ไมโครซิสตินหรือไซยาโนจิโนซิน เป็นสาร พิษไซยาโนท็อกซินชนิดหนึ่งซึ่งเป็นสารพิษ ที่ ผลิตโดยไซยาโนแบคทีเรียบางครั้งเรียกว่าสาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงิน^{[ 3 ]}จนถึงปัจจุบันมีการค้นพบไมโครซิสตินที่แตกต่างกันมากกว่า 250 ชนิด^{[ 4 ]} โดย ไมโครซิสติน-LRเป็นชนิดที่พบได้บ่อยที่สุด ในทางเคมี พวกมันเป็นเฮปตาเปปไทด์แบบวงจรที่ผลิตผ่านเอนไซม์สังเคราะห์เปปไทด์ที่ไม่ใช่ไรโบโซม^{[ 5 ]}

ไซยาโนแบคทีเรียสามารถผลิตไมโครซิสตินในปริมาณมากในช่วงที่เกิดการแพร่กระจายของสาหร่ายซึ่งก่อให้เกิดภัยคุกคามอย่างใหญ่หลวงต่อน้ำดื่มและน้ำเพื่อการชลประทาน รวมถึงสิ่งแวดล้อมโดยรวม^{[ 6 ] [ 7 ]}

ไมโครซิสติน หรือไซยาโนจิโนซิน เป็นสารพิษชนิดหนึ่ง^{[ 8 ]}ที่ผลิตโดยไซยาโนแบคทีเรีย น้ำจืดบางชนิด โดยส่วนใหญ่คือMicrocystis aeruginosaแต่ยังรวมถึงMicrocystis อื่นๆ ตลอดจนสมาชิกในสกุล Planktothrix , Anabaena , OscillatoriaและNostoc ด้วย

ไมโครซิสติน-LR (เช่นX = ลิวซีน, Z = อาร์จินีน) เป็นรูปแบบที่มีความเป็นพิษมากที่สุดในบรรดารูปแบบที่มีความเป็นพิษมากกว่า 80 รูปแบบที่รู้จักกัน และยังเป็นสารที่นักเคมี นักเภสัชวิทยา นักชีววิทยา และนักนิเวศวิทยาศึกษามากที่สุด การแพร่กระจายของไมโครซิสตินเป็นปัญหาทั่วโลก รวมถึงจีน บราซิล ออสเตรเลีย แอฟริกาใต้^{[ 9 ] [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ] [ 13 ] [ 14 ] [ 15 ] [ 16 ]}สหรัฐอเมริกา และยุโรปส่วนใหญ่เขื่อนฮาร์เตบีสปอร์ตในแอฟริกาใต้เป็นหนึ่งในสถานที่ที่มีการปนเปื้อนมากที่สุดในแอฟริกา และอาจจะเป็นในโลกด้วย

ไมโครซิสตินมีโครงสร้างพื้นฐานร่วมกันคือ D-Ala ¹ - X ² - D-Masp ³ - Z ⁴ -Adda ⁵ -D-γ-Glu ⁶ - Mdha ⁷โดยที่XและZเป็นกรดอะมิโนที่แปรผันได้ ชื่อระบบ "ไมโครซิสติน-XZ " (เรียกสั้นๆ ว่า MC- XZ ) จะถูกกำหนดตามรหัสตัวอักษรตัวเดียว (ถ้ามี มิฉะนั้นจะใช้รหัสที่ยาวกว่า) ของกรดอะมิโน^{[ 4 ]}หากโมเลกุลมีการดัดแปลงอื่นๆ ความแตกต่างจะถูกบันทึกไว้ในวงเล็บเหลี่ยมก่อน "MC" ^{[ 4 ]} ในจำนวนนี้ มี กรดอะมิโน ที่ไม่ใช่ โปรตีน ที่ไม่พบทั่วไปหลายชนิด: ^{[ 17 ]}

• D-Masp คือ D-erythro-β-methyl-isoaspartic acid ซึ่งเป็นอนุพันธ์ของกรดแอสปาร์ติกในรูปแบบβ-กรดอะมิโน^{[ 4 ]}
• Adda คือ(all- S ,all- E )-3-amino-9-methoxy-2,6,8-trimethyl-10-phenyldeca-4,6-dienoic acidซึ่งเป็นกรด β-amino ที่พบเฉพาะในไมโครซิสตินและโนดูลารินที่ เกี่ยวข้อง
• Mdha คือ N-methyldehydroalanine ซึ่งเป็นอนุพันธ์ของdehydroalanine [ ^{4 ] ใน} nodularin จะถูกแทนที่ด้วย Mdhb (N-methyldehydrobutyrine) ซึ่งเป็นอนุพันธ์ของdehydroamino acid อีกชนิดหนึ่ง ^{[ 18 ]}

ไมโครซิสตินจะจับกับโปรตีนฟอสฟาเทสPP1และPP2A ด้วยพันธะโควาเลนต์ และยับยั้งเอนไซม์ดังกล่าว จึงสามารถทำให้เกิดภาวะไขมันอักเสบทั่วร่างกายได้^{[ 17 ]}หมู่ ADDA เป็นกุญแจสำคัญในการทำงานนี้: อะนาล็อกสังเคราะห์ที่เรียบง่ายกว่ามากซึ่งประกอบด้วย ADDA และกรดอะมิโนเพิ่มเติมอีกหนึ่งตัวสามารถแสดงฟังก์ชันการยับยั้งแบบเดียวกันได้^{[ 19 ]}

Microcystis ซึ่ง เป็นสกุลของไซยาโนแบคทีเรียในน้ำจืดที่ผลิตไมโคร ซิสติน เจริญเติบโตได้ดีในสภาพน้ำอุ่น โดยเฉพาะในน้ำนิ่ง ^{[ 7 ]} EPA คาดการณ์ในปี 2013 ว่าการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศและสภาพแวดล้อมที่เปลี่ยนแปลงไปอาจนำไปสู่การเจริญเติบโตของสาหร่ายที่เป็นอันตรายและอาจส่งผลเสียต่อสุขภาพของมนุษย์^{[ 20 ]}การเจริญเติบโตของสาหร่ายยังได้รับการส่งเสริมผ่านกระบวนการยูโทรฟิเคชัน (สารอาหารมากเกินไป) ^{[ 7 ]}โดยเฉพาะอย่างยิ่งฟอสฟอรัสที่ละลายน้ำได้จะส่งเสริมการเจริญเติบโตของสาหร่าย^{[ 21 ]}

ไมโครซิสตินอาจวิวัฒนาการขึ้นมาเพื่อรับมือกับภาวะขาดธาตุเหล็กในไซยาโนแบคทีเรีย: โมเลกุลจะจับกับธาตุเหล็ก และสายพันธุ์ที่ไม่ผลิตไมโครซิสตินจะรับมือกับภาวะขาดธาตุเหล็กได้แย่ลงอย่างมาก^{[ 22 ]}ภาวะขาดธาตุเหล็กจะเพิ่มการแสดงออกของยีนMcyDซึ่งเป็นหนึ่งในโอเปรอนสังเคราะห์ไมโครซิสติน^{[ 23 ]}อย่างไรก็ตาม การมีธาตุเหล็กเพียงพอจะช่วยเพิ่มการผลิตไมโครซิสตินได้โดยทำให้แบคทีเรียสามารถสังเคราะห์แสงได้ดีขึ้น จึงผลิต ATP ได้เพียงพอสำหรับการสังเคราะห์ MC ^{[ 24 ]}

การผลิตไมโครซิสตินยังมีความสัมพันธ์เชิงบวกกับอุณหภูมิด้วย^{[ 25 ]}แสงสว่างและแสงสีแดงจะเพิ่มการถอดรหัสของMcyDแต่แสงสีฟ้าจะลดลง^{[ 26 ]}ปัจจัยอื่นๆ อีกมากมาย เช่น pH อาจส่งผลต่อการผลิต MC เช่นกัน แต่การเปรียบเทียบทำได้ยากเนื่องจากขาดเงื่อนไขการทดสอบมาตรฐาน^{[ 27 ]}

มนุษย์อาจสัมผัสกับสารพิษต่อตับเหล่านี้ได้หลายวิธี หนึ่งในนั้นคือผ่านกิจกรรมสันทนาการ เช่น การว่ายน้ำ การเล่นกระดานโต้คลื่น การตกปลา และกิจกรรมอื่นๆ ที่เกี่ยวข้องกับการสัมผัสโดยตรงกับน้ำที่ปนเปื้อน^{[ 28 ]}อีกเส้นทางการสัมผัสที่หายากแต่เป็นพิษร้ายแรงมากที่นักวิทยาศาสตร์ระบุได้คือผ่านการผ่าตัดฟอกไต กรณีเสียชีวิตจากพิษไมโครซิสติกผ่านการฟอกไตได้รับการศึกษาในบราซิล โดยพบว่า 48% ของผู้ป่วยที่ได้รับการผ่าตัดในช่วงเวลาหนึ่งเสียชีวิตเนื่องจากน้ำที่ใช้ในกระบวนการนั้นปนเปื้อน^{[ 29 ]}

ไมโครซิสตินมีความเสถียรทางเคมีในช่วงอุณหภูมิและค่า pH ที่กว้าง อาจเป็นผลมาจากโครงสร้างแบบวงจร^{[ 30 ]} การปนเปื้อนของน้ำ ด้วยไมโครซิสติน-LRทนต่อการต้มและการบำบัดด้วยไมโครเวฟ^{[ 31 ]} การ แพร่กระจาย ของสาหร่ายที่มีแบคทีเรียผลิตไมโครซิสตินอาจทำให้ระบบกรองของ โรง บำบัดน้ำ ไม่สามารถรับมือได้ หลักฐานบางอย่างแสดงให้เห็นว่าสารพิษสามารถถูกส่งผ่านทางการชลประทานเข้าสู่ห่วงโซ่อาหารได้^{[ 32 ] [ 33 ]}

ในปี 2554 เกิดการระบาดของไมโครซิสติสจำนวนมากเป็นประวัติการณ์ในทะเลสาบอีรีซึ่งส่วนหนึ่งเกี่ยวข้องกับฤดูใบไม้ผลิที่มีปริมาณน้ำฝนมากที่สุดเป็นประวัติการณ์ ส่งผลให้พื้นที่ก้นทะเลสาบที่เป็นเขตตายขยายตัว ประชากรปลาลดลง ชายหาดสกปรก และสร้างความเสียหายให้กับอุตสาหกรรมการท่องเที่ยวในท้องถิ่น ซึ่งสร้างรายได้มากกว่า 10 พันล้านดอลลาร์ต่อปี^{[ 1 ]}

ในเดือนสิงหาคม พ.ศ. 2557 เมืองโทเลโด รัฐโอไฮโอตรวจพบระดับไมโครซิสตินที่ไม่ปลอดภัยในแหล่งน้ำประปาเนื่องจากการแพร่กระจายของสาหร่ายที่เป็นอันตรายในทะเลสาบอีรี ซึ่งเป็นทะเลสาบที่ตื้นที่สุดในกลุ่มทะเลสาบใหญ่ทั้งห้าเมืองได้ออกคำเตือนแก่ประชาชนประมาณ 500,000 คนว่าน้ำไม่ปลอดภัยสำหรับการดื่มหรือการปรุงอาหาร^{[ 34 ] [ 35 ]}คณะทำงานของรัฐโอไฮโอพบว่าทะเลสาบอีรีได้รับฟอสฟอรัสมากกว่าทะเลสาบใหญ่ทั้งห้าแห่ง ทั้งจากพื้นที่เพาะปลูกเนื่องจากวิธีการทำการเกษตร และจากศูนย์บำบัดน้ำในเมือง^{[ 21 ]}

ในปี 2559 มีการพบไมโครซิสตินในหอยทะเลในเขตอ่าวซานฟรานซิสโก ซึ่งเห็นได้ชัดว่ามาจากน้ำจืดที่ไหลบ่าลงมา และทวีความรุนแรงขึ้นเนื่องจากภัยแล้ง^{[ 36 ]}

ในปี 2018 กรมทรัพยากรธรรมชาติของไอโอวาพบไมโครซิสตินในระดับ 0.3 µg/L หรือไมโครกรัมต่อลิตร ( ppb ) ในน้ำดิบของระบบประปาสาธารณะ 15 แห่งจากทั้งหมด 26 แห่งที่ทำการทดสอบ^{[ 37 ]}

ในปี 2023 กรมคุณภาพสิ่งแวดล้อมแห่งรัฐโอเรกอน (DEQ) และหน่วยงานสาธารณสุขแห่งรัฐโอเรกอน ได้ออกคำเตือนเกี่ยวกับไซยาโนแบคทีเรียสำหรับ แม่น้ำวิลลาเมตต์ส่วนใหญ่ที่ไหลผ่าน เมืองพอร์ต แลนด์ [ ^{38 ]}คำเตือนดังกล่าวส่งผลกระทบต่อแม่น้ำวิลลาเมตต์ตั้งแต่^{ทะเลสาบ}รอสส์ไอ ส์แลนด์ไปจนถึง สวนคาเธดรัล [ ^{39 ] การ}ทดสอบโดย DEQ แสดงให้เห็นระดับไมโครซิสตินที่ 549 ppb ^{[ 38 ]}

ไมโครซิสตินไม่สามารถถูกย่อยสลายโดยโปรตีเอส มาตรฐาน เช่นเปปซินทริปซินคอลลาเจเนสและไคโมทริปซินเนื่องจากโครงสร้างทางเคมีแบบวงแหวน^{[ 30 ]} ไมโคร ซิ สติน เป็น พิษต่อ ตับ กล่าวคือ สามารถก่อให้เกิดความเสียหายร้ายแรงต่อตับได้เมื่อรับประทานเข้าไป ไมโครซิสตินจะเดินทางไปยังตับผ่านระบบขนส่งกรดน้ำดี ซึ่งส่วนใหญ่จะถูกเก็บไว้ที่นั่น แม้ว่าบางส่วนจะยังคงอยู่ในกระแสเลือดและอาจปนเปื้อนเนื้อเยื่อได้^{[ 40 ] [ 41 ]} ผลกระทบต่อสุขภาพเฉียบพลันของไมโครซิสติน-LR ได้แก่ ปวดท้อง อาเจียนและคลื่นไส้ ท้องเสีย ปวดศีรษะ มีตุ่มพองรอบปาก และหลังจากการสูดดมจะมีอาการเจ็บคอ ไอแห้ง และปอดบวม^{[ 42 ] [ 29 ]}

การศึกษาชี้ให้เห็นว่าการดูดซึมไมโครซิสตินเกิดขึ้นในระบบทางเดินอาหาร^{[ 28 ]}นอกจากนี้ยังพบว่าสารพิษต่อตับเหล่านี้ยับยั้งการทำงานของเอนไซม์โปรตีนฟอสฟาเตส PP1 และ PP2A ทำให้เกิดภาวะช็อกจากการตกเลือด และพบว่าทำให้หนูตายภายใน 45 นาทีในการศึกษา^{[ 43 ]}

ดูเหมือนว่าจะมีข้อมูลไม่เพียงพอที่จะประเมินศักยภาพในการก่อมะเร็งของไมโครซิสตินโดยการใช้แนวทางของ EPA สำหรับการประเมินความเสี่ยงของสารก่อมะเร็ง การศึกษาบางชิ้นชี้ให้เห็นว่าอาจมีความสัมพันธ์ระหว่างมะเร็งตับและมะเร็งลำไส้ใหญ่กับการพบไซยาโนแบคทีเรียในน้ำดื่มในประเทศจีน^{[ 44 ] [ 45 ] [ 46 ] [ 47 ] [ 48 ] [ 49 ]}อย่างไรก็ตาม หลักฐานมีจำกัดเนื่องจากความสามารถในการประเมินและวัดการสัมผัสอย่างแม่นยำมีจำกัด

ในสหรัฐอเมริกา EPA ได้ออกคำแนะนำด้านสุขภาพในปี 2558 ^{[ 50 ]}คำแนะนำด้านสุขภาพเป็นเวลาสิบวันได้รับการคำนวณสำหรับช่วงอายุต่างๆ ซึ่งถือว่าเป็นการป้องกันผลกระทบต่อสุขภาพที่ไม่ก่อให้เกิดมะเร็งจากการสัมผัสไมโครซิสตินในน้ำดื่มเป็นเวลาสิบวัน: 0.3 μg/L สำหรับทารกที่ดื่มนมขวดและเด็กเล็กวัยก่อนเข้าเรียน และ 1.6 μg/L สำหรับเด็กวัยเรียนจนถึงผู้ใหญ่^{[ 50 ] : 28–29}

• ไมโครซิสติส
• โนดูลาริน-อาร์

• ศูนย์ประเมินสิ่งแวดล้อมแห่งชาติ การทบทวนทางพิษวิทยาของสารพิษจากไซยาโนแบคทีเรีย: ไมโครซิสติน LR, RR, YR และ LA (NCEA-C-1765)

• การแพร่กระจายของสาหร่ายที่เป็นอันตราย (EPA) , สืบค้นเมื่อ 12 พฤศจิกายน 2018
• สาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงิน (ไซยาโนแบคทีเรีย) และสารพิษของพวกมัน (กระทรวงสาธารณสุขแคนาดา)
• ไซยาโนแบคทีเรียที่เป็นพิษในน้ำ: คู่มือเกี่ยวกับผลกระทบต่อสุขภาพของประชาชน การเฝ้าระวัง และการจัดการ (องค์การอนามัยโลก)
• ไซยาโนแบคทีเรียและไซยาโนท็อกซิน: ข้อมูลสำหรับระบบน้ำดื่ม (EPA)
• ไซยาโนแบคทีเรียไม่ได้เป็นปัญหาเฉพาะของเมืองโทเลโดเท่านั้นโดย คาร์ล ซิมเมอร์, 7 สิงหาคม 2014 (เดอะนิวยอร์กไทมส์)