Avaliação da interação de Escherichia coli enterohemorrágica (EHEC) pertencente ao sorotipo O157: H7 isoladas de bovinos assintomáticos e de doença humana com células enterocíticas humanas (linhagem Caco-2)

Reconhecida como agente de doença humana em 1982, E.coli enterohemorrágica (EHEC) pode causar diarréia sanguinolenta, colite hemorrágica e síndrome hemolítica urêmica (SHU). EHEC constitui um subgrupo especialmente virulento das E.coli produtoras de toxina de Shiga (Stx). O fator crítico da sua virulência é a toxina Shiga, capaz de interromper a síntese proteica da célula eucariótica. São conhecidos dois subgrupos de Stx, Stx1 e Stx2. Stx1 possui duas variantes Stx1c e Stx1d. Stx2 possui muitas variantes. Estudos epidemiológicos sugerem que cepas com os perfis toxigênicos Stx2 ou Stx2/Stx2c seriam mais frequentemente associadas a pacientes com SHU. Além da expressão de Stx, EHEC do sorotipo O157:H7 colonizam a mucosa intestinal induzindo a formação de lesões denominadas attaching/effacing (A/E). Para a produção da lesão A/E, é necessária a presença de uma ilha de patogenicidade cromossômica denominada LEE, composta por cinco operons, LEE 1 a LEE5. Em LEE 5 são codificadas a adesina intimina e o seu receptor Tir, o qual é translocado por um sistema de secreção tipo III (SSTT) e em LEE 4 são codificadas as proteínas secretadas EspA,B e D. Em EHEC O157:H7 são descritos muitos fatores de virulência, codificados em ilhas de patogenicidade, no cromossomo e no megaplasmídio pO157. Bovinos são o principal reservatório deste patógeno e alimentos de origem bovina e produtos contaminados com fezes de bovinos são causadores de surtos epidêmicos. Em nosso país EHEC O157:H7 é isolada do reservatório animal mas é muito rara a sua ocorrência em doença humana. Notamos que nas cepas bovinas predomina Stx2c, enquanto nas cepas humanas predomina o perfil toxigenico Stx2/Stx2c. Quanto a interação com enterocitos humanos cultivados in vitro (linhagem Caco-2), verificamos que tanto cepas bovinas quanto humanas mostram idêntica capacidade de invadir e persistir no compartimento intracelular das células Caco-2. No entanto, em comparação com as cepas humanas, as cepas bovinas mostram uma reduzida capacidade de produzir lesões A/E. Empregamos qPCR para aferir a transcrição de três diferentes locus (eae, espA e tir) situados nos operons LEE4 e LEE5 de cepas bovinas e humanas, durante a infecção de células Caco-2. Verificamos diferenças na expressão dos genes, especialmente espA, entre cepas bovinas e humanas com maior expressão para estas ultimas, em linha com os achados dos testes FAS. Através de clonagem e expressão de proteínas recombinantes, purificamos as proteínas Eae, EspA e Tir e obtivemos anticorpos específicos, empregados para acompanhar a sua expressão ao longo da infecção de células Caco-2, por imunofluorescencia. Verificamos que as três proteínas são detectadas tanto em cepas bovinas quanto humanas, mas nestas ultimas, a marcação é precoce e torna-se mais intensa com o avanço da infecção. Nossos resultados indicam que cepas EHEC O157:H7 isoladas do reservatório bovino em nosso país apresentam diferenças importantes em relação ao perfil toxigenico e a capacidade de indução de lesões A/E, características apontadas na literatura como relevantes para a virulência do micro-organismo. Por outro lado, nossos achados quanto a capacidade de invadir e multiplicar-se no interior de enterócitos pode explicar a persistência do patógeno no reservatório animal e a sua capacidade de transmissão horizontal.

Determinação do perfil fenotípico e genotípico de amostras de Staphylococus aureus resistentes à meticilina (MRSA) e sensíveis a antibióticos não ß-lactâmicos em cinco hospitais no município do Rio de Janeiro

Staphylococcus aureus resistente à meticilina (MRSA) é um dos principais microrganismos envolvidos nas Infecções relacionadas à Assistência à Saúde (IrAS). Porém, um clone de MRSA, o CA-MRSA, emergiu na comunidade e atualmente vem sendo agente de IrAS. O objetivo desta dissertação é avaliar fenotípica e genotipicamente 111 amostras de Staphylococcus aureus resistentes à meticilina e sensíveis a antibióticos não ß-lactâmicos de pacientes atendidos em cinco hospitais no município do Rio de Janeiro. Utilizando os critérios padronizados pelo CLSI 2012, foram determinadas as susceptibilidades a 11 antimicrobianos pelo método de disco difusão em ágar e concentração inibitória mínima para vancomicina e oxacilina pelo método da microdiluição em caldo. A multirresistência (resistência a 3 ou mais antimicrobianos não ß-lactâmicos) foi observada em 31,5% das amostras, sendo que 53,2% apresentaram resistência ao antimicrobiano clindamicina, uma das opções para o tratamento empírico das infecções de pele/tecidos moles. 86,4% apresentaram concentração inibitória mínima (CIM) para vancomicina ≥ 1,0 g/mL ou seja, elevado percentual de amostras associadas ao fenômeno MIC creep, o qual está associado ao insucesso na terapia antimicrobiana anti-MRSA. Não foi observado até o momento nenhuma amostra com CIM ≥ 4cg/mL para vancomicina, entretanto, já há resistência à linezolida em quatro hospitais do estudo. A tipificação do SCCmec nos permitiu classificar 4,5% das amostras em HA-MRSA e 86,5% em CA-MRSA, nas quais a resistência heterogênea típica à oxacilina foi observada em 57,2%. A toxina de Panton-Valentine (PVL) foi identificada pela metodologia de PCR em 28% das amostras com genótipo CA-MRSA. Os fatores de riscos clássicos, da literatura, relacionados à infecção por HA-MRSA foram também observados nos pacientes com infecção por CA-MRSA portadoras de SCCmec IV e V. No intuito de verificar a existência de similaridades genéticas ou a presença de clone predominante entre as amostras dos cinco hospitais, foi realizada a técnica de eletroforese em gel sob campo pulsado (PFGE) e observou-se diversidade genética assim como a presença de amostras com padrões similares aos clones OSPC (18,5%) e USA400. Não foram encontradas amostras com padrões de eletroforese similares aos clones USA300, USA800 e CEB. É essencial a vigilância da resistência aos antimicrobianos não ß-lactâmicos no CA-MRSA, em especial à vancomicina. A mudança na epidemiologia deste microrganismo vem impactando os padrões característicos dos genótipos limitando os critérios de diferenciação entre eles. Neste contexto, as técnicas moleculares atuam como excelentes ferramentas de caracterização. O conhecimento do patógeno auxilia na elaboração e implementação de medidas preventivas, contribuindo para o controle da doença tanto no ambiente hospitalar quanto na comunidade.

Epidemiologia molecular de Staphylococcus aureus resistentes à meticilina (MRSA) isolados de pacientes com Fibrose Cística

Staphylococcus aureus resistente à meticilina (MRSA) é um importante patógeno pulmonar em pacientes com fibrose cística (FC). Caracteriza-se pela resistência a todos os β-lactâmicos, devido a presença do elemento genético móvel SCCmec o qual abriga o gene mecA. Além disso, é reconhecido por vários fatores de virulência o qual destacamos a toxina Panton-Valentine Leukocidin (PVL), uma citolisina formadora de poros na célula hospedeira, e por apresentar diversos clones epidêmicos envolvidos em surtos hospitalares. O objetivo desse estudo foi caracterizar a epidemiologia de MRSA, isolados de pacientes com FC referente a dois centros de referência no Rio de Janeiro a partir da aplicação de técnicas fenotípicas e genotípicas. Um total de 57 amostras de MRSA foi submetido ao teste de difusão em ágar para 11 antimicrobianos a fim de avaliar perfil de resistência, com aplicação da técnica da PCR foi tipificado o SCCmec e investigado a presença do gene LukS-PV responsável pela codificação da toxina PVL com intuito de estabelecer uma melhor caracterização epidemiológica dos clones identificados pela técnica do MLST (Multilocus Sequence Typing). Os antimicrobianos não β-lactâmicos apresentaram um percentual de resistência abaixo de 50%, em que destacamos a eritromicina com o maior percentual 45,6% e quanto ao perfil de resistência 24,6% foram multirresistentes. Com exceção do SCCmec II, os outros tipos foram encontrados (I, III, IV e V) com os respectivos percentuais de 22,8% (n=13), 7,1% (n=4), 61,4% (n=35) e 3,5% (n=2) e apenas 5,3% (n=3) das amostras não foram caracterizadas, não há dados da prevalência do SCCmec IV. Vinte (35,1%) amostras apresentaram produtos de amplificação compatível com a presença do gene lukS, aproximadamente metade dessas amostras (55%) estava correlacionada ao SCCmec IV. Com a análise do MLST, obtivemos os STs 1 (n=1, 1,7%), 5 (n=28, 49,1%), 30 (n=11, 19,3%), 72 (n=1, 1,7%), 398 (n=1, 1,7%), 1635 (n=7, 12,3%), 1661 (n=2, 3,5%), 239 (n=5, 8,8%), e ainda identificamos um novo ST (2732) presente em 1 amostra. A partir de uma análise associativa entre o MLST e o SCCmec foi possível observar a presença de linhagens características de clones epidêmicos, como o UK-EMRSA-3 (ST5, SCCmec I), USA 800/pediátrico (ST5, SCCmec IV), Oceania Southwest Pacific Clone - OSPC (ST30, SCCmec IV) e Brazilian Epidemic Clone - BEC (ST239, SCCmec III). Em conclusão este estudo é o primeiro a caracterizar linhagens epidêmicas de MRSA nos centros de atendimento a pacientes com FC no Rio de Janeiro, sendo necessário um monitoramento constante a fim de evitar a disseminação desses clones.

Correlação entre a espessura da parede vesical e os achados urodinâmicos em pacientes com lesão medular traumática. Avaliação da influência das alterações morfológicas da bexiga nos resultados da injeção de toxina botulínica tipo-A no detrusor

Medir a espessura da parede vesical (EPV) através da ultrassonografia, correlacioná-la com os parâmetros urodinâmicos e avaliar o papel destes parâmetros para lesão do trato urinário superior. Avaliar também o papel das alterações da forma da bexiga nos resultados de injeção de toxina botulínica tipo-A (BTX-A) no detrusor em pacientes com lesão medular traumática (LMT). Trata-se de dois estudos. O primeiro é um estudo transversal de 272 pacientes com LMT submetidos à ultrassonografia renal e de bexiga e estudo urodinâmico. A parede anterior da bexiga foi medida e comparada com os dados urodinâmicos. A cistografia foi realizada em 57 pacientes. O segundo foi um estudo prospectivo avaliando os resultados da injeção de BTX-A no detrusor em 27 pacientes considerando os achados urodinâmicos (pré e pós procedimento) e as deformidades da bexiga (cistografia). A média da EPV foi de 3,94 mm e foi estatisticamente maior em pacientes com hiperatividade detrusora neurogênica associada à dissinergia vesicoesfincteriana (HDN/DVE), em comparação com aqueles sem DVE (p<0,001). Essa média também foi maior em pacientes com complacência < 20 mL/cmH2O, comparada aos pacientes com complacência ≥ 20 mL/cmH2O (p<0,001). A média da pressão detrusora máxima (Pdet Max) foi estatisticamente maior nos pacientes com refluxo vesicoureteral (RVU) em comparação com aqueles sem RVU (100,7 vs 61,2 cmH2O respectivamente, p=0,022). Pacientes com complacência < 20 mL/cmH2O apresentaram prevalência de hidronefrose 4,2 vezes maior, comparada aos pacientes com complacência ≥ 20 mL/cmH2O. Não houve associação estatística entre EPV e hidronefrose ou RVU. Vinte e sete pacientes foram submetidos à injeção de BTX-A no detrusor. A média de tempo de continência urinária foi de 8 meses. Nove pacientes (33,3%) tinham forma vesical alterada e 8 casos (29,6%) tinham divertículos. A capacidade cistométrica máxima, Pdet max, volume reflexo e complacência não apresentaram diferença significativa na presença de divertículos ou alteração da forma. O aumento da EPV está associado à complacência < 20 mL/cmH2O e HDN/DVE em pacientes com LMT. No entanto, não houve relação entre a EPV e hidronefrose ou RVU. Baixa complacência e HDN/DVE são os principais fatores de risco para dano ao trato urinário superior. A presença de divertículos ou alteração da forma vesical não influenciou nos resultados após injeção de BTX-A no detrusor.

Diversidade de respostas de Corynebacterium diphtheriae frente a agentes oxidantes: resistência, adaptação e envolvimento do determinante de resistência ao telurito (TeR) e do sistema OxyR na virulência bacteriana

Corynebacterium diphtheriae é um importante patógeno humano e agente causal da difteria. Embora seja observada uma redução mundial no número de casos da doença, a difteria permanece endêmica em muitos países e surtos são esporadicamente notificados. No Brasil, o último surto ocorreu no estado no Maranhão e revelou mudanças em aspectos clínico-epidemiológicos da doença. Diferentemente da maioria das cepas de difteria brasileiras, que pertencem ao biovar mitis, nesse surto dois diferentes pulsotipos de C. diphtheriae biovar intermedius foram isolados. Além disso, sinais patognomônicos da doença não foram relatados em parte dos casos. C. diphtheriae também vem sendo relacionado com quadros de infecções invasivas, apesar de ser reconhecido como patógeno tipicamente extracelular. Em conjunto, estas mudanças no perfil das infecções por C. diphtheriae sugerem a existência de outros fatores de virulência além da produção da toxina diftérica. Neste sentindo, foram realizadas análises de tipagem molecular e de genômica comparativa para avaliar a diversidade genética e o potencial de virulência de cepas de C. diphtheriae isoladas de difteria clássica e infecções invasivas. Os resultados obtidos demonstram a circulação de diferentes clones invasores no Brasil. Além disso, revelaram diferenças marcantes na presença e na composição de ilhas de patogenicidade entre as amostras, bem como nos genes sob regulação do DtxR e nas sequências dos corinefagos integradas ao cromossomo bacteriano. Uma vez que o potencial invasor bacteriano e a persistência no ambiente podem estar relacionados à tolerância ao estresse oxidativo, foram procurados nos genomas sequenciados, genes possivelmente envolvidos neste processo. Dentre estes, os genes DIP0906, predito como gene de resistência ao oxidante telurito (TeO32-), e DIP1421, codificador do regulador transcricional OxyR, foram caracterizados funcionalmente e tiveram seus papéis na patogenicidade investigados. Ensaios in vivo utilizando o nematódeo Caenorhabditis elegans demonstraram que ambos são importantes para a virulência de C. diphtheriae. Além da resistência ao TeO32, DIP0906 parece contribuir para a resistência ao peróxido de hidrogênio (H2O2) e para a viabilidade no interior de células respiratórias humanas. Já OxyR, além de controlar negativamente a resposta ao H2O2, parece estar envolvido com a ligação de C. diphtheriae a proteínas plasmáticas e de matriz extracelular. Adicionalmente, foi investigada resistência e a capacidade de adaptação de C. diphtheriae frente a agentes oxidantes, através da indução de resposta adaptativa e/ou resistência cruzada e da formação de biofilme. As cepas de C. diphtheriae apresentaram diferentes níveis de resistência e um comportamento heterogêneo na presença dos agentes oxidantes, o que sugere a existência de diferentes estratégias de sobrevivência e adaptação de C. diphtheriae nas condições de estresse oxidativo.

Estudo das características fenotípicas e genotípicas de amostras de Corynebacterium pseudotuberculosis

Uma vez que C. pseudotuberculosis é o agente etiológico de processos infecciosos em animais caprinos e ovinos e que também pode ser isolado de processos infecciosos em seres humanos as investigações direcionadas para a espécie em questão são necessárias, visto que a escassez de dados epidemiológicos e de conhecimento relativo ao comportamento do microrganismo em hospedeiros animais e humanos em nosso país dificulta o diagnóstico laboratorial da espécie, à semelhança do observado com outra espécie de transmissão zoonótica, o C. ulcerans. Uma preocupação adicional é o fato da espécie em questão também ser capaz de albergar bacteriófagos codificadores da toxina diftérica, representando uma ameaça à circulação dos bacteriófagos. Assim, o presente estudo tem como objetivo geral analisar as características fenotípicas e genotípicas de amostras de C. pseudotuberculosis. Neste sentido, foram propostos os seguintes objetivos: Avaliar as características bioquímicas das amostras através de testes bioquímicos convencionais; avaliar as características bioquímicas das amostras utilizando o sistema semi-automatizado API Coryne; diferenciar amostras de C. pseudotuberculosis de C. ulcerans utilizando a técnica de PCR multiplex; pesquisar a presença de gene tox. Os resultados demonstraram que amostras de C. diphtheriae, C. ulcerans e C. pseudotuberculosis podem ser caracterizadas por métodos bioquímicos convencionais e por taxonomia numérica (API Coryne System). C. ulcerans e C. pseudotuberculosis, com potencial de circulação zoonótica, da mesma forma que C. diphtheriae são capazes de albergar o gene da toxina diftérica. A reação m-PCR foi capaz de discernir as amostras de C. diphtheriae, C. ulcerans e C. pseudotuberculosis e ainda definir o potencial das amostras em produzir a toxina diftérica. Os dados enfatizam a necessidade da técnica multiplex PCR para o diagnostico e para o controle de espécies associadas a quadros de difteria em populações humana.

ExoU, uma proteína do sistema de secreção do tipo III de Pseudomonas aeruginosa, induz a secreção de eicosanóides por células epiteliais respiratórias. Papel dos corpúsculos lipídicos neste processo

Para pesquisar o papel de ExoU no desencadeamento de resposta inflamatória nas vias aéreas, células epiteliais respiratórias humanas (CERs) da linhagem BEAS-2B foram tratadas com AA radiomarcado e infectadas com a cepa PA103 de P. aeruginosa, que secreta ExoU, e com os mutantes PA103exoU (com deleção do gene exoU), PA103ΔUT/exoU (com deleção de exoU e complementação com o gene funcional) e PA103UT/S142A (com deleção de exoU e complementação com gene com mutagênese sítio-específica no domínio catalítico da enzima). Após 1 hora, a liberação de AA pelas culturas infectadas com as cepas produtoras de ExoU foi significativamente superior à observada em culturas infectadas pelas cepas não-produtoras ou por células controle. O tratamento das bactérias com MAFP, um inibidor de PLA2, resultou em significativa redução na liberação de AA. Células infectadas pelas cepas PA103 e PA103ΔUT/exoU secretaram PGE2 e LTB4 em concentrações significativamente maiores que as secretadas por células infectadas pelas demais cepas ou não infectadas. O tratamento com o MAFP reduziu significativamente a secreção de PGE2. A análise, por citometria de fluxo, de células infectadas e não infectadas tratadas com anticorpo anti-COX-2 mostrou que o percentual de células infectadas por PA103 marcadas foi significativamente superior ao percentual encontrado em culturas controle. Nenhuma diferença foi observada quanto ao percentual de células marcadas em culturas infectadas por PA103ΔexoU. O tratamento das culturas com NS-398 (um inibidor seletivo de COX-2) resultou na diminuição significativa da concentração de PGE2, secretada por células infectadas com PA103, mas não por células infectadas com PA103ΔexoU ou por células controle. Corpúsculos lipídicos (CLs) são domínios citoplasmáticos ricos em COX-2 e outras enzimas responsáveis pelo metabolismo do AA, sede da produção de eicosanóides. Como células infectadas pelas cepas produtoras de ExoU liberam AA livre, formulamos a hipótese de que a maior produção de eicosanóides por estas células seria dependente da indução do aumento no número dos CLs. No entanto, a análise por citometria de fluxo de células tratadas com uma sonda lipofílica com afinidade com os CLs mostrou que o percentual de células marcadas em culturas infectadas pelas cepas produtoras de ExoU foi significativamente inferior ao percentual em culturas controle ou infectadas pelas outras 2 cepas bacterianas. O tratamento das células com MAFP inibiu significativamente a redução do percentual de células contendo CLs. A análise, por citometria de fluxo, de células controle ou infectadas tratadas simultaneamente com a sonda lipofílica e com o anticorpo anti-PGE2, mostrou, em células infectadas com PA103, a redução da mediana da intensidade de marcação com a sonda lipofílica e o aumento da mediana da intensidade de marcação com o anticorpo anti-PGE2. Nossa hipótese é que a presença de ExoU nas células infectadas com a cepa PA103 resulte no metabolismo de glicerofosfolipídios presente nos CLs levando à diminuição da afinidade dos CLs pela sonda lipofílica e à síntese local de PGE2.

Increased toxicity of Karenia brevis during phosphate limited growth: ecological and evolutionary implications

Karenia brevis is the dominant toxic red tide algal species in the Gulf of Mexico. It produces potent neurotoxins (brevetoxins [PbTxs]), which negatively impact human and animal health, local economies, and ecosystem function. Field measurements have shown that cellular brevetoxin contents vary from 1–68 pg/cell but the source of this variability is uncertain. Increases in cellular toxicity caused by nutrient-limitation and inter-strain differences have been observed in many algal species. This study examined the effect of P-limitation of growth rate on cellular toxin concentrations in five Karenia brevis strains from different geographic locations. Phosphorous was selected because of evidence for regional P-limitation of algal growth in the Gulf of Mexico. Depending on the isolate, P-limited cells had 2.3- to 7.3-fold higher PbTx per cell than P-replete cells. The percent of cellular carbon associated with brevetoxins (%C-PbTx) was ~ 0.7 to 2.1% in P-replete cells, but increased to 1.6–5% under P-limitation. Because PbTxs are potent anti-grazing compounds, this increased investment in PbTxs should enhance cellular survival during periods of nutrient-limited growth. The %C-PbTx was inversely related to the specific growth rate in both the nutrient-replete and P-limited cultures of all strains. This inverse relationship is consistent with an evolutionary tradeoff between carbon investment in PbTxs and other grazing defenses, and C investment in growth and reproduction. In aquatic environments where nutrient supply and grazing pressure often vary on different temporal and spatial scales, this tradeoff would be selectively advantageous as it would result in increased net population growth rates. The variation in PbTx/cell values observed in this study can account for the range of values observed in the field, including the highest values, which are not observed under N-limitation. These results suggest P-limitation is an important factor regulating cellular toxicity and adverse impacts during at least some K. brevis blooms.

Osmotic stress does not trigger brevetoxin production in the dinoflagellate Karenia brevis

With the global proliferation of toxic Harmful Algal Bloom (HAB) species, there is a need to identify the environmental and biological factors that regulate toxin production. One such species, Karenia brevis, forms nearly annual blooms that threaten coastal regions throughout the Gulf of Mexico. This dinoflagellate produces brevetoxins, potent neurotoxins that cause neurotoxic shellfish poisoning and respiratory illness in humans, as well as massive fish kills. A recent publication reported that a rapid decrease in salinity increased cellular toxin quotas in K. brevis and hypothesized that brevetoxins serve a role in osmoregulation. This finding implied that salinity shifts could significantly alter the toxic impacts of blooms. We repeated the original experiments separately in three different laboratories and found no evidence for increased brevetoxin production in response to low-salinity stress in any of the eight K. brevis strains we tested, including three used in the original study. Thus, we find no support for an osmoregulatory function of brevetoxins. The original publication also stated that there was no known cellular function for brevetoxins. However, there is increasing evidence that brevetoxins promote survival of the dinoflagellates by deterring grazing by zooplankton. Whether they have other as yet unidentified cellular functions is currently unknown.

Brevetoxin in two planktivorous fishes after exposure to Karenia brevis: implications for food-web transfer to bottlenose dolphins

Brevetoxin uptake was analyzed in 2 common planktivorous fish that are likely foodweb vectors for dolphin mortality events associated with brevetoxin-producing red tides. Fish were exposed to brevetoxin-producing Karenia brevis for 10 h under conditions previously reported to produce optimal uptake of toxin in blood after oral exposure. Striped mullet Mugil cephalus were exposed to a low dose of brevetoxin, and uptake and depuration by specific organs were evaluated over a 2 mo period. Atlantic menhaden Brevoortia tyrannus specimens were used to characterize a higher brevetoxin dose uptake into whole body components and evaluate depuration over 1 mo. We found a high uptake of toxin by menhaden, with a body to water ratio of 57 after a 10 h exposure and a slow elimination with a half life (t1/2) of 24 d. Elimination occurred rapidly from the intestine (t1/2 < 1 wk) and muscle (t1/2 ≈ 1 wk) compartments and redistributed to liver which continued to accumulate body stores of toxin for 4 wk. The accumulation and elimination characteristics of the vectoring capacity of these 2 fish species are interpreted in relation to data from the Florida Panhandle dolphin mortality event of 2004. We show that due to slow elimination rate of brevetoxin in planktivorous fish, brevetoxin-related dolphin mortality events may occur without evidence of a concurrent harmful algal bloom event.

Azaspiracid shellfish poisoning: a review on the chemistry, ecology, and toxicology with an emphasis on human health impacts

Azaspiracids (AZA) are polyether marine toxins that accumulate in various shellfish species and have been associated with severe gastrointestinal human intoxications since 1995. This toxin class has since been reported from several countries, including Morocco and much of western Europe. A regulatory limit of 160 μg AZA/kg whole shellfish flesh was established by the EU in order to protect human health; however, in some cases, AZA concentrations far exceed the action level. Herein we discuss recent advances on the chemistry of various AZA analogs, review the ecology of AZAs, including the putative progenitor algal species, collectively interpret the in vitro and in vivo data on the toxicology of AZAs relating to human health issues, and outline the European legislature associated with AZAs.

Ciguatera Fish Poisoning: treatment, prevention and management

Ciguatera Fish Poisoning (CFP) is the most frequently reported seafood-toxin illness in the world, and it causes substantial physical and functional impact. It produces a myriad of gastrointestinal, neurologic and/or cardiovascular symptoms which last days to weeks, or even months. Although there are reports of symptom amelioration with some interventions (e.g. IV mannitol), the appropriate treatment for CFP remains unclear to many physicians. We review the literature on the treatments for CFP, including randomized controlled studies and anecdotal reports. The article is intended to clarify treatment options, and provide information about management and prevention of CFP, for emergency room physicians, poison control information providers, other health care providers, and patients.

Domoic acid contamination within eight representative species from the benthic food web of Monterey Bay, California, USA

Benthic food webs often derive a significant fraction of their nutrient inputs from phytoplankton in the overlying waters. If the phytoplankton include harmful algal species like Pseudo-nitzschia australis, a diatom capable of producing the neurotoxin domoic acid (DA), the benthic food web can become a depository for phycotoxins. We tested the general hypothesis that DA contaminates benthic organisms during local blooms of P. australis, a widespread toxin producer along the US west coast. To test for trophic transfer and uptake of DA into the benthic food web, we sampled 8 benthic species comprising 4 feeding groups: filter feeders (Emerita analoga and Urechis caupo); a predator (Citharichthys sordidus); scavengers (Nassarius fossatus and Pagurus samuelis) and deposit feeders (Neotrypaea californiensis, Dendraster excentricus and Olivella biplicata). Sampling occurred before, during and after blooms of P. australis in Monterey Bay, CA, USA during 2000 and 2001. DA was detected in all 8 species, with contamination persisting over variable time scales. Maximum DA levels in N. fossatus (674 ppm), E. analoga (278 ppm), C. sordidus (515 ppm), N. californiensis (145 ppm), P. samuelis (56 ppm), D. excentricus (15 ppm) and O. biplicata (3 ppm) coincided with P. australis blooms, while DA levels in U. caupo remained above 200 ppm (max. = 751 ppm) throughout the study period. DA in 6 species exceeded levels thought to be safe for higher level consumers (i.e. ≥20 ppm) and thus is likely to have deleterious effects on marine birds, sea lions and the endangered California sea otter, known to prey upon these benthic species.

Scientific assessment of marine harmful algal blooms

Algae are the most abundant photosynthetic organisms in marine ecosystems and are essential components of marine food webs. Harmful algal bloom or “HAB” species are a small subset of algal species that negatively impact humans or the environment. HABs can pose health hazards for humans or animals through the production of toxins or bioactive compounds. They also can cause deterioration of water quality through the buildup of high biomass, which degrades aesthetic, ecological, and recreational values. Humans and animals can be exposed to marine algal toxins through their food, the water in which they swim, or sea spray. Symptoms from toxin exposure range from neurological impairment to gastrointestinal upset to respiratory irritation, in some cases resulting in severe illness and even death. HABs can also result in lost revenue for coastal economies dependent on seafood harvest or tourism, disruption of subsistence activities, loss of community identity tied to coastal resource use, and disruption of social and cultural practices. Although economic impact assessments to date have been limited in scope, it has been estimated that the economic effects of marine HABs in U.S. communities amount to at least $82 million per year including lost income for fisheries, lost recreational opportunities, decreased business in tourism industries, public health costs of illness, and expenses for monitoring and management. As reviewed in the report, Harmful Algal Research and Response: A Human Dimensions Strategy1, the sociocultural impacts of HABs may be significant, but remain mostly undocumented.