微囊藻毒素生物毒性作用机制与调控策略的研究进展

第一作者：王小宁，女，１９８８年生，硕士研究生，主要从事水污染防治与环境监测。＃通讯作者。＊国家自然科学基金资助项目（Ｎｏ．２１２０７０８２）；山东省中青年科学家奖励基金资助项目（Ｎｏ．ＢＳ２０１３ＨＺ０２３）。微囊藻毒素生物毒性作用机制与调控策略的研究进展＊王小宁杨传玺宗万松＃（山东师范大学人口·资源与环境学院，山东济南２５００１４）摘要近年来，有关水体富营养化导致微囊藻毒素污染以及对微囊藻毒素生物毒性的调控研究成为全球环境关注的热点。基于对微囊藻毒素结构特性、生成机制、迁移转化规律和污染现状的探讨，归纳总结了微囊藻毒素的典型生物毒性及其毒性作用机制。为有效防控微囊藻毒素环境风险，深入探讨了微囊藻毒素的源消减调控策略、针对微囊藻毒素迁移过程的调控策略及针对微囊藻毒素毒理过程的调控策略。最后，对微囊藻毒素生物毒性作用机制及调控策略的研究进行了展望，为微囊藻毒素污染防治提供理论与技术支持。关键词微囊藻毒素生物毒性毒性机制调控策略ＤＯＩ：１０．１５９８５／ｊ．ｃｎｋｉ．１００１－３８６５．２０１５．０６．０１７ＲｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓｏｎｔｈｅｔｏｘｉｃｉｔｙｍｅｃｈａｎｉｓｍａｎｄｒｅｇｕｌａｔｉｏｎｓｔｒａｔｅｇｙｏｆｍｉｃｒｏｃｙｓｔｉｎｓＷＡＮＧＸｉａｏｎｉｎｇ，ＹＡＮＧＣｈｕａｎｘｉ，ＺＯＮＧＷａｎｓｏｎｇ．（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＰｏｐｕｌａｔｉｏｎ，ＲｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ＳｈａｎｄｏｎｇＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＪｉｎａｎＳｈａｎ－ｄｏｎｇ２５００１４）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓ，ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｅｕｔｒｏｐｈｉｃａｔｉｏｎｉｎｄｕｃｅｄｍｉｃｒｏｃｙｓｔｉｎｓｐｏｌｌｕｔｉｏｎａｎｄｂｉｏｌｏｇｉｃａｌｔｏｘｉｃｉｔｙｒｅｇｕ－ｌａｔｉｏｎｈａｓｂｅｃａｍｅｔｈｅｈｏｔｓｐｏｔｏｆｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｓｃｉｅｎｃｅｓ．Ｔｈｅｔｙｐｉｃａｌｂｉｏｌｏｇｉｃａｌｔｏｘｉｃｉｔｙａｎｄａｃｔｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｍｉ－ｃｒｏｃｙｓｔｉｎｓｗａｓｒｅｖｉｅｗｅｄｂａｓｅｄｏｎａｎａｌｙｚｉｎｇｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ，ｇｅｎｅｒａｔｉｖｅｍｅｃｈａｎｉｓｍ，ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ／ｔｒａｎｓ－ｆｏｒｍａｔｉｏｎｒｕｌｅｓａｎｄｐｏｌｌｕｔｉｏｎｓｉｔｕａｔｉｏｎｏｆｍｉｃｒｏｃｙｓｔｉｎｓ．Ｔｏｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｐｒｅｖｅｎｔｔｈｅｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｒｉｓｋｏｆｍｉｃｒｏｃｙｓｔｉｎｓ，ｒｅｇｕｌａｔｉｎｇｓｔｒａｔｅｇｉｅｓｆｏｒｓｏｕｒｃｅｒｅｄｕｃｔｉｏｎ，ｐｏｌｌｕｔａｎｔｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎａｎｄｔｏｘｉｃｏｌｏｇｙｐｒｏｃｅｓｓｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄａｎｄｆｕｒｔｈｅｒｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅｂｉｏｌｏｇｉｃａｌｔｏｘｉｃｉｔｙｍｅｃｈａｎｉｓｍａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙｏｆｍｉｃｒｏｃｙｓｔｉｎｓｗａｓｏｕｔｌｏｏｋｅｄ．Ｔｈｉｓｗｏｒｋｃｏｕｌｄｐｒｏｖｉｄｅｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌａｎｄｔｅｃｈｎｉｃａｌｓｕｐｐｏｒｔｆｏｒｔｈｅｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎｏｆｍｉｃｒｏｃｙｓｔｉｎｓｐｏｌｌｕｔｉｏｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｍｉｃｒｏｃｙｓｔｉｎｓ；ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌｔｏｘｉｃｉｔｙ；ｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｔｏｘｉｃｉｔｙ；ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎｓｔｒａｔｅｇｙ水体富营养化引发的微囊藻毒素污染已成为全球关注的热点环境问题［１］１５１。微囊藻毒素是水华藻类的次生代谢产物，细胞死亡或解体后释放到水体中，危害水质安全。微囊藻毒素可导致肝细胞氧化应激水平显著提高，并伴生有ＤＮＡ损伤、细胞骨架破坏、细胞凋亡等现象［２］。鉴于微囊藻毒素对水环境安全及人类健康的影响，控制水体蓝藻水华和微囊藻毒素浓度水平，确保饮用水安全供给已经成为关注的热点。基于对微囊藻毒素环境污染特性的研究，本研究对微囊藻毒素的环境污染、毒性作用机制及调控策略进行综述。１微囊藻毒素污染现状１．１蓝藻水华与微囊藻毒素污染水体富营养化主要是指氮、磷等营养物质大量输入河流、湖泊等缓流水体中，引起藻类等水生植物大量繁殖、水体溶解氧下降、水质恶化、其他水生生物大量死亡的现象［１］１５１。水体富营养化导致藻类特别是蓝藻异常繁殖而出现蓝藻水华现象。蓝藻水华严重时，不仅形成厚厚的湖靛、发出难闻的气味，而且藻细胞释放的藻毒素会污染水体，威胁人类健康。８０％的蓝藻水华都可以检测出次生代谢产物———微囊藻毒素，由于其存在最普遍、含量较多、毒性较大，是目前研究较多的一类环肽有毒化合物。全球很多国家、地区的天然水体中都检测到了微囊藻毒素的存在，微囊藻毒素对水体环境的污染和人群健康的威胁已成为全球关注的重点水环境问题之一。１９９６年，加