medlitГигиена и санитарияHygiene and Sanitation0016-99002412-0650Federal Scientific Center of Hygiene named after F.F. Erisman10.47470/0016-9900-2025-104-6-702-709yzgrrkmedlit-5012Research ArticleГИГИЕНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫENVIRONMENTAL HYGIENEОбоснование предельно допустимой концентрации анатоксина-а в воде водоёмов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользованияRationale for the Anatoxin-a Maximum Permissible Concentration in water of reservoirs for both domestic-drinking and cultural-household water usehttps://orcid.org/0000-0002-0241-0690СиницынаОксана ОлеговнаSinitsynaOxana O.

Доктор мед. наук, профессор, член-корр. РАН, зам. директора по науке ФБУН «ФНЦГ им. Ф.Ф. Эрисмана» Роспотребнадзора; директор Института комплексных проблем гигиены, 141014, Мытищи, Россия

e-mail: oxsin66@mail.ru

DSc (Medicine), Professor, Corresponding Member of the RAS, Deputy Director for Science, Federal Scientific Centre of Hygiene named after F.F. Erisman, Mytishchi, 141014, Russian Federation

e-mail: oxsin66@mail.ru

oxsin66@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-7668-9324ТурбинскийВиктор ВладиславовичTurbinskyViktor V.

Доктор мед. наук, зав. отд. гигиены воды ФБУН «ФНЦГ им. Ф.Ф. Эрисмана» Роспотребнадзора, 141014, Мытищи, Россия

e-mail: turbinskii.vv@fncg.ru

DSc (Medicine), Head of the Department of Water Hygiene, Federal Scientific Centre of Hygiene named after F.F. Erisman, Mytishchi, 141014, Russian Federation

e-mail: turbinskii.vv@fncg.ru

turbinskii.vv@fncg.ruhttps://orcid.org/0000-0002-5932-6350ПушкареваМария ВасильевнаPushkarevaMariya V.

Доктор мед. наук, профессор, гл. науч. сотр. отд. гигиены воды ФБУН «ФНЦГ им. Ф.Ф. Эрисмана» Роспотребнадзора, 141014, Мытищи, Россия

e-mail: pushkareva.mv@fncg.ru

DSc (Medicine), Professor, Chief Researcher of the Water Hygiene Department, Federal Scientific Centre of Hygiene named after F.F. Erisman, Mytishchi, 141014, Russian Federation

e-mail: pushkareva.mv@fncg.ru

pushkareva.mv@fncg.ruhttps://orcid.org/0000-0002-7573-0185КузьНадежда ВалентиновнаKuzNadejda V.

Канд. мед. наук, вед. науч. сотр. отд. гигиены воды ФБУН «ФНЦГ им. Ф.Ф. Эрисмана» Роспотребнадзора, 141014, Мытищи, Россия

e-mail: nadezhda.v.k@gmail.com

PhD (Medicine), Leading Researcher of the Water Hygiene Department, Federal Scientific Centre of Hygiene named after F.F. Erisman, Mytishchi, 141014, Russian Federation

e-mail: nadezhda.v.k@gmail.com

nadezhda.v.k@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0003-1539-1633МасальцевГлеб ВикторовичMasaltsevGleb V.

Канд. биол. наук, зав. отд. токсикологии ФБУН «ФНЦГ им. Ф.Ф. Эрисмана» Роспотребнадзора, 141014, Мытищи, Россия

e-mail: masalcev.gv@fncg.ru

PhD (Biology), Head of the Toxicology Department, Federal Scientific Centre of Hygiene named after F.F. Erisman, Mytishchi, 141014, Russian Federation

e-mail: masalcev.gv@fncg.ru

masalcev.gv@fncg.ruФБУН «Федеральный научный центр гигиены имени Ф.Ф. Эрисмана» РоспотребнадзораРоссияFederal Scientific Center of Hygiene named after F.F. ErismanRussian FederationФБУН «Федеральный научный центр гигиены имени Ф.Ф. Эрисмана» Роспотребнадзора; ФБУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в городе Москве»РоссияFederal Scientific Center of Hygiene named after F.F. Erisman; Center for Hygiene and Epidemiology in MoscowRussian Federation2025140820251046702709Copyright © Синицына О.О., Турбинский В.В., Пушкарева М.В., Кузь Н.В., Масальцев Г.В., 20252025Синицына О.О., Турбинский В.В., Пушкарева М.В., Кузь Н.В., Масальцев Г.В.Sinitsyna O.O., Turbinsky V.V., Pushkareva M.V., Kuz N.V., Masaltsev G.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.rjhas.ru/jour/article/view/5012Введение

Введение. Опасность загрязнения воды токсинами синезелёных водорослей (цианотоксинами) связана не только с антропогенным загрязнением водных объектов биогенными веществами (азот, фосфор), но и с климатическими изменениями на планете. Присутствие цианотоксинов зарегистрировано в водоёмах стран Европы, Северной Америки и др. На территории Российской Федерации цианотоксины обнаружены в ряде водных объектов, в том числе в источниках питьевого и хозяйственно-бытового водоснабжения.

Материалы и методы

Материалы и методы. В качестве материала в экспериментальных исследованиях использован сертифицированный эталонный образец анатоксина-а в 1%-м растворе уксусной кислоты (Standart, Certified) производства США, CAS 64285-06-09. На основе данных elibrary.ru, PubMed, Web of Science, Jstor, Open Access Button, Российской государственной библиотеки (РГБ), MedLine выполнен обзор научных исследований по проблеме цианотоксинов. В условиях хронического эксперимента исследовано общетоксическое действие анатоксина-а на организм белых крыс при пероральном поступлении, изучены морфофункциональные изменения внутренних органов животных, эмбриотоксическое действие на организм беременных крыс и тератогенное действие на потомство. Обработку первичных данных осуществляли с помощью программы Microsoft Office Excel 2013. Статистический анализ проводили в программе SPSS Statistics v. 22.0 при α = 0,05. Нормальность распределения данных проверяли по критерию Шапиро – Уилка, равность дисперсий – по критерию Ливиня. Проверку наличия тренда в исследованиях осуществляли методом ранговых корреляций Спирмена.

Результаты

Результаты. Установлены пороговая доза общетоксического воздействия анатоксина-а на организм животных в условиях хронического эксперимента, недействующая доза по эмбриотоксическому и тератогенному действию.

Ограничение исследования

Ограничение исследования. Исследования ограничены длительностью хронического эксперимента (три месяца).

Заключение

Заключение. Предельно допустимая концентрация анатоксина-а в воде хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования рекомендована на уровне 4 мкг/л, санитарно-токсикологический показатель вредности, второй класс опасности. Для контроля содержания концентрации в воде разработаны и утверждены МУК 4.1.4055–24 «Количественное определение анатоксина-а в питьевой и природной воде методом иммуноферментного анализа» (нижний предел измерения – 0,05 мкг/л).

Соблюдение этических стандартов. Получено положительное заключение комиссии по биомедицинской этике ФБУН ФНЦГ им. Ф.Ф. Эрисмана Роспотребнадзора (протокол № 03/22 от 21.11.2022 г.).

Участие авторов

Участие авторов: Синицына О.О. – концепция и дизайн исследования, редактирование; Турбинский В.В. – концепция и дизайн исследования, написание текста, редактирование; Пушкарева М.В., Масальцев Г.В.  – написание текста, редактирование; Кузь Н.В. – концепция и дизайн исследования, сбор и обработка материала, написание текста. Все соавторы – утверждение окончательного варианта статьи, ответственность за целостность всех её частей.

Конфликт интересов

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов в связи с публикацией данной статьи.

Финансирование

Финансирование. Исследование выполнено в рамках реализации государственной программы «Обеспечение химической и биологической безопасности Российской Федерации» на 2021–2027 гг.

Поступила

Поступила: 04.02.2025 / Принята к печати: 26.03.2025 / Опубликована: 31.07.2025

Introduction

Introduction. The danger of water pollution by cyanobacterial toxins (cyanotoxins) is associated not only with anthropogenic contamination of water bodies by biogenic substances (nitrogen, phosphorus) but also with climate change on the planet. The presence of cyanotoxins has been documented in water bodies in Europe, North America, and other countries around the world. In the Russian Federation, cyanotoxins have been found in a number of water bodies, including sources of drinking and domestic water supply.

Materials and methods

Materials and methods. A certified reference standard of anatoxin-a in a 1% solution of acetic acid (Standard, Certified), manufactured in the USA, CAS 64285-06-09, was used as the material in the experimental studies. Based on data from elibrary.ru, PubMed, Web of Science, Jstor, Open Access Button, the Russian State Library (RSL), and MedLine, a review of scientific research on the problem of cyanotoxins was conducted. In a chronic experiment, the general toxic effect of anatoxin-a on the organism in white rats under conditions of oral administration was studied. Morphofunctional changes in the internal organs of the animals were examined, as was the embryotoxic effect on the organism in pregnant rats and the teratogenic effect on the offspring. The processing of primary data was carried out using Microsoft Office Excel 2013. Statistical analysis was performed using SPSS Statistics v. 22.0 at α = 0.05. The normality of the data distribution was tested using the Shapiro-Wilk test, and the equality of variances was tested using Levene’s test. The presence of a trend in the studies was tested using the Spearman rank correlation method.

Results

Results. A threshold dose of anatoxin-a exposure to the organism in animals under chronic experimental conditions was established. A no-effect dose for embryotoxic and teratogenic effects on the organism of experimental animals and their offspring was determined.

Limitation

Limitation. The research is limited by the 3-month duration of the chronic experiment.

Conclusion

Conclusion. The anatoxin-a maximum permissible concentration (MPC) in water for domestic drinking and recreational use is recommended at a level of 4.0 µg/L, with a sanitary-toxicological hazard indicator classified as hazard class II. To monitor the content in water, MUK 4.1.4055–24 “Quantitative determination of anatoxin-a in drinking and natural water by enzyme immunoassay” (lower limit of measurement – ​​0.05 µg/L has been developed and approved.

Compliance with ethical standards. A positive opinion was obtained from the Biomedical Ethics Committee of the F.F. Erisman Federal Scientific Center of Hygiene f the Federal Service for Supervision in Protection of the Rights of Consumer and Man Wellbeing (Protocol No. 03/22 dated November 21, 2022).

Contribution

Contribution: Sinitsyna O.O. – conceptualization and design of the study, editing; Pushkareva M.V., Masaltsev G.V. – writing of the manuscript, editing; Turbinsky V.V. – conceptualization and design of the study, writing of the manuscript, editing; Kuz N.V. – conceptualization and design of the study, collection and processing of material, writing of the manuscript. All authors are responsible for the integrity of all parts of the manuscript and approval of the manuscript final version.

Conflict of interest

Conflict of interest. The authors declare no conflict of interest.

Funding

Funding. This research was carried out as part of the implementation of the state program “Ensuring Chemical and Biological Safety of the Russian Federation” for 2021–2027.

Received

Received: February 4, 2025 / Accepted: March 26, 2025 / Published: July 31, 2025

анатоксин-апредельно допустимая концентрацияхронический экспериментцианобактериицианотоксинывода водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользованияпитьевая водаanatoxin-amaximum permissible concentrationchronic experimentcyanobacteriacyanotoxinswater from water bodies for domestic drinking and recreational usedrinking waterReferencesТурбинский В.В., Брагина И.В., Кузь Н.В., Синицына О.О., Пушкарева М.В. Проблема цветения воды источников питьевого водоснабжения населения. Гигиена и санитария. 2024; 103(12): 1466–72. https://doi.org/10.47470/0016-9900-2024-103-12-1466-1472 https://elibrary.ru/fvwkpdTurbinsky V.V., Bragina I.V., Kuz N.V., Sinitsyna O.O., Pushkareva M.V. The problem of algal bloom in the source of drinking water supply for the population. Gigiena i Sanitaria (Hygiene and Sanitation, Russian journal). 2024; 103(12): 1466–72. https://doi.org/10.47470/0016-9900-2024-103-12-1466-1472 https://elibrary.ru/fvwkpd (in Russian)Botana L. Phycotoxins. Chemistry And Biochemistry. Ames: Blackwell Publishing; 2007.Botana L. Phycotoxins. Chemistry And Biochemistry. Ames: Blackwell Publishing; 2007.WHO. Guidelines for safe recreational water environments – vol. 1: Coastal and fresh waters; 2003. Available at: https://who.int/publications/i/item/9241545801WHO. Guidelines for safe recreational water environments – vol. 1: Coastal and fresh waters; 2003. Available at: https://who.int/publications/i/item/9241545801Devlin J.P., Edwards O.E., Gorham P.R., Hunter M.R., Pike R.K., Stavric B. Anatoxin-a, a toxic alkaloid from Anabaena flos-aquae NCR-44h. Can. J. Chem. 1977; 55(8): 1367–71. https://doi.org/10.1139/v77-189Devlin J.P., Edwards O.E., Gorham P.R., Hunter M.R., Pike R.K., Stavric B. Anatoxin-a, a toxic alkaloid from Anabaena flos-aquae NCR-44h. Can. J. Chem. 1977; 55(8): 1367–71. https://doi.org/10.1139/v77-189Ballot A., Fastner J., Lentz M., Wiedner C. First report of anatoxin-a-producing cyanobacterium Aphanizomenon issatschenkoi in northeastern Germany. Toxicon. 2010; 56(6): 964–71. https://doi.org/10.1016/j.toxicon.2010.06.021Ballot A., Fastner J., Lentz M., Wiedner C. First report of anatoxin-a-producing cyanobacterium Aphanizomenon issatschenkoi in northeastern Germany. Toxicon. 2010; 56(6): 964–71. https://doi.org/10.1016/j.toxicon.2010.06.021Gugger M., Lenoir S., Berger C., Ledreux A., Druart J.C., Humbert J.F., et al. First report in a river in France of the benthic cyanobacterium Phormidium favosum producing anatoxin-a associated with dog neurotoxicosis. Toxicon. 2005; 45(7): 919–28. https://doi.org/10.1016/j.toxicon.2005.02.031Gugger M., Lenoir S., Berger C., Ledreux A., Druart J.C., Humbert J.F., et al. First report in a river in France of the benthic cyanobacterium Phormidium favosum producing anatoxin-a associated with dog neurotoxicosis. Toxicon. 2005; 45(7): 919–28. https://doi.org/10.1016/j.toxicon.2005.02.031Huisman J., Matthijs H.C.P., Visser P.M. Harmful Cyanobacteria. Dordrecht: Springer; 2005.Huisman J., Matthijs H.C.P., Visser P.M. Harmful Cyanobacteria. Dordrecht: Springer; 2005.Krienitz L., Ballot A., Kotut K., Wiegand C., Pütz S., Metcalf J.S., et al. Contribution of hot spring cyanobacteria to the mysterious deaths of Lesser Flamingos at Lake Bogoria, Kenya. FEMS Microbiol. Ecol. 2003; 43(2): 141–8. https://doi.org/10.1111/j.1574-6941.2003.tb01053.xKrienitz L., Ballot A., Kotut K., Wiegand C., Pütz S., Metcalf J.S., et al. Contribution of hot spring cyanobacteria to the mysterious deaths of Lesser Flamingos at Lake Bogoria, Kenya. FEMS Microbiol. Ecol. 2003; 43(2): 141–8. https://doi.org/10.1111/j.1574-6941.2003.tb01053.xChorus I., Welker M. Toxic Cyanobacteria in Water: A Guide to Their Public Health Consequences, Monitoring and Management. Taylor & Francis; 2021.Chorus I., Welker M. Toxic Cyanobacteria in Water: A Guide to Their Public Health Consequences, Monitoring and Management. Taylor & Francis; 2021.Stevens D.K., Krieger R.I. Stability studies on the cyanobacterial nicotinic alkaloid anatoxin-A. Toxicon. 1991; 29(2): 167–79. https://doi.org/10.1016/0041-0101(91)90101-vStevens D.K., Krieger R.I. Stability studies on the cyanobacterial nicotinic alkaloid anatoxin-A. Toxicon. 1991; 29(2): 167–79. https://doi.org/10.1016/0041-0101(91)90101-vCarrière A., Prévost M., Zamyadi A., Chevalier P., Barbeau B. Vulnerability of Quebec drinking-water treatment plants to cyanotoxins in a climate change context. J. Water Health. 2010; 8(3): 455–65. https://doi.org/10.2166/wh.2009.207Carrière A., Prévost M., Zamyadi A., Chevalier P., Barbeau B. Vulnerability of Quebec drinking-water treatment plants to cyanotoxins in a climate change context. J. Water Health. 2010; 8(3): 455–65. https://doi.org/10.2166/wh.2009.207Colas S., Marie B., Lance E., Quiblier C., Tricoire-Leignel H., Mattei C. Anatoxin-a: Overview on a harmful cyanobacterial neurotoxin from the environmental scale to the molecular target. Environ. Res. 2021; 193: 110590. https://doi.org/10.1016/j.envres.2020.110590Colas S., Marie B., Lance E., Quiblier C., Tricoire-Leignel H., Mattei C. Anatoxin-a: Overview on a harmful cyanobacterial neurotoxin from the environmental scale to the molecular target. Environ. Res. 2021; 193: 110590. https://doi.org/10.1016/j.envres.2020.110590Puddick J., van Ginkel R., Page C.D., Murray J.S., Greenhough H.E., Bowater J., et al. Acute toxicity of dihydroanatoxin-a from Microcoleus autumnalis in comparison to anatoxin-a. Chemosphere. 2021; 263: 127937. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2020.127937Puddick J., van Ginkel R., Page C.D., Murray J.S., Greenhough H.E., Bowater J., et al. Acute toxicity of dihydroanatoxin-a from Microcoleus autumnalis in comparison to anatoxin-a. Chemosphere. 2021; 263: 127937. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2020.127937Astrachan N.B., Archer B.G., Hilbelink D.R. Evaluation of the subacute toxicity and teratogenicity of anatoxin-a. Toxicon. 1980; 18(5–6): 684–8. https://doi.org/10.1016/0041-0101(80)90100-2Astrachan N.B., Archer B.G., Hilbelink D.R. Evaluation of the subacute toxicity and teratogenicity of anatoxin-a. Toxicon. 1980; 18(5–6): 684–8. https://doi.org/10.1016/0041-0101(80)90100-2Fawell J.K., Mitchell R.E., Hill R.E., Everett D.J. The toxicity of cyanobacterial toxins in the mouse: II anatoxin-a. Hum. Exp. Toxicol. 1999; 18(3): 168–73. https://doi.org/10.1177/096032719901800306Fawell J.K., Mitchell R.E., Hill R.E., Everett D.J. The toxicity of cyanobacterial toxins in the mouse: II anatoxin-a. Hum. Exp. Toxicol. 1999; 18(3): 168–73. https://doi.org/10.1177/096032719901800306Fawell J.K., Mitchell R.E., Everett D.J., Hill R.E. The toxicity of cyanobacterial toxins in the mouse: I microcystin-LR. Hum. Exp. Toxicol. 1999; 18(3): 162–7. https://doi.org/10.1177/096032719901800305Fawell J.K., Mitchell R.E., Everett D.J., Hill R.E. The toxicity of cyanobacterial toxins in the mouse: I microcystin-LR. Hum. Exp. Toxicol. 1999; 18(3): 162–7. https://doi.org/10.1177/096032719901800305Rogers R., Malancharuvil-Berkes E., Mosley M., Hui D., O’Garro Joseph G. Critical discourse analysis in education: A review of the literature. Rev. Educ. Res. 2005; 75(3): 365–416. https://doi.org/10.3102/00346543075003365Rogers R., Malancharuvil-Berkes E., Mosley M., Hui D., O’Garro Joseph G. Critical discourse analysis in education: A review of the literature. Rev. Educ. Res. 2005; 75(3): 365–416. https://doi.org/10.3102/00346543075003365Sieroslawska A. Assessment of the mutagenic potential of cyanobacterial extracts and pure cyanotoxins. Toxicon. 2013; 74: 76–82. https://doi.org/10.1016/j.toxicon.2013.07.029Sieroslawska A. Assessment of the mutagenic potential of cyanobacterial extracts and pure cyanotoxins. Toxicon. 2013; 74: 76–82. https://doi.org/10.1016/j.toxicon.2013.07.029Butler N., Carlisle J., Linville R. Toxicological Summary and Suggested Action Levels to Reduce Potential Adverse Health Effects of Six Cyanotoxins. Sacramento; 2012: 119.Butler N., Carlisle J., Linville R. Toxicological Summary and Suggested Action Levels to Reduce Potential Adverse Health Effects of Six Cyanotoxins. Sacramento; 2012: 119.Anatoxin-a and Drinking Water. Minnesota Department of Health Health Risk Assessment Unit, 2016. Available at: https://health.state.mn.us/communities/environment/risk/docs/guidance/gw/anatoxininfo.pdfAnatoxin-a and Drinking Water. Minnesota Department of Health Health Risk Assessment Unit, 2016. Available at: https://health.state.mn.us/communities/environment/risk/docs/guidance/gw/anatoxininfo.pdfПавленко С.М. Применение суммационно-порогового показателя в токсикологическом эксперименте на белых крысах. В кн.: Методики санитарно-токсикологического эксперимента: сборник научных трудов МНИИГ им. Ф.Ф. Эрисмана. М.; 1975: 5–7.Pavlenko S.M. Application of summation-threshold index in toxicological experiment on white rats. In: Methods of Sanitary-Toxicological Experiment: Collection of Scientific Works of the Erisman Research Institute of Sanitary and Toxicology. Moscow; 1975” 5–7.Беляева Н.Н., Ракитский В.Н., Николаева Н.И., Вострикова М.В., Вещемова Т.Е. Количественная структурно-функциональная оценка различных систем организма лабораторных животных в гигиенических исследованиях. Гигиена и санитария. 2020; 99(12): 1438–45. https://doi.org/10.47470/0016-9900-2020-99-12-1438-1445 https://elibrary.ru/hclbnbBelyaeva N.N., Rakitskii V.N., Nikolaeva N.I., Vostrikova M.V., Veshchemova T.E. Quantitative structural and functional assessment of various systems of the body of laboratory animals in hygienic studies. Gigiena i Sanitaria (Hygiene and Sanitation, Russian journal). 2020; 99(12): 1438–45. https://doi.org/10.47470/0016-9900-2020-99-12-1438-1445 https://elibrary.ru/hclbnb (in Russian)Халафян А.А. STATISTICA 6. Статистический анализ данных. М.: БИНОМ; 2007.Khalafyan A.A. STATISTICA 6. Statistical Data Analysis [STATISTICA 6. Statisticheskii analiz dannykh]. Moscow: BINOM; 2007. (in Russian)Abdi H. Bonferroni and Šidák Corrections for Multiple Comparisons. Encyclopedia of Measurement and Statistics, vol. 3. Sage Publication; 2007: 103–7.Abdi H. Bonferroni and Šidák Corrections for Multiple Comparisons. Encyclopedia of Measurement and Statistics, vol. 3. Sage Publication; 2007: 103–7.Corder G.W., Foreman D.I. Nonparametric Statistics: A Step-by-Step Approach. John Wiley & Sons; 2014.Corder G.W., Foreman D.I. Nonparametric Statistics: A Step-by-Step Approach. John Wiley & Sons; 2014.Agresti A. Categorical Data Analysis. John Wiley & Sons; 2003.Agresti A. Categorical Data Analysis. John Wiley & Sons; 2003.Малашенко А.М., Егоров И.Е. Доминантные летали у инбредных мышей под действием этиленимина. Генетика. 1967; (3): 59–68.Malashenko A.M., Egorov I.E. Dominant volatiles in inbred mice under the influence of ethylenimine. Genetika. 1967; (3): 59–68. (in Russian)Дыбан А.П., Баранов В.С., Акимова И.М. Основные методические подходы к тестированию тератогенной активности химических веществ. Архив анатомии, гистологии и эмбриологии. 1970; 59(10): 89–100.Dyban A.P., Baranov V.S., Akimova I.M. The basic methodological approaches to testing the teratogenic activity of chemical substances. Arkhiv anatomii, gistologii i embriologii. 1970; 59(10): 89–100. (in Russian)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.