微囊藻毒素研究進(jìn)展

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1、微囊藻毒素研究進(jìn)展摘要：微囊藻毒素(Microcystins，MCYSTs，MCs)為富營(yíng)養(yǎng)化淡水水體中最常見的藻類毒素，從毒理學(xué)、環(huán)境科學(xué)、生物學(xué)及化學(xué)等方面對(duì)MCs巳的研究已有較多報(bào)道。本文綜述了MCs的具體的概念、對(duì)生物的影響，并對(duì)關(guān)于MCs在產(chǎn)生機(jī)理、分離檢測(cè)方法和水理過程中的去除方法等方面的研究進(jìn)展，并對(duì)目前研究的不足提出了幾點(diǎn)意見。關(guān)鍵詞：微囊藻毒素，水華，毒素，藻類植物1.前言日趨嚴(yán)重的水體富營(yíng)氧化使水華(Waterbloom)發(fā)生已成為全球性的環(huán)境問題。我國(guó)多數(shù)淡水湖泊中形成水花的優(yōu)勢(shì)藻種，主要為有毒的藍(lán)藻，這些毒藻可

2、產(chǎn)生具有明顯肝毒性的肽類物質(zhì)，稱為微囊藻毒素(Microcystins，MCYST)。近年來，由于飲用藻毒素污染的水體，而導(dǎo)致家禽、野生動(dòng)物中毒，甚至死亡的事件頻繁發(fā)生，藻類毒素對(duì)人體健康的危害已引起了人們的關(guān)注。我國(guó)的一些飲用水水源也已受到了有毒藻類的嚴(yán)重污染。本文就微囊藻毒素對(duì)生物危害、采集、檢測(cè)及去除微囊藻的方法作了簡(jiǎn)單的介紹，著重在于微囊藻毒素的產(chǎn)生與環(huán)境的關(guān)系的介紹。2.微囊藻毒素（MCYST）2.1微囊藻毒素淡水藻類中，毒性最強(qiáng)、污染最廣、最嚴(yán)重的是藍(lán)藻門。目前已肯定的有毒藻類有銅銹微囊藻、水華魚腥藻、水華束絲藻、阿氏顫藻

3、、泡沫節(jié)球藻及念珠藻等。這些藻類不只產(chǎn)生一種毒素，如環(huán)境發(fā)生變化，一種藻類可產(chǎn)生幾種毒素。它是一種肝毒素，這種毒素是肝癌的強(qiáng)烈致癌劑[1]。雖然在1878年Francis就最早報(bào)道了泡沫節(jié)球藻會(huì)對(duì)動(dòng)物產(chǎn)生毒害作用，但人們對(duì)藻類分子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)還不滿40年。1959年Bishop首次分離出藻毒素后，不斷有相關(guān)報(bào)道發(fā)表。美國(guó)、日本、澳大利亞、印度、加拿大、芬蘭等lO多個(gè)國(guó)家都曾報(bào)道了其湖泊、水庫(kù)中有毒水華的形成，并分離出有毒藻株[2]。我國(guó)的東湖、巢湖、太湖、滇池、淀山湖、黃浦江等飲用水水源及各種湖泊在夏秋季節(jié)藻類水華嚴(yán)重，每年長(zhǎng)達(dá)7—8個(gè)

4、月，而天然水體藍(lán)藻水華80％是產(chǎn)毒的[3]。從加拿大、日本、芬蘭、美國(guó)、中國(guó)等地對(duì)湖水、河水、水庫(kù)水、井水及自來水等水樣的檢測(cè)結(jié)果看，有的水體中微囊藻毒素檢出率高達(dá)60％一87％，源水中微囊藻毒素濃度從130ng／ml一2ug／ml不等，經(jīng)加氯處理后的濃度也有0．09—0．6ug／L不等[4]。由此可見淡水水源受到微囊藻毒素污染的嚴(yán)重狀況。2.2微囊藻毒素對(duì)生物的影響MCYSTs主要以肝臟為靶器官[5-6]。動(dòng)物經(jīng)灌喂或腹腔注射后，破壞細(xì)胞內(nèi)的蛋白磷酸化平衡，改變多種酶活性，引起肝臟病變，造成一系列的生理紊亂。中毒癥狀主要表現(xiàn)為虛弱、

5、呼吸沉重、皮膚變白、嘔吐、腹瀉、毛立和嗜睡等。Mcelhiney等[7]發(fā)現(xiàn)MC—LR的存在可對(duì)茄屬植物(Solanum)的生長(zhǎng)和豆類植物(Phaseolusvulgaris)根的發(fā)育產(chǎn)生不良影響。Singh等[8]研究了MC對(duì)藻類、微生物和真菌生長(zhǎng)的效應(yīng)，發(fā)現(xiàn)在初始50mg／L的MC可完全抑制灰色念珠藻和魚腥藻的生長(zhǎng)并使藻細(xì)胞溶解，觀察到了MC對(duì)二氧化碳的吸收和光合作用的不良影響，同時(shí)推斷出銅綠微囊藻通過MC的殺藻作用是保持其在自然條件下保持為優(yōu)勢(shì)藻種的重要原因。2.3微囊藻毒素的結(jié)構(gòu)Louw認(rèn)為，微囊藻毒素是一種具有強(qiáng)烈慢性肝臟中

6、毒特征的生物堿。Hughes等（1958）發(fā)現(xiàn)并分離得到銅綠微囊藻NRC-1有毒品系。Bishop等（1959）對(duì)銅綠微囊藻NRC-1品系的毒性作全面研究，發(fā)現(xiàn)這種微囊藻毒素是由7種氨基酸組成的小分子環(huán)狀多肽，為單環(huán)結(jié)構(gòu)：D-丙氨酸-L-X-赤-β-甲基-D-異谷氨酸-Mdha。其中Mdha是一種特殊氨基酸；Adda為3-氨基-9-甲氧基-2，6，8-三甲基-10-苯-4，6-二烯酸；X和Y為兩種可變L氨基酸（圖1）[9]。目前已鑒定約有65個(gè)微囊藻毒素變式，其中多數(shù)毒性較高，如MCYST-LR、MCYST-RR和MCYST-YR3.

7、微囊藻毒素的產(chǎn)生微囊藻毒素是細(xì)胞內(nèi)毒素，它在細(xì)胞內(nèi)合成，細(xì)胞破裂后釋放出來并表現(xiàn)出毒性。由于它有很小的體積(分子量1000左右)、環(huán)狀結(jié)構(gòu)及其氨基酸的特殊結(jié)構(gòu)，一般認(rèn)為它不在核糖體內(nèi)合成，而是由肽合成酶復(fù)合體合成的生物活性小肽，類似于在一些桿菌和真菌中小肽的合成。這些小肽大多是抗生素、免疫抑制物和一些對(duì)動(dòng)物和植物有毒的物質(zhì)。關(guān)于微囊藻毒素產(chǎn)生的機(jī)理有很多假設(shè)，但目前為止尚無令人滿意的結(jié)果。有兩種考慮的可能性：一是環(huán)境因子影響，另一是遺傳差異。微囊藻毒素受光照、溫度、營(yíng)養(yǎng)鹽等多種環(huán)境因素的影響，其中光照可能起著非常重要的作用。目前比較一

8、致的研究結(jié)果顯示，光強(qiáng)對(duì)微囊藻毒素有顯著影響，而適于藻細(xì)胞生長(zhǎng)的溫度并不適于毒素的形成。宋立榮等[8]對(duì)滇池水華銅銹微囊藻和綠色微囊藻的實(shí)驗(yàn)室研究中發(fā)現(xiàn)，兩種微囊藻在低細(xì)胞濃度時(shí)，對(duì)光強(qiáng)的耐受力差，在低光強(qiáng)下(15Em叫