Correlation Of Balkan Endemic Nephropathy With Fluorescent Organic Compounds In Shallow Groundwater

Abstract:

Balkan endemic nephropathy (BEN) is a disease of intersitial nephropathy leading to end-stage renal failure. The disease occurs in persons living in villages on alluvial valleys of streams tributary to the Danube River in Rumania, Bulgaria and former Yugoslavia. The etiologic agent is not known, but a contaminant in shallow groundwater has become suspect. In this study, samples of drinking water from endemic and non-endemic village water supplies were analyzed by excitation/emission matrix (EEM) fluorescence spectroscopy. Spectra characteristic of groundwater from BEN households show elongated teardrop shapes in the fluorescence excitation/emission matrix. A sharp rise occurs in fluorescence emission between 380 and 400 nanometers (nm) and a trailing emission intensity from 400 to 550 nm. Spectra of groundwater samples from some BEN households have an additional excitation maxima at 300 nm, which further contributes to the emission intensity at 400 nm.

Spectra of water samples from non-BEN households located in endemic villages show characteristics of BEN household waters, exhibiting the 250-nm excitation peak, even though the fluorophoric intensity is much less than that in samples from BEN household waters. Samples from non-endemic villages do not show the characteristic EEM spectra described as “teardrop shaped”. The non-BEN households have lower concentrations of these fluorophores in the drinking water than the endemic households; hence, one of the factors in contracting the disease may be the concentration of these fluorescent materials in drinking water.

Résumé:

La néphropathie endémique des Balkans (NEB) est une maladie se traduisant par une insuffisance rénale au stade final. Cette maladie est donnue chez les habitants des villages des vallées alluviales des affluents du Danube, en Roumanie, en Bulgarie et en Yougoslavie. L'agent responsable n'est pas connu, mais un contaminant de l'eau de la nappe phréatique est suspecté. Dans cette étude des échantillons d'eau de boisson des adductions de villages en zones endémiques et non-endémiques ont été analysés par spectofluorimétrie en excitation-émission. Les spectres caractéristiques de l'eau des familles atteintes la NEB préesentent des formes allongées “en larme” pour l'ensemble excitation-émission en fluorescence. Il faut remarquer un pic d'émission de fluorescence entre 380 et 400 nm et une trainée d'émission de 400 à 550 nm. Les spectres des échantillons d'eau de certaines familles à NEB présentent un autre maximum d'excitation à 300 nm qui contribue en plus à une émission à 400 nm.

Les spectres des échantillons d'eau des familles non atteintes, vivant dans des villages de zones endémiques, présentent les caractéristiques des eaux des familles atteintes, avec le pic d'excitation à 250 nm, même si l'intensité due aux substances fluorescentes est bien moindre que celle observée dans les échantillons provenant de villages de zones non-endémiques et qui ne montre pas les caractéristiques du spectre décrit “en forme de larme”. Il a été constaté que l'eau potable des familles non atteintes possède des teneurs plus faibles en ces substances fluorescentes que celle des familles atteintes. Ainsi, un des factuers responsables de la maladie pourrait être la concentration de ces substantes fluorescentes dans l'eau de boisson.

Resumen:

La Nefropatía Endémica Balcánica (NEB) es una enfermedad de patología nefrítica intersticial cuyo desenlace es el fallo renal. La enfermedad se manifiesta en personas que viven en poblaciones situadas en los valles aluviales de torrentes tributarios del Río Danubio en Rumanía, Bulgaria y Yugoslavia. El agente etiológico no es conocido, pero se sospecha de un contaminante en las aguas subterráneas someras. En este estudio se analizaron muestras de agua, de los abastecimientos de poblaciones endémicas y no-endémicas, mediante espectoscopía de fluorescencia de excitación-emisión (EEM). El espectro de fluorescencia de excitadión-emisión característico del agua, en zonas donde se ha manifestado la NEB, presenta formas “de lágrima” alargadas. Se puede notar una brusca subida de la emisión de fluorescencia entre 380 y 400 nanómetros (nm) y una intensidad de emisión de arrastre entre 400 y 550 nm. Algunas muestras procedentes de captaciones endémicas presentan una excitadión adicional máxima a los 300 nm, que contribuye a la intensidad de emisión hasta los 400 nm.

El espectro de las muestras de agua de captaciones donde no se manifiesta la NEB, pero situadas en poblaciones endémicas, muestran características semejantes a las anteriores, con un pico de excitación de 250 nm, aunque la intensidad fluorofórica es mucho menor. Las muestras tomadas en poblaciones no endémicas no muestran el característico espectro “lacrimal”. Se observó que las captaciones no-endémicas presentan menores concentraciones de fluorosforos en sus aguas de abastecimiento que las endémicas; por tanto, se concluye que uno de los factores que influyen en contraer la enfermedad puede ser la concentración de materiales fluorescentes en las aguas de abastecimiento.