黃藝，張郅灝

1. 北京大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，北京 100871；2. 北京大學(xué)深圳研究生院環(huán)境與能源學(xué)院，廣東 深圳 518055

人類(lèi)生產(chǎn)和生活產(chǎn)生的大量氮、磷，隨著地表徑流、排污系統(tǒng)和大氣的干濕沉降過(guò)程進(jìn)入水體中，引起水體的富營(yíng)養(yǎng)化。當(dāng)富營(yíng)養(yǎng)化嚴(yán)重的水體遇到適合藻類(lèi)生長(zhǎng)的溫度和光照等條件時(shí)，會(huì)產(chǎn)生藻類(lèi)水華現(xiàn)象。藻類(lèi)在水期間會(huì)分泌出一種次級(jí)代謝產(chǎn)物——藻毒素，用以抑制水體種其他物種的生長(zhǎng)，確保藻類(lèi)本身的生長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)。這些毒素對(duì)接觸水體的動(dòng)植物和人類(lèi)，亦具有潛在的危害。

自Francis[1]首次報(bào)道了動(dòng)物因飲用含有藍(lán)藻的水而死亡以來(lái)，世界各地藍(lán)藻毒素引起鳥(niǎo)類(lèi)、魚(yú)類(lèi)、家畜甚至人類(lèi)的大規(guī)模疾病乃至死亡的事件時(shí)有報(bào)道。1975年，美國(guó)賓西法尼亞小鎮(zhèn)Sewickley的飲用水源遭到有毒藍(lán)藻污染，最后導(dǎo)致約8 000人(占當(dāng)?shù)厝丝诘?2%)患上急性胃腸炎[2]。1996年，巴西一家血液透析中心，因透析液被藻毒素污染,導(dǎo)致130名病人中有116人出現(xiàn)異常癥狀，并有50余人最終死亡[3]。

近年來(lái)，人們對(duì)藻毒素的關(guān)注點(diǎn)由其急性毒效向長(zhǎng)期低劑量暴露下的慢性毒效轉(zhuǎn)變，尤其是微囊藻毒素（microcystin, MC）。其中，微囊藻毒素的促癌作用受到了重點(diǎn)關(guān)注。在應(yīng)用二甲基苯并蒽致小鼠皮膚癌的實(shí)驗(yàn)中，與正常飲水的對(duì)照組相比，飲用含微囊藻提取物的小鼠皮膚腫瘤的平均質(zhì)量顯著增加[4]。在我國(guó)，通過(guò)流行病學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，在肝癌高發(fā)的東南沿海地區(qū)，原發(fā)性肝癌(HCC)發(fā)病率與其生產(chǎn)和生活中使用溝塘水有密切關(guān)系。飲用含藻毒素的溝塘水居民的肝癌死亡率為100/100 000左右，顯著高于飲淺井或深井水者（20/100 000）[5]。為了證明藻毒素與癌癥的關(guān)系，以便有效防治藻毒素的生物毒害，研究者對(duì)藻毒素的致癌機(jī)理進(jìn)行了大量研究。

同時(shí)，為對(duì)微囊藻毒素的不良健康效應(yīng)進(jìn)行綜合性和定量性分析，并為預(yù)防和管理藻毒素對(duì)人體健康的影響提供科學(xué)依據(jù)，研究者和衛(wèi)生管理部門(mén)一起對(duì)藻毒素的人體健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了大量的研究工作，如，世界衛(wèi)生組織（WTO）提出了微囊藻毒素的人體日可容許攝入劑量(TDI)和飲用水參考標(biāo)準(zhǔn)(GV)，為各國(guó)控制藻毒素健康風(fēng)險(xiǎn)提供了有力的依據(jù)[6]。

本文擬綜述微囊藻毒素對(duì)生物的毒害機(jī)理，以及其對(duì)人體的健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估兩個(gè)方面的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，為進(jìn)一步研究藍(lán)藻水華的生態(tài)毒理和評(píng)估其健康風(fēng)險(xiǎn)提供信息。

1 微囊藻毒素的致毒機(jī)理

在細(xì)胞層面上，微囊藻毒素?fù)p傷生物的主要方式可分為4種：（1）直接破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)，引發(fā)細(xì)胞溶解；（2）誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡；（3）誘導(dǎo)細(xì)胞癌變；（4）誘導(dǎo)基因突變和DNA損傷 。

1.1 微囊藻毒素對(duì)細(xì)胞結(jié)構(gòu)的影響

短時(shí)間、大劑量的藻毒素暴露會(huì)引發(fā)動(dòng)物體內(nèi)細(xì)胞變形、失活甚至壞死，這是藻毒素急性致毒的主要表現(xiàn)方式。細(xì)胞是一切生理活動(dòng)的基本單位，細(xì)胞結(jié)構(gòu)的完整性為它們功能的正常運(yùn)作提供了支持，當(dāng)細(xì)胞結(jié)構(gòu)被破壞時(shí)，細(xì)胞內(nèi)的生理化學(xué)過(guò)程就會(huì)受到干擾，細(xì)胞功能喪失，繼而導(dǎo)致細(xì)胞壞死。組織細(xì)胞學(xué)研究表明，高濃度的藻毒素會(huì)改變相應(yīng)組織器官內(nèi)（特別是肝臟）細(xì)胞的結(jié)構(gòu)，這種損傷同時(shí)作用于細(xì)胞的膜系統(tǒng)與骨架系統(tǒng)[7]。

膜系統(tǒng)將細(xì)胞分為若干功能區(qū)域，它保證了細(xì)胞內(nèi)環(huán)境的相對(duì)穩(wěn)定，使各種區(qū)域內(nèi)的生化反應(yīng)能夠有序運(yùn)行。對(duì)小鼠或魚(yú)腹腔注射藻毒素，通過(guò)肝組織的解剖觀(guān)察可知，肝細(xì)胞內(nèi)線(xiàn)粒體、高爾基體腫脹，粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)折疊，顯示細(xì)胞膜系統(tǒng)的形態(tài)變化[8]。還有研究表明，微囊藻毒素會(huì)破壞細(xì)胞膜的穩(wěn)定性和完整性，增加其通透性。Ding等[9]發(fā)現(xiàn)微囊藻毒素能提高細(xì)胞的乳酸脫氫酶（LDH）滲出率，而LDH滲出率的變化正是細(xì)胞膜損傷的標(biāo)注；Ding認(rèn)為，細(xì)胞膜被微囊藻毒素-LR誘導(dǎo)產(chǎn)生的活性氧自由基（ROS）攻擊后會(huì)發(fā)生過(guò)氧化連鎖反應(yīng)，造成生物膜的脂質(zhì)過(guò)氧化(LPO)損傷，破壞膜的功能，最終表現(xiàn)上述特征。Paulina等[10]發(fā)現(xiàn)，暴露于不同濃度微囊藻毒素-LR的人類(lèi)紅細(xì)胞，呈現(xiàn)細(xì)胞膜脂質(zhì)過(guò)氧化、膜流動(dòng)性下降的狀態(tài)，同時(shí)鋸齒狀紅細(xì)胞的數(shù)量上升，并出現(xiàn)溶血現(xiàn)象。

細(xì)胞骨架是細(xì)胞內(nèi)由蛋白質(zhì)所搭建的骨架網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，對(duì)維持細(xì)胞形態(tài)，保證細(xì)胞功能有重要意義，細(xì)胞膜出泡、細(xì)胞形態(tài)改變都是細(xì)胞骨架解體、重組的結(jié)果。微管、微纖絲、中間纖維是細(xì)胞骨架的主要成分，微囊藻毒素正是通過(guò)改變這些結(jié)構(gòu)相關(guān)蛋白的形態(tài)與排列，最終破壞細(xì)胞骨架系統(tǒng)。許多研究者都認(rèn)為，微囊藻毒素能抑制細(xì)胞內(nèi)蛋白磷酸酶1和2A（PP1、PP2A）的活性，使細(xì)胞骨架上的蛋白質(zhì)因過(guò)磷酸化而變性，進(jìn)而損傷細(xì)胞骨架系統(tǒng)[11]。將原代培養(yǎng)的肝細(xì)胞用4 μm·L-1的微囊藻毒素-LR處理30 min后，可觀(guān)察到細(xì)胞內(nèi)纖維和微絲網(wǎng)絡(luò)解體、塌陷、重組。中國(guó)倉(cāng)鼠卵巢細(xì)胞（CHO-K1）暴露于微囊藻毒素-LR后，也出現(xiàn)了類(lèi)似的微絲網(wǎng)絡(luò)崩潰現(xiàn)象，同時(shí)還可觀(guān)察到微管系統(tǒng)的解體[12]。

細(xì)胞膜系統(tǒng)及骨架系統(tǒng)受到損傷后，會(huì)引發(fā)細(xì)胞形態(tài)的變化，如細(xì)胞變圓、組織內(nèi)細(xì)胞間接觸降低、橋粒張力絲喪失、竇狀隙結(jié)構(gòu)喪失等，這些都有可能導(dǎo)致相應(yīng)器官失活、衰竭甚至壞死。對(duì)暴露于微囊藻毒素-LR的魚(yú)進(jìn)行解剖觀(guān)察，發(fā)現(xiàn)其肝臟腫大、充血以致壞死[8]。肝臟是微囊藻毒素的主要靶器官，同時(shí)也有部分研究觀(guān)察到微囊藻毒素在腎、腦、腮等器官中也有分布，并會(huì)攻擊這些器官[13]。如有研究發(fā)現(xiàn)，微囊藻毒素-LR可以導(dǎo)致魚(yú)的腎小囊腔膨大，凝結(jié)管壞死。微囊藻毒素對(duì)器官的選擇性攻擊現(xiàn)象與其化學(xué)性質(zhì)有關(guān)。微囊藻毒素是親水性多肽，極難以被動(dòng)運(yùn)輸方式通過(guò)脊椎動(dòng)物的細(xì)胞膜，因此在滲透過(guò)程中需要主動(dòng)運(yùn)輸系統(tǒng)參與。有機(jī)陰離子轉(zhuǎn)運(yùn)多肽（OATP）類(lèi)蛋白家族能夠介導(dǎo)對(duì)于不依賴(lài)鈉離子的兩性有機(jī)化合物的吸收，在細(xì)胞吸收微囊藻毒素上起到至關(guān)重要的作用，因此能夠表達(dá)有機(jī)陰離子轉(zhuǎn)運(yùn)多肽的組織或器官的細(xì)胞對(duì)微囊藻毒素吸收能力更強(qiáng)，受到的毒性損傷也更為嚴(yán)重[14-15]。

1.2 微囊藻毒素對(duì)細(xì)胞凋亡的影響

凋亡是細(xì)胞為維護(hù)內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定,由基因控制的主動(dòng)死亡過(guò)程[16]。細(xì)胞凋亡是多細(xì)胞生物生命活動(dòng)過(guò)程中不可缺少的組成內(nèi)容,貫穿于整個(gè)生命周期，這一過(guò)程受到高度精密的調(diào)控，并且受多種因子誘導(dǎo)，異常的信號(hào)物質(zhì)上調(diào)、下調(diào)可能會(huì)導(dǎo)致生物體增殖-凋亡平衡的破壞，若細(xì)胞凋亡發(fā)生功能障礙或失去控制將導(dǎo)致多種疾病的發(fā)生。

多種類(lèi)型的藻毒素都可誘導(dǎo)生物體內(nèi)細(xì)胞的凋亡，影響相應(yīng)器官的功能及活性。肝、腎、腮、脾、免疫系統(tǒng)等都會(huì)受到藻毒素致凋亡作用的影響[17]。微囊藻毒素在經(jīng)過(guò)相應(yīng)載體的運(yùn)輸作用進(jìn)入細(xì)胞后，會(huì)引發(fā)ROS的快速產(chǎn)生[18]，誘導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)氧化應(yīng)激反應(yīng)，干擾細(xì)胞內(nèi)某些信號(hào)物質(zhì)（如Bcl-2族蛋白）的傳導(dǎo)，影響細(xì)胞凋亡、增殖等進(jìn)程[19]。ROS還能通過(guò)損傷內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，影響Caspase通路及鈣調(diào)蛋白激酶II （CaMKⅡ）通路，促進(jìn)細(xì)胞凋亡[20]。

同時(shí)，微囊藻毒素-LR可以與PP2A的催化亞基結(jié)合，抑制該酶的蛋白脫磷酸活性，通過(guò)干擾蛋白分子脫磷酸化而打破細(xì)胞內(nèi)信號(hào)物質(zhì)平衡（如p53蛋白、Bcl-2蛋白家族、CaMKII等），影響線(xiàn)粒體、細(xì)胞核、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)等細(xì)胞器的功能，最終開(kāi)啟、加速細(xì)胞凋亡程序[21-22]。

1.3 微囊藻毒素對(duì)細(xì)胞癌變的影響

Sueoka[23]首次報(bào)道微囊藻毒素-LR會(huì)改變致癌基因和腫瘤抑制基因的表達(dá)，促進(jìn)細(xì)胞癌變。小鼠肝細(xì)胞暴露實(shí)驗(yàn)顯示，在微囊藻毒素-LR暴露6 h后，細(xì)胞內(nèi)jun、fos和myc癌早期相應(yīng)基因族的表達(dá)由于細(xì)胞增殖刺激而顯著提高[24]。同時(shí)，另一種內(nèi)源性腫瘤促進(jìn)劑腫瘤壞死因子（TNF-α）的表達(dá)也明顯上升[25]。微囊藻毒素-LR還誘導(dǎo)DNA損傷響應(yīng)基因表達(dá)的提高。

Toivola[26]等提出關(guān)于微囊藻毒素促進(jìn)肝癌形成的分子機(jī)制假說(shuō)，他認(rèn)為，微囊藻毒素抑制PP2A活性并影響MAPK信號(hào)的過(guò)程是其促進(jìn)腫瘤的關(guān)鍵。在細(xì)胞增殖過(guò)程中，MAPK信號(hào)調(diào)節(jié)著數(shù)個(gè)基因轉(zhuǎn)錄過(guò)程，MAPK活性增加可能促進(jìn)細(xì)胞分裂繁殖速度，促使細(xì)胞癌化。另外，MAPK活性能明顯抑制細(xì)胞凋亡，使癌細(xì)胞逃避凋亡途徑。PP2A是MAPK信號(hào)最主要的負(fù)調(diào)節(jié)因子，微囊藻毒素抑制PP2A的同時(shí)也促進(jìn)了MAPK活性，增強(qiáng)了細(xì)胞裂殖能力，最終促進(jìn)腫瘤形成。

1.4 微囊藻毒素對(duì)DNA的影響

微囊藻毒素對(duì)DNA的損傷也是基于抑制PP2A和產(chǎn)生ROS這2種生理過(guò)程，主要通過(guò)誘導(dǎo)DNA突變、損傷DNA結(jié)構(gòu)、抑制DNA修復(fù)這3種方式損傷細(xì)胞DNA，形成遺傳毒性。

1.4.1 誘導(dǎo)DNA突變

微囊藻毒素能通過(guò)誘導(dǎo)ROS形成，導(dǎo)致離體培養(yǎng)細(xì)胞和動(dòng)物活體細(xì)胞的DNA損傷。8-oxo-dG是一種常見(jiàn)的DNA氧化損傷生物標(biāo)記，它的形成標(biāo)志著細(xì)胞內(nèi)ROS含量上升，抗氧化劑減少[27]。Maatouk等[28]在微囊藻毒素-LR誘導(dǎo)原代小鼠肝細(xì)胞的DNA損傷過(guò)程中，觀(guān)察到有8-oxo-dG形成，在6 h時(shí)達(dá)到最高，其后伴隨損傷的修復(fù)而下降，這表明誘導(dǎo)ROS氧化是微囊藻毒素?fù)p傷DNA的一種方式。

Zegura等[29]在以HepG2細(xì)胞為材料的研究中發(fā)現(xiàn)，微囊藻毒素-LR能誘導(dǎo)嘧啶和嘌呤的氧化。在細(xì)胞暴露于微囊藻毒素-LR 8 h后，氧化嘧啶開(kāi)始修復(fù)，但氧化嘌呤并未同時(shí)得到修復(fù)，嘌呤的氧化損傷就累積了下來(lái)。如果在DNA復(fù)制之前沒(méi)有修復(fù)氧化損傷，嘌呤的氧化就會(huì)導(dǎo)致DNA中的GC→TA轉(zhuǎn)化突變。微囊藻毒素-LR誘導(dǎo)的DNA突變可以通過(guò)許多ROS清除劑避免（TEMPOL、DMSO、DFO、DMTU等），進(jìn)一步說(shuō)明微囊藻毒素-LR是通過(guò)誘導(dǎo)ROS產(chǎn)生而表達(dá)其遺傳毒性的[18]。

1.4.2 改變細(xì)胞核形態(tài)和損傷DNA結(jié)構(gòu)

許多研究證明，微囊藻毒素不僅直接影響細(xì)胞核的形態(tài)，如暴露于微囊藻毒素-LR的斑馬魚(yú)肝臟細(xì)胞，細(xì)胞核產(chǎn)生蜂窩狀結(jié)構(gòu)[29]，還使染毒細(xì)胞內(nèi)形成微核、多核、大核等現(xiàn)象[30]。

微囊藻毒素誘導(dǎo)產(chǎn)生的ROS，同樣作用于DNA結(jié)構(gòu)。Repavich等[31]發(fā)現(xiàn)，野外藍(lán)藻樣品中提取的凈化毒素能誘導(dǎo)人體淋巴細(xì)胞染色體斷裂，并呈劑量相關(guān)性。Lankoff等[32]則報(bào)道了純微囊藻毒素-LR導(dǎo)致人體血淋巴細(xì)胞的凋亡和DNA鏈斷裂現(xiàn)象。

1.4.3 抑制DNA修復(fù)

除了直接損傷DNA，微囊藻毒素還會(huì)抑制DNA修復(fù)過(guò)程，進(jìn)一步增強(qiáng)促突變、促癌效果。微囊藻毒素的非同源性末端連接（NHEJ）抑制性，使其可以同時(shí)影響核苷酸切除（NER） 和DNA雙鏈斷裂（DSB）2種修復(fù)過(guò)程。當(dāng)DNA修復(fù)進(jìn)程有缺陷，或者DNA修復(fù)以易于出錯(cuò)的方式進(jìn)行時(shí)，受損DNA就容易產(chǎn)生突變，最終導(dǎo)致細(xì)胞癌變[33]。

Lankoff等[34]在聯(lián)合微囊藻毒素-LR與紫外誘變的實(shí)驗(yàn)中，首次發(fā)現(xiàn)微囊藻毒素-LR會(huì)削弱NER效果。實(shí)驗(yàn)使用的中國(guó)倉(cāng)鼠卵巢細(xì)胞首先經(jīng)微囊藻毒素-LR的預(yù)處理，隨后暴露于紫外輻射下（25 J·m-2），結(jié)果顯示，用微囊藻毒素-LR處理過(guò)的細(xì)胞的DNA損傷遠(yuǎn)高于僅用紫外照射的細(xì)胞，研究者認(rèn)為是微囊藻毒素-LR抑制了NER過(guò)程中的剪切階段和再鏈接階段。Lankoff[35]在后續(xù)實(shí)驗(yàn)中再次驗(yàn)證了這一結(jié)論，并探索了這一抑制過(guò)程的機(jī)理：DNA依賴(lài)蛋白激酶（DNA-PK）是NHEJ過(guò)程中的關(guān)鍵酶，微囊藻毒素-LR正是通過(guò)抑制DNA-PK活性影響NHEJ。實(shí)驗(yàn)中還觀(guān)察到了對(duì)DNA鏈斷裂修復(fù)和染色體畸變修復(fù)的抑制現(xiàn)象。

2 微囊藻毒素的健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

在研究微囊藻毒素致毒機(jī)理的同時(shí)，多國(guó)衛(wèi)生部門(mén)及WHO都進(jìn)行了針對(duì)微囊藻毒素的健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工作，以明確其毒性、暴露程度與人體健康效應(yīng)的關(guān)系，為實(shí)施環(huán)境管理提供依據(jù)。健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估一般有4個(gè)步驟（美國(guó)環(huán)保局(EPA)的NAS四步法）：危害鑒定、暴露評(píng)價(jià)、劑量反應(yīng)關(guān)系評(píng)價(jià)、危險(xiǎn)特征分析。現(xiàn)有的研究主要也多是從這四個(gè)角度展開(kāi)的。

2.1 危害鑒定

對(duì)微囊藻毒素危害鑒定經(jīng)歷了一個(gè)較大的轉(zhuǎn)折。早期學(xué)者普遍認(rèn)為微囊藻毒素是一種急性肝毒素，并且有通過(guò)皮膚接觸對(duì)人體造成刺激性損傷的能力。后續(xù)的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明，微囊藻毒素對(duì)腎[36]、腦[37]等器官有慢性毒害作用，并會(huì)影響呼吸[38]、生殖系統(tǒng)[39]。同時(shí)，流行病學(xué)研究與動(dòng)物實(shí)驗(yàn)都證明微囊藻毒素有致、促癌作用，并可引發(fā)基因突變。2010年，國(guó)際癌癥研究機(jī)構(gòu)（IARC）依據(jù)微囊藻毒素對(duì)人體的潛在致癌力將其分入“可能的人類(lèi)致癌物”組（Group 2B）[40]。當(dāng)前，學(xué)者對(duì)微囊藻毒素致毒方式研究主要集中在其對(duì)人體全系統(tǒng)損傷能力[41]、誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡的機(jī)理[42]以及致癌致突變的機(jī)理[43]等幾個(gè)方面。

表1 藻毒素暴露途徑及暴露特征 Table 1 The exposure pathways of microcystin

2.2 暴露評(píng)價(jià)

微囊藻毒素進(jìn)入人體的主要途徑是通過(guò)飲水，少部分是在工作、娛樂(lè)活動(dòng)中經(jīng)口、皮膚接觸，同時(shí)，微囊藻毒素通過(guò)食物鏈以及藍(lán)藻類(lèi)保健品(BGAS)損害人體的事件也有報(bào)道。此外，還有一種特殊的暴露方式——通過(guò)血液透析直接進(jìn)入透析患者體內(nèi)。

對(duì)微囊藻毒素暴露的研究目前集中于環(huán)境、氣候?qū)ψ匀凰w中毒素分泌、變化的影響[47]，微囊藻毒素通過(guò)食物鏈對(duì)人體健康的影響[48]，以及快速鑒定、檢測(cè)自然水體中微囊藻毒素組分、濃度的方法[49]等方面。

2.3 劑量反應(yīng)關(guān)系

確立劑量反應(yīng)關(guān)系是健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工作中最重要的一步，一般是通過(guò)流行病學(xué)或動(dòng)物實(shí)驗(yàn)得出污染物的劑量反應(yīng)曲線(xiàn)，確定不致引起有害健康效應(yīng)的最高劑量（NOAEL），并經(jīng)過(guò)推算得出日容許攝入量（TDI）及指導(dǎo)值（GV），通常低于TDI和GV的暴露劑量產(chǎn)生有害效應(yīng)的可能性很小，因此這些標(biāo)準(zhǔn)可用作環(huán)境管理的依據(jù)。

1998年，WHO采納了Fawell等為期13周的小白鼠微囊藻毒素-LR毒性試驗(yàn)得出的NOAEL（40 μg·kg-1），最終得出TDI為0.04 μg·kg-1，飲用水中微囊藻毒素質(zhì)量濃度指導(dǎo)值為1 μg·L-1[6]。

UF：不確定系數(shù)（種內(nèi)差異10、種間差異10、數(shù)據(jù)庫(kù)限制性10）。

bw: 國(guó)際成人體質(zhì)量（60或70 kg）；AF: 分配系數(shù)；C: 日常暴露量。

WHO對(duì)微囊藻毒素的評(píng)估是基于考察其對(duì)肝臟的慢性損害，其急性毒害閾值則大許多。Kotak[50]考察微囊藻毒素在單次腹腔注射情況下對(duì)肝的急性毒性效果實(shí)驗(yàn)中，得出NOAEL為25 μg·kg-1，推算TDI為2.5 μg·kg-1（UF取10）。

2.4 危險(xiǎn)特征分析

危險(xiǎn)特征分析的主要內(nèi)容是根據(jù)劑量反應(yīng)關(guān)系所得指導(dǎo)值，針對(duì)具體暴露人群，分析、判斷其發(fā)生危害可能性的大小。也有學(xué)者根據(jù)EPA推薦的人體暴露評(píng)價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)值[51]計(jì)算各種暴露方式的人體可耐受值，如Dietrich[52]提出在飲用水與受污染食物多重暴露情況下的微囊藻毒素參考標(biāo)準(zhǔn)（表2）；另外，還提出了在多種典型環(huán)境下，避免急性毒害效果的暴露極限（表3）。

表2 復(fù)合暴露情景下微囊藻毒素-LR的參考標(biāo)準(zhǔn) Table 2 Daily tolerable total microcystin-LR exposure based on two different TDIs, concurrent calculations of guideline values for food and water

表3 避免急性毒害的環(huán)境暴露極限 Table 3 Calculated possible daily ingestion to avoid acute health problems

3 討論和展望

對(duì)微囊藻毒素的致毒機(jī)理，包括直接致細(xì)胞壞死、凋亡和誘導(dǎo)細(xì)胞癌變、突變等方面目前已得出了許多成果，但同時(shí)還有許多問(wèn)題需要進(jìn)一步研究：

（1）微囊藻毒素致毒的分子機(jī)制，誘導(dǎo)ROS生成的過(guò)程；

（2）微囊藻毒素為何會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞凋亡與癌變2種相反的結(jié)果，2種現(xiàn)象發(fā)生的對(duì)應(yīng)條件是什么；

（3）誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡和DNA裂解2種現(xiàn)象有無(wú)關(guān)聯(lián)，還是2個(gè)獨(dú)立的過(guò)程；

（4）不同類(lèi)型微囊藻毒素的復(fù)合作用是否會(huì)增加其毒性，藍(lán)藻粗提取物中能提高微囊藻毒素毒性的物質(zhì)是什么；

（5）微囊藻毒素的毒代動(dòng)力學(xué)，不同類(lèi)型微囊藻毒素在生物體中代謝有何差異，代謝產(chǎn)物是否對(duì)其他器官有毒性。

對(duì)微囊藻毒素致毒機(jī)理的研究，一方面是為了治療藻毒素的生理毒害提供依據(jù)，另一方面是為藻毒素的人體健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)提供依據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)。目前在微囊藻毒素人體健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中，指標(biāo)選擇和標(biāo)準(zhǔn)確定等方面，還存在許多有待討論的問(wèn)題：

（1）目前的評(píng)估都依賴(lài)于流行病學(xué)以及動(dòng)物毒理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，而無(wú)論數(shù)據(jù)的產(chǎn)生還是向人體情景推導(dǎo)的過(guò)程都會(huì)增加評(píng)估結(jié)果的不確定性。這是因?yàn)榱餍胁W(xué)無(wú)法確保微囊藻毒素是影響人體健康的單一因素；同時(shí)，動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的暴露情景與人現(xiàn)實(shí)中的暴露途徑有很大差異，而這種差異會(huì)嚴(yán)重影響微囊藻毒素的毒性效果。

（2）有實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，相同毒素劑量下，水華浮沫中提取的物質(zhì)比純微囊藻毒素的毒性更強(qiáng)，一般認(rèn)為這是由于混合提取物中有協(xié)助微囊藻毒素進(jìn)入生物的物質(zhì)，增強(qiáng)微囊藻毒素的生物利用率。因此，通過(guò)純毒素得出毒性評(píng)估結(jié)果往往低于實(shí)際的暴露情景。

（3）目前評(píng)估中重要指標(biāo)NOAEL的推導(dǎo)過(guò)程中，只考察了肝的病理變化以及相關(guān)酶的活性，僅適用于肝的慢性損傷及癌前病變，未考慮微囊藻毒素的致癌、致突變風(fēng)險(xiǎn)。目前有證據(jù)表明，微囊藻毒素是強(qiáng)效的促癌物質(zhì)，潛在的癌癥誘導(dǎo)物質(zhì)可引發(fā)細(xì)胞內(nèi)DNA斷裂，基因突變，這提示在評(píng)估微囊藻毒素毒性是必須考慮其基因毒性，如Duy[53]在計(jì)算微囊藻毒素的TDI時(shí)就將UF定為3 000（因促癌性增加系數(shù)3）。但這僅是在外推過(guò)程中的調(diào)整，實(shí)際工作中還需進(jìn)行動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，確定微囊藻毒素在長(zhǎng)期甚至終生暴露下不會(huì)導(dǎo)致癌癥的安全閾值。另外，NOAEL的推導(dǎo)只考慮了微囊藻毒素對(duì)小白鼠肝臟的毒性，并未涉及其他器官。而許多現(xiàn)有文獻(xiàn)都證明微囊藻毒素對(duì)腎臟、心臟等器官以及生殖系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)等系統(tǒng)有損傷作用，因此需要進(jìn)一步研究微囊藻毒素對(duì)人體全系統(tǒng)的毒害效果，以得出微囊藻毒素真實(shí)的無(wú)健康風(fēng)險(xiǎn)劑量。

（4）現(xiàn)有毒理數(shù)據(jù)仍局限于幾種微囊藻毒素的同系物，特別是微囊藻毒素-LR，評(píng)估工作也僅就微囊藻毒素-LR展開(kāi)，而現(xiàn)實(shí)環(huán)境中存在80余種類(lèi)型的微囊藻毒素。不同類(lèi)型毒素的毒性常有較大差異，這就使復(fù)雜混合情況下的毒性水平難以評(píng)估。Wolf[54]提出了建立藻毒素等效毒性框架（toxicity equivalent factor, TEF）的方案，為常見(jiàn)微囊藻毒素以及節(jié)球藻毒素賦以相應(yīng)的 TEF值，在實(shí)際操作用疊加以評(píng)估毒性。然而，TEF的建立是基于不同毒素的LD50數(shù)據(jù)，而非根據(jù)可靠的器官解剖實(shí)驗(yàn)，這就削弱它的有效性。另外，復(fù)合毒素的毒性能否直接線(xiàn)性疊加也是一個(gè)問(wèn)題。因此，需要建立一種更為有效的方法評(píng)估復(fù)合毒素的健康風(fēng)險(xiǎn)。

（5）現(xiàn)有的健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估體系是基于慢性暴露情景，而急性事件的評(píng)估卻沒(méi)有得到應(yīng)有的重視。自然水體中，藻毒素的濃度常隨水華爆發(fā)而呈周期性變化，因而人群常是在一年的某一個(gè)時(shí)間才面臨較高微囊藻毒素健康風(fēng)險(xiǎn)。在這個(gè)時(shí)間點(diǎn)，為預(yù)防突發(fā)急性中毒事故就需要建立有效、快速的評(píng)估手段，并確定適宜急性情景的環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)，避免在采用現(xiàn)有由慢性實(shí)驗(yàn)得出的較嚴(yán)苛的標(biāo)準(zhǔn)。

微囊藻毒素作為一種廣泛存在的強(qiáng)效毒素，得到了科學(xué)界與衛(wèi)生管理部門(mén)的重視，已有的毒理學(xué)研究以及人體健康影響評(píng)估工作為保護(hù)人體健康，管理水體污染提供許多有意義的理論依據(jù)。然而，許多信息表明，現(xiàn)有的微囊藻毒素指導(dǎo)值可能顯著超出了實(shí)際的安全閾值，這與毒理研究及健康評(píng)估的不足都有密切的關(guān)系。種種現(xiàn)象似乎提示我們，過(guò)去的研究方法、評(píng)估手段已有明顯不足，需要開(kāi)拓新的方法用以研究微囊藻毒素在細(xì)胞水平的致毒機(jī)理，評(píng)估自然水體中微囊藻毒素的毒性。

微生物目前已被廣泛用于污染物的研究、評(píng)估工作中，它既可避免活體動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中不同暴露方式的干擾，也不會(huì)有離體細(xì)胞實(shí)驗(yàn)中細(xì)胞功能單一化的缺陷。以微生物作為材料研究微囊藻毒素毒理的手段有著廣闊的前景，同時(shí)微生物作為生物傳感器來(lái)評(píng)估微囊藻毒素的人體健康風(fēng)險(xiǎn)有快速、低成本、低風(fēng)險(xiǎn)的優(yōu)點(diǎn)。因此，建立以微生物為基礎(chǔ)的微囊藻毒素研究方案，可為現(xiàn)有研究體系的不足提供新的思路和新的成果。

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