藻类毒素与健康

一、海水水华与藻类毒素

(一)海水水华(赤潮)

高发区:渤海湾、大连湾、长江口、福建沿海、广东和香港海域。

赤潮

赤潮

(二)有害藻毒素及危害

海藻有:4000多种

能形成赤潮的有:260种

含毒素的有:70种

致人中毒的有:5类

1.麻痹性贝毒(paralytic shllfish poison -ing,PSP)

(1)藻种:塔马尔膝沟藻、链状膝沟藻、念珠膝沟藻、涡鞭毛藻、塔马亚历山大藻、链状亚历山大藻、渐尖鳍藻等。

(2)被PSP毒素毒化的贝类有:紫贻贝、巨石房蛤、扇贝、巨蛎等;螺类、蟹类、鱼类。

(3)危害:

① 特点:属神经肌肉麻痹剂、耐酸、耐热、分子小,阻滞钠子通道。

② 机制:阻滞钠子通过细胞膜进入细胞内,从而抑制神经传导和肌肉收缩导致中毒。

③ LD50:3 ~ 10μg/kg体重(小鼠,iP)    对人致死剂量:500 ~ 12400μg。

④ 临床表现:

  • 潜伏期:5 ~ 30分钟。
  • 特点:刺痛→肌肉麻痹、呼吸困难、有窒息感。
  • 死亡率:8% ~ 10%(呼吸麻痹)。

(4)食用安全浓度

  • 美、欧、澳洲:0.8mg/kg。
  • 亚洲:0.3mg/kg。

 2.腹泻性贝毒(diarrhetic shellfish poisoning, DSP)

(1)藻种:倒卵形鳍藻,渐尖鳍藻、尾状鳍藻、褐胞藻。

(2)被DSP毒素毒化的贝类有:仅限于双壳贝,以扇贝、紫贻贝最重,其次是杂色蛤、文蛤和黑线蛤等。

(3)危害

① 特点:

呈脂溶性、耐热、是蛋白磷酸酶1(PP1)和蛋白磷酸酸酶2A(PP2A)的强烈抑制剂。

②机制:

  1. 通过激发磷酸化控制大肠细胞内钠的分泌而引起腹泻。
  2. 通过抑制PP1和PP2A使蛋白激酶C激活,导致细胞增殖,而且可逆转由癌基因介导的细胞转化,根据转化作用物或细胞类型的不同,可以起到促癌或抑癌的作用。

③临床表现

  • 潜伏期:30分钟至数小时。
  • 特点:腹泻、恶心、腹痛、寒颤,长期食用可引起消化系统肿瘤。

(4)食用安全浓度    20μg/100g软组织。

3.记忆缺失性贝毒(amnesic shellfish poisoninig, ASP)

(1)藻种:硅藻门

(2)被ASP毒素毒化的贝类有:双壳贝、甲壳类动物。

(3)危害:

   ① 特点:毒素是软骨藻酸(domoic acid, DA),为罕见的神经毒性氨基酸。

② 机制

  1. DA与L-谷氨酸和L-精氨酸竞争性地与兴奋性氨基酸受体结合,使Na+通道开放,导致Na+内流及细胞膜的去极化。
  2. 打开的通道可对Ca2+高度通透,导致致死性细胞Ca2+内流。

③ 临床表现:

  • 潜伏期:3~6小时。
  • 特 点:轻者有:腹痛、腹泻、呕吐、流涎。       重者有:目眩、幻觉、神志不清、记忆丧失。

(4)食用安全浓度    2mg/100g软组织。

4.神经性贝毒(neurotoxic shellish poisoning, NSP)

(1)藻种:短裸甲藻

(2)被NSP毒素毒化的贝类有:巨蛎、帘蛤等。

(3)危害

① 特点:毒素有5种、呈脂溶性、属去极化型毒素。  

② 机制:

  1. 可持续刺激神经导致神经末梢抑制;
  2. 可促进Na+内流、乙酰胆碱兴奋而使气管平滑肌收缩。

③ 临床表现

  • 潜伏期:3 ~ 6小时
  • 特点:
    • 胃肠道和神经症状多同时发生;    神经症状:麻木、感觉异常、疼痛、运动失调、反射降低、瞳孔放大、抽搐、昏迷、呼吸衰竭而致死。    胃肠道症状:恶心、呕吐、腹痛、腹泻、便血等。
    • 呼吸道刺激症状:咳嗽、气管痉挛、气喘等。

 5.西加鱼毒(ciguatera fich poisoning,CFP)

 (1)藻种:属深海藻类

(2)被CFP毒素毒化的鱼类有:400多种,大多为底栖鱼和珊瑚礁鱼类。

(3)危害

① 特点:毒素分3种

  • 西加鱼毒素(ciguatoxin, CTX):呈脂溶性。
  • 刺尾鱼毒素(maitotoxin,MTX):呈水溶性,是毒性最强的自然毒素(LD50为0.17μg/kg体重小鼠,iP).
  • 鹰嘴鱼毒素(scaritxin,STX)

② 机制

  1. CTX在神经肌肉细胞膜上选择性地增加Na+内流。
  2. MTX能选择性地活化Ca2+通道、促进Ca2+内流并因此引起细胞膜去极化、使消化道和血管平滑肌持续性收缩。

③ 临床表现    CTX中毒:麻木、疼痛、共济失调、瞳孔散大、呼吸肌麻痹、窒息死亡。

二、淡水水华与藻类毒素

(一)淡水水华

初夏是淡水水华高发季节(15 ~ 30℃,水pH值中性或偏碱,阳光均适宜)。

(二)有害藻毒素

引起水华最常见的藻类有:铜锈微囊藻、鱼腥藻、囊丝藻属等。

含毒素的有:仅蓝藻门就有20个属63种,但最常见的是,微囊藻属、鱼腥藻属、颤藻属、束丝藻属、束毛藻属、节球藻属、柱细胞藻属和念珠藻属

淡水藻类毒素中危害最大的是:

1.肝毒素

最常见的是:

  • 微囊藻毒素(microcystin,MCY ST)
  • 节球藻毒素(nodularin)
  • 柱细胞藻毒素(cylindrospermopsin)

2.神经毒素    鱼腥藻属、颤藻属、束丝藻属和束毛藻属。

(三)危害

1.理化特性

异构体多(达80多种)、耐热、煮沸不能去除、可被紫外线光解、易在体内富集、对肝有特殊的亲和力。

2.机制

(1)抑制磷酸酶

特一性抑制PP1和PP2A

① 使细胞发生凋亡样变化

原因:磷酸化与去磷酸化之间调节失衡,使蛋白过度磷酸化,引起细胞骨架损伤。

表现为:细胞膜疱、细胞萎缩、细胞内细胞器重排,核染色质浓缩等。

② 可解抑制细胞增殖    使肿瘤细胞生长。

(2)引起脂质过氧化    破坏细胞膜的结构与功能。

(3)引起基因过度表达    与致癌有关。

3.中毒特点:

(1)肝脏毒性

(2)肾脏毒性

(3)遗传毒性和促癌性

① MCYST可明显提高SHE细胞微核率的形成,并呈剂量—反应关系。

② 不仅具有促癌性还具有致癌性

(4)胚胎及发育毒性    与胚胎死亡率发育畸形率呈剂量—反应关系。

(5)其他毒性

① 抑制免疫功能

② 损伤神经系统

③ 影响心功能

三、研究方向

  1. 找有效生物标志物
  2. 中毒机制
  3. 防治手段
    1. 防止水体富营养化
    2. 制定MCYST卫生标准
    3. 化学保护
      1. 吸收阻断剂:利福平、环孢素A、维生素E、水飞蓟和谷胱甘肽。
      2. 拮抗剂:克隆抗体。
滇池蓝藻

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水华

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