水华蓝藻毒素研究概述

收稿日期:2003-12-01基金项目:国家重点基础研究发展规划资助课题(2002CB412306)水华蓝藻毒素研究概述胡宗达,周元清(云南大学生态地植物研究所,云南昆明650091)摘要:随着科技进步,发现的有毒种类越来越多,毒素分子结构的研究也越来越清楚。在大量文献的基础上,综合介绍水华微囊藻毒素、水华束丝藻毒素和水华鱼腥藻毒素对动物的毒害、毒素结构、检测方法和去除方法,并讨论存在的问题。关键词:水华蓝藻;藻毒素;检测方法中图分类号:X173文献标识码:A文章编号:1006-947X(2004)03-0008-04蓝藻(Cyanophyta)是生物界中一类古老且十分特殊的生物类群,分布广泛,适应力强,在腐烂物质、水体表面或底层皆有分布。其重要繁殖场所之一是淡水,尤其是富营养化淡水湖泊。淡水湖泊中常见蓝藻主要有微囊藻(Microcystis)、鱼腥藻(Anabaena)、颤藻(Oscillatoria)、聚球藻(Syne-chococcus)、层理鞭线藻(Mastigoclaminosus)等。目前已知产生毒素的淡水蓝藻约12属26种[4],其中易形成水华的常见种有铜绿微囊藻(Microcystisaeruginosa)、水华鱼腥藻(Anadaenaflos-aquae)和水华束丝藻(Aphanizomenonflos-aquae)。这3种蓝藻可分为有毒品系和无毒品系。滇池是蓝藻水华污染相当严重的淡水湖泊之一,认识了解蓝藻毒素及其检测和去除方法,具有重要的现实意义。本文综合介绍水华微囊藻毒素、水华束丝藻毒素和水华鱼腥藻毒素对动物的毒害、毒素结构、检测方法和去除方法,并讨论存在的问题。1水华蓝藻毒素1878年Francis首次发现某些淡水“水华”蓝藻引起动物中毒死亡的现象。Schwimmer、Schwim-mer及Gorham等分别综述报道了北美洲湖泊、水库和池塘中的水华蓝藻导致动物中毒的事例[19]。在欧、亚、非、南美洲等气候相似地区也有类似中毒死亡现象发生。1.1微囊藻毒素(MCYSTs)微囊藻毒素主要是在Microcystis、Anabaena、Oscillatoria、Nostoc等属中的种类产生[26]。属于一种肝毒素或一种细胞内毒素。完整细胞没有毒性,在衰老、死亡或破裂后毒素才释放出来,表现毒性。1.1.1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、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。蓝藻门中几个属产生的次生代谢产物可分为两类。一类是肝毒素,主要包括七肽微囊藻毒素、五肽节球藻毒素和motpurin等,以微囊藻毒素为代表;另一类是神经毒素,主要是钠通道阻断蛤蚌毒素及类似物[24]、后突触神经类毒素和高类毒素、有机磷胆碱酯酶抑制毒素等[25],以鱼腥藻毒素为代表。1.1.2微囊藻毒素对生物的影响MCYSTs主要以肝脏为靶器官。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,造成一系列生理紊乱。中毒症状主要表现为虚弱、呼吸沉重、皮肤变白、呕吐、腹泻、毛立和嗜睡等。如猴子的中毒症状为昏迷、肌肉痉挛、呼吸急促、腹泻等,在数小时或几天内死亡[11]。赵雄飞(1994)用九山湖和金针湖采集的铜绿微囊藻,经BG11培养基培养,抽取和分离毒素,对小白鼠腹腔注射。小白鼠出现呼吸沉重、步履蹒跚、昏睡、最后死亡并出现眼珠发白,肝脏淤血呈深紫红色等症状。证实九山湖铜绿微囊藻产生的毒—8—云南环境科学2004,23(3):8-11CN53-1093/XISSN1006-947X素对小白鼠有毒性作用,与PCC7820中毒素一样,为肝毒素,而注射金针湖微囊藻的则对小白鼠无害,说明在铜绿微囊藻不同品系中含有毒和无毒品系,原因可有是遗传因素和生理生态因素或二者兼有的缘故[22]。程凯等(2000)在武汉市解放公园的池塘采样,用腹腔注射法对小白鼠进行试验,再次验证铜绿微囊藻能产生微囊藻毒素,并得出其毒性的大小和水华发生时序有正相关关系。说明毒素的产生具有阶段性变化。产生这一现象可能是因为他们之间有某种内在联系[2]。微囊藻水华具有季节性,毒性变化也常出现季节性差异[3]。在夏秋季,微囊藻水华大量形成,死亡后将其毒素释放到水体中,引起野生动物和家畜间歇性或重复性的中毒死亡。人饮用有一定含量的微囊藻毒素淡水时,可引起肝损伤、急性胃肠炎、腹泻及肝癌等症状[23],如1996年在巴西发生的微囊藻毒素血透析导致死亡的著名事件[21]。家畜及野生动物食用微囊藻后出现腹泻、乏力、厌食、嗜睡、甚至死亡等现象。微囊藻毒素对鱼类的肝、肾也有毒害作用[16],还对Hela细胞和Verox细胞的生长有抑制和毒