سموم سیانوباکتریایی جلبک‎های سبز ‎- آبی

تقدیم به

تقدیم به پدر و مادر مهربانم که وجودم برایشان همیشه رنج و وجودشان برایم مهر بود. آنان که فروغ نگاهشان، گرمی کلامشان و روشنی رویشان سرمایه‎های جاودانی زندگیم هستند. آنان که راستی قامتم در شکستگی قامتشان تجلی یافت. در برابر وجود گرامیشان زانوی ادب بر زمین می‎نهم و با دلی مملو از عشق و محبت بر دستانشان بوسه می‎زنم. تقدیم به خواهران و برادر عزیزم که در تمام مسیرهای سخت زندگیم همگام من هستند. و وجود گرمشان برایم تجلی صبر و تلاش و زیباترین لحظات است.

سپاسگزاری

در زمانی که همه مرا انسان کاملی می‎پنداشتند، تنها تو در زوایای روحم نقصان را تعالی می‎دادی و از پرتو آن متجلی می‎شدم و جملات ناتمام وجودم را کمال می‎بخشیدی، اما افسوس یک جمله را ناتمام گذاشتی و آن "قدر استاد دانستن" بود چون تشکر از استاد را از تو فرا نگرفتم، هرگز توان قدردانی را ندارم.

زنده باد صدایت در عالم علم، استاد ارجمندم

فهرست مطالب
عنوان
صفحه
چکیده

مقدمه

فصل اول: انواع سیانوباکترها و ویژگیهای بیولوژیکی، ظاهری و بلومهای سمی آنها

1-1- تاریخچه

1-2- ویژگیهای ساختاری و بیولوژیکی سیانوباکترها

1-3- بلومهای سمی (شکوفایی) سیانوباکترها

1-4- مهمترین راسته‎های جلبک‎های سبز ‎- آبی

1-5- تقسیم‎بندی سیانوباکترها از لحاظ شکل ظاهری

1-5-1- سیانوباکترهای رشته‎ای

1-5-2- سیانوباکترهای کلنی

فصل دوم: طبقه‎بندی سموم سیانوباکتریایی

2-1- طبقه‎بندی سموم سیانوباکتریایی براساس مکانیسم عمل

2-1-1- نوروتوکسین‎ها

2-1-2- هپاتوتوکسین‎ها

2-1-3- درماتو توکسین‎ها

2-2- انواع سیانوتوکسین‎ها

عنوان
صفحه
2-2-1- نودولارین‎ها

2-2-2- ساکسی توکسین‎ها

2-2-3- آناتوکسین a و هوموآناتوکسین a

2-2-4- آناتوکسین ‎a (S)

2-2-5- ‎Cylindrospermopsin

2-2-6- میکروسیس تین

2-2-6-1- دوام و پایدار میکروسیس‎تین در سلولها

2-2-6-2- خارج‏شدن‎سم‏هپتاپپتید(میکروسیس‎تین‎درطی‎تجزیه ‎Microcystis aeruginosa

2-3- طبقه‎بندی سیانوتوکسین‎ها براساس ساختمان شیمیایی

2-3-1- پپتیدهای حلقوی

2-3-2- آلکالوئیدها

2-3-2-1- آلکالوئیدهای سیتوتوکسیک

2-3-2-2- آلالوئیدهای درماتوتوکسیک

2-3-3- سموم لیپوپلی ساکاریدها ‎(LPS)

فصل سوم: اثرات مضر سموم سیانوباکترها

3-1- آزمایش سلامت انسان

3-1-1- قرار گرفتن در معرض اثرات حاد و غیرمزمن

عنوان
صفحه
3-1-2- قرار گرفتن در معرض اثرات مزمن

3-2- ارزیابی خطر

3-3- اثر بر ماهیان

3-4- اثر بر موجودات آبزی

3-5- تولید ترکیبات بیواکتیو

3-6- صدمه از راه تماس تفریحی

3-7- مسمومیت حیوانی

3-8- اثر بر زئوپلانکتونها

3-9- اثر بر باکتریهای آبزی

فصل چهارم: روشهای کنترل و جلوگیری از شکوفایی

4-1- انعقاد یا چسبیدن، معلق بودن هوای محلول و جذب سطحی کربن فعال

4-2- کلرزنی

4-3- فیلتراسیون سریع و فیلتراسیون کندشنی

4-4- فرآیندهای غشایی

4-5- دما

4-6- اسیدیته ‎(PH)

4-7- کاهش فسفر و ازت

عنوان
صفحه
4-8- سولفات مس

4-9- سیمازین

4-10- ازن‎دار کربن

4-10-1- میکروسیس‎تینها و نودولارین

4-10-2- آناتوکسین a، آناتوکسین ‎S(a) و ساکسی توکسین

4-11- نور

4-12- کنترل بیولوژیک

4-12-1- تغذیه توسط زئوپلانکتونها

4-12-2- کپور نقره‎ای

فهرست جدول‎ها
عنوان
صفحه
4-1- جدول تاثیر ازن در از بین بردن میکروسیس تین ‎LR در صورت وجود یا عدم وجود مواد آلی

4-2- جدول تاثیر ازن در از بین بردن ‎Microcystis aeruginosa

چکیده
سیانوباکترها (جلبک‎های سبز ‎- آبی) جزء پروکاریوت‎ها محسوب می‎شوند. این فیتوپلانکتون‎ها معمولاً در آب‎های شیرین و لب شور یافت می‎شوند و از لحاظ شکل ظاهری به دو گروه رشته‎ای و کلنی تقسیم می‎شوند.
سیانوباکترها در هنگام بلوم (شکوفایی)، سمومی را تولید می‎کنند که سلامت آب آشامیدنی را به مخاطره می‎اندازند و اثرات مضری بر روی موجودات زنده دارند. این سموم عبارتند از: میکروسیس‎تین‎ها، نودولارین‎ها، ساکسی توکسین‎ها، آناتوکسین ‎a، آناتوکسین ‎S(a) و ‎Cylindrospermopsin. این سموم از نظر ساختمانی متفاوتند و محدوده عصبی را شامل می‎شود. وجود سیانوباکترها و سموم آنها در مخازن آبی مورد استفاده برای آشامیدن به علت عدم مدیریت صحیح منابع و مخازن آبی است.
روش‎های تیمار آبی که در این پروژه مورد بحث قرار گرفته‎اند عبارتند از: کلرزنی، فیلتراسیون سریع یا کند، به ویژه استفاده از ازن و غیره، از موثرترین روش‎ها در از بین بردن سیانوباکترها هستند.

مقدمه
بعضی از جلبک‎های سبز ‎- آبی سمومی تولید می‎کنند که وجود این سموم و افزایش آنها در آب آشامیدنی باعث ایجاد اثرات حاد و مزمن می‎گردد و ممکن است حیات موجودات زنده آبزی و دیگر موجوداتی را که از این آب آلوده استفاده می‎کنند، تهدید کنند.
فعالیت‎های انسانی مانند ورود فاضلابهای شهری، صنعتی و کشاورزی که حاوی عناصر غذایی فراوانی هستند باعث شکوفایی این جلبک‎ها می‎گردد و در نتیجه اکسیژن آب کاهش می‎یابد و آب رنگ و بوی نامطبوع پیدا می‎کند و سبب افزایش مرگ و میر موجودات زنده و یا افزایش بیماریهای حاد و مزمن می‎شود. مدیریت صحیح منابع آبی می‎تواند از لوم این جلبک‎ها جلوگیری کند.
با ارزیابی این سموم در منابع آبی و تعیین مقادیر آنها و اتخاذ روشهای مناسب برای مبارزه و کنترل آنها می‎توان میزان آلودگی منابع آبی و تعیین مقادیر آنها و اتخاذ روشهای مناسب برای مبارزه و کنترل آنها می‎توان میزان آلودگی منابع آبی به سموم سیانوباکترها را تا حد قابل ملاحظه‎ای کاهش داد و سلامت و بقاء موجودات زنده را تضمین کرد.
پژوهش‎ها و مطالعات فراوانی در زمینه روشهای کنترل این سموم صورت گرفه است و این روشها تا حد قابل ملاحظه‎ای در کاهش سموم سیانوباکترها موثر واقع شده‎اند. این روشها عبارتند از کنترل یا مبارزه بیولوژیک و یا افزودن مواد شیمیایی به منابع آب.
البته سیانوباکترها در بعضی از نقاط دنیا به علت اینکه شرایط مناسبی فراهماست تجمع زیستی پیدا کرده‎اند.

فصل اول
انواع سیانوباکترها (جلبک‎های سبز ‎- ویژگیهای بیولوژیکی، ظاهری و ‎بلومهای سمی آنها)

جلبک‎های سبز ‎- آبی دارای 150 جنس و 2000 گونه هستند که در حال حاضر کمتر از 40 گونه سمی تشخیص داده شده‎اند. جلبک‎های سبز ‎- آبی با بیش از 3 میلیون سال قدمت از قدیمی‎ترین موجودات بوده که سالانه با بلوم خود سبب مرگ و میر بسیاری از آبزیان و احشام می‎گردند.
1-1- تاریخچه
سیانوفیت‎ها یا جلبک‎های سبز ‎- آبی در واقع همان سیانوباکترها هستند که تا سال 1978 این میکروارگانیسم‎ها جزء جلبک‎ها محسوب می‎شدند تا اینکه در سال 1978 دانشمندی به نام ‎Stanier و همکارانش بررسی علمی بسیار منطقی روی این میکروارگانیسم‎ها انجام دادند و ثابت نمودند که سیانوفیت‎ها نه تنها فاقد هسته و غشاء هسته می‎باشند، بلکه از نظر ضریب رسوبگذاری میتوکندری ‎SRNA شانزده می‎باشند که شباهت بسیار زیاد بین آنها و باکتریهاست.
1-2- ویژگیهای ساختاری و بیولوژیکی سیانوباکترها
سیانوباکترها فاقد هسته مشخص، مژک و تاژک بوده و گروه اصلی پروکاریوتها را تشکیل می‎دهند. از نظر ساختمانی حاوی دیواره سلولی هستند، که در باکتریهای گرم منفی وجود دارد. با این تفاوت که در بسیاری از آنها لایه پکتینی و سلولزی نیز موجود است. سیانوباکترها دارای رنگدانه‎های مخصوص بیلوپروتئین‎ها (فیکواریترین ‎C)، زانتین، کلروفیل ‎a و کاروتین. معمولاً کلروفیل ‎c و ‎b در سیانوباکترها وجود ندارند. جلبک‎های سبز ‎- آبی علاوه بر کلروفیل ‎a دارای رنگ خاص آبی به نام فیکوسیانین می‎باشند. رنگ قرمز فیکواریترین هم در برخی گونه‎ها دیده می‎شود. تقریباً در تمامی گونه‎ها اطراف سلول را یک غشاء ژله‎ای فرا گرفته است که از بخش غشاء سلولی و یا از سلول مستقیماً ترشح می‎شود. واکوئل در سیانوباکترها از انواع هوایی و یا غذایی هستند که واکوئل‎های هوایی موجب شناوری سیانوباکترها در سطح آب و بهبود فتوسنتز می‎گردند. معمولاً ذرات رنگی (کروموبلاست) بر روی تیلاکوئید قرار دارند. سنتروبلاست‎ها در مرکز سلول قرار دارند و برخلاف کروموبلاست‎ها ناحیه بی‎رنگ محسوب می‎شوند. طیف رنگ و رنگدانه‎ها در سیانوباکترها با توجه به نوع گونه متفاوت است. معمولاً، هیدراتهای کربن در سیانوباکترها وجود دارند که به آمیلوپکتین معروفند. برخی از چربیها و پروتئین‎های دیگر نیز در سیانوباکترها دیده می‎شوند.
جلبک‎های سبز ‎- آبی براساس نوع و نسبت رنگدانه‎ها ممکن است به رنگ‎های چمنی، سیاه، قرمز، قهوه‎ای، زرد و یا بنفش دیده شوند و با وجودی که سیانوباکترها فاقد هرگونه مژک یا تاژک‎اند، ولی نوعی حرکت ویژه در گونه‎های رشته‎ای دیده می‎شود که هنوز مکانیسم دقیق آن روشن نشده است. در حقیقت گونه‎های رشته‎ای یک حرکت بطنی خزنده دارند و گونه‎های تک سلولی و تشکیل دهنده کلنی فاقد تحرک هستند. برخی از گونه‎های جلبک‎های سبز ‎- آبی (در گونه‎های رشته‎ای) تا حدی بزرگ می‎شوند که با چشم غیرمسلح قابل دید هستند. در جلبک‎های رشته‎ای مواد ژله‎ای به شکل لوله بوده و سلولها در امتداد یکدیگر از طریق پلاسمودیوم به یکدیگر متصل‎اند. شناسایی مواد ژله‎ای به ویژه زمانی که بی‎رنگ هستند از طریق میکروسکوپ مشکل است. ردیف‎های سلولی در گونه‎های نخی شکل را تریکوم گویند.
تکثیر جلبک‎های سبز ‎- آبی از طریق غیرجنسی (پاره شدن غلاف ژلاتینی و دو نیم شدن سلولها) صورت می‎گیرد، یعنی تکثی در قسمت داخلی دیواره سلولی انجام می‎شود ولی بخش خارجی بدون تقسیم باقی می‎ماند به طوری که یک تراکم بالای سلولی رسیده و تشکیل کلنی می‎دهند.
تشکیل اسپور: نانویست‎ها سلولهای بسیار کوچکی هستند که با سرعت از طریق تقسیم سلول مادر و پی‎درپی تشکیل می‎شوند. این سلولها تا حد طبیعی رشد می‎یابند بنابراین اسپورهای داخلی از طریق تقسیم متوالی یک سلول بزرگ مادر حاصل می‎شوند. ولی اسپورهای خارجی در بخش سلولهای انتهایی تشکیل می‎شوند در تکثیر جلبک‎های رشته‎ای جدا شدن رشته‎های کوچک از رشته اصلی را هورموژنی و جدا شدن سلولها را پلانوکوکون گویند.
هرویست‎های سلولهای فاقد مواد فتوسنتزی بیرنگ یا زردرنگ هستند و اغلب دارای دیواره ضخیم سلولی بوده که در گونه‎های رشته‎ای در دوره رشد در بین سلولها در انتهای رشته ظاهر می‎شوند.
جلبک‎های سبز ‎- آبی از قدیمی‎ترین جانداران فوتواتوتروف به شمار می‎روند که معمولاً در دریاها، آب‎های لب شور و شیرین به صورت پلانکتونی و بنتیک زندگی نموده و می‎توانند دامنه وسیعی از شوری و تغییرات درجه حرارت را تحمل نمایند. البته بیشتر جلبک‎های سبز ‎- آبی ساکن آب‎های شیرین می‎باشند و این جلبک‎ها فیتوپلانکتون‎های غالب تابستانی هستند.
سیانوفیت‎ها در صنایع مختلف از جمله آرایشی، دارویی، غذای دام، طیور، ماهی‎ها، ماکیان و نیز غذای انسان مصرف دارند. البته این میکروارگانیسم‎ها به دلیل داشتن ژلاتین زیاد برای تغذیه چندان مناسب نیستند ولی بعضی از انواع آن، مثل نوستوک ‎(Nostoc) به علت داشتن پروتئین و چربی زیاد مصرف می‎گردد.
1-3- شکوفایی ‎(Bloom)
بلومهای سمی سیانوباکترها در ابتدا از طریق گزارشات موجود پیرامون مرگ و میر آبزیان مورد توجه قرار گرفت. اولین مدرک از این نوع گزارشات در سال 1878 در استرالیا مشاهده شده است (1878، ‎Francis).
سیانوباکترها معمولاً در مناطق گرمسیری و نیمه گرمسیری یافت می‎شوند و معمولاً در تمام طول سال حضور دارند. اخیراً با استفاده از دستگاه‎های مدرن اغلب می‎توان ایجاد بلوم‎های سمی با فرکانس زیاد را حتی قبل از اینکه مسمومیتی اتفاق بیفتد، گزارش و پیش‎بینی نمود.
در زمان بلوم سیانوباکترها، بر روی سطح آب به صورت غلاف موسیلاژی درآمده (به دلیل داشتن واکوئل‎های گازی) و اکسیژن محلول را کاهش می‎دهند. تولید توکسین (سم) توسط این جلبک‎ها زندگی آبزیان و سایر مصرف‎کنندگان را به مخاطره می‎اندازند.
در تمامی دنیا سم کبد (هپاتوتوکسیک حاوی میکروسیس‎تین) ناشی از بلومهای سیانوباکترهای آب شیرین نسبت به بلومهای نوروتوکسین‎ها فراوان‎تر است.
بلومهای سم کبد تا به حال تقریباً از تمامی نقاط دنیا گزارش شده است ولی توده‎های سیانوباکترها عامل نوروتوکسین در بعضی کشورها مثل شمال آمریکا و اروپا و استرالیا گزارش شده است.
جنس‎های میکروسیس‎تیس و عمدتاً ‎Mycrocystis aeruginosa در سراسر جهان بارها باعث شکوفایی و تولید سموم کبدی شده است.
گونه‎های ‎M.viridis، ‎M.botrys تولیداتی مانند میکروسیس‎تین‎ها را ایجاد می‎کنند. توجه شود که در قسمت 2، 2 میکروسیسی‎تین یک ژن غیرنیتروژنی است که اغلب در شرایط کم غذایی غالب است (مخصوصاً در محلی که تولید آمونیاک چشمگیر است). جنس‎های آنابنا که عامل تولید میکروسیس‎تین است از کانادا، دانمارک، فنلاند، فرانسه و نروژ گزارش شده‎اند. مطالعات اخیر در مصر حاکی از آن است که 25% گونه‎های آنابنا و نوستوک در مزارع برنج و پیکره‎های آبی شامل میکروسیس‎تین می‎باشد.
Planktothrix agardhii و ‎Planktothrix rubescen عمدتاً تولیدکننده میکروسیس‎تین در نیمکره شمالی هستند و به عنوان گونه‎های غالب باعث شکوفایی در چین، آلمان و سوئد شناسایی شده‎اند. در دریاچه‎های سوئیس گونه ‎Oscillatoria limosa (در رسوبات و صخره‎ها) تولیدکننده عامل میکروسیس‎تین است. علیرغم وقوع گسترده شکوفایی سیانوباکتر در استرالیا، شکوفایی توسط ‎Planktothrix نادر است. این مسئله ناشی از دمای بالا و افزایش گل‎آلودگی است.
در ابتدا ‎Anabaena flos-aquae به عنوان تولیدکننده نوروتوکسین و آناتوکسین ‎a در کانادا معرفی شد. بعدها گونه‎های ناشناخته‎ای از جنس‎های ‎Oscillatoria، ‎Aphanizomenon، ‎Cylindrospermum در اسکاتلند و ایرلند معرفی شدند. هومو آناتوکسین ‎a تنها در گونه ‎Anabaena flos-aquae در آمریکا و اسکاتلند و گونه ‎Anabaena Lemermannii در دانمارک دیده شده است.
شکوفایی ‎Aphanizomenon flos-aquae در آمریکا، برای مدت زمان طولانی تنها تولیدکننده بزرگ ساکسی توکسین در میان سیانوباکترها قلمداد می‎شد. اخیراً ساکسی توکسین در رودخانه‎های استرالیا توسط ‎Anabaena circinalis یافت شده است. در آمریکای شمالی گونه Lynbya wollei (کفزی آب شیرین) و در برزیل گونه ‎Cylindrospermopsi raciborskii به عنوان تولیدکننده ساکسی توکسین معرفی شده‎اند.
براساس مشاهدات به طور معمول در دریاچه‎های غنی شده جلبک‎های سبز ‎- آبی از گونه‎های غالب جلبک به شمار می‎روند. این جلبک‎ها قادرند نیتروژن را به طور مستقیم از اتمسفر جذب کنند، بنابراین برای کنترل غنی شدن این دریاچه‎ها در درجه اول می‎باید غلظت فسفر به عنوان یک عامل محدودکننده تحت کنترل قرار گیرد. پس فسفر مهمترین عنصر محدودکننده سیانوباکترها است. به منظور محاسبه مقدار فسفر و نیتروژن مورد نیاز برای رشد سیانوباکترها که برای فرمول فتوسنتز آنها مفید خواهد بود.
+H18 + 20H122 + 2-4HPO + ‎-3NO16 + ‎2CO 106
(فرمول 1-1) 2O138 + ‎P6N 110O 263H 106C
با استفاده از تجزیه استوکیومتری ساده نسبت وزنی نیتروژن به فسفر در این جلبک‎ها برابر خواهد بود با

براساس تخمین به منظور تولید مقدار مشخصی از جلبک‎ مصرف نیتروژن 7 برابر فسفر است. توضیح دیگر اینکه اگر نسبت در آب بیشتر از 20 واحد باشد در این حالت فسفر به عنوان عامل محدودکننده عمل می‎کند. نسبت‏های برابر 5 یا کمتر از 5 واحد بیانگر ایجاد محدودیت از سوی نیتروژن است. سویر اظهار داشت که غلظت‎های بالاتر از 015/0 میلی‎گرم بر لیتر فسفر و 3/0 میلی‎گرم بر لیتر نیتروژن به منظور رشد و جوانه‎زنی جلبک‎ها کافی است. این نتایج، با نتایج تحقیقاتی که در سالهای اخیر انجام گرفته همسویی دارد، به طوری که امروزه بیان می‎شود که غلظت 01/0 میلی‎گرم بر لیتر فسفر در آب قابل قبول، در حالی که غلظت 02/0 میلی‎گرم بر لیتر و بالاتر از آن بسیار زیاد و غیرقابل قبول است.
نکته مهمی که بایستی به آن توجه داشت این است که انسان همیشه در به وجود آمدن این توده‎های سمی از طریق آلودگی ناشی از پدیده غذایی دخالت ندارند. مثلاً بلومهای غلیظ از سیانوباکترهای سمی از مخازن دست نخورده یا تقریباً مدرن اغلب می‎توان ایجاد بلومهای سمی با فرکانس زیاد را حتی، قبل از اینکه مسمومیتی اتفاق بیفتد گزارش و پیش‎بینی نمود.
1-4- مهمترین راسته‎های جلبک‎های سبز ‎- آبی
مهمترین راسته‎های جلبک‎های سبز ‎- آبی عبارتند از:
1) ‎Chroococcales تکثیر اغلب از طریق تقسیم ساده سلولی
2) ‎Pleurocapsales تکثیر از طریق آندوسیتوز
3) ‎(Dermocarpales) Chamae siphonales تکثیر از طریق آندوسیتوز و اگزوسیتوز
4) ‎Stigonematales و ‎Nostocales رشته‎ای منشعب و غیرمنشعب، برخی از جنس‎ها همراه با هتروسیست.

1-5- تقسیم‎بندی سیانوباکترها از لحاظ شکل ظاهری
سیانوباکترها به دو گروه رشته‎ای و کلنی تقسیم می‎‎شوند. انواع رشته‎ای به دو گروه سیانوباکترهای دارای هتروسیست و فاقد هتروسیست تقسیم می‎شوند. از گروه سیانوباکترهای رشته‎ای بدون هتروسیست می‎توان گونه‎های ‎ Lyngbya، ‎Sprulina و ‎Oscillatoria را نام برد. از گروه سیانوباکترهای رشته‎ای دارای هتروسیست می‎توان به گونه‎های ‎Anabaenopsis، ‎Anabae na (از مهم‎ترین سیانوباکترهای رشته‎ای هتروسیست‎دار)، ‎Aphanizomenon و ‎Nostoc اشاره کرد. از مهمترین جلبک‎های سبز ‎- آبی کلنی گونه‎های مربوط به جنس‎های ‎Microcysris و ‎Merismopodia است.
1-5-1- سیانوباکترهای رشته‎ای
‎Oscillatoria: از مشخصات عمده گونه‎های اسیلاتوریا، فقدان غلاف ژلاتینی، حرکات و نوسانات ویژه در آب است. اسیلاتوریا در آب دریا، آب‎های لب شور و شیرین و خاک‎های مرطوب یا روی صخره‎ها یافت می‎شوند. گونه‎ای از آن به نام ‎rubescens ‎Oscillatoria به صورت پلانکتونیک بوده و در اوقات معینی از سال متراکم و به آب رنگ قرمز می‎دهند.
‎Sprulina: اگرچه اسپیرولینا تک سلولی است، اما نخ مانند و اغلب به صورت توده‎های گروهی همراه با اسیلاتوریا یافت می‎شوند. گونه‎های آن براساس اندازه و شکل حلقه‎ها از هم متمایز می‎گردند. حرکات این نوع سیانوفیت‎ها را به راحتی می‎توان در زیر میکروسکوپ ملاحظه نمود.
‎Lyngbya: این‎گونه مشابه ‎Oscillatoria است، اما رشته‎ها در یک غلاف محکم از جنس موسیلاژ قرار گرفته‎اند. معمولاً غلافها در سلولهای انتهایی قابل رویت است. ‎Lyngbya نسبت به ‎Oscillatoria حرکت کمتری دارد. تکثیر در ‎Oscillatoria و ‎yngbya به وسیله سلولهای جدید که باعث دراز شدن رشته‎ها می‎شود رخ می‎دهد و وقتی یک قسمت از رشته می‎شکند رشته‎ای جدید شکل می‎گیرد که قطعه کوچک را هورموژینوم می‎نامند.
‎Anabaena: این جنس دارای گونه‎های زیاد است که برخی تک سلولی و برخی رشته‎ای بوده که توسط غلاف موسیلاژی احاطه شده‎اند. برخی گونه‎ها کاملاً پلانکتونیک بوده و برخی دیگر در آب‎های کم عمق یا روی زمین‎های مرطوب به صورت توام با انواع جلبک‎های دیگر یافت می‎شوند.
‎Anabaena Spp یکی از گونه‎های سمی است که به دلیل تولید نوعی ماده سمی موجب مرگ و میر جانوران می‎گردد.
‎Anabaenopsis: این جنس بسیار شبیه به جنس ‎Ana baena و دارای تریکوم‎های نسبتاً کوتاه و متشکل از 20-8 سلول است که با هم ایجاد حلقه می‎نمایند.
1-5-2- سیانوباکترهای کلنی
‎Merosmopodia: این جنس و همچنین جنس ‎Microcystis مربوط به راسته ‎Chroococcales هستند. سلولهای این جنس دارای آرایش مرتب می‎باشند. شناسایی گونه‎ها براساس شکل، رنگ سلول و واکوئل‎ها‎ است.
Microcystis: شامل صدها سلول کروی است که همگی درون یک غلاف موسیلاژی قرار گرفته‎اند. به علت وجود واکوئل‎های گازی، در زیر میکروسکوپ به رنگ سیاه دیده می‎شود.

فصل دوم
طبقه‎بندی سموم سیانوباکتریایی

2-1- طبقه‎بندی سموم سیانوباکتریایی براساس مکانیسم عمل
مکانیسم عمل سموم سیانوباکترهایی که تا به حال شناخته شده‎اند بسیار متنوع است و شامل: هپاتوتوکسین ‎(hepatotoxin)، نوروتوکسین ‎(neurotoxin)، درماتوتوکسین ‎(dermatotoxin) و سموم مهارکننده سنتز عمومی می‎باشند.
2-1-1- نوروتوکسین‎ها
این سموم از نوع عصبی بوده و روی سیستم عصبی و دستگاه تنفسی تاثیر می‎گذارد. از عوارض آن، لرزش عضلات، فلج شدن اعضاء، اختلال در دستگاه تنفس، ترشح زیاد بزاق، سرگیجه، تشنج و نهایتاً مرگ است. نوروتوکسین‎ها بیشتر از آمریکای شمالی، اروپا و استرالیا گزارش شده است. در موش آزمایشگاهی، مرگ بر اثر توقف سریع تنفس روی می‎دهد. سه گروه از نوروتوکسین‎ها تاکنون شناسایی شده‎اند که عبارتند از:
1- آناتوکسین ‎a و هوموآناتوکسین ‎a، که اثراتی شبیه استیل کولین را داراست.
2- آناتوکسین ‎(S)a، که یک آنتی‎کولین استراز است.
3- ساکسی توکسین، که به عنوان یک سم فلج‎کننده آبزیان اقتصادی صدف‎دار ‎(PSP) شناخته شده است این سم کانالهای سدیم در سلولهای عصبی را مسدود می‎کند.
نوروتوکسین‎ها جزء سموم آلکالوئیدی هستند و معمولاً دارای وزن مولکولی کمتر از 1000 هستند. سموم آلکالوئید غیر سولفاته در سیانوباکترهای آب شیرین همگی جزء نوروتوکسین‎ها محسوب می‎شوند، در حالی که آلکالوئید سولفاته ناشی از ‎Cylindrospermopsin، تجزیه پروتئین را در کبد متوقف می‎سازد.
2-1-2- هپاتوتوکسین‎ها
هپاتوتوکسین سم کبدی بوده و معمولاً توسط جنس‎های ‎Anabaena، Microcystis و ‎Oscillatoria تولید می‎شود. از عوارض آن، آسیب شدید کبدی، استفراغ، اسهال، اختلالات تنفسی و غیره است. از مهمترین سموم هپاتوتوکسین، میکروسیس‎تین است.
2-1-3- درماتوتوکسین‎ها
این سموم لیپوپلی ساکاریدی ‎(LPS) است. بیشتر سیانوباکترها این سموم را تولید می‎کنند و از عوارض آن تورم و التهاب پوست است.
2-2- انواع سیانوتوکسین‎ها
سیانوتوکسین‎ها شامل میکروسیس‎تین، نودولارین، آناتوکسین ‎a، آناتوکسین ‎(S)a و ساکسی‎توکسین است.
2-2-1- نودولارین
نودولارین در گونه ‎Spumigena ‎Nodularia در مناطق طبیعی نظیر دریای بالتیک و آب‎های شور، مصب‎ها و دریاچه‎های ساحلی استرالیا و نیوزیلند یافت شده است. با این وجود بهترین محل شناخته شده بلوم ‎Nodularia spumigena در سال 1878، دریاچه الکساندرینا استرالیا است که تنها شوری کمی بیش از حد معمول آب رودخانه دارد. مجموعه نمونه‎برداری‎ها به مدت چندین سال وجود نودولارین را به عنوان ترکیب غالب در دریای بالتیک نشان می‎دهد.
2-2-2- ساکسی توکسین‎ها
سیانوباکترهای ساکسی توکسین، پراکنش متنوعی را در سراسر جهان دارا است. کمبود آمار ساکسی‎توکسین‎ها احتمالاً به علت محدودیت یافتن آنها در برخی کشورهاست. ‎Anabaena circinalis عامل ساکسی‎توکسین در رودخانه‎های استرالیا است. در آمریکای شمالی در گونه ‎Aphanizomenon flos-aquae در گونه ‎Cylindrospermopsis raciborskii عمدتاً نوروتوکسین و مقدار کمتری ساکسی‎توکسین شناسایی شده است. در آمریکای شمالی ‎‎Aphanizomenon flos-aquae تنها گونه‎ای است که باعث شکوفایی می‎گردد از گونه ‎Lyngbya wollei در آلبامای آمریکا تولیدات دی کربومیل ساکسی توکسین و دی کربومیل گوآنوتوکسین 2 و 3 و 6 شناسایی شده است. گروهی از نوروتوکسین‎های آلکالوئیدی کربامات (استرمشتق از اسید کربامیک) هستند که غیرسولفاته (ساکسی توکسین ‎STX)، یا به طور منفرد سولفاته ‎(gonyautoxins – GTX) و یا دو بار سولفاته شده‎اند (‎C- توکسین). منشا ساکسی توکسین، در آبزیان اقتصادی صدف‎دار بر اثر تجمع دینوفلاژله‎های دریازی است که باعث مرگ در انسان‎ها می‎شود. ساکسی‎توکسین‎ها در سیانوباکترهای ‎Anabaena circinalis، ‎‎Aphanizomenon flos-aquae، ‎Cylindrospermopsis raciborskii و ‎Lyngbya wollei یافت شده است.
در آمریکای شمالی نژادهای ‎‎Aphanizomenon flos-aquae ‎(NH-1, NH-5) حاوی بیشترین مقدار نئوساکسی توکسین و کمترین میزان ساکسی توکسین می‎باشند. گونه ‎Anabaena circinalis (از استرالیا) عمدتاً شامل توکسین‎های 2C و ‎1C به همراه مقادیر کمی از گوانوتوکسین‎های 2 و 3 می‎باشند. سیانوباکتر آب شیرین ‎Lyngbya wollei شش آنالوگ ساکسی توکسین تولید می‎نمایند. گونه برزیلی ‎Cylindros[permopsis raciborskii عمدتاً دارای نئوساکسی توکسین و مقدار کمی ساکسی توکسین است.
براثر شکوفایی ‎Trichodesmium در جزایر ویرجین نوعی نوروتوکسین گزارش شده است که گرچه آناتوکسین ‎a و یا آناتوکسین ‎(S)a نمی‎باشد ولی خصوصیات آنها را دارا است.
2-2-3- آناتوکسین ‎a و هوموآناتوکسین ‎a
این ترکیب سمی یک آلکالوئید با وزن ملکولی 165 و آمین نوع دوم 2-acety-9azabicyclo(4-2-1)non-2-ene است.
آناتوکسین ‎a در گونه‎های ‎‎Anabaena flos-aquae، ‎Cylindrospermum Sp.، ‎‎Aphanizomenon flos-aquae، ‎Anabaena planktonica، ‎Aphanizomenon sp.Oscillatoria sp.، ‎Microcystis sp. تولید می‎شود.
هوموآناتوکسین با وزن ملکولی ‎(MW = 179) از گونه ‎Oscillatoria formosa (Phormidium formosum) ‎ استخراج شده است که دارای یک گروه پروپیونیل در ‎2C به جای گروه استیل می‎باشد. LD50 (دوزی که در آن 50% اثر آن باعث مرگ 50% نمونه‎ها می‎گردد) در آناتوکسین ‎a معادل 250-200 میکروگرم بر کیلوگرم وزن بدن است.

2-2-4- آناتوکسین ‎a ‎(S)
تنها استرفسفات از ‎N- هیدروکسی گوانین حلقوی با وزن ملکولی ‎(MW=225) است. که از گونه ‎‎Anabaena flos-aquae ‎(NRC 525-17) و شکوفایی گونه ‎Anabaena Lemmermanii به دست آمده است. ‎LD50 آناتوکسین ‎(S)a در موش معادل 20 میکروگرم بر کیلوگرم است. تغییرات ساختمانی آناتوکسین ‎(S)a هنوز شناسایی نشده است.
2-2-5- ‎Cylindrospermopsin
این سم معمولا ً در پیکره‎های آبی نواحی گرمسیری و نیمه گرمسیری یا مناطق خشک تولید می‎شود و یک آلکالوئید سولفاته است که تجزیه پروتئین را در کبد متوقف می‎سازد.
2-1- ساختار آناتوکسین ‎a و آناتوکسین ‎(S)a
2-2- ساختار ساکسی توکسین
2-3- ساختار ‎Cylindrospermopsin
2-2-6- میکروسیس‎تین
میکروسیس‎تین یکی از مهم‎ترین سموم سیانوباکترها است. در حالیکه بسیاری از گونه‎های تولیدکننده توام با چندین میکروسیس‎تین هستند، معمولاً یک یا دو نوع آنها در گونه‎های خاصی غالب‎اند. تنوع کیفیت میکروسیس‎تین مکرراً در اغلب گونه‎های آنابنا و هم‎چنین میکروسیس‎تین‎ها مشاهده شده است به طور معمول، برخی گونه‎ها مثل ‎Planktothrix، ‎Anabaena و ‎Microcystis دارای انواع میکروسیس‏‎تین هستند.
در آلمان نمونه‎هایی از ‎Planktothrix که میکروسیس‎تین تولید می‎نمایند در گونه‎های ‎Planktothrix rubescens و ‎Planktothrix agardhii دیده می‎شود.
گونه‎های ژاپنی میکروسیس‎تین عمدتاً شامل میکروسیس‎تین ‎YR، ‎RR و ‎LR می‎باشند. که در میان گونه‎ها، یکی از آنها به صورت غالب ظاهر می‎شود. معمولاً در طبیعت جنس‎های زیادی وجود دارد که بیش از یک نوع تولید سم می‎کند. به عنوان مثال در شکوفایی میکروسیس‎تین دریاچه هومر در آمریکا، 19 نوع و در شکوفایی ‎Microcystis aeruginosa در استرالیا 23 نوع میکروسیس‎تین با روش ‎LPLC مورد شناسایی قرار گرفت که هیچ یک از آنها میکروسیس‎تین ‎LR نبود.
کبد عضو مهی است که بیشتر از سایر اعضاء در معرض آلودگی به سموم میکروسیس‎تین قرار دارد. تحقیقات نشان داده است که 70-20% از این سموم نشان‎دار شده با مواد رادیواکتیو پس از تزریق به داخل بدن، جذب کبد شدند.
براساس آزمایشات صورت گرفته بیش از 81% میکروسیس‎تین ‎LR که از آب خارج شده است توسط ذرات رسی کائولینیت ‎(Kaolinite) و مونتموریلونیت ‎(Montmorillonite) تولیدات جلبک‎های سبز ‎- آبی معمولاً در آمریکا، کانادا و اروپا به عنوان ماده غذایی مورد مصرف قرار می‎گیرند. بیشتر این تولیدات را گونه ‎‎Aphanizoenon flos-aquae تشکیل می‎دهد. این گونه عمدتاً در قسمت فوقانی دریاچه ‎Klamath (دریاچه‎ای واقع در جنوب ‎oregon در آمریکا) وجود دارد این دریاچه هم‎چنین محل تولید و رشد ‎aeruginosa ‎Miocrocysris است که این نوع جلبک انواعی از میکروسیس‎تین‎ها را تولید می‎کند که هپاتوتوکسین‎های بسیار قوی و خطرناکی هستند و ممکن است تومور ایجاد کنند و همزیستی ‎M.aeruginosa با ‎A.flos-aquae و گسترش و تجمع آنها در آب باعث ایجاد انواعی از میکروسیس‎تین‎ها می‎گردد.
در سال 1996 مرکز سلامت ‎oregon اعلام کرد که گونه ‎M.aeruginosa در دریاچه ‎Klamath گسترش پیدا کرده و به شکوفایی رسیده است. به همین دلیل به مردم توصیه شد که از آب این دریاچه استفاده نکنند و از تماس با آن جلوگیری کنند. به همین علت مردم از مصرف تولیدات ‎BGA (جلبک‎های سبز ‎- آبی) به علت احتمال وجود سموم میکروسیس‎تین در آنها، برای مدتی خودداری کردند.
مرکز سلامت و اداره شیلات ‎oregon پس از انجام یک سری تحقیقات اظهار کردند که وجود ‎ میکروسیس‎تین برای انسان ضرری ندارد و تولیدات حاوی سیانوباکتر از لحاظ وجود انواع میکروسیس‎تین آزمایش شدند که بعد از انجام این آزمایشات مشخص شد که در 85 الی 87 مورد از تولیدات میکروسیس‎تین وجود داشت که 63 مورد از آنها (72%) بیش از ‎microg/g1 میکروسیس‎تین داشتند. با روش ‎HPLC و ‎ELISA به صورت آزمایشی مشخص شد که در این تولیدات آلوده، میزان میکروسیس‎تین ‎LR نسبت به سایر انواع میکروسیس‎تین بیشتر بود.
‎A.flos-aquae به عنوان یک مکمل غذایی مورد مصرف قرار می‎گیرد. این گونه، از بلومهای طبیعی در دریاچه ‎Klamath واقع در آمریکا حاصل شده است. این دریاچه هم‎چنین به طور اتفاقی به وسیله ‎Microcystis spp آلوده شده است.
مطالعات آزمایشگاهی نشان داده است که مصرف ‎A.flos-aquae/day که حاوی (میکروگرم میکروسیس‎تین ‎LR به ازای هر گرم از این‎گونه) ‎ است، هیچ‎گونه مشکلی را در یک انسان نرمال با ‎kg60 ایجاد نمی‎کند.
میکروسیس‎تین در مهره‎داران و بی‎مهرگان آبزی شامل ماهیها، دو کفه‎ایها و زئوپلانکتونها انباشته می‎گردد. در دو کفه‎ایها بالاترین غلظت میکروسیس‎تین در هپاتوپانکراس و در مهره‎داران در کبد آنها دیده می‎شود.
در سال 1997 ‎Williams و همکارانش پیوندهای کووالانت ایجاد شده بین میکروسیس‎تین ‎LR در کبد ماهی آزاد و لارو کپور را که منجر به تجمع آن شده است را ثابت کرده‎اند.
میزان تجمع میکروسیس‎تین در آبزیانی که باعث ایجاد خطر مسمومیت برای انسان می‎گردند هنوز از مسائل قابل بحث است و البته به میزان مصرف و شدت بلومهای سمی در منطقه ارتباط پیدا می‎کند. به طور متداول امعاء و احشاء ماهیان در چنین مواردی نبایستی مورد تغذیه قرار گیرد ولی در مناطقی که بلومهای بزرگ سمی اتفاق می‎افتد بایستی هوشیارانه‎تر عمل نمود.
2-2-6-1- دوام و پایداری میکروسیس‎تین در سلولها
کشت سلولی نشان می‎دهد که میکروسیس‎تین به آهستگی در داخل سلول زنده کاهش پیدا می‎کند (در مقیاس هفته‎ها) به همین ترتیب بقایای خشک شده ‎Microcystis aeruginosa در سواحل دریاچه‎ها غلظت بالایی از میکروسیس‎تین را تا چندین ماه نشان می‎دهد.
در زمان غوطه‎وری بقایا، توکسین‎ها دوباره به داخل آب آزاد می‎گردند. بنابراین همیشه پتانسیلی قابل توجه از میکروسیس‎تین محلول در غیاب سلول زنده و یا در نتیجه بلومی که به تازگی از بین رفته است می‎تواند وجود داشته باشد.
مطالعات انجام گرفته بر روی دریاچه‎ای در دوره تابستان ‎- پاییزه نشان می‎دهد که میکروسیس‎تین محلول پایدارتر از توکسین ذره‎ای می‎باشد و به ترتیب 30 و 15 روز نیاز دارد تا 90% غلظت آنها کاهش یابد.
2-2-6-2- خارج شدن سم هپتاپپتید (میکروسیس‎تین در طی تجزیه ‎Microcystis aeruginosa
تجزیه ‎Microcystis aeruginosa در شرایط تاریکی و حضور اکسیژن هوا، با توجه به تغییرات میزان سموم هپتاپپتید (میکروسیس تین ‎YR و ‎LR) توسط دو آزمایش تشخیص داده شد. یکی از دو آزمایش بر روی سلولهای میکروسیس‎تین و دیگری بر روی دو نوع میکروسیس انجام گرفت.
در آزمایشی که بر روی سلولهای میکروسیس‎تیس صورت گرفت از آغاز آزمایش باکتریهای هتروتروف به تدریج افزایش یافتند و سلولهای میکروسیس‎تیس تجزیه شدند.
در آزمایش دوم در ابتدا مقداری از میکروسیس‎تین در داخل سلولهای سیانوباکتر بودند ولی پس از مدتی هر دو نوع میکروسیس‎تین از سلولها خارج و وارد آب شدند و مورد تجزیه قرار گرفتند و تجزیه میکروسیس‎تین ‎YR از روز چهل و دوم آغاز شد.
سرعت تجزیه این دو نوع سم (میکروسیس‎تین ‎LR و ‎YR) با یکدیگر تفاوت داشت. سرعت تجزیه میکروسیس ‎YR بیشتر از میکروسیس‎تین ‎LR بود. در پایان آزمایش یعنی در روز چهل و پنجم میکروسیس‎تین ‎YR به %6/58 کاهش یافت در حالی که %2/86 از میکروسیس‎تین ‎LR باقی مانده بود.
2-3- طبقه‎بندی سیانوتوکسین‎ها براساس ساختمان شیمیایی
سیانوتوکسین‎ها به سه گروه با ساختمان شیمیایی متفاوت تقسیم می‎شوند. 1- پپتیدهای حلقوی هپاتوتوکسیک 2- آلکالوئیدها 3- لیپوپلی‎ساکاریدها ‎(LPS)
2-3-1- پپتیدهای حلقوی
این پپتدیهای حلقوی ملکولهای نسبتاً کوچک هستند که وزن ملکولی آنها بین ‎Da1000-800 است. بیشتر این پپتیدهای حلقوی آبدوست (هیدروفیل) هستند و معمولاً به تنهایی قادر نیستند که از غشاهای سلولی جانوران مهره‎دار عبور کنند بنابراین یک ناقل حاوی ‎ATP لازم است که آنها را دریافت کند و به داخل سلول انتقال دهد.
در سرتاسر جهان اغلب سموم بلومهای سیانوباکترها در آبهای شیرین یا لب‎شور، توکسین‎های پپتیدی حلقوی متعلق به دو خانواده میکروسیس‎تین و نودولارین هستند و مهم‎ترین تهدیدکننده آبهای آشامیدنی می‎باشند که به طور معمول حاوی سیانوباکترها هستند.
هپاتوتوکسین‎ها (سموم کبدی) در دوز حاد باعث ایجاد خونریزی کبدی و مرگ در عرض چند ساعت را می‎گردد. میکروسیس‎تین از پلانکتونهای ‎Anabana، ‎Microcystis، ‎Nostoc و ‎(Planktothrix) Osillatoria و گونه‎هایی از ‎Anabaen opsis و ‎Aphanizomenon flos-aquae شناسایی و جدا شده است.
برای اولین بار ‎Nodularin از گونه ‎Nodularia Spumigena جدا شده است.
‎Nodularin شامل 15 اسید آمینه و میکروسیس‎تین شامل 7 اسید آمینه می‎باشد با دو اسید آمینه انتهایی که باعث به هم پیوستن زنجیره می‎گردد و شکل ترکیب حلقوی را به وجود می‎آورد. این ترکیبات محلول در آب هستند و مستقیماً نمی‎توانند از طریق غشای لیپیدی به سلولها نفوذ پیدا می‎کنند بنابراین همراه با نوترینت‎ها و یا مواد شیمیایی ضروری به داخل راه پیدا می‎کنند.
در محیط‎های آبی این سموم معمولاً درون سلولهای سیانوباکتر باقی مانده و هنگامی که سلول متلاشی شده و از بین می‎رود در محیط آزاد می‎گردند. میزان پایداری شیمیایی آنها و همین‎طور حلالیت آنها در آب اهمیت خاصی در ایجاد سمیت پیدا می‎کند.
اولین ساختمان شیمیایی از پپتیدهای حلقوی توکسین سیانوباکترها در اوایل دهه 1980 مشخص شد و تا سال 1990 بر تعداد ساختمانهای شناسایی شده افزوده گردید.
ساختار هپتاپپتیدمیکروسیس‎تین برای اولین بار در سال 1982 با تجزیه شیمیایی ‎M.aeruginosa شناسایی و کشف، که این هپتاپپتید دارای ساختمان کلی زیر می‎باشد:
Cyclo – (D – alanine1 – X2 – D – MeASP3 – Z4 – Adda5 – D – glutamate6 – Mdha7)X
‎Z می‎تواند ‎L اسید آمینه باشد و متغیر است، ‎
SP3 ‎D – Mes عبارت است از
.N – methyldehydroa lanine
دو ساختمان مختلف در رابطه با دی متیله شدن دیده می‎شود یکی با قرارگیری ‎D – Asp1 به جای ‎D – MeAsp1 و دیگری با جابجایی ‎Dmadda3 با ‎Adda3 و یک نودولارین غیرسمی حاوی ‎6Z-Steroisomer می‎باشد.
یک ترکیب از اسفنج دریایی به نام موتوپرین بدست آمده که مشابه نودولارین است و تفاوت آن با نودولارین تنها در یک اسید آمینه آن است. در این ترکیب به جای ‎-L آرژنین، اسید آمینه ‎-L والین قرار دارد. احتمال دارد که این سم در اصل مربوط به سیانوباکترهایی باشد که با اسفنج به طور همزیست زندگی می‎کنند.
سمیت میکروسیس‎تین و نودولارین خطی صدبار کمتر از ترکیبات حلقوی است.
2-4- ساختار عمومی میکروسیس‎تین ‎ (A) و نودولارین ‎(B)
2-5- ساختار میکروسیس‎تین ‎LR
مسموم شدن پستانداران توسط میکروسیس‎تین و نودولارین از طریق ایجاد پیوندی قوی با پروتئین فسفاتاز سلولی صورت می‎گیرد. در فرم محلول میکروسیس‎تین و نودولارین شکل شیمیایی مشابهی داشته، به خصوص در بخش ‎Adda – glutamate اهمیت خاصی دارد. مطالعات اخیر نشان داده است که این منطقه قطعاً محلی است که با پروتئین فسفاتاز سلولی واکنش ایجاد می‎کند. بنابراین سمیت سیانوتوکسین‎ها از این منطقه ناشی می‎شود. میکروسیس‎تین علاوه بر این در محل ‎Mdha هم می‎تواند یک پیوند کووالانت با ملکول پروتئین فسفاتاز برقرار کند. اغلب میکروسیس‎تین‎ها و نودولارین‎ها با ساختمانهای متفاوت ولی بسیار سمی هستند و از این نظر، اختلاف بسیار کمی با هم دارند. تنها تعداد بسیار کمی یافت شده‎اند که غیرسمی می‎باشند. به طور کلی هرگونه تغییرات ساختمانی در محل ‎Adda-glutamate ملکول سمی، نظیر تغییر در ایزومریزاسیون ‎Adda-diene یا ‎acytation گلوتامات میکروسیس‎تین یا نودولارین را غیرسمی خواهد کرد.
2-3-2- آلکالوئیدها
آلکالوئیدها به دو گروه سیتوتوکسیک و درماتوتوکسیک تقسیم می‎شوند.
2-3-2-1- آلکالوئیدهای سیتوتوکسیک
در آبهای گرمسیری و نیمه گرمسیری استرالیا سموم آلکالوئیدی کبدی سبب مشکلاتی در تهیه آبهای آشامیدنی می‎شود که عامل آن، آلکالوئیدهای حلقوی گوانیدین با وزن ملکولی 415 و ناشی از گونه‎های ‎Cylindrospermopsis raciborskii، ‎Aphanizomenon Ovalisporum، ‎Umezakia natans است. سم خالص ناشی از ‎Cylindrospermopsis عمدتاً روی کبد دارد. ‎LD50 عصاره ناخالص در موشهای آزمایشگاهی 1/2 میکروگرم بر کیلوگرم وزن بدن در 24 ساعت و 2/0 میکروگرم بر کیلوگرم وزن بدن در 5-6 روز است. اخیراً ساختمانهای متفاوتی از ‎Cylindrospermopsis از گونه استرالیایی ‎C.raciborskii بدست آمده است که به عنوان ‎Demethoxy – Cylindrospermopsis شناسایی شده است.
2-3-2-2- آلکالوئیدهای درماتوتوکسیک
سیانوباکتریای بنتیک دریایی نظیر ‎Schi-othorax، ‎Oscillatoria و ‎Lyngbya احتمالاً سمومی تولید می‎کنند که باعث ایجاد انواع التهاب پوستی در میان شناگران، بر اثر تماس با آنها می‎شود. فعل و انفعالات التهابی ناشی از ‎Lyngbya به علت سموم ‎debromoaplysiatoxin و ‎Aplysiatoxin است. گونه ‎Lyngbya majuscular باعث التهاب پوستی و دهانی و آماس روده‎ای و شکمی می‎شود. Debromoaplysiatoxin به همراه سایر ترکیبات سمی از گونه‎های و ‎Dscillatoria جداسازی شده است.
2-3-3- سموم لیپوپلی‎ساکاریدها ‎(LPS)
وایز و همکاران در سال 1970 نخستین بار ‎LPS را از سیانوباکتر ‎Anacystis nidulans جداسازی کرده و گزارشهای متعددی از ‎endotoxins جداسازی کرده و گزارشهای متعددی از ‎endotoxins (آندوتوکسین‎ها) را ارائه کردند.
لیپوپلی‎ساکاریدها عموماً در غشاء بیرونی بیرونی دیواره سلولی باکتریهای گرم منفی مانند سیانوباکترها یافت می‎شوند محلی که به صورت کمپلکس با پروتئین و فسفولیپیدها هستند. آنها گرمازا و سمی هستند.
لیپوپلی‎ساکاریدها همانطور که از نام آنها مشخص است از تغلیظ شدن ترکیب شکر (معمولاً هگزوز) و یک لیپید که به طور طبیعی هیدروکسی 18C – 14C اسید چرب است بوجود می‎آید. عموماً ترکیبات اسیدهای چرب ‎LPS موجب تحریک و آماس و پاسخ‎های حساسیت‎زا در انسانها و حیوانات می‎شوند. لیپوپلی‎ساکاریدها ترکیبات بنیادی دیواره سلول در باکتریهای گرم منفی مانند سیانوباکترها بوده و می‎توانند موجب التهاب و پاسخ‎های حساسیتی در بافت‎های انسان و جانوران شوند. شایان ذکر است که ‎LPS در میان سیانوباکترها دارای تنوع ترکیبات می‎باشد در حالی که این تفاوت‎ها عمدتاً به

فصل سوم
اثرات مضر سموم سیانوباکترها

علائم مربوط به مسمومیت انسان به واسطه طیفی از سموم سیانوباکترها، از طریق آزمایش سلامت او بعد از قرارگیری در معرض مسمومیت ناشی از استفاده از آب نوشیدنی آلوده بدست آمد.
3-1-1-قرار گرفتن در معرض اثرات حاد و غیرمزمن
اولین مورد مربوط به التهاب معده ناشی از سیانوباکترها در سال 1931 در شهرهای اطراف رودخانه اوهایو گزارش شده است که بارندگی کم، موجب افزایش جوانه‎زنی از سیانوباکترها گردیده است. روشهای تیمار آب برای مبارزه با این شکوفایی، ماه‎ها به طول می‎انجامد (کلرزنی اولیه، رسوب‎زدایی، فیلتر کردن، کلرزنی، سولفات مس برای کافت شدن و تجزیه یا نابودی سیانوباکترها، هوادهی، کربن فعال، پرمنگنات، آمونیاک و دکلره کردن و ‎…) که همگی نشان دادند که در کاهش طعم، بو یا مقدار سم در آب آشامیدنی موثرند.
شکوفایی یک ‎Microcystis طبیعی در آب در ‎Harare و ‎Zimbababwe موجب التهاب معده در بچه‎ها، طی هر سال گردید. ‎M.aeruginosa که بسیار سمی و پرتراکم است، در ‎Malpasdam، نزدیک ‎Armidale در استرالیا به شکوفایی رسید (میکروسیس‎تین ‎YM ‎ -1 :y]تیدوزین؛ ‎-1:M میتونین‎[)، که در سال 1981 بعد از اینکه شکایاتی در مورد طعم و بوی آب آشامیدنی دریافت گردید با سولفات مس تیمار شد.
برای تیمار گیاه از آبی استفاده شد که قبلاً کلرزنی شده، با زاج سفید چسبندگی ایجاد گردید، رسوب‎زدایی، فیلتراسیون سریع شنی، کلرزنی بعدی و آردپاشی (آرد نشاسته و گلوتن دانه‎ها) صورت گرفت. اثر این بلوم سمی، حتی در یک مطالعه اپیدمیولوژی (همه‎گیری) در مورد عملکرد کبد در جمعیتی که از این آب استفاده نمودند، مشاهده گردید، مشخص شد که مقدار سرم آنزیم کبدی ‎‎- گلوتامبیل‎ ترنسفراز در بخشی از جمعیت استفاده کننده از این آب ‎Malpasdam، در طول شکوفایی و بعد از آن که با سولفات مس کافت شد، افزایش یافت. دو مسمومیت بسیار کشنده مربوط به سیانوباکترهای آب آشامیدنی، در برزیل اتفاق افتاد، شکوفایی و تجمع آنابنا و ‎Microcystis در ‎Itaparicadam سبب ایجاد 2000 مورد التهاب معده گردید که 88 مورد آن که اکثراً در بچه‎ها بود منجر به مرگ و میر شد. هر چند، مورد نسبتاً مستندی که در یک مرکز همودیالیز در ‎Caruaru برزیل در سال 1996 رخ داد، بسیار غم‎انگیز بود. آب استفاده شده در دیالیز از مخزن آبی ‎Tabocas برزیل گرفته شد که در تیمار آب شهرداری به طور طبیعی با زاج سفید رسوب‎زدایی شد، فیلتر شده و کلرزنی گردید که دستگاه قبل از انتقال به کلینیک، در حال پر شدن بود. در هنگام دیالیز، آب با عبور از شن، زغال و یک رزین با یون تغییر یافته و در نهایت از طریق فیلتراسیون با فلیتر بسیار ریز، بیشتر تصفیه گردید. در هنگام کم آبی در تابستان سال 1996، مرکز دیالیز آب شهرداری را دریافت کرده بود که صرفاً با زاج سفید تیمار شده بود، اما فیلتر و کلرزنی نگردیده بود. گزارشات متضادی در مورد اینکه آیا آب مخازن قبل از انتقال به کلینیک کلرزنی شده یا نه، وجود دارد. به علاوه زغال، شن و فیلترهای بسیار ریز در کلینیک طی سه ماه قبل از این ماجرا تعویض نشده‎اند، حتی اگر آن را از مخازن دریافت می‎کرد، کاملاً کدر شده بود. در فوریه 1996، اکثر بیماران همودیالیزی یک بیماری ناشی از مسمومیت با تنوع بسیار زیاد را نشان دادند که دارای طیف وسیعی از علائم عصبی به علاوه صدمه جدی به کبد بود. بیش از 23 بیمار در دو هفته اول این حادثه که دارای علائم توام عصبی یانارسایی کبدی بودند، مردند. حدوداً بیش از 37 بیمار در 5 هفته بعدی مستقیماً از طریق اثرات هپاتوتوکسین‎ها (این سموم مسمومیت کبدی ایجاد می‎کنند و به کبد آسیب می‎رسانند) یا به واسطه مشکلاتی نظیر عفونت خونی، خونریزی معده یا اثرات قلبی عروقی از بین رفتند. بیماران یرقان صفراوی با مقادیر بالای ‎bilirubin و آلکالین فسفاتاز و افزایش آنزیم‎‎های کبدی (آسپارتات و آلانین آمینوترنسفراز) را نشان دادند. آسیب‎شناسی کبد وجود یک هپاتیت کشنده کاملاً جدید مشابه آنچه که در حیواناتی که در معرض میکروسیس‎تین قرار گرفتند. مشاهده شد را نشان داد. مطالعات آسیب‎شناسی نکروز کبدی ‎panlobular به همراه نابودی سلولها و ‎apoptosis را در این حیوانات نشان داد. اگرچه، در مقابل نمونه‎های مسمومیت الکلی میکروسیستینی حیوانی، هیچ خونریزی داخل کبدی نتوانست مشاهده گردد. بعد از موارد عمومی اولیه همانند عوامل ایجادکننده این مسمومیت‎های الکلی کشنده، مقادیر زیاد میکروسیس‎تین در سرم و بافت کبدی علاوه بر حجم آب فیلتر شده تعیین گردید. که دومی (بافت کبدی) دارای سلولهای مهاجم و قطعه قطعه شده سیانوباکترها علاوه میکروسیس‎تین ‎LR بود. مقادیر آن در سرم در محدوده 10-1 نانوگرم در میلی‎لیتر بود، غلظت‎های آن در بافت کبدی 6/0 میلی‎گرم در کیلوگرم از بافت بود. مواد سمی گزارش شده میکروسیس‎تین ‎YR، میکروسیس‎تین ‎LR و میکروسیس‎تین ‎AR (‎A، 1- آلانین) بودند. در زمان شیوع آنها، مقادیر سیانوباکترها در مخزن آب اندازه‎گیری شده است، اما در مارس 1996 مشخص شده است که معمول‎ترین جنس‎های سیانوباکترها، ‎Oscillatoria، ‎Aphanizomenon و ‎Spirulina بودند.
3-1-2- قرار گرفتن در معرض اثرات مزمن
در زمان بررسی اثرات حاد مربوط به قرار گرفتن طولانی مدت در معرض آب نوشیدنی دارای میکروسیس‎تین، مقادیر زیادی از ‎PLC در مناطقی از چین که آب استخرها و نهرها به عنوان مخازن آب آشامیدنی استفاده می‎شد در ‎Haimen و ‎(Jiangsu Province) Qidong. در این ناحیه غلظت متوسط میکروسیس‎تین موجود در آب استخرها و نهرها برابر با 160 پیکوگرم بر میلی‎لیتر بود. (60% نمونه‎های آنالیز شده از نظر دارا بودن میکروسیس‎تین مثبت بودند)، در حالی که میکروسیس‎تین‎ها در آب چاه نمی‎توانستند تشخیص داده شوند. مقادیر ‎PLC به میزان 27/4 در 100000 و 13/100 در 100000 انسانی که به ترتیب از آب استخر یا نهر و آب چاه استفاده کردند مشاهده گردید. مطالعات نشان داده است که افرادی که در نواحی دارای مقادیر ‎PLC بالا زندگی می‎کنند هر روز در طول 4 ماه از ژوئن تا سپتامبر در بیش از 50-40 سال زندگیشان، 19/0 پیکوگرم میکروسیس‎تین مصرف کردند. قرار گرفتن در معرض ویروس هپاتیت ‎B یا آفلاتوکسین ‎1B ایجادکننده سرطان کبد است، ممکن است در نتیجه افزایش زیاد ‎PLC در این منطقه باشد.
در واقع سیانوباکترها در آبهای سطحی در جنوب شرق چین که شیوع بیماری هپاتوسل در آنجا شایع است بیشتر بوده و تصور می‎شود که میکروسیس‎تین‎های موجود در آب استخرها و نهرهای سطحی آن منطقه عامل وقوع و افزایش سرطان هپاتوسل در مردم بومی آن ناحیه است. در حال حاضر هر سیانوباکتر موجود در آب این ناحیه در چین کنترل شده و به همین دلیل به نظر می‎رسد که میزان شیوع سرطان کبد کاهش یافته است.
3-2- ارزیابی خطر
توصیف وضعیت خطر برای سلامتی به واسطه قرار گرفتن در معرض سیانوتوکسین‎ها، مشکل است زیرا قرار گرفتن در آن وضعیت به صورت واقعی و اثرات مربوطه هنوز به طور قطعی، به ویژه در مورد انسان مشخص نشده است. محتمل‎ترین راه برای قرارگیری انسان در معرض این خطر، راه خوراکی یعنی مصرف آب آشامیدنی آلوده به این سموم می‎باشد و استفاده تفریحی از آب دریاچه‎ها و رودخانه یا استفاده از قرص‎های غذایی جلبک‎ها و هم‎چنین مسیر زیر پوستی نیز می‎تواند در طول استفاده انسان از آب برای تفریحاتی مثل شنا، قایق‎سواری و غیره، سموم سیانوباکترها را به داخل بدن منتقل کند (البته اگر پوست خراش داشته باشد یا زخم باشد).
به دلیل اثرات در حال پیشرفت سیانوتوکسین‎ها روی سلامت موجودات، به ویژه از طریق آب آشامیدنی، سازمان جهانی سلامت ‎(WHO) در سال 1998، معیار مقدماتی میزان میکروسیس‎تین ‎LR را یک میکروگرم در لیتر تعیین کرده است. این میزان معیار براساس مقدار جذب روزانه قابل تحمل ‎(TDI) حاصل از دو مطالعه جانوری می‎باشد. مطالعه اول، بررسی آب آشامیدنی یک موش 13 هفته‎ای است که مقدار موثر زیان‎آور غیرقابل مشاهده ‎(NOAEL) این سم را براساس مقادیر آنزیم در سرم و مطالعات آسیب‎شناسی کبد، 40 میکروگرم در کیلوگرم وزن بدن موش در هر روز تعیین کرده است. با به کار بردن مقدار مجموع قراردادی برابر با 1000 (این مقدار برای تغییرپذیری درون و بین گونه‎ها 10 است به ویژه هنگام از دست دادن داده‎های مربوط به سمیت مزمن و سرطان‎زایی) ‎TDI اولیه برای میکروسیس‎تین ‎LR، 04/0 میکروگرم در کیلوگرم وزن بدن در هر روز تعیین گردیده است. این ‎TDI از طریق مطالعه خوراک یک موش 44 روزه تایید شده است که کمترین میزان موثر زیان‎آور قابل مشاهده ‎(LOAEL) مربوط به میکروسیس تین ‎LR، 100 میکروگرم در کیلوگرم وزن بدن در هر روز تعیین گردیده است. در این مطالعه، ماده سیانوباکتریایی مورد تغذیه خوک‎ها دارای چندین عامل سرطان‎زای میکروسیس‎تینی بود، اما میکروسیس‎تین ‎R به طول آزمایشی تشخیص داده شد. برای این ‎(LOAEL)، مقدار مجموع قراردادی برابر با 1500 به کار برده شد (برای تغییرپذیری درون گونه‎ای 10 و برای تغییر پذیری بین گونه‎ها 3، برای تبدیل ‎LOAEL به ‎NOAEL 5 و برای قرار گرفتن در معرض کمتر از طول عمر واقعی عدد 10 استفاده می‎شود). این مورد ‎TDI اولیه را 067/0 میکروگرم در کیلوگرم وزن بدن در روز نشان می‎دهد. کمتر از این دو مقدار را برای تثبیت معیار اولیه مورد استفاده قرار داده است. این مقدار از طریق کاربرد ‎TDI (04/0 میکروگرم در کیلوگرم وزن بدن) برای یک نمونه از جذب آب روزانه بر حسب لیتر (‎Lit2 = ‎L) به وسیله فردی که وزن بدنش (وزن بدن: 60 کیلوگرم) و نسبت جذب کل روزانه به جذب آب آشامیدنی که به او داده شده است، محاسبه گردیده است.
(فرمول 3-1)
‎TDI xbwxP
= مقدار معیار یا شاخص ‎(Gv)

L

مقدار حاصله 96/0 میکروگرم در لیتر بود که به صورت یک میکروگرم در لیتر گرد شد و باید بر ای میکروسیس‎تین‎های داخل سلولهای سیانوباکتر و میکروسیس‎تین‎های موجود در خارج سلول به کار برده شود. این معیار اولیه صرفاً برای میکروسیس‎تین ‎L قابل کاربرد است زیرا داده‎های اولیه برای عوامل سرطان‎زای میکروسیس‎تین یا حتی سیانوتوکسین‎های دیگر نظیر ساکسی‎توکسین‎ها به منظور به دست آوردن یک ‎TDI، بسیار کوچک می‎باشند. سازمان سلامت کانادا یک مقدار قراردادی به میزان 3000 را برای ‎NOAEL مربوط به 40 میکروگرم در کیلوگرم وزن بدن در روز، حاصل از مطالعه موش 13 هفته‎ای به کار برد، به علاوه مقدار عددی 3 را برای اثری از تحریک تومور و نشان ضعف یک پتانسیل سرطان‎زایی در انسانها به کار برد. بنابراین آنها ‎ TDI مربوط به 013/0 میکروگرم در کیلوگرم وزن بدن در روز را بدست آورده و نتیجه گرفتند که مصرف 5/1 لیتر آب آشامیدنی دارای کمتر از 5/0 میکروگرم میکروسیس‎تین ‎LR در لیتر در یک شخص 60 کیلوگرمی می‎باشد که این ‎ TDI افزایش نخواهد یافت. این بحث مربوط به مقدار معیار ‎(WHO) سازمان جهانی سلامت سوالات زیادی در مورد عملکردهای دستگاههای تیمار آب ایجاد کرده است. چون مقدار معیار حقیقتاً تنها برای میکروسیس‎تین‎ LR معتبر، در شرایطی که این غالب‎ترین سرطان‎زاها نمی‎باشد، ارزیابی اندازه‎گیری‎های کمی با توجه به معیار ممکن است مشکل‎ساز باشد. این حالت برای آنالیز ‎HPCL و برای سنجش حیاتی موش و ارزیابی ممانعت پروتئین فسفاتاز صدق می‎کند. بنابراین نتایج باید همیشه با این اهداف که مهم می‎باشند گزارش شده و اگر امکان‎پذیر است باید مقادیر غلظت میکروسیس‎تین ‎LR یا مقدار سم گزارش گردد.
ارزیابی روشهای تیمار آب نشان داده است که اکثر روش‎ها موجب کاهش غلظت‎های توکسین سیانوباکتریایی به مقدار کمتر از میزان واقعی سمیت و کمتر از معیار جدید ‎WHO که یک میکروگرم در لیتر آب آشامیدنی می‎باشد خواهند شد. اگرچه، ممکن است در طول شکوفایی یا زمانی که روشهای تیمار آب نظیر کلردار کردن و یا کربن فعال با اهم استفاده نمی‎شوند، وضعیت کاملاً متفاوتی ایجاد گردد. حتی وقتی که از ازن‎دار کردن استفاده می‎شود، باید در طول جوانه‎زنی و شکوفایی وضعیت خاصی مشاهده شود. پارامترهایی نظیر مواد آلی آب باید تعیین شده و مقادیر سم در طول مرحله تیمار باید بررسی شوند. هنوز موضوعاتی نظیر محصولات فرعی تجزیه ازن حل نشده است، حتی یک روش بسیار کارآمد و موثر، نظیر ازن‎دار کردن باید با احتیاط تیمار شود. این محصولات فرعی ممکن است بویژه زمانی تشکیل گردند که دوز مصرف شده ازن کافی نبوده باشد که این حالت در چندین مطالعه مشخص گردیده است، اما ساختار و سمیت آنها تعیین نشده است. پوشش و ممانعت پروتئین فسفاتاز یک مکانیسم کلیدی را نشان می‎دهد که بوسیله آن میکروسیس‎تین‎ها و نودولارین‎ها سمیتشان را افزایش می‎دهند. بنابراین شناخت این نکته مهم است که تغییر ساختمان ملکولی توکسین میل ترکیبی با فسفاتاز و ممانعت از آن را تغییر می‎دهد. تاکنون، نه باقیمانده ‎Adda به تنهایی و نه نودولارین خطی یا پپتیدهای میکروسیس‎تین، فسفاتاز را دربرگرفته است و یا با مقادیر بالای ‎IC50 که، ‎mM1-5/0 میلی مولار پوشیده نشده‎اند و هیچ سمیتی را در سنجش حیاتی موش نشان نمی‎دهند. هرچند، جانشینی زنجیره جانبی ‎Adda با باقیمانده 1- سیس هنوز منجر به واکنش توکسین با زیر واحد کاتالیزکننده آب دوست فسفاتاز نشده است. مکانیسم تحریک تومور بوسیله میکروسیس‎تین‎ها و نودولارین‎ها و روابط کمی به طور متقاعدکننده‎ای تشخیص داده نشده‎اند. بنابراین بدیهی نیست که ممانعت از فسفاتاز برای ایجاد مسمومیت یا ایجاد تومور، تنها شامل یک مسیر یا مسیرهای اصلی باشد مطالعات نشان داده که در سلولهای کبدی، میکروسیس‎تین پروتئین‎های دیگر را بیش از فسفاتازها می‎پوشاند بنابراین از قرار گرفتن در معرض توکسین‎های سیانوباکتریایی یا محصولات فرعی تجزیه شده ازن باید اجتناب شود. حتی وضعیت ساکسی توکسین‎ها، آناتوکسین ‎a، آناتوکسین ‎(S)a و ‎Cylindrospermopsin چندان روشن نشده است. یک زمینه علمی گسترده‎تر در مورد ارزیابی خطرات و مدیریت صحیح در این زمینه و توسعه روش‎های موثر برای تیمار آب و زدودن آلودگیهای مربوط به سموم سیانوباکترها باید مورد توجه قرار گیرد.
3-3- اثر بر ماهیان
اگر سیانوتوکسین به ماهی تزریق شود و یا از طریق تغذیه وارد بدن ماهی می‎گردد علائم مشابهی با پستانداران که در آزمایشگاه مورد بررسی قرار می‎گیرند نشان می‎دهند.
ورود سم از طریق تغذیه و جذب روده‎ای و معدی باعث نکروز وسیع کبدی و به دنبال آن، مرگ ماهی می‎گردد. در حالی که غوطه‎وری، ماهی جوان در آب جاری هیچ اثر سمی را به وجود نمی‎آورد. مدارک دیگری در دست است که نشان می‎دهد غوطه‎وری ماهی در سیانوتوکسین یا آب حاوی سیانوباکتر سمی ایجاد ضایعاتی می‎نماید.
شاید در بین گونه‎ها اختلاف حساسیت وجود داشته باشد. مثلاً ماهی طلایی در برابر تزر یق میکروسیس‎تین نسبت به موش 30 بار مقاوم‎تر است. در مطالعات بافت‎شناسی بر روی اندامهای ماهیان مرده (کشته شده در اثر بلوم سیانوفیسه‎ها) در انگلستان نشان می‎دهد که علت مرگ آنها اغلب ناشی از آسیب آبشش‎ها، لوله‎های گوارشی و کبد بوده است. آسیب آبشش‎ها، لوله‎های گوارشی و کبد بوده است. آسیب آبشش‎ها اغلب ناشی از ‎PH بالای محیط بوده است که در اثر متلاشی و تجزیه سیانوباکترها و آزادسازی آمونیوم انجام می‎شود صورت گرفته است. که تبدیل به آمونیاک سمی شده‎اند.
آسیب دیدگی آبشش خود باعث افزایش برداشت میکروسیس‎تین و نکروز کبدی می‎گردد. آسیب‎دیدگی آبشش‎ها توسط میکروسیس‎تین ‎LR محلول به طور آزمایشی در تیلاپیا و قزل‎آلا انجام شده است. مطالعات بعدی اضمحلال توبولهای کلیه و گلومرولها را ثابت نموده است. تایید میکروسیس‎تین بر کپور اروپایی تحت شرایط طبیعی در استرالیا مورد بررسی قرار گرفت. آتروفی سلولهای کبدی، آبشش‎ها با نکروزهای کوچک، ورقه ورقه شدن اپی‎تلیوم لامدار و تا خوردن سر آن و افزایش غلظت بیلی‎روبین سرم از تاثیرات سم بوده است.
همین‎طور میکروسیس‎تین محلول روی جنین ماهی و رفتار ماهی تاثیر می‎گذارد. بیشتر این تحقیقات با بررسی ماهی آزاد اقیانوس اطلس که در ‎Netpens در آبهای ساحلی کلمبیا و واشنگتن پرورش یافته‎اند صورت گرفته است.
ارگانیزم‎های تولیدکننده میکروسیس‎تین که هنوز کاملاً شناخته شده نیستند، باعث تخریب سریع و تصاعدی کبد در اسمولت سالمون که در ‎NetPens پرورش یافته‎اند می‎گردد و بیماری ‎(NPLD) Net Pens Liver Disease را به وجود می‎آورند و خسارات اقتصادی قابل توجهی به صنعت آبزی پروری وارد می‎سازد.
3-4- اثر بر موجودات آبزی
اثر سم بر روی موجودات آبزی از دو طریق صورت می‎گیرد. تاثیر مستقیم در اثر مصرف آب حاوی سیانوباکترها یا غیرمستقیم از طریق تغذیه از جانوران آلوده به سیانوباکترها.
سیانوتوکسین‎ها در مهره‎داران و بی‎مهرگان آبزی نظیر ماهیان و دوکفه‎ایها و زئوپلانکتونها انباشته شده و در نتیجه پتانسیل قابل توجهی از سمیت را که در زنجیره غذایی به تدریج حاصل شده است را دارا می‎باشند، دقیقاً مشابه بزرگ‎نمایی ناشی از آلودگی که در موجودات خشکی نسبت به آلودگی فلزات سنگین و حشره‎کش‎ها به تدریج حاصل می‎شود.
راه دیگری که سیانوباکترها باعث مرگ و میر می‎گردند از طریق کاهش غلظت اکسیژن محلول آب می‎باشد که پس از متلاشی شدن بلوم به دنبال فعالیت باکتریها ایجاد می‎گردد. بهترین روش برای بدست میزان توان (پتانسیل) اثرات سمی روی موجودات آبزی در مجاورت قرار دادن حیوان یا سیانوباکتر یا محلول بدون سلول که تنها حاوی سموم این جلبک است، در شرایط آزمایشگاهی می‎باشد.
3-5- تولید ترکیبات بیواکتیو
سیانوباکترها به عنوان عامل تولیدکننده تعدادی از ترکیبات بیواکتیو شناخته شده‎اند که پاره‎ای از آنها کاربرد پزشکی داشته و برخی ترکیبات سمی برای سایر سیانوباکترها، باکتریها، جلبک‎ها و زئوپلانکتونها محسوب می‎شوند.
مسمومیت شدید لاروهای ماهی بر اثر عصاره ناخالص ‎Planktothrix agrdhii در سال 1997 گزارش شده است. سیانوباکترهایی جهت تولید مواد آنتی موتور، ضد ویروسی، آنتی بیوتیک و ترکیبات ضد قارچی شناخته شده‎اند.
دسی پپتیدها (پپتیدهایی با یک پیوند استر) که کریپتوفیسین خوانده می‎شوند، از گونه‎هایی از جنس نوستوک جدا گردیده است. زنجیر ‎GSV224 انتخاب نامناسبی برای تهیه یک داروی ضد سرطان می‎باشد. اخیراً تعدادی از پپتیدهای حلقوی یا خطی و دپسی پپتیدها از سیانوباکترها مورد شناسایی قرار گرفته‎اند. برخی از بازدارنده‎های پروتئاز محسوب می‎شوند. بسیاری از ترکیبات بیواکتیو سیانوباکترها دارای ساختمان مشابه تولیدات طبیعی بی‎مهرگان دریایی هستند.
3-6- صدمه از راه تماس تفریحی
بارها در مورد خطرات بهداشتی شناگران که با توده‎های سیانوباکترها تماس‎های خفیف‎تر با سیانوباکترها در آب حمام می‎تواند منجر به تحریک دوستی و افزایش علایم گوارشی شود. تعدادی از سیانوباکترهای دریایی نظیر ‎Lyngbya majuscule پس از به دام افتادن در زیر لباس شناگران موجب تاول‎های عمیق در پوست می‎شوند. حساسیت فردی نسبت به آب حمام حاوی سیانوباکتر متفاوت و ناشی از واکنش آلر ژیک و یا پاسخ مستقیم به سم است. رنگدانه‎های سیانوباکتر پاسخ‎های شدید آلرژیک را در افراد حساس ایجاد می‎کند. سیانوباکترها ترکیبات آلرژی‎زای خاصی دارند که از راه هوا قادرند انتقال یابند.
3-7- مسمومیت حیوانی
اولین گزارش مسمومیت با سیانوباکتر مربوط به مرگ گله‎های گاو، گوسفند، اسب و خوک دریاچه الکساندرینا در استرالیا بر اثر نوشیدن آب حاوی ‎Nodularia spumigena در سال 1878 است. از آن زمان موارد زیادی از مسمومیت حیوانات اهلی با آب حاوی سیانوباکتر وجود دارد. حساسیت حیوانات نسبت به سموم سیانوباکتر بیشتر از آبزیان است. مصرف از آبزیان آلوده می‎تواند سبب مسمومیت و مرگ آنها شود و یا صدف‎ها که از مهم‎ترین منابع غذایی موشهای آبی و پرندگان است.
مرگ حیوانات ناشی از مسمومیت سیانوباکتر در شمال و جنوب آمریکا، اروپا، استرالیا و آفریقا نیز گزارش شده است. بیشترین صدمه وارد شده مسمومیت کبدی بوده است. سیانوباکترهای مسئول در این موارد، ‎Oscillatoria agardhii، ‎Microcystis aeruginosa، ‎Nodularia spumigena بوده‎اند. در اکثر موارد کالبد شکافی شواهدی از جذب و هضم سیانوباکترها همانند صدمات شاخص بافت کبدی دیده شده است.
عامل دیگر مرگ حیوانات و دامهای روستایی بر اثر سم سیانوباکترها، نوروتوکسین حاد است که منجر به اختلال عملکرد تنفسی می‎شود. در یک مورد آناتوکسین ‎a از محتویات معده یک سگ جدا شد. هنریکسن و همکاران 1997 عامل مرگ و میر را در اردک‎های وحشی، آناتوکسین ‎(S)a تشخیص دادند. سیانوباکترهای عامل مرگ ناشی از نوروتوکسین‎های ‎Aphanizomenon flos-aquae، ‎Anabaena flos-aquae و ‎Oscilatoria بوده‎اند. سم‎های آناتوکسین ‎(S)a و ساکسی توکسین در موارد مختلفی سهیم بوده‎اند.
3-8- اثر بر زئوپلانکتونها
نتایج مطالعات بر روی پتانسیل سیانوتوکسین‎ها بر زئوپلانکتونها که در شرایط آزمایشگاهی صورت گرفته است متناقض و پیچیده است. در کل می‎توان گفت که سیانوتوکسین‎ها اثرات زیانباری بر زئوپلانکتونها دارند اما نوع این اثرات در جنس‎ها و گونه‎ها و حتی بین کلونی‎های یک گونه خاص بسیار متنوع است. از مشکلاتی که در طرح مطالعات وجود دارد این است که آیا موجود در معرض آب آلوده به سیانوتوکسین قرار می‎گیرد و یا از سیانوباکتر سمی تغذیه می‎کند. آزمایشات نشان داده است که وقتی دافنی در مجاورت میکروسیس‎تین محلول قرار می‎گیرد تاثیر آن زمانی ظاهر می‎شود که غلظت سم چندین برابر موجود در شرایط طبیعی خودش باشد. اختلاف فاحشی در پاسخ گونه‎های مختلف زئوپلانکتونها به سم سیانوباکترها و حتی سیانوباکترهای غیرسمی دیده شده است. مثلاً 4 گونه از زئوپلانکتون نسبت به هپاتوتوکسین حساسیت‎های متفاوتی حتی تا دو برابر نشان می‎دهند، اما علائم مسمومیت فقط در غلظت‎های خیلی زیاد که معمولاً در طبیعت نادر است دیده شده است (‎Lc50 48 ساعت بین 450 تا 400/21 میکروگرم از میکروسیس‎تین در لیتر است). ژانگمن ‎(Jungmann) و بندرف ‎(Bendrof) در مطالعه بر روی 10 جمعیت از دافنی‎ها ‎(Daphnia pulex) اختلاف حساسیت تا 3 برابر را بدست آورده‎اند. ‎Lauren و ‎Dem ott پیشنهاد کرده‎اند که این اختلاف حساسیت بین گونه‎ها و جمعیت مختلف زئوپلانکتونها در محل‎هایی که به طور مکرر بلوم سمی اتفاق می‎افتد باعث انتخاب و افزایش گونه‎های مقاوم گردد.
‎Henning در مطالعات خود متوجه شد جمعیت ‎D aphnia galeata پس از تغذیه فعال چندین ماهه در منطقه افزایش یافته است. شاید بتوان گفت که تعدادی از گونه‎های زئوپلانکتونی از چرای سیانوباکترهای سمی دوری می‎کنند ولی چرا از گونه‎های غیرسمی را ادامه می‎دهند.
نتایج مشابهی در ماهیان پلانکتون خوار، تیلاپیا و کپور نقره‎ای هم مشاهده شده است. پس فشار چرای زئوپلانکتونها و بعضی از ماهیان می‎توانند عاملی برای غنی کردن محیط از سیانوباکترهای سمی باشند.
برخی از گونه‎های خاص از زئوپلانکتونها تحت تاثیر سم قرار نمی‎گیرند در حالی که بسیاری از گونه‎ها متاثر می‎شوند. بنابراین سیانوتوکسین در طی مدت طولانی می‎توانند در ترکیب زئوپلانکتونی منطقه تاثیر گذاشته و آن را تغییر دهند به شرطی که سیانوباکترها در محیط به میزان فراوان یافت شوند.
3-9- اثر بر باکتریهای آبزی
اثر توکسین‎های سیانوباکترها بر روی باکتریها کاملاً شناخته نشده است و اظهارات متناقضی در این‎باره وجود دارد. به عقیده بعضی از دانشمندان حضور میکروسیس‎تین و حتی میکروسیس‎تین خالص اثرات مرگ‎آوری بر روی ‎Bavillus subtilus، ‎Echerichia coli و ‎Pseudomonas hydrophila ندارد.
البته این تست‎های محدود نمی‎توانند به عنوان شاخص‎های کل از توان اثر سیانوتوکسین‎ها بر روی باکتریها تلقی شود.
اکثر باکتریهای آبزی هنوز با روش‎های متداول باکتریهای پاتوژن پستانداران کشت و مطالعه می‎شوند، بنابراین باکتریهای آزمایشگاهی را نمی‎توان به همگی آنها تعمیم داد و کلاً امکان‎پذیر است که سیانوتوکسین‎ها بر روی بعضی از گونه‎های آبزی اثراتی داشته باشد.
میکروسیس‎تین برای تمام باکتریها سمی نیست. چندین گونه باکتری شناخته شده است که باعث کاهش غلظت این سموم می‎گردند. این عمل از طریق کاهش رهاسازی سیانوتوکسین‎ها از سطح سلولی انجام می‎شود. این باکتریها می‎توانند به صورت همزیست همراه با سیانوباکترها داشته باشند.

فصل چهارم
روش‎های کنترل و جلوگیری از شکوفایی

برای از بین بردن سموم سیانوباکترها، یک فرد با مشکلات مربوط به مواد محلول و معلق مواجه می‎شود. سموم سیانوباکتر در داخل سلول‎های سیانوباکتر تولید شده و بنابراین، از بین بردن سم شامل اندازه‎گیریهای مربوط به نابودی این سلولها می‎شود. سیانوتوکسین‎ها همگی محلول در آب هستند، بنابراین آزمایشات درمانی شامل روش‎های فیزیکوشیمیایی و بیولوژیکی می‎باشد که سمیت را کاهش داده یا سموم مربوط به آب آشامیدنی را کاملاً از بین می‎برند.
اکثر مطالعات به ویژه مطالعات اخیر روی آزمایشات نسبتاً سخت مربوط به سمیت شدید تکیه دارند، زیرا روش‎های خاص آنالیزی وجود ندارند. بیشتر این مطالعات روی هیتاپپتیدهای حلقوی متمرکز شده‎اند، اما بعضی از مطالعات روی از بین بردن ساکسی‎توکسین‎ها و آناتوکسین‎ ‎aی موجود متمرکز شدند.
انعقاد یا چسبیدن، معلق بودن هوای محلول و جذب سطحی کربن فعال
انعقاد یا چسبیدن شامل جمع شدن ذرات کوچک‎تر در داخل ذرات بزرگ‎تر با استفاده از مواد شیمیایی نظیر فریک‎ کلراید یا سولفات آلومینیم می‎باشد. انعقاد می‎تواند روش موثری برای ارزیابی سلولهای سیانوباکتر آب باشد، در حالیکه سیانوتوکسین‎های محلول با این روش به شکل موثری از بین برده نمی‎شوند. کارآیی از بین بردن سیانوباکترها بستگی به اپتیمم ‎(Optimum) کردن (بهینه‎سازی) دوزهای مواد شیمیایی ‎و ‎PH انعقادی دارد. ممکن است انعقاد موجب مشکلات دیگر نظیر کافت شدن (تجزیه و نابودی) سلول‎های سیانوباکتر به دلیل آزاد شدن سموم گردد. این امر مهم است که در زمان بهره‎گیری هوای محلول معلق ‎(DAF) بررسی کنیم که رفتار متفاوت گونه‎های مختلف سیانوباکترها بستگی به ویژگی‎های فیزیکی آنها دارد. در یک دستگاه ‎(DAF) بلژیکی، میکروسیس‎تیس ‎80-40% و آنابنا 100-90% از بین رفته، اما ‎Planktothrix فقط تا 30% از بین رفت. چون تیمار مرسوم آب معمولاً شامل ترکیبی از این روش‎ها می‎باشد، قسمت زیادی از تحقیق روی اثر مربوط به انعقاد یا چسبندگی در ترکیب با آزمایشات دیگر متمرکز شده است.
در یکی از جدیدترین مطالعات، توکسین‎های ایزوله شده (خارج شده) از مواد جلبکی در معرض ‎a) فیلتر کردن با کربن فعال، ‎b) کلرزنی اولیه، چسبندگی با ‎3FeCl، رسوبگذاری، فیلتر کردن با شن و فیلتر کردن با شن و فیلتر کردن (صاف کردن) با کربن فعال و ‎c) پیش تیمار با آهک، چسبندگی با 3FeCl، کلرزنی و فیلتر کردن با کربن فعال، قرار گرفتند. سپس سمیت این نمونه‎ها در سنجش بیولوژیکی موش آزمایش شد.
کلرزنی، چسبیدن یا فیلتر کردن با شن قادر به از بین بردن سموم نبوده‎اند، صرفاً در مرحله نهایی، کربن فعال پودری شکل ‎(PAC) با نسبت 1:10 تا 1:100 (سم: کربن فعال) غلظت 3 گرم در میلی‎لیتر میکروگرم در میلی‎لیتر سم تا زیر سطح سمیت تا زیر سطح سمیت کاهش دادند. مطالعاتی با استفاده از ‎mg50 سیانوباکتر که به صورت خشک منجمد گردید نشان داد که چسبیدن معمولی، فیلتر کردن و کلرزنی در از بین بردن سموم موثر نیستند. تجزیه کروماتوگرافی ‎(HPCL) بسیار واضح، کاهش میزان سم از مقدار زیاد به 34% را نشان داد. فقط انجام یک مرحله تیمار با کربن فعال موجب از بین رفتن 100% سموم آب می‎شود.
لاتی ‎(Lahti) و ‎Hissvirta بر مبنای نتایج این مطالعات آزمایشگاهی، آزمایشاتی را در سطح مقدماتی برای مطالعه عملی بودن تعیین رفتار توکسین‎های سیانوباکتریایی در عمل تیمار آبی انجام دادند. سیانوباکترهای تازه و منجمد شده به صورت خشک، هر دو مورد، در معرض فرآیندهای زیر قرار گرفتند. ‎a) چسبیدن به ‎)4So)2Al، به علاوه رسوبگذاری و فیلتر کردن، مسمومیت با استفاده از واحد سنجش بیولوژیکی موش و ‎(HPCL) اندازه‎گیری شد. همانگونه که از مطالعات آزمایشگاهی انتظار می‎رفت، تنها انجام ‎PAC، مسمومیت را تا حد معینی کاهش داد. اگر چه کربن فعال همیشه یک روش بسیار موثر نمی‎باشد.
یک مطالعه که به از بین رفتن سلول‎های سیانوباکترها با فیلتر کردن سریع از طریق شن و کربن فعال کمک کرد، کاهش سیانوباکترها را صرفاً تا 42% موجب شد. مطالعات تکمیلی‎تر در مورد کربن فعال نشان داد که ‎PAC و کربن فعال گرانول شده ‎GAC، به طور موثر و سریعی (زمان تماس 30 دقیقه‎ای با آب کافی است) سیانوتوکسین‎های آب را از بین بردند. در مورد ‎PAC دوز پارامتر مهمی است (10 میکروگرم بر لیتر توکسین: بیش از 200 میلی‎گرم بر ‎PAC بر لیتر)، در حالی که در زمان استفاده از ‎GAC انتخاب منبع کربنی مهم است (زغال، چوب < پیت، نارگیل) که احتمالاً به دلیل اندازه متفاوت سوراخ نسبت به اندازه مولکول میکروسیس‎تین می‎باشد.
یک عامل اصلی در هنگام استفاده از کربن فعال در تیمار آب، دستگاه‎های تولیدکننده غشای زیستی می‎باشند که می‎توانند به قابلیت جذب توکسین‎ها بوسیله فیلتر، تا حد زیادی صدمه بزنند، که به نظر می‎رسد از طریق غشاء زیستی، فساد زیستی (متلاشی شدن توسط میکروارگانیسم‎ها) رخ داد علاوه بر این غلظت‎های زیر 15/0 میکروگرم میکروسیس‎تین ‎LR، میکروسیس‎تین بسیار اندک، در حضور غشای زیستی یا مواد آلی طبیعی به وسیله کربن فعال از بین خواهد رفت. این تشخیص برای ارزیابی خطر مربوط به قرارگیری در معرض غلظت‎های پایین میکروسیس‎تین به صورت حاد، اهمیت دارد.
4-2- کلرزنی
به طور معمول کلرزنی یک فرآیند موثر در از بین بردن سیانوتوکسین‎ها نمی‎باشد. به نظر می‎رسد کارآیی کلرزنی تا حد زیادی بستگی به ترکیبات کلریدی و غلظت مورد استفاده دارد.
هیپوکلریت و کلرین محلول در آب با غلظت برابر با بیش از یک میلی‎گرم بر لیتر، بیش از 95% از میکروسیس‎تین‎ها یا نودولارین‎ها را از بین می‎برد، در حالی که هیپوکلریت سدیم با همان دوز یا کلرامین در بیشترین حد ممکنه 80-40% از آنها را از بین می‎برند. حداقل 5/0 میلی‎گرم بر لیتر کلر باقی مانده باید 30 دقیقه بعد از تماس به منظور از بین بردن کامل پپتیدهای حلقوی وجود داشته باشد. اگرچه این نکته باید ذکر گردد وقتی که مسمومیت شدید، همان‎گونه که از طریق سنجش حیاتی (بیولوژیکی) موش اندازه‎گیری گردید با این فرآیند از بین رفت، پیشرفت آسیب کبدی همچنان می‎توانست در حیوانات تشخیص داده شود. این مسمومیت نیمه شدید ممکن است به دلیل از بین رفتن ناقص سم یا تشکیل محصولات فرعی کلره باشد که با سم ترکیب شده‎اند.
آناتوکسین ‎a یا ساکسی توکسین‎ها هم نمی‎توانند با افزایش دوز کلر در یک زمان کلره کردن 30 دقیقه‎ای یا از طریق تغییر ‎PH از بین برده شوند. از طرف دیگر ‎Cylindrospermopsin از طریق 4 میلی‎گرم در لیتر در ‎PH برابر با 4/7-2/7، به طور موثری اکسید شده است (غلظت توکسین 24-20 میکروگرم بر لیتر بود).
4-3- فیلتراسیون سریع و فیلتراسیون کند شنی
انجام فیلتراسیون سریع، روشی است که معمولاً بعد از چسبیدن برای از بین بردن کرک‎ها به کار گرفته می‎شود. که سلول‎های سیانوباکتریایی را به طور موثری از بین نمی‎برد. تیمارهای معمولی آب نیاز به شستشوی بعدی فیلترها به طور مداوم دارد، اما اگر فرآیند شستشو به حد کافی انجام نگیرد، کافت شدن و از بین رفتن سیانوباکترهای موجود بر روی فیلترها می‎تواند موجب آزاد شدن توکسین‎ها به داخل آب گردد. علاوه بر این فیلتراسیون شنی به تنهایی موجب کاهش مسمومیت نمی‎گردد و باید از بلوکه شدن (مسدود شدن) ناشی از تجمع زیاد مواد اجتناب شود.
4-4- فرآیندهای غشایی
تکنولوژیهای فیلتراسیون ریز ‎(MF) و فیلتراسیون درشت ‎(UF) که در سالهای اخیر ایجاد شده و بنابراین عمومیت نداشته‎اند به علت کارآیی‎شان در از بین بردن سلول‎ها یا سموم سیانوباکترها مورد بررسی قرار گرفتند. یک مطالعه نشان داد که ‎UF و MF، هر دو می‎توانند در از بین بردن سلول‎های کامل ‎M.aeruginosaی سمی، بسیار قوی و موثر (بیش از 98%) می‎باشند.
یک مرحله مهم در زمان بررسی فیلتراسیون کافت شدن یا تجزیه سلول‎ها است. در مورد مطالعه ذکر شده در بالا، بعضی صدمات سلولی توانستند مشاهده گردند اما توکسین در ماده تصفیه شده موثر بود. از یک غشای دارای وزن ملکولی بسیار کم احتمالاً انتظار می‎رود که اندازه سوراخ را کاهش دهد (غشای تصفیه کننده در حد نانوگرم).
4-5- دما
از آنجایی که عمدتاً بلوم در فصل تابستان اتفاق می‎افتد، ارتباط آن با دما غیرمنتظره نیست. در مطالعات انجام شده در دریای بالتیک برای بیوماس بیش از یک میلی‎گرم در لیتر گونه ‎Nodularia spumigena به دمای بیش از 16 درجه سانتی‎گراد و برای ‎Aphanizomenon sp. دمای بیش از 17 درجه سانتی‎گراد مورد نیاز است به طوری که با شروع کاهش دما در فصل پاییز، سیانوباکترها کاهش می‎یابند.
به نظر می‎رسد که دما موثرترین عامل برای بلوم سیانوباکترها است زیرا علاوه بر تاثیر مستقیم درجه حرارت رشد سیانوباکتر، عملکرد آن از طریق تقویت فسفر نیز می‎باشد به طوری که در آب‎های کم‎عمق نقش مهمی را در تفکیک فسفر از رسوب ایفا می‎نماید.
4-6- اسیدیته (‎PH)
یکی از پارامترهای بسیار مهم کارآیی اکسیداسیون ازن، ‎PH می‎باشد. (اضافه کردن ازن به آب یکی دیگر از راه‎های کنترل این سموم است). در مقادیر ‎PH بیش از 5/7، توکسین‎ها هم می‎توانند در نمونه‎ها تعیین گردند، این به دلیل پتانسیل پایین‎تر اکسیداسیون ازن تحت شرایط قلیایی (‎V24/1) نسبت به شرایط اسیدی (‎V07/2).
اگرچه سیانوباکترها نسبت به شرایط سخت مقاومند ولی ‎PH مهم‎ترین عامل فیزیکوشیمیایی محدودکننده سیانوباکترهاست. میزان ‎PH در طی شکوفایی ‎Nodu;aria spuigena در 4/10-10:PH قرار دارد.
4-7- کاهش فسفر و ازت
افزایش غلظت فسفات و آمونیوم رشد سیانوباکترها را محدود نموده و باعث افزایش گونه‎های کلروفیسه می‎شود.
رشد بیش از حد سیانوفیت‎ها در دریاچه‎ها و رودخانه‎ها به دلیل افزایش فسفر و نیتروژن در آب ورودی این مناطق است. برای کنترل جلبک‎ها در چنین مواقعی می‎توان از سولفات مس، کلرین، آرسنات سدیم، کربن فعال و همچنین فیلترهای شنی استفاده نمود. فیلتری شنی قادرند برخی از جلبک‎ها مانند ‎Aphanizomenon sp. را جذب نمایند. سیانوباکترهای محتوی نیتروژن توسط فسفر محدود می‎شوند. اطلاعات بدست آمده (دریاچه بادن) نشان داده که فسفات محلول قبل از شکوفایی سیانوباکترها کاهش می‎یابد که ممکن است به خاطر جذب و ذخیره فسفر توسط سیانوباکترها باشد.
4-8- سولفات مس
سولفات مس ‎(4CuSo) ماده‎ای کریستالی و به رنگ آبی است که دارای طیف تاثیر وسیعی بر روی جلبک‎های سبز ‎- آبی می‎باشد. سولفات مس به صورت حمام‎های کوتاه و بلندمدت تاثیر به سزایی در ضدعفونی کردن ماهیان آب شیرین، آب شود و دریایی دارد. غلظت حمام سولفات مس تابعی از سختی آب است. در آب‎های سبک در غلظت 5/0 و در آب‎های سخت و سنگین تا میزان ‎ppm2 استفاده می‎گردد. کاربرد سولفات مس در حمام‎های کوتاه‎مدت، با غلظت بالا باید حداکثر به مدت یک الی دو دقیقه باشد. سمیت سولفات مس در جلبک‎ها با افزایش ‎PH و قلیائیت کل کاهش می‎یابد. تکرار مصرف نیز مقاومت جلبک را افزایش می‎دهد و از استفاده از سولفات مس در محدوده ‎1-025/0، بسته به شرایط شیمیایی آب تجویز می‎گردد.
4-9- سیمازین
از ترکیبات قوی بازدارنده فتوسنتز و سمی برای فیتوپلانکتون‎ها می‎باشد. یکی از ترکیبات تجاری سیمازین آکوازین نامیده می‎شود که در محدوده 6/0-25/1 میلی‎گرم در لیتر و یا ‎18-10 و قبل از آبگیری استفاده می‎شود. تاثیر آکوازین بر روی جلبک‎های سبز ‎- آبی بیشتر است اگرچه سیمازین یک جلبک ‎کش بسیار قوی می‎باشد، باعث کاهش اکسیژن محلول آب می‎شود و چنانچه در مصرف آن دقت نشود سبب مرگ و میر ماهیان می‎گردد.
4-10- ازن‎دار کردن
در اروپا و آمریکای شمالی، ازنی کردن اولین بار برای از بین بردن عفونت یا از بین بردن رنگ و یا بو استفاده شده است. ازن که ابتدا در شر وع تیمار آبی استفاده می‎شد بیشتر ویروس‎ها و یا باکتری‎های غیرفعال را مورد هدف قرار می‎داد. اگرچه در سال‎های اخیر، بسیاری از دستگاه‎های تیمار آب دارای تیمار ازنی کردن دو مرحله‎ای بودند، ازنی کردن قبل و بین تیمار و پس از تیمار یا ازنی کردن قبل و بعد از تیمار.
در آب دو مسیر برای اکسیداسیون آلاینده‎های آلی بوسیله ازن توصیف شده است: حمله مستقیم از طریق ازن ملکولی به وسیله یک چرخه اضافی یا واکنش الکترون دوستی و حمله غیرمستقیم به وسیله رادیکال‎های آزادی (‎OH اولیه) که به وسیله تجزیه ازن تشکیل می‎گردند. مکانیسم مربوط به چرخه اضافی آب معمولاً حاصل تشکیل آلدئیدها، اسید کربوکسیلیک، کتون‎ها و یا دی‎اکسید کربن است. حمله الکترون دوستی از طریق ازن ملکولی، احتمالاً در اتم‎های حامل بار منفی نظیر نیتروژن، فسفر، اکسیژن یا کربن هسته دوست اتفاق می‎افتد. یک حمله غیرمستقیم از طریق رادیکال‎های آزاد، عموماً از طریق یکی از سه روش صورت می‎گیرد که عبارتند از: از دست دادن هیدروژن، انتقال الکترون یا اضافه شدن رادیکال.
4-10-1- میکروسیس‎تین‎ها و نودولارین
ازن یکی از قوی‎ترین عوامل اکسید کردن است و قدرت آن برای از بین بردن توکسین‎های سیانوباکترها در 10 سال اخیر مورد بررسی قرار گرفته است.
در یکی از مطالعات اخیر که اثر ازن روی سیانوتوکسین‎ها مورد بررسی قرار گرفت، پژوهش‎هایی در سازمان آب بریتانیا میکروسیس‎تین ‎LR جدا شده از ‎M.aeruginosa را بررسی کرده و میزان سمیت را با استفاده از سنجش بیولوژیکی موش ارزیابی کرد. بعد از ازنی کردن نمی‎توانند توصیف شوند زیرا مولفان غلظت‎های جزئی ازن و توکسین را حذف کردند. آنالیز HP و طیف نسبی بمباران سریع اتمی دسته‎جمعی هم کاهش حد بحرانی میکروسیس‎تین بعد از دو ثانیه ازنی کردن را نشان می‎دهند. جالب توجه است که چندین حد بحرانی جدید ظاهر شده اما به طور جداگانه از نظر میزان سمیت آزمایش نشدند. این از بین رفتن بسیار سریع میکروسیس‎تین در مطالعات استرالیایی‎ها که اثر ازن روی غلظت‎های متفاوت میکروسیس‎تین ‎LR را توصیف کردند، تایید شد. این مطالعات نشان داد که بیش از 800 میکروگرم بر لیتر میکروسیس‎تین ‎LR می‎تواند تا زیر حد تعیین شده ‎HPLC، از طریق کمتر از 2/0 میلی‎گرم در لیتر ازن طی چند ثانیه تا چند دقیقه، اکسید شود. واکنش ازن با نودولارین هم بسیار سریع اتفاق می‎افتد. هنگام واکنس 88 میکروگرم در لیتر نودولارین با 05/0 میکروگرم ازن، بعد از 15 ثانیه هیچ توکسینی بازیافت نشد. همچنین همراه با این مطالعات توضیح داده شد که وقتی غلظت میکروسیس‎تین کمتر از مقدار مورد نیاز ازن است، از بین رفتن میکروسیس‎تین‎ها نسبت به ازن جزیی است، حذف کامل میکروسیس‎تین انجام می‎شود و زمانی که مورد نیاز آب تامین شده است، ازن باقی مانده تعیین می‎شود.

4-1- جدول تاثیر ازن در از بین بردن میکروسیس‎تین ‎LR در صورت وجود یا عدم وجود مواد آلی
میکروسیس‎تین ‎LR
‎(mg/Lit)
دوز ازن
(mg/Lit)
دوره زمانی
(mg/Lit)
وجود مواد آلی
از بین رفتن (%)
تقاضای ازن
(mg/Lit)
باقیمانده ازن
(mg/Lit)
21
9
500
500
200
15
50
10
100-50
2/1
0/1
2/0
5/0
0/1
5/1-0/1
5/1-0/1
5/1-5/0
5/1-5/0
5
5
4
10
5
30
30
9
9
–
+
–
+
–
+
+
–
+
73
50
99
50
100
50
90
100-90
100-0
نامشخص
نامشخص
6/0
6/1
نامشخص
نامشخص
نامشخص
نامشخص
نامشخص
13/0
0

0
نامشخص
نامشخص
2/1-4/0
6/0-1/0

4-2- جدول تاثیر ازن در از بین بردن ‎Microcystis aeruginosa
‎M.aeruginosa
(سلول در میلی‎لیتر)
دوز ازن
(mg/Lit)
دوره زمانی
(mg/Lit)
از بین رفتن
(%)
تقاضای ازن
‎(mg)
باقیمانده ازن
(mg/Lit)
106×63/1
106×05/2
104×1
105×1
105×1
105×1
7/3
5/2
8/0
3/1
5/1-0/1
5/1-0/1
5
12
10
10
9
9
36
100
60
65
100-50
75-30
نامشخص
29
نامشخص
نامشخص
نامشخص
نامشخص
0
نامشخص
01/0
0
4/1-25/0
8/0-4/0
4-10-2- آناتوکسین ‎a، آناتوکسین ‎(S)a و ساکسی توکسین
کارآیی اکسیداسیون آناتوکسین ‎(S)a یا ساکسی توکسین‎ها ‎(PSPs) با ازن، کاملاً مشخص نشده است. سازمان تحقیقات آب در بریتانیا با استفاده از آب‎های تیمار نشده و آب‎های تصفیه شده، تعیین کرد که آناتوکسین ‎a بیش از میکروسیس‎تین ‎LR نسبت به از بین رفتن از طریق ازن، مقاوم است. حداکثر دوز کاربردی ازن (5/4 میلی‎گرم در لیتر) در آب تیمار نشده غلظت آناتوکسین ‎a را از 4/2 میکروگرم در لیتر کاهش داد، در حالی که هیچ باقیمانده ازتی مشخص نگردید. در آب تصفیه شده، بدون رقابت مربوط به ماده آلی طبیعی، 2/2 میلی‎گرم در لیتر ازن میزان آناتوکسین ‎a را تا زیر حد تعیین شده (3/0 میکروگرم در لیتر) کاهش داد. اما مجدداً، هیچ باقیمانده ازنی تشخیص داده نشد. ساکسی توکسین‎ها حتی نیاز به دوزهای بالاتر ازن دارند. ازنی شدن در بیش از 15 دقیقه با سرعت 2/5 میلی‎گرم در دقیقه برای کاهش میزان نوروتوکسین ‎Anabaena circinalis، تا حد نزدیک به غلظت مربوط به آستانه مرگ، ضروری می‎باشد. بعد از 30 دقیقه ازنی شدن، موش خطر مربوط به دوزها را پشت سر می‎گذارد. اخباری وجود دارد مبنی بر اینکه توکسین‎های ساکسی توکسین دیگری نظیر ‎GTX2، ‎daGTX2، ‎dcGTX3، ‎C2 و ‎C1 ممکن است به طور موثری به وسیله ازن اکسید گردند. این مطالعات نیاز به بررسی‎های تکمیلی‎تر و قابل توصیف در مورد کارآیی ازن در از بین بردن نوروتوکسین‎ها را مورد تایید قرار می‎دهند.
4-10-3- محصولات فرعی ازنی شدن
در مقابل محصولات فرعی کلردار کردن، موضوع مربوط به محصولات فرعی ازن‎دار کردن خیلی زیاد ذکر نشده است. اگرچه یک فرد باید به خاطر داشته باشد که مقدار ازن مورد استفاده همیشه کمتر از مقداری خواهد بود که برای اکسیداسیون هر ماده آلی به 2CO و ‎O2H، بویژه در آبی که دارای مواد آلی زیادی است، مورد نیاز می‎باشد. بنابراین یک فرد می‎تواند انتظار داشته باشد که محصولات نیمه اکسید شده تشکیل شوند. چنین محصولات اکسید شده‎ای هنگامی که سیانوباکترها ابتدا ازن‎دار می‎شوند، از طریق ‎HPLC تشخیص داده می‎شوند. هر چند سمیت آنها بررسی نگردید. اهداف کار ما در مورد ازن‎دار کردن محصولات این است که فعالیت بازدارندگی فسفاتاز را نشان دهیم، اما ساختمان آنها هنوز تعیین نگردیده است. نمایش تاثیر ازن روی میکروسیس‎تین‎ها، از طریق بررسی‎های تعیین مشخصات شیمیایی می‎باشد، زیرا تجزیه ازن در سطح گسترده‎ای برای تشخیص ساختمان ترکیبات آلی از طریق گسستن پیوندهای مضاعف کربن ‎- کربن به کار گرفته شده است. در مورد میکروسیس تین‎ها و نودولارین تجزیه ازن برای تعیین ترکیبات نیمه محلول ‎Adda به کار گرفته شده است و مشخص شده است که باند مضاعف بین 6C و ‎7C در زنجیر ه‎های ‎Adda به راحتی به وسیله ازن گسسته شده تا 3- متوکسی – 2- متیل – 4- فنیل بوتیریک اسید بدهد. به منظور ارزیابی واقعی نتایج ازن‎دار کردن توکسین‎های سیانوباکتریایی، محصولات فرعی ازن‎دار شده باید تعیین شده و سمیت آنها نه تنها در وضعیت حاد (یعنی زمانی که سموم اثرات حاد ایجاد می‎کنند) بلکه در هنگام ایجاد اثرات مزمن نیز باید آزمایش شوند.
4-11- نور
میکروسیس‎تین‎ها تحت نور طبیعی خورشید بسیار پایدارند، در حالیکه نور ماوراء بنفش ‎(UV) اطراف که به میزان حداکثر جذب میکروسیس‎تین ‎LR و میکروسیس‎تین ‎RR می‎شود، به سرعت توکسین‎ها را تجزیه می‎کند. یک فرآیند کاتالیز نوری با استفاده از کاتالیزور ‎2Tio و پرتو ماوراء بنفش هم سریعاً میکروسیس‎تین ‎LR و ‎YR و ‎YA با نیمه عمر کمتر از 5 دقیقه را تجزیه می‎کند. کارآئی این فرآیند تا حد زیادی بستگی به تجمع ماده آلی در آب دارد.
4-12- کنترل بیولوژیک
4-12-1- تغذیه توسط زئوپلانکتون‎ها
زئوپلانکتون‎ها قادر به تغذیه از فیتوپلانکتون‎ها در استخرها و آبگیرها بوده و با افزایش فیتوپلانکتون‎ها (در اینجا منظور جلبک‎های سبز ‎- آبی است) تعداد زئوپلانکتون‎ها نیز افزایش یافته و تراکم آنها به طور نسبی کنترل می‎گردد.
کپور نقره‎ای یا فیتوفاگ از میان ماهیان بومی رودخانه‎های بزرگ آسیای مرکزی تا آسیای غربی، شرق چین، روسیه مرکزی و شرق اروپا می‎باشد. این ماهی از نظر تغذیه‎ای پلانکتون و دیتریت خوار است. محتویات روده این ماهی و تحقیقات آزمایشگاهی نشان داده که فیتوفاگ از فیتوپلانکتون‎های بزرگتر از 10 میکرون و زئوپلانکتون‎ها تغذیه می‎کند. فیتوفاگ به طور گسترده از جلبک‎های سبز ‎- آبی تغذیه نموده و به عنوان فیلتر کننده انتخابی این جلبک‎ها در تحقیقات مختلف مورد استفاده قرار گرفته است.
همانطور که بیان شد فیتوفاگ علاوه بر فیتوپلانکتون‎ها از زئوپلانکتون‎های ریز مثل روتیفرها، باکتریها و دیتریت‎ها و برخی از موجودات کفزی تغذیه می‎کند.
به دنبال تشکیل بلوم سیانوباکترها، از این ماهی به عنوان فیلترکننده و کاهش پلانکتون‎های نامطلوب استفاده می‎نمایند. مطالعات نشان داده است اگر کمپلکسی از زئوپلانکتون‎ها و فیتوفاگ به طور توام استفاده شوند کاهش سیانوباکترها بیشتر خواهد بود، این ماهی دارای اثرات بسیار مهمی در سطوح اصلی غذایی و تولید مجدد منبع غذایی و افزایش غلظت آنها می‎باشد.
مطالعات نشان داده که میزان فیلتراسیون، بلعیدن و تغذیه بچه ماهی فیتوفاگ از جلبک‎های سبز ‎- آبی جنس‎های ‎Oscillatoria africa و ‎Anabaena flos-aquae متفاوت و به اندازه سلول و غلظت آنها نیز بستگی دارد، به طوری که رابطه مناسبی بین میزان فیلتراسیون جلبک‎ها و غلظت آنها به عنوان ماده غذایی وجود دارد با افزایش غلظت جلبک از اولین سطح غذایی میزان فیلتراسیون به تدریج کاهش می‎یابد از طرف دیگر رابطه مستقیمی بین میزان بلعیدن و تغذیه بچه ماهی فیتوفاگ از جلبک‎های سبز ‎- آبی وجود دارد. بنابراین هنگام استفاده از فیتوفاگ جهت کاهش جلبک‎های سبز ‎- آبی بایستی فاکتورهای مختلف محیطی، گونه جلبک، اندازه و غلظت آنها در نظر گرفته شود.

منابع فارسی
1- اسماعیلی ساری. ع، 1381، "آلاینده‎ها، بهداشت و استاندارد در محیط زیست"، انتشارات نقش مهر، ص 453 تا 459، 463 تا 473، 476 تا 481.
2- اسماعیلی ساری. ع، 1379، "باکتریها، جلبک‎ها، قارچها و بی‎مهرگان آب شیرین"، موسسه تحقیقات شیلات ایران، ص 33 تا 35.
3- اسماعیلی ساری. ع، 1379، " مبانی مدیریت کیفی آب در آبزی پروری"، موسسه تحقیقات شیلات ایران، ص 133 تا 146، 111، 113.
4- اسماعیلی ساری. ع، 1383، "هیدروشیمی بنیان آ بزی پروری"، انتشارات اصلانی، ص 221 تا 227، 231 تا 235.
5- عرفان منش. م، افیونی. م، 1381، "آلودگی محیط زیست، آب، خاک و هوا" ، انتشارات ارکان، ص 108.

فهرست منابع غیرفارسی
1. Betina, C., Hitzfeld, B., Stefan, J., Hoger, S., Daniel, R., Dietrich, D., 2000 Feb, Cianobateial toxins, University of knostans, Germany, Environ Health Perspect 108 (suppl1): 133-122.
2. Falconer, I., 1999, Anverview of problems caused by toxic blue-green aglae (cyanobacteria) in drinking water. Environ Toxical 14 5-12.
3. Gillroy, D.J., Kauffman, K.W., Hall, R.A., Haung, X., Chu, F.S.2000 may, Assessing potential health risks from microcystin toxins in blue-grean algae dietary supplements. Environ Health Perspect, 108 (5): 435-9.
4. Hitzfeld, B., Fischer, W., Eriksson, J., Mikhailov, A., Dietrich, D., 1999, Immunochemical detection of microcystin-LR in tissues and cells of rainbow trout. Toxical Sci 48:33.
5. Hitzfeld, B., Fischer, W., Erikson, J., Mikhal, A., Tencalla, F., Dietrich, D., 1999, toxins of cyanobacteria in fish, Naunyn – Schmiedeberg's Arch Pharmacol 359: R159.
6. Hoger, S., Dietrich, D., Hitzfeld, B., 1999, Effect of ozonation in drinking water treatment on the removal of cyanobacterial toxins, Toxical Sci 48:33.
7. Morri, R.J., Williams, D.F., Luu, H.A., Holmes, C.F., Anderson, R.J.,Calvert, S.E., 2000 Feb, The adsorption of microcystin-LR by natural clay particles, Toxicon, 38(2): 303-8.
8. Thebault, L., Lesne K, Boutin, J.P., 1995, Cyanobacteria, their toxins and health risks, Med Trop, 55(4): 375-80.
9. Schaeffer, D.J., Malpas, P.B., Barton, L.L., 1999 Sep, Risk assesment of microcystin in dietary Aphanizomenon flos-aquae. Ecotoxical Envion Saf, 44(1): 73-80.
10. Watanabe, M.F., Tsuji, K., Watanabe, ., Harada, K., Suzuki, M., 1992, Rlease of heptapeptide toxin (microcystin) during the decomposition process of Microcystis aeruginosa, Nat Toxin, 1(1): 48-53.

Abstract
Cyanobacterias (blue – green algae) are the kinds of procariots and these phytoplankton usually are found in both fresh water and brakish water and they divided into two groups of colony and stringed in shape.
While bloom, Cyanobacterias produce toxins that present a hazard for drinking water and they have harmful effectts on living being.
These toxins (microcystis, nodularins, Saxitoxins, anatoxin – a, anatoxin – a(s), cylindrospermopsin) are structurally diverse and their effects range from liver damage, including liver cancer, to neurotoxicity. The occurrence of cyanobacteria and their toxins in water bodies used for the production of drinking water poses a technical challenge for water ultility managers.
Of the water treatment procedures discussed in this review, chlorination micro-/ultrafiltration, but especially ozonation and so forth, are the most effective in destroying cyanobacteria.