Instituto Federal de Santa Catarina
Introdução ao monitoramento de
algas nocivas e ficotoxinas
Ficotoxinas Marinhas
Mathias Alberto Schramm
Luis Antonio de Oliveira Proença
Thiago Pereira Alves
Ficotoxinas
Biotoxinas
Organismo
produtor
Natureza da toxina
Forma de
incorporação
Medusas
Peptídios
Contato
Moluscos
Peptídios, alcalóides
Inoculação
Insetos
Peptídios
Inoculação
Anfíbios
Alcalóides
Contato
Répteis
Peptídios
Inoculação
Aves
Alcalóides
Contato; ingestão
Mamíferos
Peptídios
Inoculação
Microalgas
Diversas naturezas: alcalóides, Contato, inalação,
éteres policíclicos, iminas, etc. ingestão.
Ficotoxinas marinhas
●
São Metabólitos secundários
●
●
●
Micromoléculas que possuem geralmente estruturas
complexas, baixo peso molecular, marcante atividade
biológica e são encontradas geralmente em
concentrações baixas.
São substâncias de composição química variada,
sintetizadas por microalgas.
Qual o significado ecológico?
Ficotoxinas marinhas
●
●
●
●
Através de diferentes mecanismos de ação
promovem efeitos nocivos (tóxicos) sobre outros
organismos.
Alguns destes compostos são nocivos aos
humanos, provocando diferentes sintomas.
As que podem ser transmitidas por alimentos
(recursos pesqueiros) tem especial importância
para a saúde pública.
Por este motivo o controle sanitário dos recursos
pesqueiros é fundamental antes do consumo.
Ficotoxinas marinhas
●
Impactos
Ficotoxinas marinhas
●
No Brasil, são poucos os registros de intoxicações de
humanos por ficotoxinas, mas as florações nocivas e
as contaminações de recursos pesqueiros ocorrem.
Ficotoxinas
Material examinado
Data
Local
Ácido Okadáico
Carne de mexilhões
1996
Armação do Itapocoroy (SC)
Saxitoxina e congêneres
Carne de mexilhões
1997
Armação do Itapocoroy (SC)
Ácido Domóico
Floração de Pseudo-nitzschia pseudodelicatissima
2001
Armação do Itapocoroy (SC)
Lipofílicas (DSP)
Carne de mexilhão Perna perna
2004
São Francisco do Sul (SC)
Saxitoxina e congêneres
Carne de mexilhão Perna perna
2006
Penha (SC)
Lipofílicas (DSP)
Carne de mexilhão Perna perna e ostra C. gigas
2007
Florianópolis, Palhoça, Bombinhas e
Governador Celso Ramos (SC)
Lipofílicas (DSP)
Carne de molusco Donax sp. de praia arenosa
2007
São Francisco do Sul (SC)
Ácido Okadáico
Carne de mexilhão P. perna e ostra C. gigas
2008
Palhoça (SC) e Florianópolis (SC)
Ácido Okadáico e DTX-1
Floração de Dinophysis acuminata
2008
São Francisco do Sul (SC)
Lipofílicas (DSP)
Carne de mexilhão Perna perna de banco natural
2008
Norte da Ilha, Florianópolis (SC)
Ácido Domóico
Carne de mexilhão Perna perna, ostra C. gigas e
vieira
2009
Baía Sul Florianópolis (SC) e Palhoça
(SC)
Ácido Okadáico
Carne de mexilhão Perna perna
2009
Baía Sul Florianópolis (SC) e Palhoça
(SC)
Ácido Okadáico
Carne de mexilhão Perna perna e ostra C. gigas
2010
Bombinhas (SC)
Como chegam aos humanos
• Contato direto com a pele na água.
• Pelo aerosol (ondas quebrando na praia).
• Pela ingestão de água de consumo.
• Pela ingestão de pescado.
• Outras formas.
Ficotoxinas nos alimentos
• As toxinas das algas não modificam o sabor ou
cheiro do fruto do mar.
• As toxinas não tem cor e não podem ser
detectadas pelo pescador ou pelo consumidor.
• As toxinas não são destruídas pelo cozimento
ou processamento dos produtos.
Ficotoxinas
●
●
Historicamente as ficotoxinas foram agrupadas e
nomeadas de acordo com os sintomas
produzidos e a origem da intoxicação em
humanos:
●
Paralytic Shellfish Poisoning – causa paralisia.
●
Diarrheic Shellfish Poisoning – causa diarréia.
●
Cyanotoxins – produzida por cianobactérias.
●
Hepatotoxins – causam lesões no fígado.
●
Neurotoxins – afetam o sistema nervoso.
Existe uma tendência a readequação
nomenclatura dessas substâncias.
na
Ficotoxinas em recursos
pesqueiros
●
Na classificação baseada nas estruturas ou características
químicas, segundo o CODEX – Committee on fish and
fisheries
products
(Expert
consultation
2004
–
FAO/IOC/WHO),foram agrupadas em:
●
grupo dos azaspirácidos (AZA)
●
grupo das iminas cíclicas
●
grupo do ácido domóico (DA)
●
grupo do ácido okadáico (OA)
●
grupo das brevetoxinas (BTX)
●
grupo das pectenotoxinas (PTX)
●
grupo da saxitoxina (STX)
●
grupo da yessotoxina (YTX)
●
grupo da ciguatoxina (CTX)
Ficotoxinas marinhas
●
●
●
●
As ficotoxinas marinhas também podem ser
agrupadas de acordo com suas características de
solubilidade como hidrossolúveis (hidrofílicas) e
lipofílicas.
É em função dessas características que são
acumuladas em diferentes órgãos e tecidos.
Entre as hidrossolúveis encontram-se as toxinas
dos grupos da saxitoxina e do ácido domóico.
As demais toxinas são lipofílicas, em diferentes
graus. Em alguns casos tem características
mistas (apolar-polar).
Toxinas hidrosolúveis
●
●
●
●
●
Grupo Saxitoxina
São potentes neurotoxinas que causam efeitos
neurológicos severos.
Produzidas principalmente por espécies de
dinoflagelados dos gêneros Gymnodinium,
Alexandrium.
Elas bloqueiam a corrente de excitação das
células nervosas e musculares, resultando em
paralisia, com morte por asfixia.
Paralytic Shellfish Poisoning (PSP)
Toxinas hidrosolúveis
●
Grupo Saxitoxina (PSP)
Toxinas hidrosolúveis
Grupo Saxitoxina (PSP)
Fator de Toxicidade das Toxinas Paralisantes
STX = 1
1
0,9
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
dcGTX-4
dcGTX-1
dcNEO
GTX-6
C1
C3
C4
GTX-5
C2
GTX-2
dcSTX
GTX-3
dcGTX-2
GTX-4
dcGTX-3
NEO
0
GTX-1
0,1
STX
●
Toxinas hidrosolúveis
●
●
●
●
●
Ácido domóico
O ácido domóico é um aminoácido análogo ao ácido
glutâmico, classificado como neuro-excitante ou
excito-toxina, produzido por espécies de diatomáceas
do gênero Pseudonitzschia.
Esta toxina atua na despolarização dos neurônios
provocando a ruptura das sinapses, interferindo na
neurotransmissão no cérebro.
O ácido domóico imita a ação do ácido glutâmico, o
que explica por que a amnésia é o efeito final dessa
síndrome.
Amnesic Shellfish Poisoning (ASP)
Toxinas hidrosolúveis
●
Ácido domóico (ASP)
Toxinas liposolúveis
●
●
●
●
As toxinas lipofílicas associadas a moluscos e peixes
são em sua maioria poliéteres, não polares ou com
baixa polaridade, facilmente solubilizados em
solventes orgânicos como acetona, metanol,
clorofórmio, diclorometano, etc.
Essas toxinas são divididas em diferentes grupos :
a) Ácido Okadáico; b) Pectenotoxina; c) Yessotoxina;
d) Azaspirácidos; e) Iminas Cíclicas; f) Brevetoxina; g)
Ciguatoxina.
Além dessas toxinas, outros poliéteres podem
representar problemas emergentes, como o caso da
palytoxina e análogos, produzidos por dinoflagelados
bentônicos.
Toxinas liposolúveis
●
●
●
●
●
Ácido okadáico
O grupo do ácido okadáico e seus congêneres, as
dinophysistoxinas, é o principal responsável pela
síndrome diarréica – Diarrheic Shellfish Poisoning
(DSP).
Estas ficotoxinas são poliéteres termo-estáveis,
isolados de várias espécies de dinoflagelados
marinhos pertencentes aos gêneros Dinophysis e
Prorocentrum.
As ficotoxinas desse grupo apresentam potente efeito
de inibição das proteínas fosfatase, com inflamação
das células do trato digestivo, causando diarréia.
Em SC já foram encontrados AO, DTX-1 e DTX-2.
Toxinas liposolúveis
●
Ácido okadáico (DSP)
Ácido Ocadáico: R1= CH3; R2=R3=R4=H
Dtx-1: R1=R2= CH3; R3=R4=H
Dtx-2: R1= H; R2= CH3; R3=R4=H
Dtx-3: R1=R2= CH3; R3= acyl; R4=H
Dtx-4: R1= CH3; R2=R3=H; R4=
Dtx-5a: R1= CH3; R2=R3=H; R4=
Dtx-5b: R1= CH3; R2=R3=H; R4=
Toxinas liposolúveis
Toxinas liposolúveis
●
●
●
●
●
●
Grupo Yessotoxinas
As toxinas desse grupo são éteres policíclicos com 11
anéis, uma extremidade insaturada e a outra com dois
éteres sulfatados. Saem no extrato de DSP!!!
Mais de 90 análogos diferentes são conhecidos.
Podem ser produzidas pelos dinoflagelados
Protoceratium reticulatum e Lingulodinium polyedrum,
ainda não foram descritos para águas brasileiras.
Entretanto, já foram detectadas a presença de YTX e
45-hyd-YTX em amostras de mexilhão em SC.
Yessotoxinas apresentam toxicidade somente em
injeções intraperitoneais. Nenhum efeito adverso foi
observado em humanos.
Toxinas liposolúveis
●
Grupo Yessotoxinas
Yessotoxina (YTX):
R1= SO3Na; R2=
45-Hydroxi-YTX:
R1= SO3Na; R2=
45,46,47-Trinor-YTX: R1= SO3Na; R2=
Homo-YTX:
R1= SO3Na; R2=
45-Hydroxi-Homo-YTX: R1= SO3Na; R2=
1-Desulfo-YTX:
Carboxy-YTX:
R1= H; R2=
R1= SO3Na; R2=
Toxinas liposolúveis
●
●
●
●
●
●
Grupo Azaspirácidos
As ficotoxinas desse grupo apresentam em sua
estrutura química uma amina heterocíclica terminal e
um grupo funcional carboxílico alifático.
Atualmente, mais de 20 compostos análogos fazem
parte desse grupo. Saem no extrato de DSP!!!
Provocam náuseas, vômitos, diarréia e cólicas
abdominais agudas nos consumidores de moluscos
como ostras, mexilhões, vieiras e berbigões.
Produzido por Azadinium spinosum, ainda não
descrito para águas brasileiras.
Em SC já foram detectadas em P. perna as
variantes AZA-1 e AZA-2
Toxinas liposolúveis
●
Grupo Azaspirácidos
Toxinas liposolúveis
●
●
●
Grupo Pectenotoxinas
A principal ficotoxina deste grupo é a Pectenotoxina-2
(PTX-2), produzida por algumas espécies de
microalgas do gênero Dinophysis.
Quinze análogos diferentes já foram descritos até o
ano de 2009. Em SC já foi encontrada a PTX-2.
●
Sempre aparecem associadas ao grupo Okadáico.
●
Saem no extrato de DSP!!!
●
Não apresentam o mesmo mecanismo de ação do
ácido okadáico e dinophysistoxinas, não produzindo
diarréia.
Toxinas liposolúveis
●
Grupo Pectenotoxinas
Ptx-1: R= CH2OH; R no C7
Ptx-2: R= CH3; R no C7
Ptx-3: R= CHO; R no C7
Ptx-4: R= CH2OH; S no C7
Ptx-5: R= não identificado
Ptx-6: R= COOH; R no C7
Toxinas liposolúveis
●
●
●
●
●
Grupo Iminas Cíclicas
São compostas por estruturas macrocíclicas com uma
função imina, incluindo a gymnodimina, espirolídeos,
pinnatoxinas, pteriatoxinas, entre outras.
Descobertas devido a sua toxicidade aguda em
injeções intraperitoneais de extratos lipofílicos em
camundongos.
Quando presentes em concentrações elevadas,
matam rapidamente os animais, interferindo nos
ensaios de ácido okadáico e dos azaspirácidos.
Potencial tóxico através da ingestão extremamente
reduzido. Até o momento sem evidências de efeito
tóxico em humanos por ingestão de moluscos.
Toxinas liposolúveis
●
Grupo Iminas Cíclicas
Spirolídeos
Gymnodiminas
Gymnodimina A
Gymnodimina B
Spirolídeo B
Spirolídeo C
Spirolídeo D
Desmetil-Spirolídeo C
Desmetil-Sperolídeo D
Toxinas liposolúveis
●
●
●
●
Grupo Brevetoxinas
São éteres policíclicos arranjados em duas
configurações estruturais básicas (tipo A e tipo B),
produzidos pelo dinoflagelado Karenia brevis.
Responsável pela síndrome neurotóxica pelo
consumo de mariscos (Neurotoxic Shellfish Poisoning
– NSP) por produzir sintomas neurológicos e
gastrointestinais em humanos.
As brevetoxinas também foram associadas
mortandades de peixes e mamíferos marinhos.
a
Toxinas liposolúveis
●
Grupo Brevetoxinas
Brevetoxina-A (BTX-A):
Brevetoxina-B (BTX-B): R=
Brevetoxina-C (BTX-C): R=
Dehydrobrevetoxina-B: R=
Toxinas liposolúveis
●
●
●
●
Grupo Ciguatoxinas
Ciguatera é uma intoxicação alimentar causada por
um grupo de potentes ficotoxinas que acumulam na
carne de peixes e é considerada um dos maiores
problemas econômicos e sociais em regiões tropicais
e sub-tropicais.
A ciguatera é causada por um “coquetel” de toxinas,
entre elas as ciguatoxinas, maitotoxinas e ácido
okadáico. Esses poliéteres provocam desde distúrbios
gastrointestinais a neurológicos.
Outras toxinas, como a palytoxina, ovatoxina também
podem estar envolvidas na intoxicação ciguatérica.
Toxinas liposolúveis
●
Grupo Ciguatoxinas
Ciguatoxina
Maitotoxina
Toxinas liposolúveis
●
Grupo Prymnesinas
Toxinas liposolúveis
●
Grupo Palytoxinas
Palytoxina
Putative Palytoxina
Ovatoxina-A
Ovatoxina-B
Ovatoxina-C
Ovatoxina-D
Ovatoxina-E
Toxinas liposolúveis
Toxina
Fórmula
PM
DL50(ug/Kg)
Origem
Ácido Okadáico
C44H68O13
804
200
Dinophysis spp.; Prorocentrum lima
Dinophysistoxina-1
C45H70O13
818
160
Dinophysis spp.; Prorocentrum lima
Dinophysistoxina-2
C44H68O13
804
---
Dinophysis spp.; Prorocentrum lima
Dinophysistoxina-3
C61H100O14
1056
250
Dinophysis spp.; Prorocentrum lima
Pectenotoxina-1
C47H70O15
874
250
Dinophysis fortii
Pectenotoxina-2
C47H70O14
858
230
Dinophysis fortii
Pectenotoxina-6
C47H68O16
888
500
Dinophysis fortii
Yessotoxina
C55H80O21S2Na2
1141
100
Protoceretium reticulatum,
Lingulodinium polyedra
Brevetoxina B
C50H70O14
894
60
Karenia brevis
42-dihidroBrevetoxina B
C50H72O14
896
---
Karenia brevis
Brevetoxina B3
C64H100O17
1164
300
Karenia brevis
Ciguatoxina
C60H86O19
1110
0,35
Gambierdiscus toxicus
Maitotoxina
C164H256O68S2Na2
3422
0,05
Gambierdiscus toxicus
Síndromes associadas a
moluscos
●
Paralytic Shellfish Poisoning – (PSP)
●
●
Amnesic Shellfish Poisoning – (ASP)
●
●
Stx, dc-Stx, Neo-Stx, dc-Neo-Stx, Gtx’s
AD, epi-AD, iso-AD
Diarrheic Shellfish Poisoning – (DSP)
●
AO, Dtx’s, AZA, YTX.
Limites
●
Regulamento do Brasil
Fonte
Toxinas de referência
Limites máximos
Método de detecção
Normas
Saxitoxinas
800 g de equivalente de
Método biológico
INI n.7
(Stx, Neo-Stx, dc-Stx,
saxitoxina / Kg
HPLC – FLD
08/05/2012
dc-Neo-Stx, etc.....)
(400MU/100g)
e outros
Ácido Domóico
20 mg de ác. domóico / Kg
HPLC – DAD
Portaria n.204
28/06/2012
LC-MS/MS
Ácido Okadáico +
160 g de equivalente de
LC-MS/MS
Dinophysistoxinas
ácido okadáico / Kg
Método biológico
(Dtx-1, Dtx-2, Dtx-3)
e outros
Yessotoxinas
1 mg de equivalente de
LC-MS/MS
(Ytx, 45 OH Ytx, Homo
yessotoxinas / Kg
Método biológico
Ytx, 45 OH Homo Ytx)
e outros
Azaspirácidos
160 g de equivalente de
LC-MS/MS
(AZA1, AZA2, AZA3)
azaspirácido / Kg
Método biológico
e outros
Café?
Instituto Federal de Santa Catarina
Introdução ao monitoramento de
algas nocivas e ficotoxinas
Bioacumulação de ficotoxinas em
moluscos
Mathias Alberto Schramm
Luis Antonio de Oliveira Proença
Thiago Pereira Alves
BIOACUMULAÇÃO
Bioacumulação em organismos
●
Organismos filtradores e não filtradores.
Fatores que influenciam

Metabolismo dos organismos (moluscos ou outros)

Período da vida do organismo (moluscos ou outros)

Temperatura da água (relação com a fisiologia)

Salinidade


Tipo de hábitat/vida (fixo, cultivo/natural,
superfície/fundo)
Qualidade e quantidade de alimento (espécies de
algas)

Tempo de exposição ao organismo toxigênico

Tipo de toxina e organismos produtores

Outros….
Tipo de toxina
●
●
Toxinas liposolúvies
●
Afinidade por tecidos
●
Bioacumulação na cadeia trófica (ciguatera)
Toxinas hidrosolúveis
●
Afinidade por tecidos x eliminação
Liposolúvies – glândula digestiva
Hidrosolúvies – corpo inteiro
Tipo de microalga
●
●
Algumas microalgas produzem toxinas sob
diferentes condições (hora produzem, hora não).
Algumas algas tem comportamento diferenciado
segundo o ambiente dia /noite, estratificação
Pseudo-nitzschia spp
Dinophysis spp
Gymnodinium spp
Ácido domóico
Ácido epi-domóico
Ácido okadáico
Dinophysistoxinas
Saxitoxina
e derivados
Tipo de microalga
●
●
Efeito de “diluição” entre as espécies presentes.
Efeito da toxina sobre o organismo filtrador
(rejeição/ diminuição na velocidade de filtração)
Tipo de organismo
●
Ostras (nativa ou japonesa).
●
Mexilhão.
●
Berbigão.
●
Vieira.
Exemplo
●
Mean
SD
N
maximo
Diferença de acúmulo de toxinas DSP entre mexilhão
e ostra em Santa Catarina – evento de 2008
data
site
sal
Tot. Phyto
D.acum
Dac/pt
DSPCG
ugHPCG
DSPPP
ugHPPP
PP/CG ratio
7/4/2008
8
32
293371
1400
0,477
-1
270,75
1
946,73
3,5
9/4/2008
8
1202340
1800
0,150
-1
132,6
1
626,0
4,7
11/4/2008
8
32
589147
1350
0,229
-1
92,5
1
320,0
3,5
14/4/2008
8
33
192374
900
0,468
-1
101,9
1
1115,5
11,0
16/4/2008
8
35
102199
450
0,440
-1
63,4
-1
1445,8
22,8
11/4/2008
20
32
690143
1620
0,235
-1
32,4
1
470,8
14,5
14/4/2008
20
34
156304
1500
0,960
-1
115,7
1
1666,7
14,4
16/4/2008
20
35
126246
1600
1,267
-1
95,3
1
2422,4
25,4
16/4/2008
21
35
78152
950
1,216
-1
131,7
1
712,7
5,4
9/4/2008
27
32
579528
6600
1,139
-1
80,8
1
1049,3
13,0
11/4/2008
27
32
512197
17600
3,436
-1
67,7
1
879,2
13,0
14/4/2008
27
35
504983
3300
0,653
-1
74,7
1
804,9
10,8
16/4/2008
27
34
45689
1500
3,283
-1
201,0
1
614,6
3,1
39550,6
17,6
33,4
390205,6
3120,8
1,1
-1,0
112,3
0,8
1005,7
11,2
3,1
8,2
1,4
345721,7
4796,0
1,1
0,0
43,2
0,6
591,4
7,2
13
13
13
13
13
13
13
13
13
13
13,0
201,0
2422,4
Alimentação seletiva em ostras
Brânquias de ostras:
2 tipos de filamentos
Capaz de transporte bidirecional; seleção de
partículas nas brânquias e
palpos labiais
Alimento
Boca
Partículas
indesejáveis
Slide cedido por Luiz Mafra Jr.
Adaptado de Ward et al., 1994
Alimentação seletiva em mexilhões
Brânquias de mexilhões (G) : somente filamentos ordinários
Transporte de
partículas simples e
unidirecional; seleção
somente nos palpos
labiais (P)
Ventral
Posterior
Pseudofezes
(Boca)
Anterior
Alimento
Partículas
indesejáveis
Dorsal
Slide cedido por Luiz Mafra Jr.
Tipo de hábitat / forma de cultivo
●
Bancos naturais
●
Cultivo suspenso fixo
●
Cultivo em espinhéis (long-lines)
●
Cultivo de mesa
●
Cultivo de fundo
Tipo de hábitat / forma de cultivo