Laguna Sungai Indian di Florida menghadapi peningkatan pertumbuhan fitoplankton, yang menyebabkan kondisi beracun. Sebuah studi yang dilakukan oleh Florida Atlantic University mengungkapkan tingkat toksisitas yang bervariasi dan adanya racun yang diketahui maupun yang berpotensi menjadi racun baru, dengan menekankan pada hal ini
pentingnya pemantauan untuk implikasi kesehatan manusia. Ganggang beracun tumbuh subur di permukaan air. Kredit: Institut Oseanografi Cabang Pelabuhan FAU
Ilmuwan FAU Harbour Branch menemukan pola khas kerusakan sel yang terkait dengan racun di Indian River Lagoon, Florida.
Indian River Lagoon (IRL) di Florida, yang membentang sepanjang 156 mil, dibatasi oleh lima kabupaten dan memiliki lima saluran masuk yang menghubungkannya ke Samudra Atlantik. Belakangan ini, muara ini telah menghadapi beberapa kejadian ledakan fitoplankton yang dipicu oleh kenaikan suhu musiman dan faktor lingkungan.
Pertumbuhan alga menghasilkan banyak sekali molekul organik kecil, banyak di antaranya dapat menjadi racun bagi manusia dan hewan. Di antara produsen phycotoxin tersebut adalah Mikrokistik aeruginosacyanobacterium air tawar, yang dapat ditemukan di IRL Selatan. Microcystins dalam jumlah yang dapat diukur telah ditemukan pada usap hidung orang-orang yang tinggal dan bekerja di dekat daerah tersebut, meskipun penemuan microcystins di membran mukosa mungkin merupakan bukti bahwa tubuh sedang melakukan tugasnya untuk menghilangkannya.
Metodologi Penelitian
Untuk membantu mengungkap potensi bahaya kesehatan manusia yang terkait dengan pertumbuhan alga berbahaya di IRL, para peneliti dari Institut Oseanografi Cabang Pelabuhan Florida Atlantic University mengumpulkan sampel air dari 20 lokasi di laguna selama musim hujan dan kemarau selama periode tiga tahun. Sampel diekstraksi untuk memekatkan molekul organik dan ekstrak ini digunakan dalam pengujian.
Untuk mengidentifikasi keberadaan racun yang diketahui atau yang baru muncul, para peneliti menggunakan panel garis sel manusia yang diabadikan sesuai dengan hati, ginjal dan otak untuk mengukur sitotoksisitas. Garis sel manusia yang direkayasa untuk mengekspresikan pengangkut ion, sel darah merah, dan aktivitas melawan enzim protein fosfatase, juga digunakan dalam penelitian ini. Sel-sel dan aktivitas biologis ini dipilih karena diketahui dipengaruhi oleh racun alga dan menunjukkan pola aktivitas unik untuk racun yang diketahui.
Esther Guzmán, Ph.D., penulis koresponden dan profesor riset di FAU Harbour Branch. Kredit: Institut Oseanografi Cabang Pelabuhan FAU
Sampel diuji pada konsentrasi tinggi untuk mendeteksi metabolit sebanyak mungkin, dan sampel yang menunjukkan sitotoksisitas lebih dari 50 persen dianggap aktif. Sampel yang menunjukkan toksisitas tinggi selanjutnya dilakukan analisis spektrometri massa resolusi tinggi kromatografi cair untuk menilai metabolit yang ada dalam sampel.
Temuan Studi dan Pengamatan
Hasil penelitiannya dipublikasikan di jurnal Racun, menunjukkan bahwa setiap toksin kontrol menginduksi pola sitotoksisitas yang konsisten pada panel garis sel manusia yang diuji. Selama mekar, sitotoksisitas akibat satu jenis toksin terlihat jelas dari pola ini. Dengan tidak adanya pertumbuhan, sitotoksisitas yang diamati mencerminkan campuran racun atau disebabkan oleh racun yang tidak teridentifikasi.
“Pengamatan paling menarik dari penelitian kami adalah bahwa dengan garis sel yang digunakan, kami dapat mengikuti pola racun yang diketahui,” kata Esther Guzmán, Ph.D., penulis koresponden dan profesor riset di FAU Harbour Branch. “Racun yang diketahui hanya terlihat saat mekar. Karena toksisitas sel terlihat pada tidak adanya pertumbuhan, hal ini menunjukkan bahwa mungkin ada racun yang muncul atau kombinasi racun yang ada pada saat tersebut. Temuan kami menunjukkan bahwa racun lain yang berpotensi membahayakan kesehatan manusia mungkin ada di laguna.”
Di antara temuan penelitian, lokasi paling utara laguna menunjukkan tingkat toksisitas yang lebih rendah dibandingkan lokasi di selatan. Perkembangan sitotoksik terlihat di wilayah selatan (Mikrokistik) dan utara (pirodinium) dari laguna. Jika tidak ada bunga yang mekar, South Fork, South Fork 2, North Fork dan Middle Estuary (lokasi satu sampai empat) di IRL Selatan dan Sungai Pisang, dan Sungai Pisang Utara (NASA) (situs 14 dan 15) di IRL Utara tampaknya memiliki sitotoksisitas paling tinggi selama penilaian.
Situs yang Lebih Sehat dan Racun yang Tidak Dikenali
Sebaliknya, Jensen, Fort Pierce Inlet, Harbour Branch Link Port Canal, Vero Beach Land/Ocean Biogeochemical Observatory, dan Vero Beach Barber Bridge (lokasi enam hingga 10) tampak lebih sehat karena hanya terdapat sedikit sampel dengan sitotoksisitas di atas 50 persen di lokasi-lokasi tersebut. meskipun terdapat variasi yang signifikan secara statistik di situs-situs tersebut.
“Pertanyaan utama yang ingin kami jawab dalam penelitian ini adalah apakah ada racun yang belum diketahui atau molekul pemberi sinyal lain yang terkait dengan pertumbuhan alga berbahaya di laguna,” kata Amy Wright, Ph.D., rekan penulis dan profesor riset, FAU Harbour Cabang. “Data yang dikumpulkan hingga saat ini menunjukkan bahwa memang demikian adanya. Yang penting, penggunaan panel pengujian untuk menilai keberadaan bahan beracun dapat memungkinkan pemantauan yang lebih baik terhadap dampak kesehatan manusia, terutama dari racun yang muncul di dalam sistem.”
Para peneliti mencatat bahwa mikrosistin merupakan ancaman utama bagi kesehatan manusia di laguna selama mekarnya bunga, dan karena perlunya transpor aktif, racun tersebut perlu ditelan atau dihirup untuk menimbulkan ancaman bagi manusia.
“Penelanan dapat dihindari dengan menyaring air melalui arang aktif,” kata Guzmán. “Demikian pula, efek akibat menghirup secara efektif diblokir oleh selaput lendir, yang memerangkap racun yang kemudian dikeluarkan melalui batuk. Namun, paparan terhadap hewan peliharaan dan satwa liar masih dapat terjadi.”
Referensi: “Penilaian Potensi Ancaman Terhadap Kesehatan Manusia dari Pertumbuhan Alga di Laguna Sungai Indian (AS) 2018–2021: Pola Unik Sitotoksisitas dengan Racun” oleh Esther A. Guzmán, Tara A. Peterson, Priscilla L. Winder, Kirstie T.Francis, Malcolm McFarland, Jill C.Roberts, Jennifer Sandle dan Amy E. Wright, 16 November 2023, Racun.
DOI: 10.3390/toksin15110664
Rekan penulis studi Tara A. Peterson, koordinator, biologi sel kanker, FAU Harbour Branch; Priscilla Winder, Ph.D., rekan peneliti kimia, FAU Harbour Branch; Kirstie T. Francis, Ph.D., lulusan FAU dan rekan postdoctoral saat ini di bidang mikrobiologi molekuler, Mote Marine Laboratory; Malcolm McFarland, Ph.D., asisten profesor riset di bidang ekologi fitoplankton, FAU Harbour Branch; Jill C. Roberts, seorang ilmuwan kimia, FAU Harbour Branch; dan Jennifer Sandle, seorang ilmuwan kimia, FAU Harbour Branch.
Penelitian ini didanai oleh dana hibah kepada Pusat Kesehatan Pesisir dan Manusia Florida dari Harbour Branch Oceanographic Institute Foundation.
