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Introducción
Las cianobacterias son bacterias fotosintéticas que integran la diversidad de especies del fitoplancton de agua dulce y pueden alcanzar costas oceánicas. En ciertas circunstancias una o pocas especies pueden multiplicarse rápidamente y acumularse presentando un aumento considerable de su biomasa en horas o días, a esto se le denomina floración por cianobacterias. Las floraciones de cianobacterias en aguas tanto de uso recreacional como fuentes de agua potable son un problema de salud pública debido a la producción de toxinas (cianotoxinas) con efectos agudos y crónicos sobre la salud humana1-4. Históricamente han existido reportes de estas floraciones a nivel mundial; sin embargo, los estudios tanto experimentales como prospectivos y los reportes de casos sobre el impacto en la salud han aumentado en la última década, así como la búsqueda de estrategias para su monitorización, mitigación e implementación de niveles de exposición seguros para el hombre1,5. La evidencia científica de los últimos años consolida el conocimiento de efectos en la salud humana por exposición a cianobacterias6. Estudios nacionales e internacionales plantean que estas floraciones aumentaron en los últimos años debido fundamentalmente a la eutrofización del agua de origen antropogénico y a cambios climáticos que generan modificaciones hídricas, principalmente en los embalses favoreciendo su desarrollo y acumulación2,7,8,9. Uruguay no escapa a esta realidad y en la actualidad existe afectación, sobre todo en verano, del agua de ríos (Negro, Uruguay), embalses (represa Salto Grande), lagunas (Castillos, del Sauce, Blanca) y playas con niveles que en ocasiones han sobrepasado los recomendados para agua de uso recreacional8-12(figura 1). Recientemente, durante el verano del 2019, en nuestro país se ha evidenciado una de las floraciones tóxicas por cianobacterias más extensa (500 km) y persistente (cuatro meses) de nuestra historia comprometiendo playas desde la zona oeste y centro de la costa del Río de la Plata hasta la costa oceánica de Maldonado y Rocha13. Se estima que aproximadamente el 50% de las floraciones por cianobacterias son tóxicas; es decir, liberan cianotoxinas8. En cada floración se produce un gran número de toxinas diversas que coexisten, e incluso dentro de cada grupo existen muchas variantes aún no identificadas en la actualidad5,14-17. Una de las cianotoxinas más frecuente es la microcistina. La evidencia muestra que la exposición aguda a esta toxina puede ocasionar hemorragia o falla hepática, mientras que la exposición crónica a bajas concentraciones puede ser asociada a tumores hepáticos5,6,18,19. La microcistina es la cianotoxina que se detecta con mayor frecuencia en las floraciones de cianobacterias alrededor del mundo y también en Uruguay, y, por ende, la más estudiada6,13,15. Existen menos estudios que describan efectos tóxicos a la salud provocados por otras cianotoxinas9,15,16. Se ha evidenciado que una de las poblaciones más vulnerables a la exposición a cianotoxinas son los niños7.
Figura 1: Floración algal de cianobacterias (microcistina) en costas del Río de la Plata, Uruguay, año 2015. Fotografía: Signe Haakonsson, Dpto. de Limnología, Facultad de Ciencias.
El objetivo de este trabajo es actualizar el conocimiento sobre los efectos a la salud generados por exposición recreativa reciente a cianotoxinas, especialmente microcistinas, así como de los escenarios y circunstancias en los que el cuadro clínico nos permita sospechar de una exposición reciente a cianobacterias, particularmente en niños.
Metodología
Se realizó una revisión narrativa de artículos publicados en revistas científicas arbitradas. Se incluyó el análisis de bases de datos PubMed-Medline, BVS (Biblioteca Virtual en Salud que incluye SciELO, LILACS, IBECS), Springer, Science Direct, Portal Timbó. Se utilizaron combinaciones de términos en inglés y español, siguiendo los “Encabezados de Términos Médicos” (MESH): “cianobacterias”, “cianotoxinas”, “microcistina”, “floraciones algales”, “pediatría”, “niños”, “recreacional”, “intoxicación”, “exposición”. No se aplicaron límites relacionados con el año de publicación ni con el diseño metodológico del estudio. Se obtuvieron 67 referencias bibliográficas de las cuales se seleccionaron 43 artículos originales, revisiones, casos clínicos y series de casos que cumplieran con el criterio de referirse a la exposición a cianobacterias y efectos tóxicos en humanos y a información ambiental que describa la potencial exposición humana, con especial foco en exposición en aguas recreativas. Se incluyeron artículos y revisiones nacionales, regionales e internacionales. Se incluyeron reportes o información sobre cianobacterias de organismos estatales nacionales e internacionales.
Desarrollo
1. Tipos y características de las cianotoxinas
Las cianobacterias tienen la capacidad de formar metabolitos secundarios que pueden ser potentes toxinas para el ser humano. Estas toxinas naturales se denominan cianotoxinas.
Dado que existen varias cianotoxinas además de las mencionadas, desde el punto de vista médico se clasifican según sus efectos tóxicos en hepatotóxicas (microcistina, nodularina, cilindroespermopsina), neurotóxicas (anatoxina, saxitoxina), dermatológicas (aplisiatoxina), citotóxicas e irritantes (lipopolisacáridos) (tabla 1)15,20. La síntesis de las diferentes cianotoxinas durante una floración está determinada por factores tanto genéticos como ambientales. Existen estudios experimentales nacionales que asocian la producción de cianotoxinas con la temperatura y la salinidad, viéndose favorecida la producción en temperaturas altas y salinidad baja21. Las cianotoxinas se encuentran dentro de la cianobacteria y pueden permanecer ahí o liberarse al exterior, esto ocurre por transporte activo transmembrana22 y fundamentalmente cuando se altera la integridad de la membrana de la cianobacteria sedimentada en las orillas, lo cual explica la peligrosidad de las cianobacterias muertas en la orilla de lagos, ríos y playas8,15. Dado que la producción de cianotoxinas es un proceso dinámico, es fundamental el monitoreo constante de las floraciones que alimenta los modelos de predicción23 y la comunicación al equipo sanitario frente a la presencia de una floración tóxica, similar a lo que se realiza con la marea roja por la Dirección Nacional de Recursos Acuáticos (DINARA)24.
Las vías de ingreso de las cianotoxinas identificadas en los casos reportados incluyen7:
1. Inhalación de aerosoles y contacto cutáneo-mucoso durante actividades recreacionales (baño, nadar, deportes acuáticos).
2. Ingesta de agua contaminada (a través de agua potable y en exposición recreacional).
3. Intravenosa mediante agua de diálisis contaminada.
4. Menos frecuente: ingesta de alimentos (pescados, mariscos) de zonas contaminadas; casos reportados fundamentalmente en poblaciones pesqueras; ingesta de frutas y verduras contaminadas mediante agua de riego, ingesta de suplementos nutricionales a base de algas.
Hepatotoxinas: microcistinas
Las microcistinas son las cianotoxinas más frecuentes y estudiadas15,16. Si bien su nombre se origina del género Microcystis, su síntesis ha sido también confirmada en otros géneros de cianobacterias como Dolichospermum (ex Anabaena), Pseudoanabaena, Ananbaenopsis, Oscillatoria, Planktothrix y Nostoc15,16.
Son compuestos cíclicos (heptapéptidos cíclicos) de los cuales existen muchas variantes, más de 1007. La más habitualmente analizada es la microcistina LR (MC-LR), aquella con un aminoácido lisina (L) y otro arginina (R) en la terminación variable; existen otras variantes como microcistina LW, XR, entre otras11,16,17. La MC-LR es bien absorbida por vía digestiva y transportada al hígado vía sistema portal. Ingresa al hepatocito mediante la familia de transportadores OATP (por su sigla en inglés organic anion transporting polypeptide family)7. A nivel hepático, se describe que esta cianotoxina es hepatotóxica por inhibición de la fosfatasa proteica 1 y 2A, lo cual genera una alteración del citoesqueleto hepatocelular con consecuente hemorragia y apoptosis del hepatocito. La severidad de la lesión se encuentra vinculada con la dosis y duración de la exposición7. La exposición aguda puede determinar daño oxidativo y apoptosis celular, fundamentalmente en el hepatocito6,7,18.
Cabe mencionar que las microcistinas tienen efectos crónicos asociados a la exposición repetida. En el año 2010, la IARC clasificó la variante más frecuente, MC-LR, en el grupo IIB, posiblemente carcinogénica18 Asimismo, diversos estudios recientes describen potenciales efectos neurotóxicos, genotoxicidad y toxicidad reproductiva para esta cianotoxina6,7,19. Debido a la evidencia existente de la toxicidad de la variante MC-LR, la Organización Mundial de la Salud ha establecido diversos niveles de exposición aceptables para el ser humano (1,7:
Otras cianotoxinas: saxitoxina, lipopolisacáridos, cilindrospermopsina
Entre las neurotoxinas se destaca la saxitoxina, que se asocia clásicamente a otras floraciones nocivas como son los dinoflagelados marinos que causan marea roja7. En la presencia de marea roja, la ingesta de moluscos bivalvos que concentran la saxitoxina en su carne, puede ser causa de síndrome paralizante. Si bien la saxitoxina puede ser sintetizada por cianobacterias, no se han detectado casos en humanos con síndrome paralizante15.
Los lipopolisacáridos (LPS) de la membrana celular son endotoxinas sintetizadas por todas las especies de cianobacterias15. Son irritantes, pirogénicos, y son capaces de generar respuestas inflamatorias mediadas por citoquinas. Son responsables de síntomas gastrointestinales (náuseas, vómitos, diarrea, dolor abdominal), irritativos mucosos (ojos, oídos, vías respiratorias superiores), síntomas Flu-like (fiebre, mialgias, cefaleas, odinofagia) y dermatológicos (rush, flictenas bucales, dermatitis)1,3,6,7.
La cilindrospermopsina es una toxina citotóxica sintetizada por varias especies que se ha visto involucrada en exposiciones recreacionales agudas con efectos multisistémicos que involucran principalmente el hígado, y también riñón, intestino y corazón3,6. En una revisión publicada recientemente se encontraba en segundo lugar, luego de microcistina, en frecuencia de cianotoxinas identificadas en cuerpos de agua6.
2. Efectos sobre la salud
La evidencia de los daños a la salud humana se obtiene de reportes de casos de intoxicación en humanos, animales y estudios experimentales de exposición reciente a floraciones por cianobacterias. Existen diversos estudios experimentales en animales que identifican el mecanismo de acción de las cianotoxinas; sin embargo, de ellos no se puede derivar de forma directa el riesgo en humanos. La evaluación combinada de los diferentes tipos de evidencia es la única forma de conocer el riesgo en la salud por exposición a cianobacterias en humanos6. Todos los casos reportados de efectos en la salud atribuibles a cianobacterias se vinculan con la presencia de una floración algal o “bloom” (por su nombre en inglés), ya sea en las fuentes de agua potable, en lagos, ríos o costas usados para recreación. La severidad de los síntomas expresados en humanos dependerá del tipo de floración, la duración e intensidad de la exposición, así como factores individuales (edad, antecedentes patológicos, etc.)1,25.
Los primeros casos de intoxicación por cianobacterias en humanos por fuentes de agua potable (río Ohio, Estados Unidos, 1931) y por exposición recreacional (1959, Canadá Saskatchewan) datan del siglo pasado1,2,6. En América del Sur la primera descripción de intoxicación aguda grave por microcistina con hepatotoxicidad fue reportada en pacientes dializados por contaminación del agua de diálisis26,27. En este episodio se afectaron 116 pacientes (Caruaru, Brasil, 1996)26,27. Otros dos casos se asociaron a exposición recreacional en el embalse del río Uruguay (Argentina, 2007) y en las playas del Río de la Plata en Montevideo (2015)25,28.
En referencia a la exposición a cianobacterias en playas y zonas de baño, recientes revisiones encuentran alteraciones de la salud humana, ya sean agudas o crónicas, y plantean su asociación con la ingesta accidental de agua contaminada durante el baño, inhalación de cianotoxina aerosolizada y contacto cutáneo-mucoso29,30. Estos casos en la literatura se describen clásicamente en nadadores, personas que practican deportes acuáticos, o circunstancias que como las anteriores implican contacto intenso o prolongado con aguas que presentan floraciones por cianobacterias extensas30.
Vulnerabilidad infantil
La evidencia muestra que las poblaciones más sensibles al daño por cianotoxinas incluyen a los niños pequeños por mayor ingestión de agua durante el baño, su menor peso corporal y el juego habitual en la orilla1,25. Los niños pequeños presentan un comportamiento normal mano-boca que los lleva a mayor ingesta de componentes del suelo contaminado durante el juego habitual en la orilla. Es más peligrosa la exposición en la orilla por ser donde se acumulan las colonias de cianobacterias y liberan gran cantidad de toxinas8,15. La sensibilidad a las cianotoxinas también dependerá del terreno del paciente, ya que se han vinculado algunos efectos de las toxinas a respuestas alérgicas (hipersensibilidad tipo I) tanto como a daño tóxico directo (31.
Síntomas en la exposición de origen recreacional.
Una revisión sistemática de casos reportados en la literatura, realizada en 2006, muestra que las exposiciones recreacionales se han vinculado con síntomas en general leves y autolimitados que no generan consulta médica, además, cuando existe, los síntomas son inespecíficos, lo que puede llevar a un diagnóstico equivocado30. En los casos reportados por exposición recreacional a cianobacterias (tabla 2) los síntomas más frecuentemente hallados han sido gastrointestinales, irritativos (ojos, vías respiratorias superiores, oídos), síntomas Flu-like, dermatológicos y pulmonares (neumonía); sin embargo, los más graves han sido los hepáticos(25,28,29,32).
Tabla 2: Exposiciones humanas recreacionales a floraciones de cianobacterias con afectación de la salud.
Un estudio prospectivo vincula la presencia de síntomas con los niveles de microcistina en muestras de agua, aire y biológicas reportando que bajas concentraciones en agua (MC-LR < 10 g/L), no se asocian con la aparición de síntomas33. Este estudio fue el primero en demostrar la presencia de microcistina aerosolizada como vía de ingreso en personas expuestas de forma recreacional a través del baño y deportes acuáticos33. Existen estudios que plantean que existe una relación proporcional entre la concentración de cianobacterias en el agua, el tiempo de exposición (> 1 hora) y el riesgo de presentar síntomas32,34. La OMS, en su guía para el uso seguro de aguas recreacionales, plantea que el riesgo de presentar síntomas por ingesta, inhalación o contacto cutáneo-mucoso es alto frente a la presencia de espuma de cianobacterias en la superficie del agua35. La espuma representa una alta concentración de cianobacterias, lo que se considera un signo de alerta, aunque se estima que un 50% de las floraciones no producen toxinas33. De esto se desprende la importancia de la vigilancia de las floraciones por cianobacterias del monitoreo de la presencia de microcistinas en el agua11,12.
En la floración de cianobacterias del verano 2019, se detectó en todas las zonas analizadas de la costa del Río de la Plata y costa atlántica de Uruguay el complejo Microcystis aeruginosa (CMA) y los niveles alcanzados de MC-LR durante esta floración oscilaron entre no detectables a 3.000 microgramos de microcistina/litro (playas de Montevideo y Rocha)13), niveles que sobrepasaban altamente los recomendados para baño (1.
Hepatotoxicidad por cianobacterias
Uno de los riesgos más importantes en la exposición a cianobacterias es el desarrollo de hepatotoxicidad; sin embargo, los casos reportados de intoxicaciones agudas en humanos con hepatotoxicidad por exposición recreacional en playas con dominancia de Microcystis son escasos6. En el río Uruguay se reportó un caso y otro en el Río de la Plata, con alteraciones hepáticas graves por exposición recreacional23,28. Se reporta un caso de un adulto que practicaba deportes acuáticos en el embalse de Salto Grande, río Uruguay28. El caso se asocia a una floración de cianobacterias con altas concentraciones de MC-LR en el agua (48,6 g/L). El paciente presentó una hepatitis autolimitada con recuperación completa a los 20 días. El patrón de lesión hepática evidenció lesión hepatocelular sin colestasis28.
El otro caso reportado es de una niña de 20 meses que presentó una falla hepática aguda, que requirió trasplante hepático25. El caso se asoció a la exposición recreacional en aguas del Río de la Plata durante la floración del verano 2015. En esta niña, MC-LR fue detectada en altas concentraciones en el hígado dañado (75,4 ng/g tejido) y fueron descartadas otras etiologías de falla hepática aguda como virales y autoinmunes, así como otros hepatotóxicos25. Los autores describen una lesión hepática mixta desde el inicio con máxima expresión al quinto día21. El patrón histopatológico hallado fue compatible con el daño hepático evidenciado experimentalmente por microcistina, que se caracteriza por una necrosis hemorrágica39. Además de la paciente, al mismo tiempo se expusieron tres adultos, quienes únicamente presentaron síntomas irritativos y digestivos autolimitados25. Estos casos sintomáticos reportados debutaron con síntomas digestivos (náuseas, vómitos, diarrea) que aparecieron hasta 72 horas posexposición. Otros síntomas presentados fueron alteraciones visuales, tinnitus, mialgias y neumonía25,28.
Existen dos reportes de exposición de pacientes a través del agua de diálisis proveniente de fuentes de agua contaminada36,37. Si bien estos casos no provienen de la exposición recreacional, permitieron conocer la hepatotoxicidad por microcistina y su asociación con niveles de microcistina MC-LR en sangre y en agua. Esta situación es improbable actualmente debido al actual uso de osmosis inversa en el tratamiento del agua de diálisis36-38.
3. Prevención
En las costas de nuestro país se realiza el monitoreo de la presencia de cianobacterias40,41 y en Montevideo se realiza desde el año 2000. La información está disponible en tiempo real42.
Las acciones de monitoreo generan advertencias como la bandera sanitaria, la cual advierte y sugiere evitar el baño en esas aguas. La bandera es roja, con una cruz verde en el centro, y es colocada por los guardavidas (figura 2). En el caso de los niños esta medida requiere ser cumplida en forma estricta, además de evitar el contacto con zonas de arena contaminada, debido a su alta vulnerabilidad a la exposición y a los efectos tóxicos de las cianotoxinas.
Figura 2: Bandera sanitaria que alerta sobre presencia de cianobacterias en aguas recreativas, disponible en https://www.mvotma.gub.uy/novedades/noticias/item/10012011-playa-segura
Si se presenta contacto cutáneo-mucoso con cianobacterias durante el baño, se recomienda posteriormente cambiar la ropa, lavarla, y lavarse el cuerpo con agua evitando refregar. En caso de presentar síntomas, consultar al servicio de salud y alertar que se estuvo en contacto con cianobacterias43.
Si se practican deportes en agua con floraciones de cianobacterias, se recomienda el uso de ropa adecuada que facilite la posterior limpieza; lavar los implementos deportivos que toman contacto con la piel (tablas, salvavidas, patas de rana, etc.)43.
Comentarios y conclusiones
Las floraciones de cianobacterias se presentan en la actualidad como un riesgo emergente para la salud en nuestra región.
Existe evidencia suficiente sobre el daño a la salud humana de las floraciones de cianobacterias, aunque aún es insuficiente para caracterizar patrones típicos de riesgo. La evidencia reciente permite identificar el baño y los juegos infantiles en zonas con alta contaminación como un escenario de potencial riesgo.
Se describen tres síndromes clínicos: el cutáneo irritativo, el Flu-like o la hepatotoxicidad. El tipo de cianobacterias y las diferentes cianotoxinas no han sido suficientemente investigados en cuanto a su impacto en la salud humana, siendo las microcistinas las más estudiadas. La evidencia sobre hepatotoxicidad en humanos es incipiente, pero justifica considerar su diagnóstico precoz en situaciones con sospecha de alta exposición, como baños prolongados o actividades deportivas en zonas contaminadas.
Es importante considerar que luego de la floración, los juegos en la orilla, con espuma de cianobacterias, y la ingesta reiterada de arena contaminada puede ser fuente de una alta exposición en niños pequeños.
El sistema de monitoreo de playas permite a los equipos de salud incorporar la sospecha de exposición a cianobacterias, la noción de contacto con cianotoxinas, realizar una evaluación diagnóstica temprana y participar activamente en la prevención de la exposición, especialmente de los niños.
