灌溉水中的微囊藻毒素污染及其健康风险 | MDPI Toxins

气候变化导致蓝藻在全球范围内大量繁殖，其产生的微囊藻毒素不仅污染水源，还可能通过灌溉进入食物链。来自葡萄牙海洋与环境研究跨学科中心的Vitor Vasconcelos团队在期刊Toxins上发表综述，系统总结了微囊藻毒素在灌溉水中的分布、对水培作物的植物毒性、在陆生食物链中的传递以及对动物和人类的健康风险，指出现有研究对这些毒素的归趋和消除机制认识仍不充分。

研究过程与结果

该综述首先整理了全球灌溉水源中微囊藻毒素的污染数据。在多个国家的湖泊、水库和地下水中都检出了产毒蓝藻和较高浓度的微囊藻毒素。新西兰哈卡诺阿湖检出细胞外微囊藻毒素高达2100微克/升，摩洛哥拉拉塔克尔库斯特水库细胞内微囊藻毒素达到3240微克/克。目前世界卫生组织对灌溉水质尚无微囊藻毒素限量标准，但饮用水长期暴露限值为1微克/升，许多灌溉水源已远超这一数值。

此外，综述阐明了微囊藻毒素对水培作物的植物毒性。微囊藻毒素能够显著抑制水稻、草莓、苜蓿、菠菜等根系生长、生物量 (鲜重/干重) 和株高，具有生长抑制的作用；诱导氧化应激并改变抗氧化酶活性，造成植物生理损伤；导致结实率、每穗粒数、籽粒重等产量指标降低。

微囊藻毒素会通过生物积累与食物链传递产生更大的危害。微囊藻毒素在植物组织中发生生物富集，水培条件下，生菜、水稻、黄瓜等作物的根、茎、叶、果实中均可积累微囊藻毒素。微囊藻毒素可通过受污染植物或饮水传递至昆虫、蝙蝠、蜘蛛、鸟类、啮齿类等陆地动物，并在其肝脏、肾脏等器官中积累，造成损伤。

微囊藻毒素在陆生生态系统中的生物富集、传递和效应。

微囊藻毒素对动物和人类带来一定的健康风险，其危害机制主要是抑制蛋白磷酸酶的活性。微囊藻毒素中的分子集团与蛋白磷酸酶结合后会不可逆地抑制其功能，导致肝细胞损伤。同时，微囊藻毒素还会诱导氧化应激，增加丙二醛水平，造成脂质过氧化和细胞损伤。在人类中，微囊藻毒素可损伤肝脏、肾脏、肠道、心脏和性腺，并能通过血脑屏障造成神经系统损伤。

生物体对微囊藻毒素具有天然的解毒机制。在植物细胞中，微囊藻毒素可通过谷胱甘肽S-转移酶催化与谷胱甘肽结合，生成水溶性更强的结合物，然后通过ABC转运蛋白家族中的多药耐药蛋白转运到液泡中暂时储存。在动物细胞中，微囊藻毒素同样通过谷胱甘肽结合途径代谢，最终生成巯基尿酸衍生物随尿液排出。

微囊藻毒素的谷胱甘肽代谢途径。

细菌降解是清除水体中微囊藻毒素的有效途径。目前已分离出多株具有微囊藻毒素降解能力的细菌，包括鞘氨醇单胞菌属、节杆菌属、不动杆菌属、新鞘氨醇杆菌属、芽孢杆菌属、假单胞菌属、寡养单胞菌属和鞘氨醇盒菌属等。其中鞘氨醇盒菌YF1株降解速度最快，可在120分钟内完全降解微囊藻毒素。

研究总结

灌溉水中普遍存在的微囊藻毒素能够通过植物吸收在可食部分积累，并经食物链传递至动物和人类，对植物生长、动物健康及人类安全构成显著风险。目前对微囊藻毒素在陆地食物链中的归趋和健康影响研究仍严重不足，缺乏系统的风险评估。微囊藻毒素的化学稳定性使其在环境中持久存在，利用微生物降解和生物体自身解毒系统去除微囊藻毒素是一种有前景的环境友好型策略，值得进一步研究和应用。未来应加强对灌溉水源中微囊藻毒素的监测，推动制定针对灌溉水质量的微囊藻毒素限量标准，以保护农产品安全和公众健康。

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主编：Jay Fox, University of Virginia, Charlottesville, USA

期刊主要涵盖了由生物体产生的各类毒素领域的相关研究。

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