Ученые выявили в московских водоемах штаммы цианобактерии Microcystis aeruginosa, синтезирующих токсичные соединения, опасные для печени. Массовое размножение этих микроорганизмов — так называемое цветение воды — приводит к накоплению в водоемах токсинов, что может представлять угрозу для здоровья животных и человека. Полученные данные указывают на необходимость регулярного контроля количества этих микробов, а также регулярной аэрации водоемов, рассказали специалисты. Как цианобактерии могут попасть в организм и какие меры позволят от них избавиться — в материале «Известий».

Чем опасны цианобактерии

Ученые из Института физиологии растений им. К.А. Тимирязева РАН исследовали способность цианобактерий, обитающих в водоемах Москвы, вырабатывать токсины. Авторы работы взяли образцы воды и придонных отложений из 12 городских водоемов: Москвы-реки, Гребного канала в районе Крылатское и 10 прудов в районах Крылатское, Марфино, Одинцовский и Останкинский. Часть водоемов жители активно используют для отдыха, например, ловли рыбы или катания на лодках в сезон.

Фото: Elena Kezlya at al./Toxins, 2025. Изученные штаммы Microcystis aeruginosa CBMC403m (A), CBMC523m (B)

Всего ученые выделили 20 штаммов цианобактерий, принадлежащих к родам Dolichospermum, Aphanizomenon, Anabaena, Woronichinia, Argonema и Microcystis. Авторы оценили, есть ли в них гены, участвующие в синтезе токсинов. После этого для подтверждения содержания опасных веществ применили высокоэффективную жидкостную хроматографию-масс-спектрометрию высокого разрешения — подход, который позволяет выявить присутствие микроцистинов и определить их структурные варианты.

— В большинстве исследований, проведенных в нашей стране, наличие генов синтеза цианотоксинов и содержание этих веществ определяли в смешанной биомассе цианобактерий, собранной из природных образцов. Наш подход отличается тем, что мы работаем со штаммами, что позволяет точно установить конкретного продуцента токсинов. Для каждого штамма мы получаем нуклеотидные последовательности — своего рода молекулярный «штрих-код». В дальнейшем по нему можно с высокой точностью оценить развитие и распространение токсичных видов с помощью современных методов высокопроизводительного секвенирования и метабаркодинга, — рассказала «Известиям» старший научный сотрудник лаборатории молекулярной систематики водных растений ИФР им. К.А. Тимирязева РАН Елена Кезля.

Фото: Элина Миронова Штамм Microcystis aeruginosa CBMC403m в колбе Эрленмеейера, этап наращивания биомассы для анализа токсинов

Анализ показал, что два штамма цианобактерии Microcystis aeruginosa (CBMC403m и CBMC523m) синтезируют микроцистины — гепатотоксины, нарушающие работу клеток печени у животных и человека. При этом 20–28% от общего количества этих соединений составляет микроцистин-лейцин-аргинин — одно из самых токсичных веществ в семействе микроцистинов. В высоких концентрациях он вызывает поражение печени, однако при небольшом количестве продуцирующих его цианобактерий в воде (в отсутствие массового размножения) не оказывает влияния на здоровье человека.

Справка «Известий»

Цианобактерии — бактерии, способные фотосинтезировать, — населяют большинство водоемов мира и служат пищей для мелких ракообразных и рыб, а также источником кислорода. В определенных условиях, например, при длительной жаре и избытке питательных веществ в воде, эти микроорганизмы могут массово размножаться и вызывать цветение воды. При этом некоторые цианобактерии производят ядовитые для рыб, птиц и млекопитающих соединения — цианотоксины. Попадая в организм, эти вещества могут поражать нервную систему, печень, кожу и другие органы. Поэтому цветения токсин-продуцирующих видов необходимо отслеживать, особенно в рекреационных водоемах. Однако до сих пор недостаточно данных, насколько распространены токсичные и потенциально токсичные цианобактерии в водоемах России, в том числе расположенных на территориях крупных городов.

Как избавиться от опасных цианобактерий

Ученые отметили, что один из токсичных штаммов Microcystis aeruginosa (CBMC523m) выделен из Мещерского пруда, который активно используют жители мегаполиса для купания в летний период. Также эти токсичные микроорганизмы нашли в планктоне безымянного пруда в микрорайоне Марфино. Однако это не значит, что в других водоемах таких бактерий нет, просто они были обнаружены в конкретных образцах, отметили ученые. В целом, токсичные цианобактерии могут быть широко распространены в московских водоемах, но нужны дальнейшие исследования, отметили ученые.

— В обычных условиях эти микроорганизмы не создают никакой угрозы, но в случае массового размножения могут представлять некоторую опасность для здоровья людей. Поэтому результаты, полученные в нашем исследовании, послужат основой для разработки эффективной системы мониторинга, которая позволит быстро и точно выявлять токсин-продуцирующие цианобактерии в воде. В дальнейшем мы планируем оценить разнообразие цианобактерий и распространение токсичных и потенциально токсичных видов в водоемах города Москвы при помощи метабаркодинга. А все полученные в ходе этого этапа работы молекулярные «штрих-коды» станут основой расшифровки этих данных, — добавила Елена Кезля.

Микроцистины, или цианотоксины, — в первую очередь яды для печени. При попадании в организм с водой они могут вызывать тошноту, рвоту, боли в животе, слабость, иногда повышение температуры. При сильном или длительном воздействии описаны случаи тяжелого поражения органа, рассказал «Известиям» руководитель центра превосходства«Персонифицированная медицина» Института фундаментальной медицины и биологии Казанского федерального университета Альберт Ризванов. При купании в «цветущем» водоеме нередки кожные высыпания, зуд, покраснение глаз, кашель и раздражение слизистых — это тоже реакция на токсины и фрагменты клеток цианобактерий.

— Микроцистины могут накапливаться в рыбе и через нее попадать к человеку. Больше всего токсинов накапливается в печени и внутренних органах, меньше — в мышцах (филе). Основной риск возникает при регулярном употреблении рыбы из сильно зацветающих водоемов и при поедании печени, внутренностей, голов или мелкой рыбы целиком. При редком употреблении только филе из контролируемых водоемов риск для здоровья считается невысоким. Важно понимать, что варка и жарка микроцистины практически не разрушают, то есть «прокипятить — значит обезвредить» в этом случае не работает, — сказал он.

По словам эксперта, цианобактерии «любят» теплую, стоячую и богатую удобрениями воду, поэтому главное — не превращать пруды в «суп из удобрений». Для этого нужно вводить жесткий контроль сброса неочищенных стоков, сокращения поступления удобрений с берегов, аэрации и циркуляции воды, а также регулярный мониторинг ее качества и содержания токсинов.

В массе своей цианобактерии — это полезные обитатели прудов, потому что они занимаются фотосинтезом, они синтезируют кислород, и травить их точно никто не будет, рассказал врач-инфекционист «Инвитро» Андрей Поздняков. Однако некоторые из них, действительно, могут образовывать химические соединения, большая концентрация которых способна оказывать токсическое действие на организмы человека и животных.

— Цитотоксины — это сочетание двух аминокислот, которое может служить гепатотоксичным ядом. Поражение им человека сопровождается признаками тяжелого гепатита: интоксикационным синдромом, желтухой, изменением цвета мочи и кала. В тяжелых случаях может возникнуть нарушение сознания, также могут быть выраженные изменения в анализах крови, — сказал он.

По мнению эксперта, нужно применить ограничительную тактику: если есть цветущий водоем, то купание и использование этой воды в быту должно быть ограничено.

В исследовании принимали участие сотрудники Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова (Москва), Санкт-Петербургского Федерального исследовательского центра РАН (Санкт-Петербург), Санкт-Петербургского государственного университета (Санкт-Петербург) и Института биохимии и физиологии микроорганизмов им. Г.Н. Скрябина РАН (Пущино).

Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Toxins.