Titolo

UN APPROCCIO INTEGRATO PER IL MONITORAGGIO E LA VALUTAZIONE DI RISCHIO PER LA SALUTE UMANA ASSOCIATO ALLA PRESENZA DI PLANKTOTHRIX RUBESCENS NEL LAGO DI GEROSA

 

Autori

Stefanelli M.*, Vichi S.*, Scardala S.*, Bogialli S.#, Mattei D.*, Corradetti E.§, Gemma S.*, Manganelli M.**, Testai E.*, Funari E.* *Dipartimento Ambiente e Connessa Prevenzione Primaria- Istituto Superiore di Sanità - Roma ; **Dipartimento Ambiente, ISPESL Roma; # Dipartimento di Chimica Università di Roma “La Sapienza" Roma; § ARPA Marche, Ascoli Piceno

 

Abstract

Il lago di Gerosa (Ascoli Piceno) è un piccolo lago artificiale montano (3 km per 600 m) con profondità massima di circa 50 m. Attualmente le acque del lago sono impiegate per uso irriguo, mentre l’attività di balneazione è stata interdetta a causa della segnalazione negli ultimi anni di frequenti fioriture di cianobatteri, principalmente di Planktothrix rubescens, in grado di produrre microcistine (MC), note epatossine. E’ stata effettuata una attività di monitoraggio (con prelievi a cadenza mensile) con un approccio integrato che permettesse di identificare i) le caratteristiche chimico-fisiche e nutrizionali delle acque del lago; ii) la dinamica della popolazione di P. rubescens, identificata sia con osservazione morfologica che attraverso amplificazione della regione dello spaziatore intergenico dell’operone della ficocianina (PC-IGS) per la classificazione tassonomica del genere Planktothrix; iii) le caratteristiche della comunità batterica associata ai cianobatteri, anche attraverso la determinazione di attività ectoenzimatiche (aminopeptidasi, lipasi, alfa-, beta-N-acetyl-glucosidasi, fosfatasi alcalina); iv) i livelli di MC determinati tramite tecniche immunologiche (ELISA) e cromatografiche (LC/MS/MS); v) la identificazione di geni della MC sintetasi (mcyA, mcyB e mcyE) e la loro quantificazione con Real Time PCR (qPCR), come indicatori del potenziale di tossicità. L’identificazione morfologica di Planktothrix come cianobatterio dominante è stata confermata dall’analisi molecolare, che ha escluso la presenza di Microcystis, anche in piccole quantità. Il lago è caratterizzato da condizioni di oligotrofia, anche in occasione della fioritura registrata a Novembre (4.4 x107cell/L), compatibilmente con le caratteristiche di crescita di P. rubescens, che predilige temperature autunnali/ invernali. Non sembra esserci alcuna specifica relazione tra la presenza di cianobatteri e la restante comunità batterica planctonica che rimane pressoché costante durante l’anno, così come le attività enzimatiche ad essa legate. La produzione delle MC, suggerita dalla presenza dei geni mcy, è stata confermata dal test ELISA, che ha rilevato i livelli più elevati di MC totali (intracellulari e disciolte) a Dicembre (2.04 μg/L), un mese dopo la fioritura. L’analisi in LC/MS/MS ha confermato l’andamento e ha identificato la desmetil-MC-RR come congenere più abbondante; MC-RR, desmetil-MC-LR, e MC-YR sono stati determinate in minori quantità; la MC-LR non è mai stata trovata. Il livello di MC totali determinati a Novembre e Dicembre (0.064 e 0.4 μg/L) conferma lo sfasamento tra la densità cellulare e il picco delle concentrazioni di tossine, attribuibile, almeno parzialmente, alla variazione dinamica della potenzialità genetica di produrre tossine all'interno della popolazione di P. rubescens. L’analisi qPCR indica infatti un 30% di cellule in grado di produrre tossina in Novembre contro il 60% a Dicembre. I valori più elevati evidenziati in alcuni mesi dal test ELISA rispetto all’analisi in LC/MS/MS, suggeriscono che P. rubescens, forse a causa delle variazioni nel genotipo, possa produrre non costantemente altri congeneri di MC. La quasi totale assenza di cianobatteri e MC durante i mesi estivi, caratterizzati da intensa attività di balneazione, non giustifica l’interdizione a tale attività. I dati indicano comunque che il monitoraggio ai fini della valutazione del rischio non può essere limitato alla misura della densità cellulare, ma deve essere accompagnato dalla conoscenza della potenziale capacità di produrre tossina, dalla identificazione/ quantificazione delle tossine prodotte, e dalla conoscenza delle caratteristiche specifiche del bacino idrico, per approntare eventuali misure di prevenzione. Inoltre, vista l’importanza delle dinamiche di popolazione, nei periodi di maggior densità cellulare, è necessario intensificare prelievi e analisi (almeno settimanali) per identificare eventuali variazioni di rilievo.