Софийски университет "Св. Климент Охридски"

В края на 2018 г. научен екип от Биологически факултет на СУ “Св. Климент Охридски” в колаборация с изтъкнати и млади учени от Агробиоинститута към ССА и НЦЗПБ, и в партньорство с катедра „Биохимия, молекулна медицина и нутригеномика“ на МУ “Проф. Д-р П. Стоянов” – Варна, ръководени от проф. Диана Иванова, дбн, стартира работа по проект, финансиран от ФНИ на МОН, договор № КП-06-ОПР03/18 от 19.12.2018 г., на тема „Алготоксини - нов рисков фактор за качеството на живот и здравето на хората в България?“. Ръководител на проекта беше проф. д-р Хр. Гагов.

Защо алготоксините са рисков фактор за човешкото здраве?

През последните десетилетия, поради глобалните климатични промени, интензивното антропогенно въздействие върху природата в световен мащаб и други фактори, често се наблюдава масовото развитие на токсични прокариотни микроводорасли (цианобактерии, цианопрокариоти или синьозелени водорасли), проявяващи се в опасни цъфтежи на водоеми.

Продуцираните от цианопрокариотите токсини, наречени алготоксини, се концентрирата в хода на хранителните вериги, което прави много вероятно попадането им в човешкия организъм. Когато се надхвърлят определените за всеки токсин дози се наблюдават специфични и общотоксични ефекти при които се поразяват в различна степен вътрешните органи. Така се провокират алергии, уврежда се черния дроб, храносмилателния тракр, поразява се централната и периферната нервна ситема, и др. Алготоксините увреждат регулаторните механизми на организма, отговорни за неговата хомеостаза, водят до окислителен стрес и могат да провокират или улеснят развитието на злокачествени заболявания. Всички тези факти налагат внимателно и задълбочено изследване на механизмите на действие на алготоксините, както и постоянен мониторинг на потенциалните източници на тези токсини за човека. Последната задача изглежда сравнително проста, но на практика съдържа в себе си уловки. Към обективните спадат бързината на цъфтежа на продуцентите на алготоксини, както и възможността те да се появят на най-неочаквани и нови за тях местообитания. Към субективните спадат компетентността на натоварените с мониторинга специалисти и институции, както и интереса на фирми, които биха претърпели големи загуби при масовата поява на алготоксини в техните аквакултури.

Въпреки данните за патологии и смърт на домашни и диви бозайници и хора научните изследвания за връзката между цъфтежа на цианопрокариоти и причиняваните от тях заболявания са все още в начален етап и едва в последните 10-15 години придобиха наистина системен характер и то само в най-засегнатите региони.

Алготоксините проникват през бариерите на човешкото тяло по различни механизми. Най-лесно това става през лигавицата на храносмилателния тракт при консумиране на питейна вода, морски дарове, други храни и хранителни добавки, но също може да стане през кожата при спорт и релаксация във водоизточници с цъфтеж, чрез инхалация на аерозоли и др.

За един от най-опасните хепатотоксини, т.нар. микроцистин LR, Световната здравна организация препоръчва максимално допустимо количество в питейнита вода от 1 μg/l (WHO 2003). В България все още не съществуват законови норми за допустимите количества алготоксини във водите и проблемът не е осъзнат от обществеността и повечето институции.

В рамките на този проект бяха проведени мащабни изследвания в България. Те показаха не само разпространението и цъфтеж на токсични видове, но и наличието на алготоксини в 16 от изследваните водоеми, сред които и язовири, използвани за питейни води и напояване, а също в големите естествени водоеми по протежение на Черноморското ни крайбрежие.

Работа по проекта

В края на 2020 г. приключи първият етап от изпълнението на проекта, в който в МУ Варна бяха проведени лабораторни анализи за установяване на цитотоксичност в модел на клетъчни култури на човешки кожни фибробласти (Human skin cells) Hs27 на 16 водни проби от летните месеци на 2019 г. Изборът за провеждане на научното изследване с този тип клетъчна линия е провокиран от хипотезата, че трансдермалната абсорбция е вероятен механизъм за проникване на различни токсини, включително и алготоксини, в човешкия организъм от достъпни естествени и изкуствени водоизточници. Получени са резултати, които показват цитотоксично действие на проби от Дуранкулак, Крапец и язовир „Александър Стамболийски“, в сравнение с контролите. Намалението на жизнеспособността на клетките е много по-ясно изразено, когато приложените концентрации се увеличават до 16 %.

Научният екип на Базовата организция СУ „Св. Климент Охридски“ представи резултати от проучванията си на международна конференция в гр. Охрид, С. Македония през 2022 г. и публикува следните статии по темата на този проект – договор с ФНИ – МОН, № КП-06-ОПР03/18 от 19.12.2018 г.:

1. Stoyneva-Gärtner M., Stefanova K., Uzunov B., Radkova M. & Gärtner G. 2022. Cuspidothrix is the first genetically proved anatoxin A producer in Bulgarian lakes and reservoirs. – Toxins 2022, 14, 778. https://doi.org/10.3390/ toxins14110778. IF – 5.075 (2021), SJR=0.884 (2021), Q1
2. Danailova Y, Velikova T, Nikolaev G, Mitova Z, Shinkov A, Gagov H, Konakchieva R. 2022. Nutritional Management of Thyroiditis of Hashimoto. Int J Mol Sci. 23(9):5144. doi: 10.3390/ijms23095144. IF 6.208 (2021), Q1
3. Sazdova I., Keremidarska-Markova M., Chichova M., Uzunov B., Georgiev G., Mladenov M., Schubert R., Stoyneva-Gärtner M., Gagov H. S. Review of Cyanotoxicity Studies Based on Cell Cultures. J. Toxicol. 2022, SJR=0.716 (2021), Q2
4. Chichova M, Tasinov O, Shkodrova M, Mishonova M, Sazdova I, Ilieva B, Doncheva-Stoimenova D, Kiselova-Kaneva Y, Raikova N, Uzunov B, Ivanova D, Gagov H. (2021) New Data on Cylindrospermopsin Toxicity. Toxins. 13: 41. doi: 10.3390/toxins13010041. IF – 5.075 (2021), SJR=0.884 (2021), Q1
5. Stoyneva-Gärtner M., Stefanova K., Descy J.-P., Uzunov B., Radkova M., Pavlova V., Mitreva M. & Gärtner G. 2021. M. aeruginosa and M. wesenbergii were the primary planktonic microcystin producers in several Bulgarian waterbodies (August 2019). - Applied Sciences 11, 357. https://doi.org/10.3390/app11010357 IF=2.842, SJR=0.435 (2020), Q1
6. Uzunov B., K. Stefanova, M. Radkova, J.-P. Descy, G. Gärtner & M. Stoyneva-Gärtner. 2021. First report on Microcystis as a potential microviridin producer in Bulgarian waterbodies. - Toxins 13 , 448. https://doi.org/10.3390/toxins13070448. IF=4.09 (2020), SJR=1.047 (2020), Q1
7. Uzunov B., Stefanova K., Radkova M., Descy J.-P., Gärtner G. & Stoyneva-Gärtner M. 2021. Microcystis species and their toxigenic strains in phytoplankton of ten Bulgarian waterbodies. – Botanica 27 (1): 77-94. 10.2478/botlit-2021-0009 . https://botanicalithuanica.gamtc.lt/administravimas/uploads/09_uzunov_et_al__botanica27_12021_60d3db833f272.pdf | 09_uzunov_et_al__botanica27_12021_60d3db833f272.pdf, SJR=0.141 (2020), SNIP=0.593,
8. Q4 Shkodrova M, Mishonova M, Chichova M, Sazdova I, Ilieva B, Doncheva-Stoimenova D, Raikova N, Keremidarska-Markova M, Gagov H. β-N-Methylamino-L-Alanine (BMAA) Modulates the Sympathetic Regulation and Homeostasis of Polyamines. Toxins. 2023; 15(2):141. https://doi.org/10.3390/toxins15020141. IF – 5.075 (2021), SJR=0.884 (2021),
9. Q1 Mladenov, M.; Lubomirov, L.; Grisk, O.; Avtanski, D.; Mitrokhin, V.; Sazdova, I.; Keremidarska-Markova, M.; Danailova, Y.; Nikolaev, G.; Konakchieva, R.; Gagov, H. Oxidative Stress, Reductive Stress and Antioxidants in Vascular Pathogenesis and Aging. Antioxidants 2023, 12, 1126. https://doi.org/10.3390/antiox12051126. IF (7.675 - 2022), SJR (1.067 - 2022), Q1

Доклади на конференции

1. Stoyneva-Gärtner M., Uzunov B., Michev B. & Gärtner G. 2022. Alien algae and waterfowl as their potential transporting agent in 16 Bulgarian wetlands (2019). - In: Velevski M (ed), Abstract book, Congress of ecologists of the Republic of North Macedonia, with international participation, October 15 th -18 th 2022, Ohrid, Macedonian Ecological Society, Scopje, p. 38.
2. Uzunov B., Gärtner G. & Stoyneva-Gärtner M. 2022. Toxigenic cyanoprokaryotes in 4 lakes and 12 reservoirs of Bulgaria (2019). - In: Velevski M (ed), Abstract book, Congress of ecologists of the Republic of North Macedonia, with international participation, October 15 th -18 th 2022, Ohrid, Macedonian Ecological Society, Scopje, p. 55.