độc tố sinh vật nước và sự ngộ độc thực phẩm

Microcyctins là một peptid mạch vòng có 75 dẫn xuất khác nhau Phân tử trọng của độc tố thay đổi từ 909-1037 Độc tố gây hại chủ yếu là microcystin-LR (leucine/arginine) Độc tố gây hại gan bởi sự ức chế enzyme “protein phosphatases” Độc tố có khả năng kích thích gây ung thư gan. Loài tảo sinh độc tố: Microcystis, Anabaena, Planktothrix (Oscillatoria), Nostoc, Anabaenopsis, Hapalosiphon, certain cyanobacterial picoplankton

ĐỘC TỐ SINH VẬT NƯỚC VÀ SỰ

NGỘ ĐỘC THỰC PHẨM

PGS TS DƯƠNG THANH LIÊM

Bộ môn: Thức ăn & Dinh dưỡng

Trường Đại học Nông Lâm

TP Hồ Chí Minh

Khi có đủ điều kiện ánh sáng và nguồn dinh dưỡng trong nước,

loài tảo cyanobacteria phát triển cực kỳ nhanh chóng,

thải vào nước những độc tố cực kỳ nguy hiểm

đối với con người Tảo độc Cyano được phát hiện từ năm 1970

Độc tố Cyanotoxins Tác động gây độc của chúng

Độc tố gây hại thần

kinh (Neurotoxins)

Độc tố gây hại gan

(Hepatotoxins)

Phân tử lớn, là peptid mạch vòng có thay đổi với các dẫn xuất

Sản phẩm phân giải hoặc chất tiền độc tố (precursor) mức độ gây độc kém hơn 100 lần so với độc tố có cấu trúc vòng

Cấu trúc hóa học tổng quát của độc tố Microcystin

Cyanobacteria sản xuất ra nhiều độc tố gây độc hại tế bào

gan, thần kinh, và kích thích da Các loài tảo sinh độc tố

được liệt kê trong bảng dưới đây:

Những độc tố do các loài Cyanobacteria sản sinh

Các dẫn xuất hóa học quan trọng

của độc tố Microcystins

Độc tố Microcystin LR

Microcystin LR, M2912 Ức chế protein phosphatase type 1 và 2A; không ảnh hưởng trên

enzyme protein kinase của gan.

Độc tố Microcystin RR

Microcystin RR, M1537 Ức chế protein phosphatase type 2A với độc lực

thấp hơn microcystin LR.

Độc tố Microcystin LA

Microcystin LA, M4194 Ức chế protein phosphatase type 2A và protein phosphatase type 3

nhiều hơn protein phosphatase type 1

Độc tố Microcystin YR

Microcystin YR, M4069 Ức chế protein phosphatase type 2A và protein phosphatase

type 1

Độc tố Nodularin

Nodularin, N5148 Ức chế protein phosphatases type 1 và 2A.

Loại độc tố này do loài tảo Cylindrospermopsin,

Anabaena, Aphanizomenon sản xuất ra

Độc tố Cylindrospermopsin

Cơ quan đích mà độc tố tấn công là gan Những cơ quan khác cũng có thể bị ảnh hưởng như: tuyến thymus, thận, phổi, ống tiêu hóa và tim.

Độc tố Microcystins

Microcyctins là một peptid mạch vòng có 75 dẫn xuất khác nhauPhân tử trọng của độc tố thay đổi từ 909-1037

Độc tố gây hại chủ yếu là microcystin-LR (leucine/arginine)

Độc tố gây hại gan bởi sự ức chế enzyme “protein phosphatases”Độc tố có khả năng kích thích gây ung thư gan

Những phát hiện gần đây về độc tố:

Loài tảo sinh độc tố: Microcystis, Anabaena, Planktothrix

(Oscillatoria), Nostoc, Anabaenopsis, Hapalosiphon, certain cyanobacterial

picoplankton

Độc tố trong tế bào cyanobacteria nhiều nhất khi có điều kiện thuận lợi Lúc này tảo cũng phát triển nhanh nhất làm thay đổi màu nước trở nên xanh lục.

Hàm lượng độc tố cao nhất khi nhiệt độ môi trường nước

trong khoảng 18-25 0C; dưới 10 0C hoặc cao hơn30 0C thì hàm lượng độc tố trong tế bào tảo giảm

Hàm lượng phosphorus trong nước cao, độc tố hepatotoxic cao hơn (không ảnh hưởng sản xuất anatoxin) Loài tảo không

cố định đạm như Microcystis, sản xuất nhiều độc tố khi môi

trường giàu nitrogen

Điều kiện môi trường sản sinh độc tố

1988 (Brazil): có 2000 ca nhiễm độc gây viêm lở loét đường

ruột với 88 ca tử vong Nguyên nhân do tảo Anabaena và

Microcystis “nở hoa”

Dịch tể này có liên quan với ung thư gan trong cộng đồng

dân cư Trung Quốc ở vùng nông thôn bị ô nhiễm bởi tảo này cùng với viêm gan siêu vi B (Hepatitis-B) do họ uống nước bị nhiễm microcystins

Ở Brazil, có 117 bệnh nhân bệnh gan (50 người chết), có liên quan với sử dụng nước nhiễm microcystin (điều này cũng xảy

ra ở Mỹ năm 1975)

Dịch tể ngộ độc do Microcystin trên Thế giới

 Khi cyanobacteria chết phân giải làm cho nước trở nên đen, độc tố

microcystins có thể tồn tại nhiều tháng hoặc một năm Lớp váng

microcystins

có thể còn chứa một lượng độc tố khá cao  Microcystins tồn tại sau khi nấu sôi nhưng giảm tính ổn định hóa học Ánh

sáng mặt trời phân giải microcystins rất chậm

 Mặc dù microcystins ổn định hóa học nhưng nó bị phân giải bởi vi khuẩn

Những loại vi khuẩn này có thể tìm thấy ở nhiều nơi trên hồ hay trên sông

Đặc điểm của độc tố Microcystins

 Hòa tan rất mạnh trong nước Ổn định trong điều kiện thay đổi nhiệt độ và pH

 Độc tố không bị phân giải sau khi đun sôi 15 phút

 Độc tố sẽ bị phân giải nhanh hơn dưới ánh sáng tự nhiên so với ánh sáng có bước

sóng ngắn như tia tử ngoại UV

 Thường thì mức độc tố cylindrospermopsin sản xuất thải ra ngoài môi trường nhiều hơn mức độc tố có bên trong tế bào.

- Cylindrospermopsin đã được thông báo có khả năng kích

thích gây ung thư

Ảnh hưởng của độc tố

cylindrospermopsin lên sức khỏe động vật

- Triệu chứng nhiễm độc

cylindrospermopsin trên bò

đã có thông báo cho rằng nó

là thủ phạm gây bệnh cho bò

chứng biếng ăn, niêm mạc

nhợt nhạt và tiêu chảy Một

số trường hợp tử vong trong

đàn gia súc bị nhiễm loại độc

(Cylindrospermopsis raciborskii)

Những điều huyền bí trên đảo Palm Island

Năm 1979, tảo độc “nở hoa” trên đảo Palm Island Người dân

sinh sống phàn nàn vệ mùi, vị của nước rất xấu, người ta dùng

sulfat đồng để giết loài tảo này làm ô nhiễm nước

Sau một thời gian ngắn, có 139 đứa trẻ và 10 người lớn có cùng triệu chứng bệnh giống nhau như: đau gan, biếng ăn (anorexia), ói mửa, viêm gan, đau đầu và đau dạ dày Trục trặc chức năng

thận, tiêu chảy ra máu, tiểu ra máu Một số ít ca do mất nhiều chất điện giải gây ra shock giảm huyết áp

Tất cả những triệu chứng mô tả trên được xác định là do nhiễm

độc tố của loài tảo Cylindrospermopsis raciborskii trong nước

dùng để ăn, uống

Mức nguy cơ và mức đề nghị

đối với tảo sinh microcystin

Nước uống (qui định tạm thời): 1 µg/lít microcystin-LR (WHO)

3 µg/lít anatoxin-a (Austaralia) TDI (Tolerable Daily Intake, tạm thời): 0.04 ug/kg/ngày (WHO)

Mức nguy cơ thấp: 20,000 tế bào/ml (khoảng 4 ug/L microcystin) Mức ảnh hưởng vừa phải: 100,000 cells/ml (20 ug/L microcystin) Mức ảnh hưởng mạnh: Nổi lớp váng tảo

Tiêu chuẩn vệ sinh nước tắm (WHO):

Loài tảo sinh độc tố

(Anabaena flos-aquae)

Anatoxins có liên quan đến số lớn vụ ngộ độc cho động vật, loài chim Ngộ độc cấp tính gây chết trong vài phút, mà không thấy có những triệu chứng mãn tính

Độc tố thần kinh Anatoxins

Anatoxins là độc tố thần kinh (neurotoxic) nó được sản xuất bởi các loài tảo khác nhau thuộc

cyanobacteria Độc tố thuộc nhóm chất độc alkaloids, nó có khả năng biến đổi thành sản phẩm phụ độc hại Anatoxins ổn định trong nước tối,

nhưng nó dễ dàng phân hủy bởi quang hóa học

Ảnh hưởng của Anatoxins

lên sức khỏe

Anatoxin-a: Có khả năng gây ra liệt

cơ (paralysis), nghẹc thở và chết;

Liều LD50 qua miệng với chuột ~ 5 ppm; nhiễm độc lâu có thể gây ra quái thai và sinh trưởng bị ức chế.

Anatoxin-a(S): Độc tố này ức chế

hoạt động của enzyme

acetylcholinesterase; có triệu

chứng bệnh về cơ hô hấp khó khăn và rối loạn vận động

Tác hại của loài tảo xanh độc

blue-green algae = cyanobacteria

• Sản xuất ra những độc tố khác nhau có tìm năng gây bệnh cho động vật và người

• Ảnh hưởng đến sức khỏe con người, còn phụ thuộc vào loại và lượng độc tố mà tảo sản sinh ra

• Khi ăn vào sẽ gây triệu chứng không bình thường ở gan và đường tiêu hóa Nếu tiếp xúc trực tiếp và hít

vào phổi sẽ gây kích thích khó chịu ở: da, mắt, mũi,

Những độc tố sinh vật biển

Marine Biotoxins

Tảo độc và độc tố sinh vật ở biển

A Khái niệm: Tảo biển và một số vi khuẩn biển là sinh vật nhỏ nhất ở biển, tổng hợp nên độc tố, loài nhuyễn thể ăn tảo tích tụ độc tố

Các động vật khác ăn loài nhuyễn thể nhiễm độc, cuối cùng gây

ngộ độc cho người khi tiêu thụ hải sản

Mùa tảo độc nở hoa HAB (Harmful Algal Blooms) là mùa gâychết nhiều cá biển và ngộ độc cho người

B Phân loại độc tố: Dựa theo đặc tính gây bệnh và nguồn gốc sinh độc tố, người ta chia ra các nhóm sau đây:

I Nhóm độc tố có liên quan đến loài nhuyễn thể.

II Nhóm độc tố có liên quan đến cá.

I Nhóm độc tố có liên quan đến loài nhuyễn thể:

1.Độc tố nhuyễn thể gây triệu chứng đảng trí: Amnesic Shellfish Poisoning (ASP)

2.Độc tố nhuyễn thể gây tiêu chảy:

Diarrheic Shellfish Poisoning (DSP) 3.Độc tố nhuyễn thể gây triệu chứng thần kinh: Neurotoxic Shellfish Poisoning

(NSP) 4.Độc tố nhuyễn thể gây liệt cơ: Paralytic Shellfish Poisoning (PSP)

II Nhóm độc tố có liên quan đến

Các loài tảo độc và độc tố của chúng

1 Mùa tảo nở hoa (Blooms)

Hiện tượng thủy triều đỏ gây chết nhiều cá

là một trường hợp của một loại tảo nở

hoa

Những loài nhuyễn thể ăn theo kiểu lọc

nước tích tụ độc tố kéo dài hơn, nên cần

kiểm tra độc tố trong chúng trước khi mua

bán tiêu thụ sản phẩm để bảo đảm an toàn

thực phẩm cho người tiêu thụ Alexandrium

tamarense

Pseudo-nitzschia australis

Gymnodinium breve).

sinh độc tố

Chaetoceros species

Không sinh độc tố, kích thích cá tiết nhiều chất nhờn

Pfiesteria piscicida

Pfiesteria shumwayae

Pyrrophycophyta - dinoflagellates

6 tác hại của tảo trong mùa nở

hoa

1 Gây thiếu oxy cho môi trường nước,

cản trở sự hô hấp của cá.

2 Sản sinh ra các loại độc tố làm hại cá

và gây độc hại cho người tiêu thụ hải sản.

3 Làm hư hỏng mùi vị của hải sản

4 Gây ra sự thiếu hụt dinh dưỡng cho

các loài cá

5 Kích thích có hại cho các loài cá.

6 Chất nhầy (Mucous) của tảo cản trở

hoạt động sinh lý bình thường của cá

Tảo độc tràn vào theo thủy triều vào các sông rạch

Gặp điều kiện thuận lợi,

nhiều ánh sáng, trong nước

có nhiều N,P thích hợp,

tảo phát triển rất nhanh

Những mối nguy cơ của tảo độc lên môi trường và sức khỏe con người

Loài tảo breve gây chết cá ở Florida

Gymnodinium breve

Breve-toxin gây cá chết

và bệnh đường hô hấp

Năm 1996, loài tảo G breve nở

hoa làm chết 149 cá heo biển

phía Tây ban Florida, USA

Thủy triều đỏ ở bờ biển Texas từ tháng 8 – tháng 2

Cá chết rất nhiều ở dọc

bờ biển Texas trong

mùa thủy triều đỏ

Thủy triều đỏ ở Florida gây chết rất nhiều cá

Thủy triều đỏ ở

Bờ biển Hongkong

(Năm 1999)

Brevetoxins: Những ảnh hưởng sinh

thái

• Cá chết hàng loạt

• Độc hại đến loài

chim biển (bồ nông,

chim seagulls, chim

cốc) và heo biển

Thủy triều đỏ đã gây nhiều các chết cho sinh vật biển và gây ngộ độc thực phẩm cho nhiều người

Sau đó trở đi trở lại hàng năm, làm cho người ta không thể

lơ là với nó.

Cơ quan môi trường của Mỹ đã làm các tranh panô để nhắc nhở người dân lưu

ý trong mùa có xuất hiện tảo độc trên các vùng biển nước Mỹ

Các biện pháp phòng ngừa

và xử lý tảo độc

1 Phát hiện tảo độc và xét nghiệm độc tố trong tảo Công việc này bao gồm:

- Xác định vùng biển nhiễm tảo độc

- Thời gia xuất hiện và kết thúc mùa tảo nở hoa.

- Loại tảo nào và có những độc tố gì sản sinh ra.

- Khuyến cáo tàu đánh bắt và dân cư trong vùng biết

2 Xử lý nước để ngăn ngừa tảo độc phát triển đối với khu vực khống chế được như: Tảo trong ao hồ

3 Những khuyến cáo chung trong cộng tác phòng ngừa

- Vệ sinh môi trường tránh ô nhiễm N,P

- Phòng ngừa tảo độc trong các ao hồ nước ngọt

- Phòng ngừa tảo độc trên các vùng biển, cửa sông

– 46% người bị nhiểm độc 40-59 tuổi, 36% thuộc tuổi 60

– 66% thuộc người ở Quebec

Độc tố gây đảng trí ASP

(Amnesic shellfish poisoning)

1 Sinh vật gây nhiễm: Tảo

Pseudo-nitzschia australis, Pseudo-Pseudo-nitzschia pungens

2 Độc tố được sản xuất ra: Acid Domoic

Con trai, sò, điệp ở biển

Pseudo-nitzschia australis California Cá trống, chim biển.

Pseudo-nitzschia australis Washington, Oregon Con trai Bắc Mỹ, con cua

dungeness.

Tên các loài tảo Độc tố sinh ra

Pseudo-nitzschia

australis

ASP-Amnesic Shellfish Poisoning, Domoic Acid

Pseudo-nitzschia

pseudodelicatissima

ASP-Amnesic Shellfish Poisoning, Domoic Acid

Pseudo-nitzschia

pungens

ASP-Amnesic Shellfish Poisoning, Domoic Acid

Loài tảo sinh độc tố và Độc tố trong loài nhuyễn thể gây đảng trí ASP

Độc tố gây đảng trí Amnesic Shellfish Poisoning

Poisoning (ASP)

Cấu trúc của acid domoic và những đồng phân của nó

đồng phân của nó

Wright and Quilliam, (1995)

Zaman et al (1997b)

Acid domoic và nhóm chức gây độc

Triệu chứng ngộ độc ASP

1 Đầu tiên người bệnh có thể bị rối loạn tiêu hóa

Sau khi ăn 3-5 giờ, nạn nhân buồn nôn, ói mửa, tiêu chảy hoặc choáng váng

2 Nạn nhân đau, khuôn mặt nhăn nhó, càu nhàu

3 Ảo giác lẫn lộn, mất trí nhớ tạm thời

4 Rất khó khăn khi cử động hoặc nuốt

5 Hô hấp cũng trở nên rất khó khăn, có thể tử vong

do liệt hô hấp (Ward et al., 1997)

Mytilotoxin gây chóng mặt, nôn mữa, tiêu chảy

Mytilocongestin gây tiêu chảy và xung huyết ở niêm

mạc dạ dầy và ruột

Thống kê nhiểm độc ASP ở

Mỹ

• Hướng dẫn, qui định ASP của FDA:

– 20 ppm domoic trong tòan bộ cá

– 30 ppm domoic acid trong cua Dungeness

• Thống kê nhiểm độc ASP:

Độc tố gây tiêu chảy: DSP

(Diarrhetic shellfish poisoning)

1 Sinh vật sản sinh ra độc tố: Tảo Dinophysis,

Prorocentrum, Dinophysis fortii, Dinophysis

acuminata,

Dinophysis norvegica, Dinophysis acuta.

2 Loại độc tố được sản sinh ra: Acid Okadaic

- Động vật nhiễm: Vẹm, hầu, nghêu vỏ cứng, nghêu

vỏ mềm, điệp bị nhiễm độc đã gây những ca bệnh DSP ở Nhật bản

Okadaic Acid

Toxin produced by planktonic algae (dinoflagellates, in most

cases) upon which the shellfish feed.

Cấu trúc hóa học của độc tố gây tiêu chảy DSP,

các dẫn xuất dinophysistoxins

okadaic acid (OA) H H CH 3dinophysistoxin-1 (DTX1) H CH 3 CH 3dinophysistoxin-2 (DTX2) H CH 3 H dinophysistoxin-3 (DTX3) acyl CH 3 CH 3

Cấu trúc hóa học của độc tố gây tiêu chảy DSP, các dẫn xuất của pectenotoxins

Cấu trúc hóa học của độc tố gây tiêu chảy DSP, các dẫn xuất của pectenotoxins (tiếp

theo)

C-7 pectenotoxin-2 seco acid (PTX2SA) R

Cấu trúc hóa

học của yessotoxins

Source: Ciminiello et al., 1998; 2002

and Yasumoto et al., 2001

Ngộ độc nhuyễn thể gây tiêu chảy (DSP) Azaspiracid Shellfish Poisoning (AZP) Cấu trúc hóa học của azaspiracids

Phân bố độc tố AZP trong thịt loài trai

Nguồn:

Nguồn: James et al., 2002a

88/12 45

33 48

7

64/36 48

100 37

6

96/4 72

12 84

5

67/33 9

18 7

4

75/25 7

10 6

3

67/33 17

34 14

2

100/0 12

0 14

1

AZAs phân bố (% thịt/HP) b

Tổng AZAs µg/100g

HP (tổng AZAs)

µg/100g

Thịt a (tổng

AZAs) µg/100g

Số thứ tự

a mussel meat without hepatopancreas

b average weight is 4.8 g; HP was 15-18% of total mussel tissue

Hàm lượng AZAs trong thịt loài trai

và hào có nguồn gốc ở Ireland

30 10

Nov 1999 Bruckless, Co Donegal

20 10

Feb 2000 County Cork

70 70

Nov 1998 County Cork

Total AZAs µg/100 g (hào)

Total AZAs µg/100 g (trai) Thời điểm

Tên các địa danh ở

Triệu chứng ngộ độc DSP

1 Sau khi ăn, trong vòng 30 phút đến 12

giờ, nạn nhân bị tiêu chảy, buồn nôn, ói mửa, đau ở vùng bụng

2 Sau triệu chứng trên thì xuất hiện triệu

chứng co rút dọp bẽ và ớn nóng lạnh Ít

có trường hợp tử vong, bình phục sau 3 ngày

3 Trường hợp nặng: Sau khi ăn, nạn nhân

thấy ngứa, tê môi, cảm giác nghẹt thở…

và có thể chết vì liệt cơ hô hấp trong

vòng 2-24 giờ sau khi ăn

Liều gây ngộ độc cấp tính (lethal dose) của DSP

sau khi chích vào phúc mạc

Độc hại gan (hepatotoxic) @

100

45-OH yessotoxin (OH-YTX)

286 *** (LD 50 ) 100-214 ***

Độc hại tim (Cardiotoxic)*

100 **

Yessotoxin (YTX)

Độc hại gan (hepatotoxic) *

500 Pectenotoxin-6 (PTX6)

Độc hại gan (hepatotoxic) *

770 Pectenotoxin-4 (PTX4

Độc hại gan (hepatotoxic) *

350 Pectenotoxin-3 (PTX3)

Độc hại gan (hepatotoxic) *

Nguồn tài liệu: Van Egmond et al., 1993 and Ritchie, 1993 (except as indicated)

* Được coi như là độc tố PTX1

** Cho chuột đực uống; với liều 80 mg/kg thể trọng 1/3 số chuột chết;

với liều 100 mg/kg thể trọng tất cả 3 đều chết (Ogino et al., 1997)

*** Cho chuột đực uống (Aune et al., 2002) làm hư hại tim Ogino et al (1997) cho thấy gan bị hư hại nặng