腹泻性贝毒研究现状
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g/ kg ; DTX- 3 是无色 固体, 小鼠 i. p. LD 50 和 i. p. LD99 均为 500 g/ kg[6, 16]。到目前为止, 尚未见人类因 中腹泻性贝毒而致死的报道, 但 在所有海洋毒素中, 它的分布范围最广, 发病率最高, 几乎所有发达国家 都在本国海域发现和检出本类毒素 [19]。
线蛤蜊 ( Mucta sulcatara) 、牡蛎 ( Ostrea sp. ) 、紫贻贝 ( My tilus edulis ) 、沙海螂( Mya arenaria) 、凤螺( Strombus sp. ) 、 锦蛤 ( Tapes j aponica) 、 蛤仔 ( Ruditapes phlippinarum) 、斧文蛤( Meretrix lamarchii) 、中国蛤蜊( Mactra chinensis) 和海扇( Placopecten magllanicus ) 等 [6,10, 。 11]
zomethane( ADAM) 衍生以 克服这 一缺陷 , 发现 可将 常有潜力的分析方法。另外, Croci 等 [17]最近建立了一
DSP 的几类毒素完全分离出来。另外, 人们发展了多 种绿猴细胞毒性方法 ( Buffalo Green Monkey cytotoxicity
种色谱质谱联用技术, 使得 DSP 的检测更趋简捷、灵 test) 和一种生物传感器法用于检测 OA, 可大大减小实
出样品中的 DSP, 用 1 % 的吐温- 60 生理盐水溶解。 然后腹腔注射小白鼠, 观察小白鼠存活情况, 计算毒 力; 大鼠分析检测法以大鼠为实验材料。取可疑贝样 组织 ( 肝、胰、腺) , 混在磨碎的鼠食中喂给禁食大鼠, 观察其摄入量及粪便的情况, 毒性大小对照 大鼠分 析法的毒性参数 估算; 哺乳鼠分析法原来是用于评 估细菌毒力的。用于分析 DSP 毒力时, 首先给鼠喂服
贝类萃取物, 然后测定肠中液体的富集情况。该方法 重现性差, 只在缺少分析手段时采用; 肠回路分析法
和浮 游 生 物 ( pelagic plankton) 中 却 未 能 检 出 , 如 DTX- 4 型化合物 ( DTX4- type compounds) 。其原因在
比较简便, 但存在敏感性差、精确度低、重现性差的缺 于, 贝类在摄入产毒浮游生物后, 浮游生物所产毒素在
( pectenotoxins, PTXs) ( PTX1~ 7, PTX- 2SA, 7- epiPTX- 2SA) ; ( 3) 其它 成 分的 贝毒 素 扇贝 毒素 ( yessotoxins, YTX) 及 4, 5- 羟基扇贝毒素。它们都是 由彼此相 连的环 醚组成, 其化学 结构如图 1~ 3[6, 10, 16]。其中有些毒素组分在海洋浮游植物中并未 发现, 如 DTX- 3 型的酰化衍生物 ( acyl- derivatives of the DTX3- type) ; 有些毒素仅在藻类存在, 双壳贝类
液相色谱法被认为是分析藻毒素最有效的工具, 应用 处理后的乳酸脱氢酶渗漏状况来判断毒力。L1210 的
非常广泛, 也比较成熟。测定 时先用 80% 的乙醇萃 生长抑制法通过测 定细胞生长 受抑制的 情况判断毒
取, 过柱、淋洗纯化萃取物。对于不同的物质, 需用不 性大小。蛋白磷酸酶抑制法则是根据 OA、DTX 为蛋白
2 腹泻性贝毒的分析方法
腹泻性贝毒的分析方法主要包括化学分离分析及 生物分 析两大类 [11]。化学分离分析 方法有免疫分 析 ( immunoassays) 、 气 相 色 谱 分 析 ( gaschromatography, GC) 、高效液相色谱( high- performance liquid chromatography, HPLC) 、 色 谱 质 谱 联 用 ( liquid chromatography - mass spectrometry, LC - MS) 、 毛 细 管 电 泳 法 ( capillary electrophoresis, CE) 及 胶束毛细管电动色谱 ( micellar electrokinetic capillary chromatography, MEKC) [11~ 15]等。免疫分析法包括放射免疫分析 ( RIA) 和酶联 免疫分析( ELISA) 两种, 该法具有选择性强、灵敏度高 的特点。目前, 可用于藻类和贝类样品中大田软海绵酸 ( okadaic acid, OA) 和鳍藻毒素( dinophysistoxins, DTX1) 检测的酶联免疫分析试剂盒业已实现商品化。同时, 免疫化学技术已用于 DSP 的分离和纯化。Puech 等人 利用免疫亲和柱分离和纯化 OA。无需进一步的处理, 贻贝甲醇抽提物 的纯化率可达 95% ; 气相色谱 法可 用于分离和测定 OA 系列的毒素。分析时首先用乙醚
腹泻性贝毒研究现状
Review on research of diarrhetic shellfish poisoning
S CIENC E S COPE 科学视野
杨维东 1, 彭喜春 2, 刘洁生 1, 彭志英 2
( 1. 暨南大学 生物工程学系, 广东 广州 510632; 2. 华南理工大学 食品与生物工程学院, 广东 广州 510640) 中图分类号: X55 文献标识码: A 文章编号: 1000- 3096( 2005) 05- 0066- 07
验动物的用量, 为 DSP 的检测提供了新的选择。
3 腹泻性贝毒的组成及结构
腹泻性贝毒是一类聚醚类或大环内酯类化合物, 根据这些成分的碳骨架结构, 一般将它们分成 3 组: ( 1) 酸性成 分的 OA 及其天 然衍 生物 鳍 藻毒素 ( DTX 1~ 3) ; ( 2) 中 性成分 的聚 醚内酯 蛤毒素
同的荧光物质、色谱柱和流动相进行纯化, 其缺点是 磷酸酶 1、2A( protein phosphatases 1, 2A) 的特异抑制剂
由于分 析样品的复杂性 可能会导致 选择性比 较差。 而设计, 通过 DSP 对酶活性抑制程度进行检测。酶活性
Gago - Martinez 等 人 运 用 in situ 9 - anthryldia- 可通过比色法或荧光法测定, 灵敏度非常高, 是一种非
1 腹泻性贝毒的来源
能够产生腹泻性 贝毒的藻类很多, 有 Dinophysis acuminata、D . caudata、D . acuta、D . fortii、D . mitra、 D . norvegica、D . sacculus 、D . tropos 及 Prorocentrum lima Dodge、 P. concavum Fukuyo、 P . hoff mannianum Faust、P. maculosum Faust、P. faustiae Morton 等 [9, 。 10] 这些藻类作为食物, 在海洋贝类、鱼类和其他动物的 滤食或摄食过程中, 转移到它们的胃或食道中, 经胃 和肠消化、吸收并导致 DSP 在贝体内的积累和转化, 从而引起食用者腹泻性中毒。可积累这类毒素的贝类 主要有日本栉孔扇贝 ( Chlamys nipponesis akazara) 、凹
赤 潮已成为当 今国际社会 共同关注 的海洋环 境 问 题 中急 需解 决 的涉 及 全球 变 化的 重 要领 域 之 一 [1]。有 毒、有害赤 潮的危害 之一是能产 生和分泌 毒 素 。这些 毒素经 贝类和 鱼类积累后可通过食物链 进 入人体, 严重危害食用者的健康, 甚至威胁生命。误食 藻 毒素污染的贝类 引起人员 中毒死亡的 事件已不 再 罕见 [2 ]。近年来对中国沿海部分海区贝类毒素的调查 显示 [3 ~ 5], 中国双壳贝类已经受到了贝类毒素污染的 威胁。辽东湾、胶州湾、莱州湾、秦皇岛、福建等海域均 发 现贝类毒 素, 其 中腹泻 性贝毒 ( diarrhetic shellfish poisoning, DSP) 的存在比较普遍。在胶州湾海域发现 DSP 的 肇事藻 之一渐尖鳍藻( Dinophysis acuminata ) ; 1998 年 9~ 10 月份在渤海湾发生的大面积赤潮, 其中 引发藻 之一倒卵形鳍 藻 ( Dinophysis fortii ) 也可产 生 DSP [6]; 1997 年秋至 1998 年春广东沿海多次赤潮发生 期 间的几种优势 赤潮藻类 中也有 DSP 肇 事藻 利 玛原甲藻 ( Prorocentrum lima) 和具尾鳍藻 ( Dinophysis caudate) 存在 [7]; 中国黄海、东海和南海均发现有具尾 鳍藻 [8]。显然, 在中国研究 DSP 产生藻种及其产毒行为 和产毒机理的研究具有重要的现实意义。
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海洋科学/ 2005 年/ 第 29 卷/ 第 5 期
S CIENCE S COPE 科学视野
பைடு நூலகம்O RUM
论坛
萃取, 再用硅胶渗透色 谱和反相分 配色谱分 离和纯 磷酸酶抑制法( protein phosphatase inhibition, PPI) 等。
化, 用氢焰检测器分析毒素的三甲硅油衍生物。高效 乳酸脱氢酶渗漏法 通过测定鼠 肝细胞经 贝样萃取物
10 即可认为样品有毒 ; 细胞毒性分析法有 乳酸脱氢 forms) 。各类毒素之间的生物转化途径非常复杂 [18]。
酶渗漏法、鼠白血病细胞 L1210 的生长抑制法、蛋白
图 1 腹泻性贝毒酸性成份的化学结构
Marine Sciences /Vol. 29, No. 5/ 2005
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敏, 并在新毒素的鉴别方面发挥着重要作用。 腹泻 性贝毒的 生物分 析主要有 小白鼠 分析
( mouse bioassay) 、大鼠分析( rat bioassay) 、哺乳鼠分析 ( suckling mouse assay) 、肠回路分析 ( intestinal loop assay) 和细胞毒性分析( cytotoxicity) 等方法 [10]。小白鼠分 析法由 Yasumoto 等人建立, 是 AOAC 标准方法, 使用 非常广泛, 其测量单位是鼠单位 ( MU) 。先提取、分离
憾。用 1 % 的吐温- 60 生理盐水将 DSP 溶解后, 注射 体内会发生积累( accumulated) 或转化( transformed) 。研
于兔或鼠的肠回路中。根据富集的流体体积 ( mL) 与 究显示, 其可能的转化方式有三类, 即共轭物的水解、
肠回路的长度( cm) 的比值确定样品是否染毒, 若大于 氧化及非酸形式的酰化作用( acylation of the free- acid
图 2 腹泻性贝毒中性成分的化学结构
图 3 腹泻性贝毒其它成分的化学结构
4 腹泻性贝毒的毒理学特性
腹泻性贝毒的成份复杂, 目前已证实与腹泻有关 的 组 分 是 OA 及 其 衍 生 物 DTX- 1 和 DTX 3 [ 16 ] 。
OA 是无色晶体, 熔点 156~ 158 , [ ] 20D= 23o ( C= 0. 43, CHCl3) , 是一种高毒性化合物, 小鼠 i. v. LD50 和 i. p. LD99 均为 200 g/ kg; DTX- 1是白 色无定 性 固 体 , 熔 点 134 , [ ] 20 D = 28o( C= 0. 046, CHCl 3) , 小鼠 i. v. LD 50 和 i. p. LD99 分别为 166、160
收稿日期: 2003- 05- 17; 修回日期: 2003- 08- 25 基金项目: 教育部科学技术研究重点项目 ( 00214) ; 广东省自 然科学基金项目 ( 031885) ; 广州市科技重点项目 ( 2002J1C0011) 作者简介: 杨维东 ( 1967- ) , 博士, 副教授, 主要从事海洋毒 素及分子毒理学研究, E- mail: jdywd@ 21cn. com.
OA 和 DTX- 1 是蛋白磷酸酶 ( PP1 和 PP2A) 的有 效抑制剂, 并因此导致腹泻、小肠上皮细胞的腹泻性 退化和促进癌变的发展。OA 可 能扮演了霍乱弧菌相 似的角 色: 先激活 腺苷酸环 化酶 ( adenylate cyclase, AC) , 从而引起一系列导致 cAMP 增加的事件。cAMP 激活 cAMP 依赖性蛋白激酶, 后者使某些调节小肠钠 盐分泌的蛋白磷酸化 [20]。许多研究证实了 DSP 对蛋 白质磷酸化酶和细胞调节的影响 [16 ]。
线蛤蜊 ( Mucta sulcatara) 、牡蛎 ( Ostrea sp. ) 、紫贻贝 ( My tilus edulis ) 、沙海螂( Mya arenaria) 、凤螺( Strombus sp. ) 、 锦蛤 ( Tapes j aponica) 、 蛤仔 ( Ruditapes phlippinarum) 、斧文蛤( Meretrix lamarchii) 、中国蛤蜊( Mactra chinensis) 和海扇( Placopecten magllanicus ) 等 [6,10, 。 11]
zomethane( ADAM) 衍生以 克服这 一缺陷 , 发现 可将 常有潜力的分析方法。另外, Croci 等 [17]最近建立了一
DSP 的几类毒素完全分离出来。另外, 人们发展了多 种绿猴细胞毒性方法 ( Buffalo Green Monkey cytotoxicity
种色谱质谱联用技术, 使得 DSP 的检测更趋简捷、灵 test) 和一种生物传感器法用于检测 OA, 可大大减小实
出样品中的 DSP, 用 1 % 的吐温- 60 生理盐水溶解。 然后腹腔注射小白鼠, 观察小白鼠存活情况, 计算毒 力; 大鼠分析检测法以大鼠为实验材料。取可疑贝样 组织 ( 肝、胰、腺) , 混在磨碎的鼠食中喂给禁食大鼠, 观察其摄入量及粪便的情况, 毒性大小对照 大鼠分 析法的毒性参数 估算; 哺乳鼠分析法原来是用于评 估细菌毒力的。用于分析 DSP 毒力时, 首先给鼠喂服
贝类萃取物, 然后测定肠中液体的富集情况。该方法 重现性差, 只在缺少分析手段时采用; 肠回路分析法
和浮 游 生 物 ( pelagic plankton) 中 却 未 能 检 出 , 如 DTX- 4 型化合物 ( DTX4- type compounds) 。其原因在
比较简便, 但存在敏感性差、精确度低、重现性差的缺 于, 贝类在摄入产毒浮游生物后, 浮游生物所产毒素在
( pectenotoxins, PTXs) ( PTX1~ 7, PTX- 2SA, 7- epiPTX- 2SA) ; ( 3) 其它 成 分的 贝毒 素 扇贝 毒素 ( yessotoxins, YTX) 及 4, 5- 羟基扇贝毒素。它们都是 由彼此相 连的环 醚组成, 其化学 结构如图 1~ 3[6, 10, 16]。其中有些毒素组分在海洋浮游植物中并未 发现, 如 DTX- 3 型的酰化衍生物 ( acyl- derivatives of the DTX3- type) ; 有些毒素仅在藻类存在, 双壳贝类
液相色谱法被认为是分析藻毒素最有效的工具, 应用 处理后的乳酸脱氢酶渗漏状况来判断毒力。L1210 的
非常广泛, 也比较成熟。测定 时先用 80% 的乙醇萃 生长抑制法通过测 定细胞生长 受抑制的 情况判断毒
取, 过柱、淋洗纯化萃取物。对于不同的物质, 需用不 性大小。蛋白磷酸酶抑制法则是根据 OA、DTX 为蛋白
2 腹泻性贝毒的分析方法
腹泻性贝毒的分析方法主要包括化学分离分析及 生物分 析两大类 [11]。化学分离分析 方法有免疫分 析 ( immunoassays) 、 气 相 色 谱 分 析 ( gaschromatography, GC) 、高效液相色谱( high- performance liquid chromatography, HPLC) 、 色 谱 质 谱 联 用 ( liquid chromatography - mass spectrometry, LC - MS) 、 毛 细 管 电 泳 法 ( capillary electrophoresis, CE) 及 胶束毛细管电动色谱 ( micellar electrokinetic capillary chromatography, MEKC) [11~ 15]等。免疫分析法包括放射免疫分析 ( RIA) 和酶联 免疫分析( ELISA) 两种, 该法具有选择性强、灵敏度高 的特点。目前, 可用于藻类和贝类样品中大田软海绵酸 ( okadaic acid, OA) 和鳍藻毒素( dinophysistoxins, DTX1) 检测的酶联免疫分析试剂盒业已实现商品化。同时, 免疫化学技术已用于 DSP 的分离和纯化。Puech 等人 利用免疫亲和柱分离和纯化 OA。无需进一步的处理, 贻贝甲醇抽提物 的纯化率可达 95% ; 气相色谱 法可 用于分离和测定 OA 系列的毒素。分析时首先用乙醚
腹泻性贝毒研究现状
Review on research of diarrhetic shellfish poisoning
S CIENC E S COPE 科学视野
杨维东 1, 彭喜春 2, 刘洁生 1, 彭志英 2
( 1. 暨南大学 生物工程学系, 广东 广州 510632; 2. 华南理工大学 食品与生物工程学院, 广东 广州 510640) 中图分类号: X55 文献标识码: A 文章编号: 1000- 3096( 2005) 05- 0066- 07
验动物的用量, 为 DSP 的检测提供了新的选择。
3 腹泻性贝毒的组成及结构
腹泻性贝毒是一类聚醚类或大环内酯类化合物, 根据这些成分的碳骨架结构, 一般将它们分成 3 组: ( 1) 酸性成 分的 OA 及其天 然衍 生物 鳍 藻毒素 ( DTX 1~ 3) ; ( 2) 中 性成分 的聚 醚内酯 蛤毒素
同的荧光物质、色谱柱和流动相进行纯化, 其缺点是 磷酸酶 1、2A( protein phosphatases 1, 2A) 的特异抑制剂
由于分 析样品的复杂性 可能会导致 选择性比 较差。 而设计, 通过 DSP 对酶活性抑制程度进行检测。酶活性
Gago - Martinez 等 人 运 用 in situ 9 - anthryldia- 可通过比色法或荧光法测定, 灵敏度非常高, 是一种非
1 腹泻性贝毒的来源
能够产生腹泻性 贝毒的藻类很多, 有 Dinophysis acuminata、D . caudata、D . acuta、D . fortii、D . mitra、 D . norvegica、D . sacculus 、D . tropos 及 Prorocentrum lima Dodge、 P. concavum Fukuyo、 P . hoff mannianum Faust、P. maculosum Faust、P. faustiae Morton 等 [9, 。 10] 这些藻类作为食物, 在海洋贝类、鱼类和其他动物的 滤食或摄食过程中, 转移到它们的胃或食道中, 经胃 和肠消化、吸收并导致 DSP 在贝体内的积累和转化, 从而引起食用者腹泻性中毒。可积累这类毒素的贝类 主要有日本栉孔扇贝 ( Chlamys nipponesis akazara) 、凹
赤 潮已成为当 今国际社会 共同关注 的海洋环 境 问 题 中急 需解 决 的涉 及 全球 变 化的 重 要领 域 之 一 [1]。有 毒、有害赤 潮的危害 之一是能产 生和分泌 毒 素 。这些 毒素经 贝类和 鱼类积累后可通过食物链 进 入人体, 严重危害食用者的健康, 甚至威胁生命。误食 藻 毒素污染的贝类 引起人员 中毒死亡的 事件已不 再 罕见 [2 ]。近年来对中国沿海部分海区贝类毒素的调查 显示 [3 ~ 5], 中国双壳贝类已经受到了贝类毒素污染的 威胁。辽东湾、胶州湾、莱州湾、秦皇岛、福建等海域均 发 现贝类毒 素, 其 中腹泻 性贝毒 ( diarrhetic shellfish poisoning, DSP) 的存在比较普遍。在胶州湾海域发现 DSP 的 肇事藻 之一渐尖鳍藻( Dinophysis acuminata ) ; 1998 年 9~ 10 月份在渤海湾发生的大面积赤潮, 其中 引发藻 之一倒卵形鳍 藻 ( Dinophysis fortii ) 也可产 生 DSP [6]; 1997 年秋至 1998 年春广东沿海多次赤潮发生 期 间的几种优势 赤潮藻类 中也有 DSP 肇 事藻 利 玛原甲藻 ( Prorocentrum lima) 和具尾鳍藻 ( Dinophysis caudate) 存在 [7]; 中国黄海、东海和南海均发现有具尾 鳍藻 [8]。显然, 在中国研究 DSP 产生藻种及其产毒行为 和产毒机理的研究具有重要的现实意义。
66
海洋科学/ 2005 年/ 第 29 卷/ 第 5 期
S CIENCE S COPE 科学视野
பைடு நூலகம்O RUM
论坛
萃取, 再用硅胶渗透色 谱和反相分 配色谱分 离和纯 磷酸酶抑制法( protein phosphatase inhibition, PPI) 等。
化, 用氢焰检测器分析毒素的三甲硅油衍生物。高效 乳酸脱氢酶渗漏法 通过测定鼠 肝细胞经 贝样萃取物
10 即可认为样品有毒 ; 细胞毒性分析法有 乳酸脱氢 forms) 。各类毒素之间的生物转化途径非常复杂 [18]。
酶渗漏法、鼠白血病细胞 L1210 的生长抑制法、蛋白
图 1 腹泻性贝毒酸性成份的化学结构
Marine Sciences /Vol. 29, No. 5/ 2005
67
S CIENCE S COPE 科学视野
敏, 并在新毒素的鉴别方面发挥着重要作用。 腹泻 性贝毒的 生物分 析主要有 小白鼠 分析
( mouse bioassay) 、大鼠分析( rat bioassay) 、哺乳鼠分析 ( suckling mouse assay) 、肠回路分析 ( intestinal loop assay) 和细胞毒性分析( cytotoxicity) 等方法 [10]。小白鼠分 析法由 Yasumoto 等人建立, 是 AOAC 标准方法, 使用 非常广泛, 其测量单位是鼠单位 ( MU) 。先提取、分离
憾。用 1 % 的吐温- 60 生理盐水将 DSP 溶解后, 注射 体内会发生积累( accumulated) 或转化( transformed) 。研
于兔或鼠的肠回路中。根据富集的流体体积 ( mL) 与 究显示, 其可能的转化方式有三类, 即共轭物的水解、
肠回路的长度( cm) 的比值确定样品是否染毒, 若大于 氧化及非酸形式的酰化作用( acylation of the free- acid
图 2 腹泻性贝毒中性成分的化学结构
图 3 腹泻性贝毒其它成分的化学结构
4 腹泻性贝毒的毒理学特性
腹泻性贝毒的成份复杂, 目前已证实与腹泻有关 的 组 分 是 OA 及 其 衍 生 物 DTX- 1 和 DTX 3 [ 16 ] 。
OA 是无色晶体, 熔点 156~ 158 , [ ] 20D= 23o ( C= 0. 43, CHCl3) , 是一种高毒性化合物, 小鼠 i. v. LD50 和 i. p. LD99 均为 200 g/ kg; DTX- 1是白 色无定 性 固 体 , 熔 点 134 , [ ] 20 D = 28o( C= 0. 046, CHCl 3) , 小鼠 i. v. LD 50 和 i. p. LD99 分别为 166、160
收稿日期: 2003- 05- 17; 修回日期: 2003- 08- 25 基金项目: 教育部科学技术研究重点项目 ( 00214) ; 广东省自 然科学基金项目 ( 031885) ; 广州市科技重点项目 ( 2002J1C0011) 作者简介: 杨维东 ( 1967- ) , 博士, 副教授, 主要从事海洋毒 素及分子毒理学研究, E- mail: jdywd@ 21cn. com.
OA 和 DTX- 1 是蛋白磷酸酶 ( PP1 和 PP2A) 的有 效抑制剂, 并因此导致腹泻、小肠上皮细胞的腹泻性 退化和促进癌变的发展。OA 可 能扮演了霍乱弧菌相 似的角 色: 先激活 腺苷酸环 化酶 ( adenylate cyclase, AC) , 从而引起一系列导致 cAMP 增加的事件。cAMP 激活 cAMP 依赖性蛋白激酶, 后者使某些调节小肠钠 盐分泌的蛋白磷酸化 [20]。许多研究证实了 DSP 对蛋 白质磷酸化酶和细胞调节的影响 [16 ]。