Cyanobakterietoxin: Faror och risker för hjärnans utveckling och funktion hos däggdjur, fåglar och fiskar

Tidsperiod:

1 januari 2011 – 31 december 2013

Projektledare:

Eva Brittebo

Projektdeltagare:

Ingvar Brandt, Nils Gunnar Lindquist

Finansiär:

Formas

Bidragstyp:

Oklassificerat

Budget:

6 350 000 SEK

Exponering för toxiner (gifter) som bildats av cyanobakterier har uppmärksammats som en potentiell hälsofara. Cyanobakterier är spridda över hela världen och finns framför allt i söt- och brackvatten, men även i jord och i samspel med växter. Massförekomst av cyanobakterier (blå-gröna alger) uppträder varje år vid algblomningar och blir allt mer omfattande på grund av övergödning och ett varmare klimat. Det har nyligen visats att de flesta cyanobakterier kan producera en ovanlig, neurotoxisk aminosyra BMAA (N-methylamino-L-alanin). BMAA har bland annat hittats i två arter som varje år orsakar algblomning i svenska sjöar och Östersjön. Detta toxin kan anrikas i näringskedjor och forskare har föreslagit att toxinet skulle kunna vara en riskfaktor för en ovanlig neurodegenerativ sjukdom som uppträder bland befolkningen på en ö i Stilla havet. BMAA har detekterats i hjärnor från några patienter som avlidit i neurodegenerativa sjukdomar i Canada. Men andra forskare har inte kunnat finna BMAA i mänsklig hjärnvävnad.

Vi har nyligen visat att BMAA kan störa hjärnutvecklingen och leda till försämrad inlärnings- och minnesfunktion i vuxen ålder hos unga försöksdjur. Upptaget av BMAA i den växande hjärnan är både effektivare och mer selektivt jämfört med den vuxna hjärnan. Toxinet passerade även i förvånansvärd hög grad från mamman över skyddsbarriären i moderkakan till fostret hos gnagare. Baserat på dessa orginalfynd och en färsk rapport som visar att BMAA stör utveckling i zebrafisk föreslår vi att BMAA även skulle kunna utgöra ett allvarligt ekotoxikologiskt problem för fiskar och fiskätande fåglar i Östersjöområdet. Vi tror att den lokalt stora dödlighet som periodiskt uppträder hos bl a måsfåglar i Östersjöregionen skulle kunna bero på exponering för detta algtoxin under ett tidigt livsstadium.

Vi har för kort tid sedan rapporterat att BMAA interagerar med pigmentet melanin i hjärnan och ögat hos grodor. Fiskar liksom grodor har en omfattande pigmentering och de skulle kunna bygga upp en hög nivå av BMAA i pigmenterade organ. Detta skulle kunna leda till en anrikning av BMAA i näringskedjan.

Vi kommer att undersöka upptaget och beteendeförändringar i zebrafisk och regnbågsforell som exponeras för BMAA i vattnet. Zebrafisk används idag ofta som en modell för studier av neurodegenerativ sjukdom. Samverkanseffekter mellan BMAA och några läkemedel som kan kontaminera vattenmiljön kommer även att studeras. Upptag och överföring till fågelembryon kommer även att undersökas och relateras till den höga dödligheten hos vissa måspopulationer. Slutligen kommer vi försöka klarlägga BMAAs effekter på minne och inlärning hos däggdjur som exponeras vid ung ålder. Beteendeförändringar kommer att relateras till förändringar i olika hjärnregioner vad gäller signalsubstanser, tiaminnivåer och uttryck av proteiner. Studier av djurens metabola profil med hjälp av blodprover kommer också att kunna ge svar på vilka system som är påverkade. Tidiga förändringar på mRNA, proteinnivå och av metabol profil hos djuren kan identifiera möjliga mekanismer som leder till störningar av minne och inlärning i vuxen ålder. Mer detaljerade mekanistiska studier kommer att utföras i odlade mänskliga nervceller.

Projektet kommer öka kunskapen om upptag och ansamling av BMAA i hjärnan hos fisk, fågel och däggdjur samt om beteendeförändringar som kan uppstå efter exponering vid ung ålder. En ökad kunskap om detta toxins skadliga effekter hos unga djur är nödvändig för att en korrekt hälso- och miljöriskbedömning av BMAA kan utföras.