2种典型藻毒素及其免疫毒性研究进展_王丹丹

112~444
爱尔兰
Caragh 湖
0.05~0.221
肯亚
Baringo 湖
417
韩国
Younglang 水库
参考文献 [20] [25] [23] [22] [21] [24] [18] [17] [16] [19] [15]
作为肝毒素的代表藻毒素，微囊藻毒素最早是由 Carmichael 等确定其结构的，其一般结构为环 （-DAla-X-D-MeAsp-Z-Adda-D-Glu-Mdha），其中 X 和 Z 代表 2 个可变的氨基酸残基，D-MeAsp 代表 Derythro-β-甲基-天冬氨酸，Mdha 则代表 N-甲基脱羟 基-丙氨酸[26]。目前已知的微囊藻毒素异构体多达 70 多种，其中 Microcystin-LR（MCLR）毒性最强，是目前 发现最强的肝癌促进剂。研究发现 Adda 和 Glu 对微 囊藻毒素的毒性是必需的[27-28]。微囊藻毒素可通过结 合丝氨酸/苏氨酸特异性蛋白磷酸酶: 如 PP1 和 PP2A 来抑制这些酶的活性，从而引起蛋白磷酸化导致细胞 骨架改变，使得细胞发生形变进而丧失功能最终造成 肝出血或者肝功能变化[12]。
2种典型藻毒素及其免疫毒性研究进展
王丹丹 1, 陆香君 1, 王彬浩 1, 蔡恩琪 1, 俞玲园 1, 顾晨 1, 张杭君 1,2*
（1.杭州师范大学生命与环境科学学院，浙江 杭州 310036； 2.杭州师范大学 生态系统保护与恢复杭州市重点实验室，浙江 杭州 310036）
摘 要：多年来，环境污染问题一直困扰着人们，而因水体富营养化导致的水华现象已然成为全球性问题，成为一种世界性的公害。 水华的产生不仅破坏了水体生态结构，对人类造成的危害也引起了人们的关注。水华中产生藻毒素根据其化学结构特征和致毒机理可分 为肝毒素和神经毒素两类。通过综述鱼腥藻毒素和微囊藻毒素的产生、分布和结构，并从免疫学的角度综述其可对生物体造成的毒效应 及致毒机理，为后续研究藻毒素毒性多样性提供参考依据。
2 2 种藻毒素的结构
藻毒素 微囊藻毒素 微囊藻毒素 微囊藻毒素 微囊藻毒素 微囊藻毒素 微囊藻毒素 鱼腥藻毒素同系物-a 鱼腥藻毒素 鱼腥藻毒素 鱼腥藻毒素 鱼腥藻毒素
表 1 2 种典型藻毒素在不同国家分布和浓度
Table 1 The concentration and distribution of two typical algal toxins in different countries
第 40 卷 第 4 期 2017 年 4 月
Environmental Science & Technology
VolA.4p0第r. 42N00o1卷.47
王丹丹，陆香君，王彬浩，等．２ 种典型藻毒素及其免疫毒性研究进展［Ｊ］． 环境科学与技术，２０１７，４０（４）：５０－５５．Wang Dandan,Lu Xiangjun,Wang Binhao， et al. Research of two typical algal toxins and immune toxicity: a review［Ｊ］． Environmental Science & Technology，２０１７，４０（４）：５０－５５．
关键词：鱼腥藻毒素； 微囊藻毒素； 污染化学特性； 免疫毒性 中图分类号：X171.5 文献标志码：A doi：10.3969/j.issn.1003-6504.2017.04.009 文章编号：1003-6504(2017)04-0050-06
Research of Two Typical Algal Toxins and Immune Toxicity: a Review
《环境科学与技术》编辑部：（网址）http://fjks.chinajournal.net.cn（电话）０２７－８７６４３５０２（电子信箱）hjkxyjs@vip.126.com 收稿日期：2016-06-02；修回 2016-07-29 基金项目：浙江省大学生科技创新活动计划暨新苗人才计划项目（2015R423085）；杭州师范大学卓越人才计划项目；杭州市 131 人才计划；浙江省自 然科学基金项目（LY15C030007） 作者简介：王丹丹（1990-），女，硕士研究生，主要从事生态毒理学研究，（电子信箱）xiatong665565@163.com；* 通讯作者，男，教授，（电子信箱） zhanghangjun@hznu.edu.cn。
2 种典型藻毒素的结构如图 1。 正是由于 2 种藻毒素的独特结构特性，使得其具 有明确的靶器官与毒性效应。微囊藻毒素中的 Adda 和 Glu 结构导致其具有明显的肝毒性，鱼腥藻毒素中
在 12 世纪末，Giradus Cambrensis 描述了位于英国威 尔士附近的兰戈斯湖水变为深绿色的现象，而关于水 华发生潜在的危害直到 1878 年才被发现，Francis 首 次报道了澳大利亚南部动物由于饮用含蓝藻的水而 死亡，当地饮用此水的居民也出现了死亡现象[1]。此 后，关于藻类水华引起的生态污染被陆续报道，不少 国家出现了由于饮用被藻毒素污染的水或者间接食 用被藻毒素污染的食物而引起的肝损伤、胃肠炎、皮 炎和腹泻等疾病[2-5]。Pouria 等发现在巴西卡鲁阿鲁市 接受肾透析治疗的 126 名病人中，多数人出现中毒现 象，其中有 60 人死亡，原因是渗透液用水中含有藻毒 素[6]。近年来，我国不少淡水湖泊被频频报道有水华发
WANG Dandan1, LU Xiangjun1, WANG Binhao1, CAI Enqi1, YU Lingyuan1, GU Chen1, ZHANG Hangjun1,2*
（1. College of Life and Environmental Science，Hangzhou Normal University，Hangzhou 310036, China；2. Key Laboratory of Hangzhou City for Ecosystem Protection and Restoration, Hangzhou Normal University，Hangzhou 310036, China）
1 2 种藻毒素的产生和分布
鱼腥藻毒素和微囊藻毒素作为神经毒素和肝毒 素的代表，可由多种淡水蓝藻产生，微囊藻毒素可由 铜绿微囊藻 (Microcystis aeruginosa) 、阿氏颤藻(Os－
cillatoria agardhii)、颤 藻 (Oscillatoria rubescens) 等 产 生，鱼腥藻毒素可由水华鱼腥藻 (Anabaena flosaquae)、项圈藻（Anabaena planctonica）、丝囊藻（Aph－ anizomenon gracile）等产生[11-14]。在蓝藻毒素中，除了 节球藻毒素只有一种泡沫节球藻可以产生，而其他藻 毒素则可由多种藻类产生，因此藻毒素的污染成为全 球性问题。据相关文献记载，鱼腥藻毒素已经在韩国、 爱尔兰和法国等国家的水体中均被检测出，最高浓度 甚至高达 8 000 μg/L[15-19]。而微囊藻毒素则在土耳其、 芬兰、阿尔及利亚和印度等国家中用于灌溉的表层水 中均检测出微囊藻毒素的存在，最高浓度高达 29 000 μg/L[20]。更为严重的是，在西班牙、波兰、日本、巴西和 阿根廷的部分饮用水体中也检测出微囊藻毒素，其中 阿根廷水体的浓度最高，为 920 μg/L[21-25]。具体见表 1 所示。
第4期
王丹丹，等 2 种典型藻毒素及其免疫毒性研究进展
５１
生，其中以太湖、巢湖和滇池最为典型[7]。 目前国内学者就藻毒素毒性作用展开了众多研
究。但是大多的研究尤其是综述研究普遍针对于单一 藻毒素的毒性作用。施玮等就微囊藻毒素的肝毒性进 行了深入讨论[8]。张庭廷等分别论述了微囊藻毒素对 其他藻类、动物和人体的毒性效应以及其检测方法[9]。 除此之外，如韩志国等将不同的蓝藻毒素进行毒性作 用区分，缺少其作用机理介绍[10]。本文在此基础上就 两种典型藻毒素神经毒素代表鱼腥藻毒素-a（ANTXa）和肝毒素代表微囊藻毒素（MC-LR）的相关研究进 展作一综述性介绍。
浓度/μg·L-1
国家
Βιβλιοθήκη Baidu位置
3~29 163
阿尔及利亚
Oubeira 湖
920
阿根廷
San Roque 水库
52
日本
Inbanuma 湖
1.17
波兰
Sulejow 水库
9.99~55.02
西班牙
Santillana 水库
1.25
巴西
Bolonha 湖
2 300
丹麦
Kund so 湖
8 000
法国
La Loue
随着经济的快速发展，由经济发展产生的环境问 题也日趋严重。近年来，因水华而导致的水体污染现 象在全世界范围内被频频报道。水华也称为水花，是 水体中藻类大量繁殖的一种现象，也是水体富营养化 的一种特征。水华产生的主要原因是水体中氮、磷等 营养物质大量增加，在一定的温度和光照等条件下， 藻类大量繁殖，导致明显的水色变化，使水体呈现蓝 色或绿色。藻毒素是藻类的次级代谢产物，是一类具 有生物活性且能够毒害生物体的物质。藻毒素有高耐 热性，在水体中很难自然降解。随着水华爆发次数的 增加，水体中藻毒素的含量逐渐升高，给水生态系统 和公共卫生安全带来严重威胁。最早关于水华记录是
最早开始研究鱼腥藻毒素是在 20 世纪 60 年代， 截止目前，研究发现水华鱼腥藻可产生 6 种鱼腥藻毒 素，但只有 3 种毒素已经确定化学结构，包括鱼腥藻 毒素-a(ANTX-a),鱼腥藻毒素-a(s)(ANTX-a(s)),鱼腥
藻毒素同系物 a(HTX-a)[29-30]。鱼腥藻毒素-a 作为生物 碱类物质，由于毒性大，活性高而受到广泛关注。其晶 体结构和绝对构型由 Huber 等和 Koskinen 等测定为 S-trans-(1R, 6R)-(+)2-乙酰基-9-氮杂双环 [4,2,1]壬-2-烯[31-32]。作为神经毒素的代表，鱼腥藻毒素-a 被 证明是一种强效拟胆碱去极化神经肌肉阻断剂，作用 于突触后膜。作为神经递质乙酰胆碱的类似物，鱼腥 藻毒素-a 可与乙酰胆碱受体结合，但乙酰胆碱酯酶或 真核生物中的任何酶均不能降解它[33]。进一步研究表 明，鱼腥藻毒素-a 是烟碱样胆碱受体激动剂，与烟碱 样受体相互作用时可在神经肌肉连接点引起持续刺 激，最后导致肌肉麻痹，严重可造成窒息死亡 。 [34] 因 此，鱼腥藻毒素-a 更被称为“急速致死因子”。
Abstract：Algal blooms not only damage the ecological structure of water bodies, but also produce algal toxins which can be divided into liver toxin (represented by microcystin -LR) and neuro -toxin (represented by anatoxin -a) according to the chemical structure and toxic mechanism. This paper summarizes two kinds of toxins, i.e. anatoxin -a (ANTX -a) and microcystin-LR (MC-LR), in terms of the production, distribution and structure, and from the perspective of immunology illustrates the toxic effects and toxic mechanisms of two toxins on the aquatic organisms. Key words：anatoxin-a; microcystin-LR; chemical characteristics of pollution; immune toxicity