Emergenza nella Indian River Lagoon in Florida: Svelando i pericoli nascosti delle fioriture di alghe tossiche.

La Laguna di Indian River in Florida affronta il proliferare di fioriture di fitoplancton, che porta a condizioni tossiche. Uno studio condotto dall'Università di Florida Atlantic ha rivelato livelli di tossicità variabili e la presenza di tossine conosciute e potenzialmente nuove, sottolineando l'importanza del monitoraggio per le implicazioni sulla salute umana. Fioriture di alghe tossiche sulla superficie dell'acqua. Credit: FAU Harbor Branch Oceanographic Institute

La Laguna di Indian River (IRL) in Florida, che si estende per 156 miglia di lunghezza, è delimitata da cinque contee e presenta cinque insenature che la collegano all'Oceano Atlantico. Di recente, questa zona è stata colpita da diverse fioriture di fitoplancton, scatenate dall'aumento delle temperature stagionali e da fattori ambientali.

Le fioriture algali producono una miriade di piccole molecole organiche, molte delle quali possono essere tossiche per gli esseri umani e gli animali. Tra i produttori di fitotossine c'è la Microcystis aeruginosa, una cianobatterio d'acqua dolce, che si trova nel sud della IRL. Sono stati trovati quantitativi misurabili di microcistine nelle tamponi nasali delle persone che vivono e lavorano nelle vicinanze, anche se la presenza di microcistine nelle membrane mucose potrebbe essere una prova che il corpo sta facendo il suo lavoro per eliminarle.

Per contribuire a identificare potenziali rischi per la salute umana associati alle fioriture algali dannose nella IRL, i ricercatori dell'Istituto oceanografico Harbor Branch della Florida Atlantic University hanno prelevato campioni d'acqua da 20 siti all'interno della laguna durante le stagioni umide e secche nel corso di un periodo di tre anni. I campioni sono stati estratti per concentrare le molecole organiche e questi estratti sono stati utilizzati per i test.

Per identificare la presenza di tossine note o emergenti, i ricercatori hanno utilizzato una serie di linee cellulari umane immortali corrispondenti a fegato, rene e cervello per misurare la citotossicità. Sono state utilizzate anche linee cellulari umane ingegnerizzate per esprimere trasportatori di ioni, globuli rossi e attività contro un enzima fosfatasi proteica. Queste cellule e attività biologiche sono state selezionate poiché si sa che sono influenzate dalle tossine algali e mostrano modelli di attività unici per le tossine conosciute.

Esther Guzmán, Ph.D., autore corrispondente e professore di ricerca presso l'Istituto oceanografico Harbor Branch della FAU. Credito: FAU Harbor Branch Oceanographic Institute

I campioni sono stati testati a concentrazioni elevate per rilevare il maggior numero possibile di metaboliti e quelli che hanno presentato oltre il 50% di citotossicità sono stati considerati attivi. I campioni che hanno mostrato una tossicità elevata sono stati sottoposti ad analisi di spettrometria di massa ad alta risoluzione mediante cromatografia liquida per valutare i metaboliti presenti nel campione.

I risultati dello studio, pubblicati sulla rivista Toxins, mostrano che ogni tossina di controllo induceva un pattern coerente di citotossicità nella serie di linee cellulari umane testate. Durante le fioriture, la citotossicità dovuta a un singolo tipo di tossina era evidente da questo pattern. In assenza di fioriture, la citotossicità osservata rifletteva o una combinazione di tossine o era causata da una tossina non identificata.

"L'osservazione più interessante del nostro studio è che, con le linee cellulari utilizzate, siamo stati in grado di seguire i modelli delle tossine conosciute", ha dichiarato Esther Guzmán, Ph.D., autrice corrispondente e professore di ricerca presso Harbor Branch FAU. "Le tossine conosciute erano presenti solo durante le fioriture. Poiché la tossicità cellulare era presente in assenza di fioriture, ciò suggerisce che potrebbero essere presenti tossine emergenti o una combinazione di tossine in quei momenti. I nostri risultati suggeriscono che altre tossine con potenziale nocivo per la salute umana potrebbero essere presenti nella laguna."

Tra i risultati dello studio, i siti più settentrionali della laguna hanno mostrato una minore tossicità rispetto ai siti del sud. Fioriture citotossiche sono state osservate sia a sud (Microcystis) che a nord (Pyrodinium) della laguna. In assenza di fioriture, South Fork, South Fork 2, North Fork e Middle Estuary (siti da uno a quattro) nella IRL meridionale e Banana River, e North Banana River (NASA) (siti 14 e 15) nella IRL settentrionale sembravano avere la maggior citotossicità durante il periodo della valutazione.

Al contrario, Jensen, Fort Pierce Inlet, Harbor Branch Link Port Canal, Vero Beach Land/Ocean Biogeochemical Observatory e Vero Beach Barber Bridge (siti da sei a 10) sembravano più sani in quanto c'erano pochi campioni con una citotossicità superiore al 50% in questi siti, anche se c'era una variazione statisticamente significativa in questi siti.

"Una delle principali domande che abbiamo cercato di rispondere in questo studio era se ci sono tossine non riconosciute o altre molecole segnalanti associate alle fioriture algali dannose nella laguna", ha affermato Amy Wright, Ph.D., co-autrice e professore di ricerca presso Harbor Branch FAU. "I dati finora raccolti suggeriscono che questo sia effettivamente il caso. Importante è che utilizzando un pannello di saggi per valutare la presenza di materiali tossici, si potrebbe permettere un migliore monitoraggio degli impatti sulla salute umana, specialmente dalle tossine emergenti presenti nel sistema."

The researchers note that microcystins are primarily a threat to human health in the lagoon during blooms, and because of the necessity of active transport, the toxin would need to be ingested or inhaled to present a threat to humans.

“Ingestion can be avoided by filtering water through activated charcoal,” said Guzmán. “Similarly, effects due to inhalation are effectively blocked by the mucus membrane, which traps toxins that are subsequently eliminated through coughing. However, pet and wildlife exposures can still occur.”