Cyanobakterien, früher als Blaualgen bezeichnet, kommen häufig in Oberflächengewässern wie Seen, Teichen und strömungsarmen Flüssen vor.

Einige Arten von Cyanobakterien produzieren toxische Verbindungen, die als Cyanotoxine bezeichnet werden. Diese Toxine können für Menschen und Tiere schädlich sein, wenn sie in ausreichend hoher Konzentration gebildet werden. Kommt es zu massenhaftem Auftreten einer bestimmen Cyanobakterienart, spricht man von Algenblüte. Bei der Algenblüte Cyanotoxin-bildender Bakterienarten kann es zu Vergiftungsfällen kommen, da das Wasser stark mit den Cyanotoxinen angereichert sein kann.

Die Toxizität von Cyanobakterien wird maßgeblich durch die Art des Cyanobakteriums beeinflusst. Für die Produktion des jeweiligen Cyanotoxins sind die Umweltbedingungen und die Jahreszeit von großer Bedeutung.

In deutschen Badeseen und stehenden Gewässern können verschiedene Cyanotoxine in Blaualgenblüten vorkommen. Die Bildung von Microcystinen (Microcystin-LR, Microcystin-RR Microcystin-YR) tritt am häufigsten auf. So finden sich Microcystine in über der Hälfte der Cyanobakterien-Massenentwicklungen in deutschen Binnengewässern, was sie zu Leitsubstanzen bei der Überprüfung der Wasserqualität macht. In der Ostsee ist das strukturell ähnliche Nodularin von besonderer Bedeutung. Microcystine sind zyklische Peptidstrukturen und werden insbesondere von Cyanobakterienarten der Gattung Microcystis, Dolichospermum und Planktothrix gebildet.

Vergiftungen mit Microcystinen (und Nodularinen) können zu akuten Leberschädigungen führen und in hohen Konzentrationen tödlich sein. Eine Vielzahl solcher Vergiftungsfälle sind für Haus- und Nutztiere sowie wild lebende Tiere (z. B. Fische und Vögel) dokumentiert. Tierexperimentelle Studien zeigen dosisabhängig toxische Effekte wie Gewichtsabnahme sowie funktionale und strukturelle Leberveränderungen, darunter Erhöhung der Leberenzyme, Einblutungen und Gewebsnekrosen. Auf molekularer Ebene hemmt Microcystin-LR durch kovalente Bindung die Protein-Phosphataseaktivität. Protein-Phosphatasen entfernen an Aminosäurereste (zumeist Serin und Threonin oder Tyrosin) angehefteten Phosphatreste und sind wichtige Komponenten der zellulären Signalweiterleitung, z. B. im Metabolismus.

Die Microcystinkonzentrationen in deutschen Gewässern sind jedoch sehr selten in lebensgefährlich hohen Konzentrationen. In niedrigeren Konzentrationen können sie Magen-Darm-Probleme, wie Übelkeit, Durchfall und Erbrechen verursachen aber auch zu Hautreizungen an Augen, Ohren, und Rachenschleimhäuten führen.

Eine tumorpromovierende Wirkung durch Microcystine wird ebenfalls vielfach diskutiert. Die IARC (International Agency for Research on Cancer) hat Microcystin-LR in die Gruppe 2B („possibly carcinogenic to humans“) eingestuft.

Um den Gefahren einer akuten Vergiftung mit Cyanotoxinen durch Wasserschlucken beim Baden zu entgehen, wurden bisher Konzentrationen von unter 100 µg Microcystin/l in Badeseen als unbedenklich betrachtet. Vielen Experten ist dieser Wert zu hoch, da er das deutlich geringere Körpergewicht von Kleinkindern nicht berücksichtig. Um außerhalb akut toxischer Konzentrationen zu bleiben und damit eine Gefährdung von Kleinkindern, auch bei einer täglich wiederholten saisonalen Exposition mit einer oralen Aufnahme von 100 ml Wasser zu vermeiden, sollte ein Microystinghalt von 30 µg/ nicht überschritten werden.

Kam es zu Hautkontakt mit kontaminiertem Wasser, sollte sich gründlich abgeduscht und bei Unwohlsein ein Arzt aufgesuchten werden.

Text: Ute Haßmann

Links:

• Cyanocenter | Umweltbundesamt
• Bundesgesundheitsbl 2015 58:908–920 DOI 10.1007/s00103-015-2192-8
• Funari E, Testai E (2008) Human health risk assessment related to cyanotoxins exposure. Crit Rev Toxicol 38(2):97–125
• Jochimsen EM, Carmichael WW, An JS et al (1998) Liver failure and death following exposure to microcystin toxins at a dialysis center in Brazil. N Eng J Med 338:873–878
• Badegewässerkarte | landbw.de