微囊藻毒素

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微囊藻毒素(microcystin,简称MC)是蓝藻产生的一类天然毒素。而科学家的研究表明,微囊藻毒素是一种蓝绿藻产生的毒素,人类受到微囊藻毒素毒害的主要途径是饮用水,另一部分人则是因为食用某些藻类制品而中毒的。研究表明蓝绿藻对于湖边,池塘边生活的人及动物会产生危害。

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微囊藻毒素 - 概述

微囊藻毒素——有微囊藻毒素——有关书籍

中国湖泊中有毒蓝藻水华的发生频率、毒素含量都很高,水产品中毒素水平可能也很高,而且,中国淡水水产品在水产品总量中的比例高达40%至50%,微囊藻毒素对水产品食用安全性的影响关系到中国人民的健康。近年来,随着蓝藻水华的频频发生,中国有很多湖泊和水系都面临微囊藻毒素泛滥问题。

微囊藻毒素 - 检测指标

微囊藻毒素微囊藻毒素

富含微囊藻毒素的鲫鱼

中国将实施新的生活饮用水标准,其中最引人注目的是,微囊藻毒素被列入水质检测指标。

微囊藻毒素(microcystin,简称MC)是蓝藻产生的一类天然毒素。而科学家的研究表明,被微囊藻毒素(MC)污染的饮用水和水产品,给人类健康带来了巨大威胁。

据中国科学院水生生物所谢平博士介绍,蓝藻是一类古老的、呈革兰氏阴性的原核生物,这类生物虽然不能寄生于人类或动物而引起疾病,却可能产生一系列毒性很强的天然毒素来危及人类健康。从全球范围来看,由七个氨基酸组成的微囊藻毒素是淡水环境中最常见的蓝藻毒素。当水体严重富营养化时,产毒蓝藻往往大量暴发,微囊藻毒素就会产生并释放到水体之中。

微囊藻毒素 - 红色警报

微囊藻毒素微囊藻毒素

国际学术刊物《水研究》在其网站提前刊登了中国科学院水生生物所宋立荣博士及其同事的一篇论文。这个研究小组2005年2月至2006年1月期间对华东地区一个淡水湖泊某处水域的监测发现,在蓝藻水华发生的季节,绝大多数水样中的溶解态微囊藻毒素含量均数倍于世界卫生组织推荐的限量(每升1微克)。此外,该水域生产的鲫鱼、日本沼虾等水产品也遭受微囊藻毒素污染。

公开发出“红色警报”的不仅仅是宋立荣。自2005年起,中国科学院水生生物所谢平博士领导的另一个研究小组也在国际刊物上发表系列论文,提出该水域饮用水源和水产品被微囊藻毒素污染的科学证据:7至9月蓝藻水华暴发期间,三分之二水样中的微囊藻毒素含量超过安全限量;食用三角帆蚌等蚌类,摄入的微囊藻毒素可轻易达到甚至远远超过世界卫生组织建议的每日容许摄入量

谢平博士这些论文所依据的是两三年前采集的样品。他在接受南方周末记者采访时说,今年这一水域蓝藻水华大暴发,“饮用水源和各种水生动物中的微囊藻毒素含量应该更高,对人类健康的危险可能更大”。

近年来,随着蓝藻水华的频频发生,中国有很多湖泊和水系都面临微囊藻毒素的泛滥。例如,谢平等人在2003年期间对华东地区另一淡水湖泊的取样分析表明,鲫鱼、秀丽白虾、日本沼虾、锈环棱螺等水产动物体内都存在严重的微囊藻毒素污染。[1]

微囊藻毒素 - 毒素研究

微囊藻毒素微囊藻毒素

潜在的促癌剂

早在20多年前,微囊藻毒素的潜在健康危害就引起了中国科学家的关注。

上世纪70年代,中国进行了第一次死因回顾调查。复旦大学公共卫生学院前院长俞顺章教授及其同事注意到,某些饮用沟塘水的地区肝癌死亡率比其他饮用深井水或自来水的地区高出10倍以上。

俞顺章决心查明这个公共卫生领域的神秘现象。上世纪80年代初,他与中国科学院水生生物所何家苑研究员等人合作,从沟塘水中分离出微囊藻毒素,并怀疑微囊藻毒素是肝癌的诱因之一。沟塘水的富营养化也会造成蓝藻疯长,从而释放出微囊藻毒素。

俞顺章等人进行的实验表明,在小鼠中转入乙肝病毒X基因,再引入黄曲霉素和微囊藻毒素,在这三个因素的复合作用下,约有一半的小鼠发生了肝癌。他们随后开展的、长达10年以上的人群对照研究也得出结论,沟塘水中以微囊藻毒素为代表的藻类毒素可能是部分东南沿海地区肝癌高发的危险因素之一。

他告诉南方周末记者:“我们的研究初步提示,微囊藻毒素具有潜在的促癌作用。当然,这方面仍然需要深入研究。”

俞顺章教授还说,他们在江苏泰兴和溧阳的跟踪研究发现,饮用沟塘水的小学生肝功能指标不正常的比例明显高于饮用深井水或自来水的对照组,“这说明微囊藻毒素至少会引起肝损伤。”

这项有关蓝藻毒素危害健康机理及预防对策的研究后来被国家自然科学基金委员会验收评为A级,并获得了上海市2002年度科学进步一等奖。

俞顺章已经退休,但他仍然在与一些疾病预防控制中心研究人员合作,继续开展藻类毒素与人群健康关系的研究。
自从微囊藻毒素的结构在上世纪80年代初被确认以来,国内外科学家观察到肝脏是毒素累积和作用的靶器官,而动物的肝脏等内脏器官中毒素含量也远远高于肌肉。

谢平及其同事2005年发表的一项研究还发现,国内某淡水湖泊中水生无脊椎动物的性腺和卵中累积有大量微囊藻毒素,提示这种毒素对动物和人类的生殖也可能产生影响。

微囊藻毒素 - 毒害记载

微囊藻毒素对鱼类的影响微囊藻毒素对鱼类的影响

历史上最早关于蓝藻对人类毒害作用的记载或许可以追溯到近两千年前的中国。世界卫生组织1991年出版的《水中的藻类毒素》一书就提到了三国时期诸葛亮南征期间的一次公共卫生事故:有蜀国士兵从一条发绿的河水中取水饮用而中毒身亡。

这个传奇故事恐怕不能当真。不过,人类历史上的确发生过微囊藻毒素污染引起的致命中毒事件。

1996年2月,131名患者在巴西Caruaru透析中心接受了常规透析治疗。8个月后,在出现急性肝衰竭的100名患者中,共有76人死亡,其中52人被归因于透析水中的微囊藻毒素。

中国科学院水生生物所谢平博士在去年9月出版的专著《水生动物体内的微囊藻毒素及其对人类健康的潜在威胁》中介绍说,这些透析水来自一个发生了蓝藻水华的水库。

中央电视台《走近科学》栏目最近报道了发生在云南高原湖泊“勐梭龙潭”的故事。根据当地佤族人的说法,龙潭里的鱼受神灵保护,绝对不能吃,从前有位青年就因为吃了龙潭的一条鱼而中毒身亡。中国科学院水生生物所的藻类毒素专家宋立荣鉴定后则认为,龙潭的鱼体内富集微囊藻毒素。

栏目组随后又找到当地疾病预防控制中心,化验结果是“完全符合国家的安全食用标准”。云南某大学一位生物学教授据此解释:“鱼不会因吞食毒素而死亡,人吃了鱼也就肯定不会死亡”。

但实际上,谢平说,在自然或实验条件下,活体鱼类和水生脊椎动物体内累积的微囊藻毒素远远高于巴西透析事件中毒死亡患者肝脏和血液的微囊藻毒素含量,足以说明“人类比水生动物对微囊藻毒素脆弱得多”。

他补充说:“微囊藻毒素能够导致血管损伤,而鱼类的血压比哺乳动物的低;另外,鱼类更多地暴露于微囊藻毒素的环境之中,也许因此在进化过程中获得了更强的抗性。”

当然,即使鱼体内的微囊藻毒素含量较高,仅仅吃上一条大概也不会像佤族人传说的那样中毒身亡。

在巴西那次透析事件中,科学家们推测患者急性中毒致死的主要原因包括:微囊藻毒素通过患者的静脉直接进入血液,比一般饮用水通过消化道的危害更大;一个成年人每天的饮水量一般仅为2升左右,而透析用水则高达120升。

巴西透析事件是一个特殊案例,也是惟一一起被确认的由微囊藻毒素污染引起的致命中毒事件。一般情况下,微囊藻毒素进入人体的途径主要是通过饮用水和水产品,少部分通过水上娱乐活动或口服受到污染的蓝藻类保健品。

微囊藻毒素 - 毒素影响

中科院专家发现微囊藻毒素影响动物生殖
中国科学院水生所科研人员对微囊藻毒素研究过程中发现在无脊椎动物性腺中的大量累积、性腺是仅次于肝脏(肝胰腺)的第2个靶器官、以及藻毒素可传递到后代(卵中有大量存在)等重要现象,并提出微囊藻毒素对包括人类在内的哺乳动物生殖的影响应该受到关注和重视。而自从微囊藻毒素被发现以来,人们一直仅观察到肝脏是毒素累积和作用的靶器官。该研究成果在环境毒理学上有重要意义,相关论文已发表在国际权威的毒理学杂志Toxicon(2005年4月)和Environmental Pollution(2005年4月)上。

这项研究工作是水生所东湖生态站的博士研究生陈隽在导师谢平研究员的指导下完成的。她在近两年的时间中,系统研究了中国大型富营养湖泊——巢湖中藻毒素在食物链中的迁移规律,从野外采集了大量的水生无脊椎动物样品(包括各种螺、蚌、虾、蟹等),在室内运用HPLC、LC-MS等现代分析手段,系统分析了微囊藻毒素在各种动物器官(主要是肝胰腺、消化道、性腺、卵,肌肉或足等)中的累积规律,发现了上述重要现象。

富营养化湖泊中的微囊藻毒素(水华蓝藻的次生代谢产物)对环境和人类健康的危害已成为全球关注的重大环境问题之一。微囊藻毒素能强烈地抑制蛋白磷酸酶(PP1、pp2a)的活性,是一种强烈的促癌剂。微囊藻毒素的毒性很强,譬如MC-LR的毒性可与化学类有机磷神经毒剂相当。微囊藻毒素进入人体的途径主要是通过饮用水和被污染的水产品(鱼、虾、蟹、软体动物等)。动物体内的微囊藻毒素的分析测定技术十分复杂,加之淡水水产品在西方国家的水产品总量中所占比例很低,人们关注的多是微囊藻毒素通过食物链对陆生动物如鸟类的影响。而中国湖泊中有毒蓝藻水华的发生频率、毒素含量均很高,水产品中毒素水平也可能很高,加之中国淡水水产品在水产品总量中的比例高达40-50%。因此,微囊藻毒素对水产品食用安全性的影响关系到中国人民的健康。

微囊藻毒素 - 处理制度

在谢平看来,微囊藻毒素这类生物毒素比很多有机污染物更难消除。“现阶段水体富营养化的问题恐怕会越来越严重,只要有蓝藻水华产生,就会源源不断地释放微囊藻毒素。”

人类一方面需要继续努力控制蓝藻水华,另一方面则需要不断应对来自微囊藻毒素的挑战。

微囊藻毒素是一类卑微的生物,但它们有时会表现出超乎寻常的生命力。不论常规的自来水处理工艺,还是将水煮沸,都难以有效去除微囊藻毒素。研究显示,即使在300摄氏度高温下微囊藻毒素仍然可以保留一部分活性。
复旦大学公共卫生学院俞顺章教授说,对那些可能受到微囊藻毒素威胁的家庭而言,使用活性炭是一个可行选择,因为活性炭可以去除饮用水中95%以上的微囊藻毒素。

多位专家还呼吁,加强对饮用水和水产品中微囊藻毒素含量的监测和安全评估。

俞顺章曾经作为惟一的中国专家参与了世界卫生组织微囊藻毒素推荐安全标准的制定。由国家标准委和卫生部颁布的新版《生活饮用水标准》中,微囊藻毒素的限值与世界卫生组织完全相同:每升1微克。

中国已经开始实施国家标准《水中微囊藻毒素的测定》。这一国家标准由宋立荣博士等中国科学院水生生物所的研究人员起草。宋立荣领导的研究小组开发出的酶联免疫试剂盒等检测技术和产品,也开始在国内得到应用。

在新版《生活饮用水标准》中,微囊藻毒素属于非常规检测指标,不能强制执行,因为“水质非常规指标选择由当地县级以上供水行政主管部门和卫生行政部门协商确定”。

宋立荣博士对南方周末记者说,目前国内很多大型水厂具备利用酶联免疫方法快速筛查微囊藻毒素的条件。此外,许多地方的疾病预防控制中心已经配备液相-质谱联用仪等仪器,而这些仪器可用于精确测定微囊藻毒素的含量。
他说:“在水华暴发的季节,水质管理部门应当加大微囊藻毒素监测的频率。”

然而,国内很多地区暂时还缺乏检测微囊藻毒素所需的技术和费用。南方周末记者在谢平的实验室看到了一台液相-质谱联用仪。这种设备可以用于测定微囊藻毒素,但价值通常在100多万人民币以上。

针对不少地区水产品中存在的微囊藻毒素,俞顺章则表示,首先需要搞清楚不同水域不同水产品的微囊藻毒素含量,并评估其健康风险,“不能一棍子打死”。

“淡水水产品在西方国家水产品总量中所占比例很低,他们关注的多是微囊藻毒素通过食物链对陆生动物如鸟类的影响”,谢平说,“而我国湖泊中有毒蓝藻水华的发生频率、毒素含量都很高,水产品中毒素水平可能也很高,而且,中华国淡水水产品在水产品总量中的比例高达40%至50%,微囊藻毒素对水产品食用安全性的影响关系到中国人民的健康。”

谢平建议:“我们应该像饮用水中的微囊藻毒素那样,针对主要水产品建立起一套监测和评估体系,研究在水体富营养的情况下,水产品有哪些种类或者有哪些季节是不安全的,然后将真实信息告诉公众。”

当然,公众不必因此对微囊藻毒素恐慌。宋立荣说,水华暴发也可能由一些不产毒的藻类引起,即使水源中的微囊藻毒素浓度较高,还可采取后续水处理等措施,保证自来水中的微囊藻毒素含量合乎新版国家标准。此外,对那些微囊藻毒素含量较高的水产品,也是在长期大量食用的情况下才可能引起潜在的健康隐患。并且,微量的蓝藻还可以治病,所以也不必太过恐慌。[2]

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参考资料:
[1]^引用日期:2010-04-21
[2]^引用日期:2010-04-21

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