微囊藻毒素研究进展

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1、微囊藻毒素研究进展摘要：微囊藻毒素(Microcystins，MCYSTs，MCs)为富营养化淡水水体中最常见的藻类毒素，从毒理学、环境科学、生物学及化学等方面对MCs巳的研究已有较多报道。本文综述了MCs的具体的概念、对生物的影响，并对关于MCs在产生机理、分离检测方法和水理过程中的去除方法等方面的研究进展，并对目前研究的不足提出了几点意见。关键词：微囊藻毒素，水华，毒素，藻类植物1.前言日趋严重的水体富营氧化使水华(Waterbloom)发生已成为全球性的环境问题。我国多数淡水湖泊中形成水花的优势藻种，主要为有毒的蓝藻，这些毒藻可

2、产生具有明显肝毒性的肽类物质，称为微囊藻毒素(Microcystins，MCYST)。近年来，由于饮用藻毒素污染的水体，而导致家禽、野生动物中毒，甚至死亡的事件频繁发生，藻类毒素对人体健康的危害已引起了人们的关注。我国的一些饮用水水源也已受到了有毒藻类的严重污染。本文就微囊藻毒素对生物危害、采集、检测及去除微囊藻的方法作了简单的介绍，着重在于微囊藻毒素的产生与环境的关系的介绍。2.微囊藻毒素（MCYST）2.1微囊藻毒素淡水藻类中，毒性最强、污染最广、最严重的是蓝藻门。目前已肯定的有毒藻类有铜锈微囊藻、水华鱼腥藻、水华束丝藻、阿氏颤藻

3、、泡沫节球藻及念珠藻等。这些藻类不只产生一种毒素，如环境发生变化，一种藻类可产生几种毒素。它是一种肝毒素，这种毒素是肝癌的强烈致癌剂[1]。虽然在1878年Francis就最早报道了泡沫节球藻会对动物产生毒害作用，但人们对藻类分子结构的认识还不满40年。1959年Bishop首次分离出藻毒素后，不断有相关报道发表。美国、日本、澳大利亚、印度、加拿大、芬兰等lO多个国家都曾报道了其湖泊、水库中有毒水华的形成，并分离出有毒藻株[2]。我国的东湖、巢湖、太湖、滇池、淀山湖、黄浦江等饮用水水源及各种湖泊在夏秋季节藻类水华严重，每年长达7—8个

4、月，而天然水体蓝藻水华80％是产毒的[3]。从加拿大、日本、芬兰、美国、中国等地对湖水、河水、水库水、井水及自来水等水样的检测结果看，有的水体中微囊藻毒素检出率高达60％一87％，源水中微囊藻毒素浓度从130ng／ml一2ug／ml不等，经加氯处理后的浓度也有0．09—0．6ug／L不等[4]。由此可见淡水水源受到微囊藻毒素污染的严重状况。2.2微囊藻毒素对生物的影响MCYSTs主要以肝脏为靶器官[5-6]。动物经灌喂或腹腔注射后，破坏细胞内的蛋白磷酸化平衡，改变多种酶活性，引起肝脏病变，造成一系列的生理紊乱。中毒症状主要表现为虚弱、

5、呼吸沉重、皮肤变白、呕吐、腹泻、毛立和嗜睡等。Mcelhiney等[7]发现MC—LR的存在可对茄属植物(Solanum)的生长和豆类植物(Phaseolusvulgaris)根的发育产生不良影响。Singh等[8]研究了MC对藻类、微生物和真菌生长的效应，发现在初始50mg／L的MC可完全抑制灰色念珠藻和鱼腥藻的生长并使藻细胞溶解，观察到了MC对二氧化碳的吸收和光合作用的不良影响，同时推断出铜绿微囊藻通过MC的杀藻作用是保持其在自然条件下保持为优势藻种的重要原因。2.3微囊藻毒素的结构Louw认为，微囊藻毒素是一种具有强烈慢性肝脏中

6、毒特征的生物碱。Hughes等（1958）发现并分离得到铜绿微囊藻NRC-1有毒品系。Bishop等（1959）对铜绿微囊藻NRC-1品系的毒性作全面研究，发现这种微囊藻毒素是由7种氨基酸组成的小分子环状多肽，为单环结构：D-丙氨酸-L-X-赤-β-甲基-D-异谷氨酸-Mdha。其中Mdha是一种特殊氨基酸；Adda为3-氨基-9-甲氧基-2，6，8-三甲基-10-苯-4，6-二烯酸；X和Y为两种可变L氨基酸（图1）[9]。目前已鉴定约有65个微囊藻毒素变式，其中多数毒性较高，如MCYST-LR、MCYST-RR和MCYST-YR3.

7、微囊藻毒素的产生微囊藻毒素是细胞内毒素，它在细胞内合成，细胞破裂后释放出来并表现出毒性。由于它有很小的体积(分子量1000左右)、环状结构及其氨基酸的特殊结构，一般认为它不在核糖体内合成，而是由肽合成酶复合体合成的生物活性小肽，类似于在一些杆菌和真菌中小肽的合成。这些小肽大多是抗生素、免疫抑制物和一些对动物和植物有毒的物质。关于微囊藻毒素产生的机理有很多假设，但目前为止尚无令人满意的结果。有两种考虑的可能性：一是环境因子影响，另一是遗传差异。微囊藻毒素受光照、温度、营养盐等多种环境因素的影响，其中光照可能起着非常重要的作用。目前比较一

8、致的研究结果显示，光强对微囊藻毒素有显著影响，而适于藻细胞生长的温度并不适于毒素的形成。宋立荣等[8]对滇池水华铜锈微囊藻和绿色微囊藻的实验室研究中发现，两种微囊藻在低细胞浓度时，对光强的耐受力差，在低光强下(15Em叫