微囊藻毒素對軟體動物和魚類的生態(tài)毒理學(xué)研究進(jìn)展＊

李娣 陳益濱 謝飛

（1.江蘇省環(huán)境監(jiān)測中心，江蘇南京 210000；2.江蘇省蘇力環(huán)境科技有限責(zé)任公司，江蘇南京 210036；3.浙江建設(shè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，浙江杭州 311231）

1 微囊藻毒素的毒理學(xué)作用

1.1 微囊藻毒素對底棲動物的毒理作用

微囊藻毒素對底棲動物的毒性作用主要分急性毒性、慢性毒性、生物化學(xué)的變化以及動物行為的影響。

Oberholster等發(fā)現(xiàn)水體中有毒微囊藻密度增加伴隨著蛭類、搖蚊類和顫蚓類豐度增加。Li等報(bào)道了太湖水體中微囊藻毒素（MC-LR）濃度與底棲動物物種多樣性呈顯著負(fù)相關(guān)。

微囊藻毒素可誘導(dǎo)三角帆蚌細(xì)胞凋亡，MC-LR濃度越高，組織器官產(chǎn)生細(xì)胞凋亡的現(xiàn)象就越早[1]。Lance等也報(bào)道了有毒藍(lán)藻對腹足綱種群的生存和生長有負(fù)面影響，對螺類的繁殖也產(chǎn)生一定的影響。微囊藻毒素能夠?qū)е赂棺憔V胚胎發(fā)育遲緩，孵化成功率和后代存貨率降低。張春景[2]現(xiàn)藻毒素在銅銹環(huán)棱螺（Ballamya aeruginosa）體內(nèi)積累，并導(dǎo)致其肝臟細(xì)胞凋亡，甚至出現(xiàn)個(gè)體死亡。劉大偉等發(fā)現(xiàn)在褶紋冠蚌中，微囊藻毒素的靶細(xì)胞是肝胰腺。

微囊藻毒素可影響水體中包括蝦類在內(nèi)的多種水生生物的生長和繁殖，亦可導(dǎo)致蝦類免疫系統(tǒng)受損，長期發(fā)生銅綠微囊藻水華的蝦池中蝦的存活率下降。陳妍妍等也研究證明MC-LR能顯著影響凡納濱對蝦的免疫相關(guān)酶活力（p〈 0.05），引起凡納濱對蝦的應(yīng)激反應(yīng)和抑制它們的免疫相關(guān)酶活力。而凡納濱對蝦在被MC-LR染毒后，細(xì)胞免疫是抵御毒素的重要部分，其中細(xì)胞粘附和吞噬作用在抵御MC-LR對蝦體的毒害過程中發(fā)揮了重要作用。

研究也表明微囊藻毒素影響克氏原螯蝦的免疫能力；在高濃度MC-LR脅迫條件下（0.8mg/L），顯著降低克氏原螯蝦的生長率；同時(shí)一定濃度上的MC-LR脅迫會顯著提高克氏原螯蝦的維持代謝，增加其機(jī)體氧化應(yīng)激狀態(tài)。

研究者將羅氏沼蝦暴露于不同濃度的銅綠微囊藻藻液中，結(jié)果發(fā)現(xiàn)鰓絲組織因微囊藻毒素中毒引起鰓絲增粗，以及鰓絲結(jié)構(gòu)出現(xiàn)不規(guī)則。

1.2 微囊藻毒素對魚類的影響

魚類是水生態(tài)系統(tǒng)中的次級消費(fèi)者。微囊藻毒素對魚類毒性效應(yīng)及影響機(jī)制的研究已成為當(dāng)前環(huán)境科學(xué)研究中的一個(gè)熱點(diǎn)。微囊藻毒素首先可以在體內(nèi)的各個(gè)組織器官中富集，造成對組織器官的毒害作用，導(dǎo)致對肝臟、腎臟、心臟、鰓等組織器官產(chǎn)生嚴(yán)重的病變；微囊藻毒素還能干擾胚胎的孵化和發(fā)育過程，造成孵化率降低，畸形率升高；另外，MCs還對魚類的生長、行為以及血液中的各種生理生化指標(biāo)都存在顯著的影響。

1.2.1 微囊藻毒素在魚體內(nèi)的富集

微囊藻毒素在魚類和其他水生動物組織中積累已有很多報(bào)道。藻細(xì)胞數(shù)量、湖泊營養(yǎng)化指數(shù)及環(huán)節(jié)動物數(shù)量對白鰱肝臟積累微囊藻毒素產(chǎn)生明顯影響，尤其是TP影響更為顯著，而總氮、總磷、銨態(tài)氮、內(nèi)梅羅指數(shù)和環(huán)節(jié)動物數(shù)量對白鰱腸壁積累微囊藻毒素產(chǎn)生明顯影響，其中銨態(tài)氮最顯著[3]。

研究表明魚類在饑餓條件下更容易富集微囊藻毒素，微囊藻毒素可干擾魚類胚胎發(fā)育，延遲出膜時(shí)間，降低孵化率，增加畸形率等。我國安徽巢湖采得8種魚的肝、腎、腸、膽、肌肉和血中均檢測到不同含量的微囊藻毒素，并且發(fā)現(xiàn)肝和肌肉中微囊藻毒素含量在肉食性魚中最高，草食性魚體中含量最低。賈軍梅[4]等發(fā)現(xiàn)鯽魚與鯉魚各器官累積微囊藻毒素的程度不同，但腸壁中的微囊藻毒素含量均高于其他器官，其中除鯉魚腸壁中MC-LR所占微囊藻毒素的比例超過50%以外，鯽魚和鯉魚其他各器官累積微囊藻毒素均以MC-RR為主。

1.2.2 微囊藻毒素對魚類組織損傷

目前已有大量關(guān)于微囊藻毒素對魚類引起的病理報(bào)道，如微囊藻毒素對魚肝組織、腎、鰓、心臟、腦等各種器官的損壞。研究者采用離體細(xì)胞培養(yǎng)誘導(dǎo)方法，發(fā)現(xiàn)MC-LR能明顯引起尼羅羅非魚肝細(xì)胞凋亡，且DNA損傷程度越大，細(xì)胞早期凋亡率越高，呈現(xiàn)明顯的時(shí)間和劑量依賴性。姜錦林等發(fā)現(xiàn)較低濃度的兩種非基線毒物MC-LR和阿特拉津共同作用能引起鯉魚肝臟和鰓組織產(chǎn)生明顯的病理學(xué)變化。

隗黎麗發(fā)現(xiàn)MC-LR可能引起了草魚和斑馬魚腫瘤的發(fā)生并可能抑制了其免疫功能。錢利紅等發(fā)現(xiàn)微囊藻毒素暴露能使鯽魚淋巴細(xì)胞發(fā)生死亡，呈現(xiàn)明顯的劑量效應(yīng)和時(shí)間效應(yīng)關(guān)系，且MC-LR對魚體的毒性相對MC-RR要更顯著。李莉等發(fā)現(xiàn)單次染毒后M微囊藻毒素在鯽腸道中迅速累積后降解，并造成時(shí)間——劑量依賴性組織損傷，且注射低劑量（50μg MC-LR eq·kg-1）時(shí)的損傷是可逆的。研究發(fā)現(xiàn)在飼料中添加不同比例的含的藍(lán)藻粉，造成了鯽免疫器官一定程度的損傷，并導(dǎo)致免疫機(jī)能在較低毒素劑量時(shí)被激活，在較高劑量時(shí)被抑制的現(xiàn)象。葉覺秋認(rèn)為在淡水魚類中，肝臟基因之誘導(dǎo)表達(dá)水平可能與微囊藻毒素之耐受性有關(guān)，有較高抵抗能力的魚類（尼羅羅非魚）其誘導(dǎo)表達(dá)水平最為顯著，其次為抵抗能力一般的魚類（鰱魚），而對毒素較感敏的魚類（草魚）則本身沒有改變。

喬琴研究發(fā)現(xiàn)MC-LR會引起斑馬魚性腺凋亡，而這種影響在雌性斑馬魚中更為顯著，并推測MC-LR引起性腺凋亡的機(jī)制可能與線粒體通路密切相關(guān)。黃樹輝等發(fā)現(xiàn)MC-LR會顯著降低斑馬魚胚胎的孵化率，增加斑馬魚胚胎死亡率，但對斑馬魚胚胎的致畸作用不太明顯。原居林等發(fā)現(xiàn)微囊藻毒素對翹嘴紅鲌受精過程影響較小，對胚胎發(fā)育的影響較大，胚胎發(fā)育后期對微囊藻毒素的敏感性大于胚胎發(fā)育前期，對初孵仔魚的毒性小于對胚胎的毒性；但對早期發(fā)育的各個(gè)階段均有一定的致死和致畸毒性作用。

劉子棟的研究表明MC-LR對斑馬魚幼魚體內(nèi)的甲狀腺內(nèi)分泌系統(tǒng)的正常功能造成了影響，但是對斑馬魚成魚造成的干擾效應(yīng)不如對幼魚的干擾效應(yīng)那么顯著。

1.2.3 微囊藻毒素對魚體組織抗氧化酶類影響

微囊藻毒素可通過兩條通路來表現(xiàn)其的毒性影響：一是通過氧化脅迫產(chǎn)生過多的活性氧（ROS）對蛋白磷酸酶起到第二信使作用，二是與其產(chǎn)生的ROS共同對蛋白磷酸酶起到抑制作用。研究表明MC-LR和NH3-N能引起鰱魚仔魚的抗氧化應(yīng)激響應(yīng)；MC-LR能夠明顯抑制鳙魚仔魚體長的生長。

宋超等發(fā)現(xiàn)在MC-LR的脅迫下，羅非魚鰓組織產(chǎn)生了大量的ROS，并引起了SOD和CAT 2種抗氧化酶活性的變化。陳家長等研究發(fā)現(xiàn)MC-LR能夠?qū)α_非魚肝臟GSH含量及其相關(guān)酶活性產(chǎn)生明顯影響。

任平和王玉軍發(fā)現(xiàn)斑馬魚卵巢內(nèi)微囊藻毒素的存在顯著降低了脂質(zhì)過氧化程度，對谷胱甘肽還原酶(Glutathione Reductase, GR)活性的抑制存在一定的劑量——效應(yīng)關(guān)系。

1.2.4 魚類對微囊藻毒素的解毒效應(yīng)

研究表明不同生態(tài)習(xí)性淡水魚類肝臟GSTR基因誘導(dǎo)型表達(dá)的高低可能與其肝臟去毒能力有關(guān)。陳家長等推測膽囊和肝臟可能是羅非魚對MC-LR的主要解毒器官。楊維發(fā)現(xiàn)鯽魚肝臟中微囊藻毒素注射168h后，微囊藻毒素在肝臟中的殘留量約為原始注射量的30%～40%左右。李嗣新發(fā)現(xiàn)微囊藻毒素在鳙魚膽囊中的降解似乎比其他器官要難，腎臟有可能轉(zhuǎn)運(yùn)微囊藻毒素并將其解毒；MC-LR的凈化似乎在腸道就完成了，而MC-RR是在進(jìn)入血液之后被肝解毒。

董桂芳等在黃顙魚飼料中添加谷胱甘肽(Glutathione,GSH)，發(fā)現(xiàn)隨著飼料中GSH含量的增加，黃顙魚肝臟、腎臟、全腸和肌肉中微囊藻毒素含量先顯著下降，當(dāng)GSH添加量為500和800mg/kg時(shí)達(dá)到穩(wěn)定，直至GSH添加量為1400mg/kg時(shí)顯著上升。

2 展望

水生生物可直接接觸水體中的有毒物質(zhì)，目前對水生生物毒理學(xué)的研究是水環(huán)境保護(hù)研究的一個(gè)熱點(diǎn)。大量的研究已取得了許多重大的成果。但對于微囊藻毒素對水生生物的生態(tài)毒理學(xué)研究仍存在一些問題，迫切需要進(jìn)一步研究。今后值得關(guān)注的方向主要有以下幾個(gè)方面：

（1）藻毒素的種類繁多，水體中藻毒素分析方法和生物組織體內(nèi)藻毒素含量的測定，無標(biāo)準(zhǔn)可依。水產(chǎn)品中微囊藻毒素的含量限制沒有標(biāo)準(zhǔn)，所以藻毒素檢測方法和人體攝入量標(biāo)準(zhǔn)的研究會是今后的重要方向。

（2）仍需對水體富營養(yǎng)化進(jìn)行研究。富營養(yǎng)化導(dǎo)致藍(lán)藻水華，從而產(chǎn)生大量微囊藻毒素，控制微囊藻毒素的根本還是水環(huán)境污染的治理，水環(huán)境污染治理仍是今后的一個(gè)熱點(diǎn)。

（3）不少水生生物具有抑藻能力和抗毒功能，對其機(jī)制的研究，將對藍(lán)藻水華的預(yù)防與控制具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。