma diminuição significativa da qualidade da água usado para consumo humano.

Diagnóstico do tratamento de esgotos no Rio Grande do Sul e sua associação aos riscos com a saúde / Diagnosis of sewage treatment in Rio Grande do Sul and its association with health risks

O presente trabalho tem como objetivo estimar o volume de esgoto gerado no RS em Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO kg/dia), e o volume de esgoto (DBO kg/dia) que chega até as estações de tratamento de esgoto ETEs; diagnosticar a eficiência das estações de tratamento de esgotoem relação ao percentual de remoção de (DBO kg/dia); correlacionando com a presença de cianobactérias próximas aos pontos de captação de água superficial para consumo humano; analisar se há inativação ou remoção de protozoários no lançamento do efluente ao retornar ao manancial. Como resultado obteve-se o volume total de matéria orgânica lançada nos corpos hídricos por dia estimado no Rio Grande do Sul é 511.769,00 DBO kg/dia no RS. As Estações de Tratamento de Esgoto captam 390.285,45 DBO kg/dia apresentaram resultados de remoção de 145.500,50 DBO kg/dia e de 22.963,21 DBO kg/dia residual; O volume ocioso das ETEs fica em torno de 5.049,89 L/s. O processo de eliminar ou inativar grande quantidade de protozoários presentes no afluente se dá através de etapas terciárias avançadas nas ETEs. Não encontramos no RS no ano 2019 ETEs com esses tipos avançados de tratamento. Sugere-se então que haja um melhor aproveitamento destas estações de tratamento no que se refere à quantidade e qualidade de volume de esgoto tratado e que sejam ampliados estudos para viabilidade de projetos de execução de novas ETEs para os demais municípios que despejam seus esgotos in natura nos mananciais impactando-os.

This work aims to estimate the volume of sewage generated in RS in Biochemical Oxygen Demand (BOD kg/day), and the volume of sewage (BOD kg/day) that reaches the sewage treatment stations (STS)s; diagnose the efficiency of sewage treatment station in relation to the percentage of removal (BOD kg/day); correlating with the presence of cyanobacteria close to the surface water intake points for human consumption; analyze if there is inactivation or removal of protozoa in the discharge of the effluent when returning to the source. As a result, the total volume of organic matter released into water bodies per day estimated in Rio Grande do Sul is 511,769.00 BOD kg/day in RS. The Sewage Treatment Plants capture 390,285.45 BOD kg/day showed removal results of 145,500.50 BOD kg/day and 22,963.21 BOD kg/day residual; The idle volume of ETEs is around 5,049.89 L/s. The process of eliminating or inactivating a large amount of protozoa present in the tributary takes place through advanced tertiary stages in the STSs. We did not find in RS in the year 2019 STSs with these advanced types of treatment. It is therefore suggested that there is a better use of these treatment plants with regard to the quantity and quality of the volume of treated sewage and that studies for the feasibility of projects for the execution of new STSs be expanded to the other municipalities that dump their raw sewage in water sources impacting them.

Cianobacterias en las playas: riesgos toxicológicos y vulnerabilidad infantil / Cyanobacteria in beaches: toxicological risk and child vulnerability / Cianobactérias nas praias: riscos toxicológicos e vulnerabilidade infantil

Resumen: Las cianobacterias son bacterias fotosintéticas del plancton de aguas dulces y saladas. Su acumulación excesiva en las aguas recreacionales y potables se conoce como floración algal, con potenciales efectos en la salud de seres humanos. Son predominantemente estivales, en cursos de aguas dulces y pueden alcanzar las costas oceánicas. Esta es una revisión bibliográfica basada en las publicaciones registradas en PubMed-Medline, BVS (Biblioteca Virtual en Salud que incluye SciELO, LILACS, IBECS), Springer, Science Direct, Portal Timbó, y obtenidas con los términos "cianobacterias", "cianotoxinas", "microcistina", "floraciones algales", "pediatría", "niños", "recreacional" "intoxicación" "exposición", sin límites de año de publicación. Su objetivo es actualizar el conocimiento sobre cianotoxinas y efectos en la salud humana, analizar escenarios de riesgo de exposición a cianobacterias, particularmente en niños, y reforzar medidas preventivas de la exposición y promover acciones desde el sector sanitario. Las manifestaciones clínicas de la intoxicación por exposición reciente son malestar general, irritación de piel y mucosas, síntomas respiratorios e incluso afectación hepática en casos graves. Es preciso incluir estas floraciones en la etiopatogenia de estos cuadros y relacionarlos con la exposición utilizando la monitorización de floraciones del país. La exposición a cianobacterias es un riesgo emergente para la salud. La evidencia científica de los últimos años consolida el conocimiento de efectos en la salud humana por exposición a cianobacterias. Recientemente se identifica el baño, juegos infantiles e ingesta de arena en costas con altos niveles de contaminación como un escenario de riesgo en niños. La evidencia de hepatoxicidad por cianotoxinas es aún más escasa, aunque existen casos documentados. El sistema de monitoreo de playas permite a los equipos de salud incorporar la sospecha de exposición a cianobacterias y el posible contacto con sus toxinas, para poder realizar un diagnóstico temprano y participar en la prevención de la exposición.

Summary: Cyanobacteria are photosynthetic bacteria from fresh and saltwater plankton. Its excessive accumulation in recreational and drinking waters is known as algal bloom that could potentially affect human health. They are mainly seen in summer, in freshwater waterways and can reach the ocean coasts. This is a bibliographic review based on the publications registered in PubMed-Medline, BVS (Virtual Health Library that includes SciELO, LILACS, IBECS), Springer, Science Direct, Portal Timbó, and obtained with the terms "cyanobacteria", "cyanotoxins", "Microcystine", "algal blooms", "pediatrics", "children", "recreational" "intoxication" "exposure" without year of publication limits. The review aims to update knowledge about cyanotoxins and their effect on human health; analyze risk scenarios of exposure to cyanobacteria, particularly in children, and reinforce preventive measures for exposure, as well as to promote actions from the health sector. The clinical manifestations of recent exposure poisoning are general malaise, skin and mucous irritation, respiratory symptoms and even liver insufficiency in severe cases. It is necessary to include these blooms in the pathogenesis of these clinic cases and relate them to the exposure using the monitoring of blooms in the country. Exposure to cyanobacteria is an emerging health risk. The scientific evidence of the last years consolidates knowledge on the effect of exposure to cyanobacteria on human health. Recently, bathing, children's games, and sand intake on coasts with high levels of contamination have been identified as a risk scenario for children. Evidence of cyanotoxin hepatoxicity is even scarcer, although there are documented cases. The beach monitoring system allows health teams to incorporate the suspicion of exposure to cyanobacteria and possible contact with their toxins, to make an early diagnosis and participate in the prevention of exposure.

Resumo: As cianobactérias são bactérias fotossintéticas do plâncton de águas doces e salgadas. Sua acumulação excessiva em águas recreacionais e potáveis é conhecida como floração algal com potenciais efeitos sobre a saúde de seres humanos. São predominantemente estivais, ocorrem em cursos de águas doces e podem alcançar as costas oceânicas. Esta é uma revisão bibliográfica baseada nas publicações indexadas em PubMed-Medline, BVS (Biblioteca Virtual em Saúde que inclui SciELO, LILACS, IBECS), Springer, Science Direct, Portal Timbó, e obtidas com os termos "cianobactérias", "cianotoxinas", "microcistina", "florações algais", "pediatria", "crianças", "recreacional" "intoxicação" "exposição", sem limites de ano de publicação. Seu objetivo é atualizar o conhecimento sobre cianotoxinas e efeitos sobre a saúde humana; analisar cenários de risco de exposição a cianobactérias, particularmente em crianças e reforçar medidas preventivas de exposição e promover ações do setor sanitário. As manifestações clínicas da intoxicação por exposição recente são mal-estar geral, irritação de pele e mucosas, sintomas respiratórios e incluso afetação hepática nos casos graves. É preciso incluir estas florações, na etiopatogenia destes quadros e relacioná-las com a exposição utilizando o monitoramento das florações do país. A exposição a cianobactérias é um risco emergente para a saúde. A evidência científica dos últimos anos consolida o conhecimento sobre os efeitos sobre a saúde humana por exposição a cianobactérias; recentemente foram identificados como um cenário de risco para crianças: o banho, jogos infantis e ingestão de areia nas costas com altos níveis de contaminação. A evidência de hepatoxicidade por cianotoxinas é ainda escassa embora existam casos documentados. O sistema de monitoramento de praias permite as equipes de saúde incorporar a suspeita de exposição a cianobactérias e o possível contacto com suas toxinas, para poder realizar um diagnóstico precoce e participar na prevenção da exposição.

Zika virus syndrome, lack of environmental policies and risks of worsening by cyanobacteria proliferation in a climate change scenario / Síndrome do zika vírus, carência de políticas ambientais e riscos de agravamento por proliferação de cianobactérias em um cenário de mudanças climáticas

ABSTRACT Almost half of the Brazilian population has no access to sewage collection and treatment. Untreated effluents discharged in waters of reservoirs for human supply favor the flowering of cyanobacteria - and these microorganisms produce toxins, such as saxitoxin, which is a very potent neurotoxin present in reservoirs in the Northeast region. A recent study confirmed that chronic ingestion of neurotoxin-infected water associated with Zika virus infection could lead to a microcephaly-like outcome in pregnant mice. Cyanobacteria benefit from hot weather and organic matter in water, a condition that has been intensified by climate change, according to our previous studies. Considering the new findings, we emphasize that zika arbovirus is widespread and worsened when associated with climate change, especially in middle- or low-income countries with low levels of sanitation coverage.

RESUMO No Brasil, quase metade da população não tem acesso a coleta e tratamento de esgotos. Os efluentes não tratados, devido a contaminação das águas de reservatórios para abastecimento humano, geram florações de cianobactérias - e esses microrganismos produzem toxinas, como a saxitoxina, uma neurotoxina bastante potente e presente nos reservatórios da região Nordeste. Estudo recente confirmou que a ingestão crônica de água contaminada com neurotoxinas associada a infeção pelo zika vírus em camundongos prenhes poderia levar a desfecho semelhante a microcefalia. Cianobactérias são beneficiadas por tempo quente e matéria orgânica na água, e essas condições estão sendo intensificadas pelas mudanças climáticas, segundo nossos estudos anteriores. Aqui, ressaltamos que, à luz dos novos achados, a arbovirose do zika, associada às mudanças do clima, se amplifica e se agrava, sobretudo em países de média ou baixa renda, com baixos níveis de cobertura de saneamento.

Validação de método analítico por ELL-CG-EM para detecção de trialometanos decorrentes da cloração de águas contendo Microcystis / Analytical method and trihalomethanes formation by Microcystis

RESUMO Estudos demonstram que a utilização do cloro em estações de tratamento de água (ETA) pode contribuir para a formação de subprodutos orgânicos halogenados indesejados, tais como os trialometanos (TAM), quando há presença de matéria orgânica algogênica, composta de algas e cianobactérias. A Microcystis aeruginosa é uma espécie de cianobactéria com frequentes registros em eventos de florações no país e é relacionada com a formação de TAM durante a cloração da água. Desse modo, este estudo teve como objetivo o desenvolvimento e a validação do método analítico por extração líquido-líquido para detecção e quantificação de TAM por cromatografia gasosa acoplada à espectrometria de massas (ELL-CG-EM), bem como a aplicação deste para avaliar a formação de TAM em ensaios de cloração de células de Microcystis aeruginosa, simulando situações em ETA. O método obteve baixo tempo de análise (< 12 minutos), excelente seletividade, precisão, repetitividade e sensibilidade, com possibilidade de aplicação para análises de rotina em detrimento de outras técnicas consideradas mais automatizadas. Foram observadas alta demanda de cloro durante os ensaios e elevada concentração dos subprodutos quando submetida à dose de cloro gasoso (Cl2) de 2,5 e 5 mg.L-1, com destaque para o triclorometano, sendo outras espécies de monitoramento obrigatório não detectadas ou não formadas, o que pode ser justificado pela ausência de bromo.

ABSTRACT Studies have shown that the use of chlorine in water treatment plants (WTPs) can contribute to formation of undesirable halogenated organic by-products, such as trihalomethanes (THMs), when algae and cyanobacteria are present. Microcystis aeruginosa is a cyanobacteria specie with frequent recordings of flowering events in the country and is related to the formation of THMs during water chlorination. Thus, the objective of this study was to develop and validate Liquid-Liquid Extraction the analytical method for detection and quantification of THMs by gas chromatography coupled to mass spectrometry (LLE-GC-MS), as well as the application of the method to evaluate the formation of TAMs from Microcystis aeruginosa cells chlorination tests, simulating situations in WTPs. The method obtained low time of analysis (< 12 minutes), excellent selectivity, precision, repeatability and sensitivity, with possibility of application for routine analysis to the detriment of other techniques considered more automated. High chlorine demand was observed during the tests and high concentration of by-products when submitted to the chlorine gas (Cl2) dose of 2.5 and 5 mg.L-1, with emphasis on trichloromethane. Other species of mandatory monitoring were not detected or not formed, justified by the absence of bromine.

Aproximaciones experimentales para la evaluación de interacciones alelopáticas entre corales hermatípicos y cianobacterias marinas bentónicas en el Caribe Colombiano / Experimental approaches for the evaluation of allelopathic interactions between hermatypic corals and marine benthic cyanobacteria in the colombian caribbean

ABSTRACT Blooms of marine benthic cyanobacteria are recurrent in several locations at the Colombian Caribbean. In these events, cyanobacteria grow over the substrate and benthic organisms although their effect has not been fully assessed. This study evaluated interactions between cyanobacteria and hermatypic corals, in order to identify any deleterious effects that could be related to allelopathic mechanisms. Organic extracts from cyanobacteria collected in San Andres, Old Providence and Rosario islands were tested against embryos of the reef-building coral Orbicella annularis. The indirect effect of cyanobacterial extracts was also assessed by resuspending the extracts in seawater and monitoring polyp retraction and recovery of the coral Madracis mirabilis (=auretenra). Additionally, the effect of direct contact between cyanobacterial extracts and the coral Porites porites was assessed by incorporating cyanobacterial extracts into Phytagel™ gels and placed in direct contact with the coral. After 24, 48 and 72 h of exposure, chromatographic profiles of associated zooxanthellae was evaluated by HPLC. A deleterious effect on the zooxanthellae was evidenced by an increase in pheophytin, a degradation product from chlorophyll. The competitive abilities of algae and cyanobacteria should be considered as a constraint to reef restoration initiatives. Cyanobacteria have the ability to compete with corals due to their growth rates, defenses against herbivory and potentially allelopathic mechanisms.

RESUMEN Afloramientos de cianobacterias marinas bentónicas son recurrentes en varias localidades del Caribe colombiano. En estos eventos, las cianobacterias crecen sobre el sustrato y organismos bentónicos sin que su efecto se haya evaluado completamente. Este estudio evaluó interacciones entre cianobacterias y corales hermatípicos con el fin de identificar efectos perjudiciales que podrían estar relacionados con mecanismos alelopáticos. Extractos orgánicos de cianobacterias recolectadas en las islas de San Andrés, Providencia y las Islas del Rosario fueron evaluados contra embriones del coral hermatípico Orbicella annularis. También se evaluó el efecto indirecto de extractos de cianobacterias resuspendidos en agua de mar para determinar retracción de pólipos y recuperación del coral Madracis mirabilis (=auretenra). Adicionalmente, se evaluó el efecto del contacto directo de extractos de cianobacterias y el coral Porites porites mediante la incorporación de los extractos en geles de PhytagelTM dispuestos en contacto directo con el coral. Después de 24, 48 y 72 h de exposición, los perfiles cromatográficos de las zooxantelas asociadas al coral fueron evaluados por HPLC. Un efecto negativo sobre las zooxantelas se evidenció por el incremento en feofitina, producto de degradación de la clorofila. Las capacidades competitivas de algas y cianobacterias debieran considerarse como un factor que podría incidir negativamente en iniciativas de restauración arrecifal. Las cianobacterias tienen la capacidad de competir con corales debido a sus tasas de crecimiento, defensas contra herbivoría y potenciales mecanismos alelopáticos.

Población de cianobacterias en suelos arroceros: efecto de las rotaciones / Cyanobacteria populations in rice soils: rotation effects

Este trabajo tuvo como objetivo evaluar el efecto de rotaciones arroceras sobre la población de cianobacterias durante el ciclo de cultivo. El estudio se condujo en Entre Ríos (Argentina). Se evaluaron cuatro rotaciones: arroz-soja (AS); arroz-soja-maíz-soja (ASMS): arroz-arroz (AA) y arroz-pradera (AP). Muestras de suelo y agua se tomaron en cuatro estados del cultivo: implantación, macollaje, panoja embuchada y madurez fisiológica. El número potencial de cianobacterias fue menor en relación a otras áreas arroceras. Los menores recuentos se registraron en el período de implantación y los mayores en el de panoja embuchada. El análisis estadístico no mostró efecto de las rotaciones sobre el número de cianobacterias, aunque AA presentó la mayor abundancia. Se reconocieron un total de 13 géneros de cianobacterias Lyngbya, Oscillatoria,Plectonema, Spirulina, Anabaena, Nostoc, Aulosira, Calothrix, Gloeotri-chia, Aphanocapsa,Croococcus, Mycrocystis y Gloeocapsa. La rotación AP registró la riqueza de géneros.Las rotaciones AS y AA presentaron mayor proporción de cianobacterias filamentosas. Los valores de biodiversidad de Simpson fueron bajos. Se concluyó que las rotaciones arroceras evaluadas tuvieron efecto sobre la proporción de cianobacterias unicelulares a filamentosas, los géneros presentes y la riqueza.

The aim of this study was to evaluate the effect of different rice rotations on cyanobacteria populations during the growing season. The study was conducted in Entre Ríos (Argentina). Four crop rotations were evaluated: rice-soybean (AS); rice-soybean-corn-soybean (ASMS); rice-rice (AA) and rice-pasture (AP). Soil and water samples were collected in 4 stages: implantation, tillering, booting and physiological maturity. The potential number of cyanobacteria population was lowerin relation to other rice sites previously reported. The lowest counts were recorded during implantation whereas the highest counts were obtained during booting. The statistical analysis showed no effect of rotation on the variable number of cyanobacteria, although AA was the most abundant. A total of 13 taxa were identified: Lyngbya, Oscillatoria, Plectonema, Spirulina, Anabaena, Nostoc, Aulosira, Calothrix, Gloeotrichia, Aphanocapsa, Croococcus, Mycrocystis and Gloeocapsa. AP rotation recorded the lowest number of genera. AS and AA had a higher proportion of filamentous cyanobacteria. Simpson's index was low. It was concluded that crop rotations had a differential effect on some aspects of cyanobacteria population such as the proportion of unicellular to filamentous cyanobacteria, genera presence and richness.

Cianobacterias potencialmente nocivas en los bancos ostrícolas de la laguna de Términos, sureste del Golfo de México / Potentially harmful cyanobacteria in oyster banks of términos lagoon, southeastern gulf of mexico

ABSTRACT Cyanobacteria inhabit hypersaline, marine and freshwater environments. Some toxic and non-toxic species can form harmful blooms. The aim of this study was to identify potentially harmful cyanobacterial species in the oyster banks of Términos Lagoon, the southeastern Gulf of Mexico. Six sample sites (up to 2-m depth) were monitored monthly from August 2012 to September 2013. Water temperature, salinity, pH, dissolved oxygen saturation (% DO), inorganic nutrients and abundance of cyanobacteria were determined. Temperature and salinity were characterized by marked seasonal differences (26.8 to 30.6 °C and 6.1 to 19.5, respectively). The pH values (ranging from 7.1 to 8.4) and the % DO (88.4 to 118.2 %) suggest a predominance of photosynthetic activity in the windy season (October-February). Elevated nutrient contents are associated with the period of increased river discharge, determined by water circulation and biogeochemical processes. Fourteen taxa were identified, of which Anabaena sp., Merismopedia sp., Oscillatoria sp. and Cylindrospermopsis cuspis produced blooms. Cyanobacterial abundances were on the order of magnitude of 106 cells L-1 in October 2012 at stations S1-S6, with an average value of 3.2x105 cells L-1 and a range of 2000 to 3.1x106 cells L-1 throughout the study period; however, they showed a remarkable absence during the windy season (October to January). Anabaena sp. and C. cuspis reached abundances of 1.9x106 and 1.3x106 cells L1, respectively. The latter caused the temporary closure of oyster Crassostrea virginica harvesting for 15 days in October 2012.

RESUMEN Las cianobacterias habitan en ambientes hipersalinos, marinos y de agua dulce. Algunas especies tóxicas y no tóxicas pueden formar florecimientos nocivos. El objetivo de este estudio fue identificar las especies de cianobacterias potencialmente nocivas en los bancos ostrícolas de laguna de Términos, sureste del Golfo de México. Seis sitios de muestreo (hasta 2 m de profundidad) fueron monitoreados mensualmente de agosto de 2012 a septiembre de 2013. Se midió la temperatura del agua, salinidad, pH, saturación de oxígeno, nutrientes inorgánicos y abundancia de cianobacterias. La temperatura y la salinidad se caracterizaron por marcadas diferencias estacionales (26,8 a 30,6 °C y 6,1 a 19,5, respectivamente). Los valores de pH (de 7,1 a 8,4) y la saturación de oxígeno disuelto (de 88,4 a 118,2 %) sugieren un predominio de la actividad fotosintética en la temporada de nortes (octubre-enero). Las concentraciones elevadas de los nutrientes están asociados al periodo de mayor descarga de los ríos, determinados por la circulación y los procesos biogeoquímicos. Se identificaron 14 taxa, de los cuales Anabaena sp., Merismopedia sp., Oscillatoria sp. y Cylindrospermopsis cuspis formaron florecimientos. Las abundancias de cianobacterias fueron del orden de magnitud de 106 células L-1 en octubre de 2012 en las estaciones S1-S6, con un valor promedio de 3.2x105 células L-1 y un rango de 2000 a 3.1x106 células L-1 a lo largo del periodo de estudio. Sin embargo, mostraron una ausencia notable durante la temporada de nortes (octubre a enero). Anabaena sp. y C. cuspis alcanzaron abundancias de 1.9x106 y 1.3x106 células L-1, respectivamente. Este último causó el cierre temporal de la colecta del ostión Crassostrea virginica durante 15 días en octubre de 2012.

Fitoplâncton da região central do Lago Paranoá (DF): uma abordagem ecológica e sanitária / Phytoplankton in the central region of Paranoá Lake, Federal District of Brazil: an ecological and sanitary approach

RESUMO Este estudo teve como objetivo analisar a estrutura, a dinâmica e a importância sanitária do fitoplâncton em um perfil vertical na região central do Lago Paranoá, Distrito Federal. As amostras foram coletadas mensalmente entre outubro de 2009 e setembro de 2010, na região pelágica, em seis profundidades. Foi possível identificar três fases em relação ao regime de mistura: estratificação (outubro de 2009 a maio de 2010), mistura (junho a agosto de 2010) e transição (setembro de 2010). As concentrações de fósforo total e fósforo solúvel reativo e a biomassa algal foram relativamente baixas, permitindo classificar o Lago Paranoá como um reservatório oligotrófico. Já as concentrações de nitrogênio total e os grupos funcionais do fitoplâncton foram típicos de ambientes mesotróficos. Foram encontrados 94 táxons, distribuídos em dez classes taxonômicas, com predomínio de diatomáceas centrales, clorofíceas e cianobactérias. Foram definidos 13 grupos funcionais fitoplanctônicos, com destaque para os grupos C, J, F, X2, K e S1. Durante os meses de mistura e transição houve aumento na biomassa de diatomáceas (grupo C), mas ao longo do perfil vertical, houve tendência dos grupos K e S1 (cianobactérias) se localizarem nas camadas mais superficiais nos meses quentes. Do ponto de vista sanitário, foram identificados táxons com potencial para promover sabor e odor na água (e.g., diatomáceas, criptofíceas e cianobactérias) ou que poderiam obstruir filtros em sistemas de tratamento (e.g., diatomáceas). Além disso, foram registradas cianobactérias (e.g., Aphanocapsa e Planktolyngbya) em densidades que já apontam a necessidade de intensificação do monitoramento e análise de cianotoxinas, de acordo com a Portaria do Ministério da Saúde nº 2.914/2011.

ABSTRACT This study aimed at analyzing the dynamic, the structure and the sanitary importance of phytoplankton in a vertical profile at Paranoá Lake central region, Federal District, Brazil. Sampling was carried out monthly from October 2009 to September 2010, in six depths. Three distinct phases were identified, concerning mixing pattern: stratification (October 2009 to May 2010), mixing in (June to September 2010), transition (September 2010). Total phosphorus and soluble reactive phosphorus concentrations and algal biomass were relatively low, classifying Paranoá Lake as an oligotrophic reservoir. In opposite, total nitrogen nd functional groups were typical of mesotrophic environments. Altogether, 94 phytoplanktonic taxa were found, among 10 taxonomic classes, especially centrales diatoms, chlorophyceans and cyanobacteria. Thirteen functional groups were identified, with emphasis on C, J, F, X2, K and S1. During mixing and transition months there was an increase in diatom biomass (group C). On the vertical profile, there was a trend of K and S1 groups to locate at surface layers during warmer months. Considering the sanitary approach, this study reported algal taxa that can potentially promote odor and taste in the water (e.g., diatoms, cryptophytes, cyanobacteria) or cause filter clogging at water treatment plants (e.g., diatoms). Moreover, cyanobacterial taxa (e.g., Aphanocapsa and Planktolyngbya) were reported under densities that already point out the need of monitoring intensification and cyanotoxin analysis, according to the MS Ordinance number 2,914/2011.

Indoleacetic acid production and chromium reduction by cyanobacteria Synechocystis SP. P2A (Chroococcales) immobilized in alginate beads / Produção de ácido indolacético e redução do cromo por cianobactérias Synechocystis SP. P2A (Chroococcales) imobilizadas em esferas de alginato

A simple extrusion method was used to entrap Synechocystis sp.P2A in alginate beads. The viability, growth response and Indoleacetic acid (IAA) production at different pH were studied in alginate immobilized Synechocystis sp.P2A. 2.6% sodium alginate (w/v) and pH-7 was found to be optimum for growth of Synechocystis sp. P2A as well as IAA production (79µg/ml). To prepare effective formulation for plant inoculation, alginate beads were further modified by coating with chitosan or chitosan-polyethylene glycol. Effect of all formulations containing Synechocystis sp. P2A in free and immobilized form on growth of Triticumaestivum was evaluated. Soil inoculation of entrapped Synechocystis in alginate beads coated with chitosan resulted in 20% increase in root length and 14% increase in dry weight as compared to non-inoculated seedlings. Free and immobilized cyanobacteria were allowed to grow in BG11 medium supplemented with 100µg/ml K2CrO4 and chromium reduction was measured at variable pH. At pH 7 immobilized showed 5% more reduction than free form. The current study showed that alginate immobilized Synechocystis sp. P2A can accomplish viable functions including plant growth promoting hormone production and chromium reduction and therefore propose an efficient and convenient method for storage and use of cyanobacteria.

Um método de extrusão simples foi utilizado para aprisionar Synechocystis sp.P2A em esferas de alginato. A viabilidade, a resposta ao crescimento e a produção de ácido indolacético (IAA) a diferentes pH foram estudadas na Synechocystis sp.P2A imobilizada com alginato. Alginato de sódio a 2,6% (p/v) e pH-7 revelou-se ótimo para o crescimento de Synechocystis sp. P2A, bem como para a produção de IAA (79 µg/ml). Para preparar uma formulação eficaz para inoculação de plantas, as esferas de alginato foram adicionalmente modificadas por revestimento com quitosano ou quitosano-polietileno glicol. O efeito de todas as formulações contendo Synechocystis sp. P2A em forma livre e imobilizada no crescimento de Triticumaestivum foi avaliado. A inoculação no solo com Synechocystis aprisionado em esferas de alginato revestidas com quitosano resultou em um aumento de 20% no comprimento da raiz e aumento de 14% no peso seco em comparação com mudas não inoculadas. As cianobactérias livres e imobilizadas foram deixadas crescer em meio BG11 suplementado com 100 µg/ml de K2CrO4 e a redução do cromo foi medida a um pH variável. A um pH 7 a forma imobilizada apresentou 5% mais de redução do que a forma livre. O presente estudo mostrou que o alginato imobilizado de Synechocystis sp. P2A pode realizar funções viáveis, incluindo a produção de hormônio promotor do crescimento de plantas e redução de cromo e, portanto, propor um método eficiente e conveniente para armazenamento e uso de cianobactérias.

Oxidação de cianobactérias e seus metabólitos em sistemas de tratamento de água: o estado da arte / Oxidation of cyanobacteria and their metabolites in water treatment facilities: the state of art

RESUMO O problema causado pelas florações de cianobactérias em mananciais para abastecimento humano vem se tornando cada dia mais preocupante não só em regiões tropicais mas em todo o mundo. Os gestores dos sistemas de tratamento de água, muitas vezes, têm que recorrer ao uso da pré-oxidação como forma de auxiliar no tratamento apesar do incremento do potencial de liberação de metabólitos e da formação de subprodutos tóxicos. Por isso, a pré-oxidação tem sido vista como vilã, tornando-se um paradigma para os profissionais de tratamento de água. Este trabalho apresenta o estado da arte do conhecimento e evidências de que a pré e a pós-oxidação podem ser usadas com sucesso como primeira e última barreira à ameaça imposta pelas cianobactérias, desde que as características da água bruta sejam conhecidas. A partir daí, o oxidante, a dosagem e o tempo de contato podem ser selecionados e definidos com mais segurança, auxiliando na produção de água potável.

ABSTRACT The problem caused by cyanobacteria blooms in water sources for human consumption is becoming of more concern each day not only in tropical countries but worldwide. Water treatment systems often resort to the use of pre-oxidation as a form of auxiliary treatment although increasing the potential for release of metabolites and formation of toxic byproducts. Therefore, the pre-oxidation has often been seen as becoming a paradigm for the water treatment professionals. This paper presents the state of art and provides evidences that the pre and post-oxidation can be used successfully as first and last barrier to the problems caused by cyanobacteria provided that the raw water characteristics are known. From there, the oxidant, dosage and contact time can be selected and defined with greater confidence in order to produce drinking water.

Microcystins production and antibacterial activity of cyanobacterial strains of Synechocystis, Synechococcus and Romeria from water and coral reef organisms (Brazil) / Producción de microcistina y actividad antibacteriana de cepas cianobacterianas de Synechocystis, Synechococcus y Romeria aisladas de agua y organismos de arrecifes de coral del litoral brasileño

AbstractCyanobacteria are widely distributed in terrestrial, freshwater and marine environments, and over the past decades have been recognized as a powerful source of bioactive compounds. In this study, some cyanobacterial strains were isolated from samples of seawater, brackish water and tissue of reef benthic invertebrates (zoanthid Protopalythoa variabilis, the sponges Cynachrella sp. and Haliclona sp., the coral Siderastrea stellata, and ascidians), collected at the states of Paraíba and Rio Grande do Norte (Northeast of Brazil), during the period between July 2010 and February 2014. After standard isolation methods, the cultivation of the strains was carried out in acclimatized culture chamber (25 °C) under constant aeration, for 15 days at 12-hour photoperiod, using Conway and BG11 media made with filtered seawater. The cyanobacterial cells were analysed for the microcystin production by the ELISA technique and their ethanolic and methanolic extracts for the antibacterial activity against Staphylococcus aureus and Pseudomonas aeruginosa by the agar well diffusion method. The detection of the mcyB gene, one of the genes related to the microcystin synthesis, was done by the Polymerase Chain Reaction (PCR) technique. The majority of the eighteen cyanobacterial strains belonged to Synechococcaceae Family. The genera of Synechocystis, Synechococcus and Romeria were represented by ten, six and two strains, respectively. The production of microcystins was observed in five strains belonging to the genus Synechocystis. The presence of mcyB gene was detected in 12 strains of cyanobacteria: Synechocystis (three strains), Synechococcus (six strains) and Romeria (two strains). Only one strain (Synechocystis aquatilis) showed both the microcystin production and the mcyB gene presence. The antibacterial activity was observed for one strain of Romeria gracilis, one strain of Synechocystis aquatilis and two strains of Synechococcus sp. The ethanolic extracts of R. gracilis strain and two Synechococcus spp. strains inhibited the growth of P. aeruginosa. Among methanolic extracts of cyanobacteria, only one strain of S. aquatilis showed activity against S. aureus, and one R. gracilis strain against P. aeruginosa. Some cyanobacterial strains studied were positive for the microcystin production and antibacterial activity against pathogenic bacteria S. aureus and P. aeuruginosa, and may be further explored for additional biotechnological applications. Rev. Biol. Trop. 65 (3): 890-899. Epub 2017 September 01.

ResumenLas cianobacterias se encuentran ampliamente distribuidas en ecosistemas terrestres, de agua dulce y marinos, y en las últimas décadas han sido reconocidas como una poderosa fuente de compuestos bioactivos. En este estudio, las cepas de cianobacterias fueron aisladas a partir de agua de mar, agua salobre y muestras de tejidos de invertebrados bentónicos de arrecifes (zoanthid Protopalythoa variabilis, las esponjas Cynachrella sp. y Haliclona sp., el coral Siderastrea stellata y ascidias) recogidas en los estados de Paraíba y Rio Grande do Norte, en el noreste de Brasil, en el período comprendido entre julio 2010 y febrero 2014. La mayoría de las dieciocho cepas de cianobacterias pertenecían a la Familia Synechococcaceae. Los géneros: Synechocystis, Synechococcus y Romeria estuvieron representados por diez, seis y dos cepas, respectivamente. Las cepas fueron analizadas para la producción de microcistina por ELISA y para la actividad antibacteriana contra Staphylococcus aureus y Pseudomonas aeruginosa por el método de difusión en agar. La detección del gen mcyB, uno de los genes relacionados con la síntesis de microcistina, se realizó mediante la técnica de reacción en cadena de la polimerasa (PCR). El cultivo de las cepas se realizó en cámara de cultivo aclimatada (25 ° C) bajo aireación constante durante 15 días con un fotoperíodo de 12 horas utilizando los medios Conway y BG11 elaborados con agua de mar filtrada. Se observó la producción de microcistina en cinco cepas pertenecientes al género Synechocystis. La presencia del gen mcyB fue detectada en doce cepas de cianobactérias: Synechocystis (tres cepas), Synechococcus (seis cepas) y Romeria (dos cepas). Sólo una cepa (Synechocystis aquatilis) mostró tanto la producción de microcistina como la presencia del gen mcyB. Se observó la actividad antibacteriana de una cepa de Romeria gracilis, de una cepa de Synechocystis aquatilis y dos cepas de Synechococcus sp. Los extractos etanólicos de las cepas de R. gracilis y Synechococcus sp. inhibieron el crecimiento de P. aeruginosa. Entre los extractos metanólicos de cianobacterias solamente S. aquatilis mostró actividad contra S. aureus y R. gracilis contra P. aeruginosa. Varias cepas de cianobacterias estudiadas en este trabajo fueron positivas para la producción de microcistina y actividad antibacteriana frente a bacterias patógenas de S. aureus y P. aeuruginosa, y pueden ser explotadas para aplicaciones biotecnológicas.

Dinâmica de protozoários patogênicos e cianobactérias em um reservatório de abastecimento público de água no sudeste do Brasil / Dinamic of pathogenic protozoa and cyanobacteria in a reservoir used for water supply in southeastern Brazil

RESUMO O presente estudo foi baseado no monitoramento de um reservatório tropical (Vargem das Flores) utilizado para o abastecimento público de água de sete cidades da região metropolitana de Belo Horizonte, Minas Gerais. O reservatório foi monitorado durante quatro anos: período inicial (de 2004 a 2007) para células de cianobactérias e parâmetros físico-químicos e, subsequentemente (2007 e 2008), para oocistos de Cryptosporidium spp. e cistos de Giardia spp. em quatro estações de amostragem. Também foram avaliadas as concentrações de Escherichia coli de 2007 a 2008, o que permitiu a caracterização de cada ponto de amostragem de acordo com a legislação do Conselho Nacional do Meio Ambiente (CONAMA) nº 274/2000. Os resultados indicaram concentrações de (oo)cistos de Cryptosporidium spp. e Giardia spp. variando de 0 a 0,8 (oo)cistos.L-1, e as mais elevadas concentrações de células de cianobactérias, de 0,0 a 4,5 x 105 cels.mL-1, apontando assim para potencial risco à saúde humana caso a água do reservatório seja consumida sem tramento. As cianobactérias não foram encontradas durante a estação seca. O grupo retornou rapidamente após a desestratificação. A estação chuvosa foi caracterizada pela elevada ocorrência de cianobactérias com a predominância da espécie picoplanctônica (Aphanocapsa sp.), sobre Microcystis spp. previamente detectada, e apresentou as maiores variações de oxigênio dissolvido, turbidez, fósforo total, ortofosfato, amônia, nitrito e nitrato. A mudança observada no grupo das cianobactérias (Aphanocapsa spp. sobre Microcystis spp.) pode ser um indicativo das alterações das características da água. De acordo com as concentrações de E. coli , as estações foram classificadas como próprias para recreação de contato primário, de acordo com a Resolução CONAMA nº 274/2000.

ABSTRACT The current study monitored the water quality of a tropical reservoir (Vargem das Flores) used to supply potable water to seven cities in the metropolitan area of Belo Horizonte, Minas Gerais, southeast Brazil. The reservoir was monitored for four years: initially (from 2004 to 2007) for cyanobacterial cells and physicochemical parameters and, subsequently (in 2007 and 2008), for Cryptosporidium spp. oocysts and Giardia spp. cysts in four sampling stations. The concentrations of Escherichia coli were also measured in 2007 and 2008, wich allowed the characterization of each sampling point according to the National Environment Council (CONAMA) no. 274/2000. Results indicated concentrations of Cryptosporidium spp. and Giardia spp. (oo)cysts ranging from 0 to 0.8 (oo)cysts.L-1, and higher concentrations of cyanobacteria cells, from 0.0 to 4.5 x 105 cells.mL-1, thus indicating potential risks to human health, if the water from the reservoir is not properly treated before consumption. The group of cyanobacteria was not found during the dry season, returning soon after destratification. The rainy season was characterized by a higher ocurrence of cyanobacteria and predominance of picoplanktonic species (Aphanocapsa spp.), over the Microcystis spp. previously found and presented the highest variations in dissolved oxygen, turbidity, total phosphorous, orthophosphate, ammonia, nitrite and nitrate. The change observed within the group of cyanobacteria (Aphanocapsa spp. over Microcystis spp.) may be indicative of changing characteristics in the water source. All the sampling points were classified as adequate for primary contact recreation, given the E. coli concentrations, according to the CONAMA Resolution no. 274/2000.

Prospecção de compostos orgânicos voláteis e seus efeitos na auto-regulação fisiológica em cianobactérias / Prospection of volatile organic compounds and their effects on physiological self-regulation in cyanobacteria

Apesar dos diversos estudos sobre a presença de cianobactérias e a correlação entre fatores ambientais que influenciam ou desencadeiam florações, é ainda incipiente a informação sobre o controle fisiológico e bioquímico da produção de metabólitos secundários, cianotoxinas e compostos orgânicos voláteis (COVs) nestes organismos. Os COVs mais comumente encontrados em cianobactérias são a geosmina e o 2- metil-isoborneol, compostos que resistem ao tratamento convencional da água, causam mau cheiro e alteram seu gosto, além de bioacumular em peixes e moluscos. Estudos sobre possíveis sistemas de competição (alelopatia) entre linhagens de cianobactérias, ou entre elas e outros organismos, podem contribuir para elucidação do papel da produção de COVs por cianobactérias. Dessa forma, os objetivos deste projeto foram (i) prospectar a produção de COVs e seus efeitos na auto-regulação fisiológica em cianobactérias mantidas em laboratório; e (ii) desenvolver um método analítico, por microextração em fase sólida (SPME) e cromatografia em fase gasosa com detecção por espectrometria de massas (GC-MS), para a determinação destes compostos. Foram realizados ensaios para avaliar os perfis de produção dos COVs em duas linhagens de M. aeruginosa em diferentes fases de crescimento, sob diferentes intensidades luminosas (50, 150 e 250 ?µmol.fótons.m-2.s-1) e também ao longo do ritmo circadiano, avaliando a influência dos períodos claro e escuro. Para avaliar efeitos alelopáticos, exsudatos de uma linhagem de M. aeruginosa produtora de microcistinas foram testados em culturas de outra linhagem de M. aeruginosa não produtora de toxinas por meio de técnicas tradicionais de cultivo com monitoramento do crescimento. Na análise da produção de COVs, por GC-MS, observou-se que se destacam, majoritariamente, os compostos α-ciclocitral, ß-ciclocitral e ß-ionona, sendo o ß-ciclocitral o mais abundante, em todas as condições testadas, para as ambas as linhagens estudadas. A linhagem não toxigênica, no entanto, apresentou produção mais elevada de todos os compostos identificados. Dentre as intensidades luminosas testadas, a intensidade de 250 µmol.fótons.m-2s-1 foi a que apresentou a maior taxa de crescimento para a linhagem LTPNA 08 e relação negativa entre o aumento da irradiância e a produção de ß-ciclocitral. Foram identificadas, também, variações na produção dos compostos α-ciclocitral, ß-ciclocitral e ß-ionona nas linhagens ao longo do ritmo circadiano, sendo as maiores concentrações encontradas no período escuro. Observou-se morte celular e redução na produção de COVs 24 horas após adição de exsudatos pertencentes à linhagem de M. aeruginosa toxigênica em cultivos da linhagem não-toxigênica. Sendo assim, pode-se inferir que a produção dos COVs pode sofrer alterações qualitativas e quantitativas dependendo do estímulo ambiental presente, tanto por interações bióticas (com outros organismos e ritmo circadiano), quanto por fatores abióticos (intensidade luminosa)

There are several studies on the presence of cyanobacteria and the correlation between environmental factors that may influence or trigger blooms. However, information concerning the physiological and biochemical control of the production of secondary metabolites, toxins and volatile organic compounds (VOC) by cyanobacteria is poorly understood. Geosmin and 2-methyl-isoborneolare are commonly found VOC in cyanobacteria, they resist to conventional water treatment and can cause bad smell and taste in the final water. In addition, VOC can bioaccumulate in fish and shellfish. Studies on possible competition systems (allelopathy) either among strains of cyanobacteria or among them and other organisms such as green microalgae, may help to elucidate the role of VOC production by cyanobacteria. Thus, the main objectives of this study are: (i) prospect the production of VOCs and their effects on physiological self-regulation in cyanocrobacteria kept in the laboratory; and (ii) to develop an analytical method, by solid phase microextraction (SPME) and gas chromatography with mass spectrometry detection (GC-MS), for the determination of these compounds. The assays were carried out to evaluate the production profiles of VOCs in two strains of M. aeruginosa at different growth stages under different light intensities (50, 150 and 250 µmol.fótons.m-2.s-1) and also along of the circadian rhythm, evaluating the influence of light and dark periods. To assess allelopathic effects, exudates from a microcystin-producing strain of M. aeruginosa were tested on cultures of another non-toxin producing M. aeruginosa strain by traditional growth monitoring culture techniques. In the analysis of VOC production by GC-MS, it was observed that α-cyclocyclal, ß-cyclocyclal and ß-ionone compounds were the most prominent, with ß-cyclocitral being the most abundant in all conditions tested, for both strains studied. The non-toxigenic lineage, however, showed higher production of all the identified compounds. Among the light intensities tested, the intensity of 250 µmol.fótons.m-2s-1 was the one with the highest growth rate and positive relation between the irradiance increase and the ß-cyclocitral production. Variations in the production of the α-cyclocyclal, ß-cyclocyclal and ß-ionone compounds were also identified in the lines along the circadian rhythm, being the highest concentrations found in the dark period. Cell death and reduction in VOC production were observed 24 hours after addition of exudates belonging to the toxigenic M. aeruginosa lineage in cultures of the non-toxigenic lineage. Thus, it can be inferred that the production of VOCs can undergo qualitative and quantitative changes depending on the environmental stimulus present, both by biotic interactions (with other organisms and circadian rhythm) and by abiotic factors (luminous intensity)

Inventory of benthic marine and estuarine algae and Cyanobacteria for Tabasco, México / Inventário de algas bentônicas marinhas e estuarinas e cianobactérias para Tabasco, México

Abstract Studies of benthic marine and estuarine algae as well as Cyanobacteria are in their early stages in the littoral of the state of Tabasco. Sixty seven taxa of seaweeds are currently known from Tabasco. The inventory of these organisms was made based on samples obtained in six localities, three of them in marine and three in estuarine environments. We found 147 species and subspecific taxa with Rhodophyta having the greatest number with 84, followed by Chlorophyta 44, and finally Phaeophyceae 19. In addition, the 26 species of Cyanobacteria collected are recorded for the first time for the coast of Tabasco since there are no previous reports. The presence of 115 species of benthic marine and estuarine algae is reported for the first time for Tabasco. Most of the new records are Rhodophyta (53.9%), followed by Chlorophyta (29.5%) and Phaeophyceae (16.6%). Of the 115 new records of algae for Tabasco, Gayliella fimbriata and Grateloupia subpectinata are new records also for the Mexican Atlantic. The highest number of species was recorded for Sanchez Magallanes breakwater, while the lowest number of taxa was recorded for Mecoacan Lagoon. According to the Feldmann and Cheney indexes the algal flora of the coast of Tabasco is tropical. The greatest diversity was found during the rainy season.

Resumo Estudos sobre algas marinhas, estuarinas e cianobactérias para o litoral do estado de Tabasco encontram-se apenas nos estágios iniciais. Neste estudo, um inventário desses organismos foi feito com base em amostras obtidas em seis localidades, três delas marinhas e três em ambientes estuarinos. Os resultados indicaram a presença de 147 táxons, com Rhodophyta apresentando maior diversidade (84), seguido de Chlorophyta (44) e, finalmente, Phaeophyceae (19). Além disso, 26 espécies de Cyanobacteria são registradas pela primeira vez para a costa de Tabasco. A presença de 115 espécies de algas marinhas e estuarinas bentônicas é relatada peloa primeira vez para Tabasco. A maioria dos novos registros são de Rhodophyta (53.9%), seguido por Chlorophyta (25.9%), e Phaeophyceae (16.6%). Dos 115 novos registros de algas para Tabasco, Gayliella fimbriata e Grateloupia subpectinata são novos registros para a costa atlântica do México. O maior número de espécies foi localizado no paredão de Sanchez Magallanes, enquanto o menos número de táxons foi localizado na Lagoa Mecoacán. De acordo com os índices de Feldmann e Cheney, a flora de algas da costa de Tabasco é tropical, e a maior diversidade foi encontrada durante a estação chuvosa.

Phytoplankton scenario and microcystin in water during extreme drought in semiarid tropical water supplies, Northeastern Brazil

Abstract The objective of this study was to characterize the limnological, microystin and phytoplankton community of five tropical eutrophic reservoirs located in the Brazilian northeastern semi-arid region, used for domestic use at the time of extreme drought and reduction of water volume. The study was conducted in July and August 2015, and an integrated sample of the water column was collected at three points near the dam in each reservoir. Analysis of limnological parameters, identification and quantification of phytoplankton, with emphasis on cyanobacteria were performed, as well as detection of microcystin by means of immunoassay (ELISA). The reservoirs presented ~ 90% water volume reduction. High turbidity and concentrations of nitrogen and phosphorus, as well as high cyanobacterial densities, revealed an increase in the eutrophic state for hypereutrophy. The total biovolume of phytoplankton and cyanobacterial density is high, plus an average increase in relation to previous studies of 350% and 150%, respectively. The density of cyanobacteria and microcystin concentration presented values above acceptable levels for drinking water according to Brazilian legislation. A phytoplankton community was represented by 17 functional groups, including potentially toxic cyanobacteria species such as Planktothrix agardhii (S1), Microcystis aeruginosa (M), Anabaena planktonica e Anabaena spp. (H1), Cylindrospermopsis raciborskii (Sn). Our results confirm that conditions of extreme drought and reduction of the volume of the reservoirs influence the composition, biovolume of phytoplankton and water quality, but not the increase of total microcystin in the analysed, although above 1g-1 registered a significant decrease of water quality in used for human consumption.

Resumo O objetivo deste trabalho foi caracterizar a comunidade limnológica, microistalina e fitoplanctônica de cinco reservatórios eutróficos tropicais localizados no semi-árido nordestino brasileiro, utilizados para uso doméstico no período de seca extrema e redução do volume de água. O estudo foi realizado em julho e agosto de 2015, e uma amostra integrada da coluna de água foi coletada em três pontos próximos à barragem em cada reservatório. Análises de parâmetros limnológicos, identificação e quantificação do fitoplâncton, com ênfase em cianobactérias, foram realizadas, assim como a detecção de microcistina por meio de imunoensaio (ELISA). Os reservatórios apresentaram ~ 90% de redução do volume de água. A alta turbidez e as concentrações de nitrogênio e fósforo, bem como as altas densidades de cianobactérias, revelaram um aumento no estado eutrófico da hipereutrofia. O biovolume total de fitoplâncton e densidade de cianobactérias é alto, além de um aumento médio em relação a estudos anteriores de 350% e 150%, respectivamente. A densidade de cianobactérias e a concentração de microcistina apresentaram valores acima dos níveis aceitáveis para água de consumo, de acordo com a legislação brasileira. Uma comunidade fitoplanctônica foi representada por 17 grupos funcionais, incluindo espécies de cianobactérias potencialmente tóxicas, como Planktothrix agardhii (S1), Microcystis aeruginosa (M), Anabaena planktonica e Anabaena spp. (H1), Cylindrospermopsis raciborskii (Sn). Nossos resultados confirmam que condições de seca extrema e redução do volume dos reservatórios influenciam a composição, o biovolume de fitoplâncton e a qualidade da água, mas não o aumento do total de microcistina no analisado, embora acima de 1g-1 tenha registrado uma diminuição significativa da qualidade da água usado para consumo humano.