秦文弟，楊柳燕

污染控制與資源化研究國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南京大學(xué)環(huán)境學(xué)院，江蘇 南京 210093

由于環(huán)境污染的日趨加劇及環(huán)境的惡化，使水體水華頻生，并造成嚴(yán)重的生態(tài)災(zāi)難和健康危害［1］。世界衛(wèi)生組織資料顯示，淡水中許多藻類，特別是藍(lán)藻，如微囊藻屬、魚腥藻屬、顫藻屬、念珠藻屬和節(jié)球藻屬中的某些種或株系等能產(chǎn)生藍(lán)藻毒素(主要為微囊藻毒素，microcystin，MC)［2］。藍(lán)藻毒素不僅能造成生物體急性和亞急性中毒，而且流行病學(xué)調(diào)查及相關(guān)試驗(yàn)研究顯示，藍(lán)藻毒素還與多種消化道腫瘤，特別是肝癌的發(fā)病率升高相關(guān)而具有潛在致癌作用［3］，因此，有毒藻類引起的水體藍(lán)藻毒素污染已成為一個(gè)全球性的環(huán)境問題，而藍(lán)藻毒素健康危害性的研究已成為學(xué)術(shù)界研究、關(guān)注的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。有人對(duì)比研究了主要產(chǎn)生生物堿類筒胞藻毒素(cylindrospermopsin)的藍(lán)藻Cylindrospermopsisraciborskii提取物和純的cylindrospermopsin，發(fā)現(xiàn)毒性類型和毒害程度都有所不同［4］，這引起許多學(xué)者假設(shè)藍(lán)藻中還有其他一些毒素。而目前的研究主要集中在純?cè)宥舅氐纳鷳B(tài)毒理學(xué)效應(yīng)，對(duì)藍(lán)藻細(xì)胞提取物的研究相對(duì)較少。另外，對(duì)于水華藍(lán)藻細(xì)胞提取物的毒理學(xué)研究也主要集中于對(duì)水生生物的研究，而對(duì)哺乳動(dòng)物的研究相對(duì)較少，筆者論述了水華藍(lán)藻細(xì)胞提取物對(duì)實(shí)驗(yàn)鼠的毒理學(xué)效應(yīng)，以期為合理、正確評(píng)價(jià)水華藍(lán)藻造成的危害及其健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)提供依據(jù)。

1 水華藍(lán)藻細(xì)胞提取物對(duì)實(shí)驗(yàn)鼠臟器細(xì)胞的凋亡效應(yīng)

細(xì)胞增殖、分化、死亡是細(xì)胞經(jīng)歷的基本過程。細(xì)胞凋亡是多細(xì)胞有機(jī)體為調(diào)控機(jī)體發(fā)育和維護(hù)內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定而由基因控制的細(xì)胞主動(dòng)死亡過程，是細(xì)胞內(nèi)在的決定動(dòng)物發(fā)育和組織平衡的重要機(jī)制，是維持生物正常生理過程和功能活動(dòng)所必須的，細(xì)胞凋亡是多細(xì)胞生物生命活動(dòng)過程中不可缺少的組成內(nèi)容，貫穿于其全部生命周期［5］。但如果細(xì)胞過度凋亡則會(huì)引起一系列生理生化反應(yīng)紊亂，進(jìn)而引起機(jī)體受損，甚至導(dǎo)致動(dòng)物死亡。研究表明，藍(lán)藻細(xì)胞提取物可引起多種細(xì)胞發(fā)生凋亡，其特征為細(xì)胞皺縮，染色質(zhì)濃縮，磷酸酰絲氨酸外露，并形成凋亡小體［6］。由于肝臟存在能轉(zhuǎn)運(yùn)水華藍(lán)藻細(xì)胞提取物的膽汁酸載體轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)(有機(jī)陰離子轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng))，因此水華藍(lán)藻細(xì)胞提取物具有極高的肝細(xì)胞選擇性和生物活性。如將實(shí)驗(yàn)鼠通過腹腔或口服給藥暴露于水華藍(lán)藻細(xì)胞提取物后，迅速引起其急性中毒。解剖發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)鼠肝臟腫大、彌漫性出血甚至壞死;其中肝臟形態(tài)學(xué)顯示，藍(lán)藻細(xì)胞提取物導(dǎo)致肝臟肝索結(jié)構(gòu)破壞，肝細(xì)胞間接觸降低;超微結(jié)構(gòu)顯示為肝臟線粒體腫脹，橋粒張力絲喪失，微絲網(wǎng)重組［7］。施瑋等［8］研究了藍(lán)藻細(xì)胞提取物對(duì)大鼠肝細(xì)胞凋亡生態(tài)毒理效應(yīng)的影響，結(jié)果表明，用含有 4，8，12 μg/(kg·d)MC的水華藍(lán)藻細(xì)胞提取物經(jīng)腹腔注射染毒35 d后觀察到肝細(xì)胞增生活躍，并伴有凋亡或壞死樣表現(xiàn);掃描電鏡顯示，染毒后的肝細(xì)胞變得不規(guī)則，呈空洞樣變，并有特征性的胞膜泡出現(xiàn)。陳華等［9］用750 g/kg濕藻腹腔注射顫藻粗提物染毒小鼠，結(jié)果表明，小鼠生長(zhǎng)緩慢，肝臟腫大，肝臟系數(shù)增高。染毒 3周后，實(shí)驗(yàn)組小鼠肝質(zhì)量為(1.93±0.11)g，肝臟系數(shù)為6.11±0.20;對(duì)照組肝質(zhì)量為(1.59±0.19)g，肝臟系數(shù)為 4.33±0.34，有顯著性差異(P＜0.05)。肝臟病理學(xué)檢查發(fā)現(xiàn)，肝細(xì)胞變形、凋亡，甚至壞死，小葉靜脈充血，并伴隨有炎性細(xì)胞浸潤(rùn)。張志勇等［10］用含有10 μg/mL MC的藍(lán)藻提取物處理原代培養(yǎng)大鼠肝細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)藍(lán)藻細(xì)胞提取物對(duì)原代培養(yǎng)大鼠肝細(xì)胞有明顯的毒作用，其主要作用方式是引起細(xì)胞凋亡。而凋亡的特征主要表現(xiàn)在:1)光學(xué)顯微鏡下，正常細(xì)胞個(gè)大、核圓且清晰，核色均勻，但經(jīng)藍(lán)藻細(xì)胞提取物處理后，一些細(xì)胞收縮、變圓、變小，核變得模糊，且出現(xiàn)許多大大小小的胞膜泡;2)熒光顯微鏡下，正常細(xì)胞核大且圓，核質(zhì)均勻，呈淡藍(lán)色，而經(jīng)藍(lán)藻細(xì)胞提取物處理后，有的細(xì)胞染色質(zhì)雖呈藍(lán)色，但收縮成條塊狀，分布于核的周邊，有的細(xì)胞核碎裂成小塊，細(xì)胞發(fā)生早期凋亡，還有的細(xì)胞核濃縮成致密球狀，并呈桔紅色，形成晚期凋亡細(xì)胞。據(jù)統(tǒng)計(jì)，凋亡細(xì)胞(包括早期和晚期)的百分比呈明顯的劑量和時(shí)間效應(yīng)關(guān)系。研究表明，在含不可檢測(cè)水平的藻毒素的情況下，藍(lán)藻細(xì)胞提取液對(duì)實(shí)驗(yàn)鼠有肝細(xì)胞凋亡毒性［11］。

細(xì)胞的凋亡受多種因子控制，同時(shí)凋亡也是基因活動(dòng)引起級(jí)聯(lián)反應(yīng)的結(jié)果，有多種因子和基因參與凋亡過程的起始和執(zhí)行。水華藍(lán)藻細(xì)胞提取物引起肝細(xì)胞凋亡的機(jī)理主要認(rèn)為是藍(lán)藻細(xì)胞提取物進(jìn)入肝細(xì)胞后，能強(qiáng)烈抑制蛋白磷酸酶1(PP1)和蛋白磷酸酶2A(PP2A)活性，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)多種蛋白質(zhì)過磷酸化，因而打破了細(xì)胞內(nèi)蛋白磷酸化/脫磷酸化平衡，造成細(xì)胞內(nèi)一系列生理生化反應(yīng)紊亂，導(dǎo)致胞質(zhì)中微絲網(wǎng)重排，細(xì)胞結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性破壞，進(jìn)而引起肝細(xì)胞變形，甚至導(dǎo)致其凋亡和壞死［12］。Bcl-2家族蛋白在細(xì)胞凋亡過程中起重要作用，是調(diào)節(jié)細(xì)胞凋亡的關(guān)鍵元件。Bcl-2和Bax均屬于Bcl-2家族，前者抑制凋亡，后者促進(jìn)凋亡［13］。有試驗(yàn)表明［6］，藍(lán)藻細(xì)胞提取物同時(shí)誘導(dǎo)了Bcl-2表達(dá)下降和Bax表達(dá)升高。Bcl-2表達(dá)下降表明細(xì)胞對(duì)水華藍(lán)藻細(xì)胞提取物的抗凋亡作用下降，而Bax表達(dá)升高說明其促凋亡作用加強(qiáng)，這些結(jié)果表明Bcl-2和Bax在水華藍(lán)藻細(xì)胞提取物導(dǎo)致的細(xì)胞凋亡中起重要作用，同時(shí)也部分解釋了藍(lán)藻細(xì)胞提取物誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡的機(jī)理。另外，p53基因，半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶(caspase)-3級(jí)聯(lián)反應(yīng)都被認(rèn)為在水華藍(lán)藻細(xì)胞提取物致細(xì)胞凋亡過程中起著重要的調(diào)控作用［14-15］。研究表明，BRL-3A細(xì)胞暴露于10 nmol/L MC-LR的藍(lán)藻細(xì)胞提取物1 h后即可誘導(dǎo)p53蛋白表達(dá)升高，這充分說明p53蛋白在藍(lán)藻細(xì)胞提取物誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡過程中起著重要作用［14］?，F(xiàn)在一般研究認(rèn)為，藍(lán)藻細(xì)胞提取物主要通過線粒體途徑和氧化應(yīng)激途徑引起細(xì)胞凋亡［16］。

2 水華藍(lán)藻細(xì)胞提取物對(duì)實(shí)驗(yàn)鼠抗氧化防御系統(tǒng)的毒性效應(yīng)

活性氧(ROS)是一組主要包括超氧陰離子(O2-)、羥基自由基(·OH)、過氧化氫(H2O2)等在內(nèi)的自由氧基團(tuán)，其主要來源于線粒體的電子傳遞鏈，在外源毒物的致毒機(jī)制中起著重要作用。正常情況下，電子傳遞鏈可以使代謝物脫下的成對(duì)氫原子通過多種酶和輔酶所催化的連鎖反應(yīng)逐步傳遞，最終與氧結(jié)合成水，而毒物則通過破壞線粒體電子傳遞鏈的功能，使游離的氫增多，從而增加細(xì)胞內(nèi)ROS水平。大量ROS的產(chǎn)生可引起脂質(zhì)過氧化(LPO)，進(jìn)而破壞細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)與功能，最終導(dǎo)致細(xì)胞崩解甚至死亡［17］。許多體內(nèi)外試驗(yàn)均證實(shí)，藍(lán)藻細(xì)胞提取物能引起大量ROS在實(shí)驗(yàn)鼠肝細(xì)胞內(nèi)生成，并進(jìn)而對(duì)肝臟產(chǎn)生毒性而發(fā)揮其致毒作用［10，18］。丙二醛(MDA)常被作為衡量LPO的標(biāo)準(zhǔn)，研究發(fā)現(xiàn)，MDA水平在藍(lán)藻細(xì)胞提取物染毒的大鼠肝腎內(nèi)明顯上升，同時(shí)所有抗氧化酶活力均有所下降，也表明了氧化應(yīng)激在藍(lán)藻細(xì)胞提取物引起的細(xì)胞毒性中發(fā)揮著重要作用［19］。

2.1 對(duì)臟器抗氧化酶活性的影響

各種抗氧化酶主要包括谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-Px)、谷胱甘肽還原酶(GR)、超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化氫酶(CAT)等。研究發(fā)現(xiàn)，大鼠肝、腎的抗氧化酶活性在大鼠急性暴露于藍(lán)藻細(xì)胞提取物后都發(fā)生了改變，如以劑量為100和150 mg/kg的MC-LR的藍(lán)藻細(xì)胞提取物作用于大鼠24 h，48 h和14 d后，大鼠肝和腎內(nèi) GSH-Px，GR，SOD，CAT的活力都顯著降低，同時(shí)，肝和腎內(nèi)LPO水平明顯上升［9］。這表明藍(lán)藻細(xì)胞提取物有可能通過影響臟器各抗氧化酶的活力，導(dǎo)致ROS積累，從而造成氧化損傷而發(fā)揮其致毒作用。

2.2 對(duì)谷胱甘肽(GSH)含量和表達(dá)的影響

GSH含量在維持正常細(xì)胞內(nèi)氧化還原平衡過程中起著重要作用，它可以保護(hù)細(xì)胞免受氧化應(yīng)激損傷。正常情況下，GSH在一定細(xì)胞或組織中含量相對(duì)穩(wěn)定，但是某些外來污染物或其代謝物可與其結(jié)合而引起其耗竭和表達(dá)，因此在這些毒物存在的情況下，會(huì)引起GSH消耗。研究發(fā)現(xiàn)，藍(lán)藻細(xì)胞提取物在不會(huì)造成細(xì)胞形態(tài)學(xué)改變的濃度下(2和10 ng/mL)作用于大鼠肝實(shí)質(zhì)細(xì)胞，3 h后可使肝細(xì)胞內(nèi)的GSH水平顯著升高，而致使細(xì)胞產(chǎn)生氧化應(yīng)激并可能導(dǎo)致細(xì)胞損傷。另外，藍(lán)藻細(xì)胞提取物介導(dǎo)的DNA損傷與GSH水平有著緊密的關(guān)聯(lián)，例如，當(dāng)肝細(xì)胞內(nèi)GSH水平下降時(shí)，發(fā)現(xiàn)藍(lán)藻細(xì)胞提取物引起的DNA損傷也隨之不斷增加;而當(dāng)GSH水平恢復(fù)正?；虺^正常水平時(shí)，則并沒有新的DNA損傷產(chǎn)生，而且即使是已經(jīng)發(fā)生的損傷這時(shí)也都被修復(fù)了［20］。

2.3 對(duì)熱激蛋白(Heat Shock Proein，HSP)70表達(dá)的影響

HSP是機(jī)體在應(yīng)激狀況下合成的一組高度保守的蛋白，對(duì)應(yīng)激損傷具有一定的保護(hù)作用，也是細(xì)胞對(duì)各種早期應(yīng)激反應(yīng)的標(biāo)志蛋白。HSP的產(chǎn)生主要原因?yàn)榧?xì)胞內(nèi)氧化還原狀態(tài)的不穩(wěn)定，通常它的產(chǎn)生也是氧化應(yīng)激早期的一個(gè)標(biāo)志。包括微囊藻毒素在內(nèi)的許多化學(xué)物質(zhì)都可以引起HSP產(chǎn)生。其中HSP70是最重要、氧化應(yīng)激后表達(dá)量最高的HSP家族，同時(shí)其也是研究最為廣泛的HSP家族蛋白之一。在多種應(yīng)激狀態(tài)下，HSP70迅速表達(dá)。研究表明［21］，93.0 μg/kg的藍(lán)藻水華粗提物處理后小鼠肝臟的HSP70表達(dá)上升。研究還發(fā)現(xiàn)，含有半致死劑量(50.0 μg/kg)的MC-LR的藍(lán)藻細(xì)胞提取物作用于小鼠后，可以使小鼠的HSP70蛋白量顯著升高。同時(shí)，在蛋白質(zhì)組學(xué)研究中發(fā)現(xiàn)，在藍(lán)藻細(xì)胞提取物作用后細(xì)胞內(nèi)的HSP70表達(dá)都有不同程度的上調(diào)。這些結(jié)果表明，在受到水華藍(lán)藻細(xì)胞提取物脅迫時(shí)，HSP70表達(dá)上調(diào)可能主要是由于藍(lán)藻細(xì)胞提取物對(duì)細(xì)胞造成的氧化損傷，致使細(xì)胞產(chǎn)生氧化應(yīng)激而使其HSP70含量增多，同時(shí)，可為細(xì)胞受到藍(lán)藻細(xì)胞提取物的脅迫而產(chǎn)生的氧化應(yīng)激起到及時(shí)的指示作用。研究還表明，升高的HSP70可以提高細(xì)胞內(nèi)抗氧化物的穩(wěn)定性，從而增強(qiáng)細(xì)胞抗氧化損傷的能力，所以HSP70的上升同時(shí)又是細(xì)胞的一種自身防御機(jī)制。

3 水華藍(lán)藻細(xì)胞提取物對(duì)實(shí)驗(yàn)鼠的遺傳毒性效應(yīng)

研究表明，水華藍(lán)藻細(xì)胞提取物具有一定的遺傳毒性［22］。Ding等［23］通過小鼠骨髓嗜染紅細(xì)胞微核試驗(yàn)和小鼠精子畸形試驗(yàn)，對(duì)太湖水華藍(lán)藻細(xì)胞提取物的遺傳毒性進(jìn)行了研究，結(jié)果顯示，1.25～125 μg/mL(以凍干藻細(xì)胞計(jì))的太湖藍(lán)藻細(xì)胞提取物作用4 h，不僅能在染色體水平上影響細(xì)胞分裂增殖，還可直接作用于DNA分子并引起DNA分子移碼型突變而產(chǎn)生遺傳毒性，且其毒性有顯著的劑量-效應(yīng)關(guān)系。Bu等［24］研究了沸水浴提取的銅綠微囊藻毒素對(duì)昆明小鼠的胚胎毒性效應(yīng)，表明3.3 μg/kg MC-LR的微囊藻毒素粗提物不僅可減緩妊娠小鼠的生長(zhǎng)，還可能引起其死亡和妊娠終止。處理組和對(duì)照組胎鼠體重、體長(zhǎng)和尾長(zhǎng)均有顯著差異，并由此得出結(jié)論:藍(lán)藻細(xì)胞提取物對(duì)小鼠孕期中和胚胎都有毒性效應(yīng)。Senogles-Derham等［25］研究了含有cylindrospermopsin的粗提物對(duì)孕期大鼠的致畸性，發(fā)現(xiàn)該粗提物能使大鼠早產(chǎn)，且生產(chǎn)的幼鼠體重顯著下降，胃腸道有血腫發(fā)生。有研究表明［26］，藍(lán)藻細(xì)胞提取物對(duì)大鼠生殖系統(tǒng)有嚴(yán)重?fù)p傷，使大鼠精子質(zhì)量下降，并影響到后代。

4 水華藍(lán)藻細(xì)胞提取物對(duì)實(shí)驗(yàn)鼠的促癌或致癌作用

隨著水體富營(yíng)養(yǎng)化加劇而導(dǎo)致藍(lán)藻水華暴發(fā)，藍(lán)藻水華暴發(fā)產(chǎn)生的主要問題之一就是藻類所引起的水污染問題，其已越來越受到人們關(guān)注，其中飲用水藻類肝毒素污染，特別是藻毒素的促癌或致癌作用問題備受各國(guó)重視［27］。有資料表明，飲用水中的藻類肝毒素污染可能是除肝炎病毒和黃曲霉毒素以外導(dǎo)致肝癌的第3個(gè)重要原因［28］。我國(guó)江蘇啟東和海門地區(qū)的流行病學(xué)調(diào)查研究顯示，藍(lán)藻細(xì)胞提取物中的微囊藻毒素與當(dāng)?shù)氐母伟└甙l(fā)率呈一定的正相關(guān)關(guān)系［29］。藍(lán)藻細(xì)胞提取物的促癌或致癌作用主要是以微囊藻毒素的研究作為重點(diǎn)，研究也認(rèn)為微囊藻毒素主要通過使肝細(xì)胞過度增殖以致癌變，其機(jī)理最主要的是微囊藻毒素能抑制PP1和PP2A活性。PP1和PP2A主要催化絲氨酸/蘇氨酸蛋白去磷酸化，例如通過對(duì)促分裂原活化蛋白激酶激酶(MAPKK)、促分裂原活化蛋白激酶(MAPK)的去磷酸化，對(duì)MAPK途徑起負(fù)調(diào)控作用，而MAPK通路在癌癥的發(fā)病機(jī)理中起著重要作用。微囊藻毒素能與PP1和PP2A的催化亞基結(jié)合，抑制其活性，導(dǎo)致MAPK過度激活，使調(diào)控細(xì)胞增殖與凋亡的基因平衡失調(diào)，細(xì)胞生長(zhǎng)失控而導(dǎo)致癌變［6］。另外，細(xì)胞過度增殖也是其癌變的主要原因之一。研究發(fā)現(xiàn)微囊藻毒素能通過誘導(dǎo)細(xì)胞增殖而致使其癌變。c-fos，c-jun是一類控制細(xì)胞增殖的早期反應(yīng)基因。微囊藻毒素能誘導(dǎo)肝細(xì)胞內(nèi)MAPK磷酸化水平升高而激活c-fos，c-jun等表達(dá)，推動(dòng)肝細(xì)胞進(jìn)入細(xì)胞周期，使肝細(xì)胞無限增殖而導(dǎo)致癌變［30］。其次，原癌基因和抑癌基因的平衡失調(diào)，也是導(dǎo)致細(xì)胞過度增生而發(fā)生癌變的誘因之一。研究發(fā)現(xiàn)微囊藻毒素能調(diào)節(jié)與細(xì)胞增殖相關(guān)的原癌基因和抑癌基因的表達(dá)。例如，微囊藻毒素可上調(diào)肝細(xì)胞中原癌基因細(xì)胞核增殖抗原(PCNA)表達(dá)，而抑制抑癌基因P21WAF1的表達(dá)，進(jìn)而使病變細(xì)胞的細(xì)胞周期失控，無限制的增生而導(dǎo)致癌變［31］。胡志堅(jiān)等［14］研究表明，p53基因也在藍(lán)藻細(xì)胞提取物促癌過程中起著重要的作用。長(zhǎng)期、低濃度的MC暴露最大的潛在危害是提高相關(guān)人群的癌癥發(fā)病率，例如國(guó)內(nèi)外大量的動(dòng)物試驗(yàn)和流行病學(xué)資料表明，長(zhǎng)期飲用低濃度MC污染的水與原發(fā)性肝癌、大腸癌和胃腸道腫瘤等疾病的高發(fā)率有關(guān)［29-30］。

5 水華藍(lán)藻細(xì)胞提取物與單純藍(lán)藻毒素的毒理學(xué)效應(yīng)比較

研究表明，水華藍(lán)藻細(xì)胞提取物的毒理學(xué)效應(yīng)與單純的微囊藻毒素的毒理學(xué)效應(yīng)有很大不同，一般認(rèn)為，藍(lán)藻細(xì)胞提取物的毒理學(xué)效應(yīng)要大于純微囊藻毒素的毒理學(xué)效應(yīng)。如 Keil等［32］發(fā)現(xiàn)藍(lán)藻Planktothrix agardhii NIVA 34的細(xì)胞水提取物(LC50為0.08 mg/mL)盡管不含有任何微囊藻毒素但與含有微囊藻毒素的藍(lán)藻Planktothrix的細(xì)胞粗提取物(LC50為0.46 mg/mL)相比卻有更高的毒性，且其毒性與其所用的提取溶劑有很大關(guān)系。Majstereka等［33］研究表明，藍(lán)藻細(xì)胞提取物對(duì)線粒體有更大的毒性，如含有1 nmol/L微囊藻毒素的藍(lán)藻細(xì)胞提取物就能使細(xì)胞色素C氧化酶活性降低，而1 μmol/L的純微囊藻毒素才能使細(xì)胞色素C氧化酶活性降低。水華藍(lán)藻細(xì)胞提取物促癌或致癌的作用也是學(xué)術(shù)界研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)，目前的研究一般認(rèn)為藍(lán)藻細(xì)胞提取物具有一定的致癌作用，而單純的微囊藻毒素則主要是促癌作用。如施瑋等［8］研究了純微囊藻毒素、藻類提取物和藻細(xì)胞裂解液致突變性，結(jié)果顯示，3種純毒素全部表現(xiàn)為陰性，即純?cè)宥舅夭荒軌蛟斐纱笫笤渭?xì)胞DNA損傷。藻類提取物和藻細(xì)胞裂解液卻能使程序外DNA合成增加而具有一定的致突變性。趙金明等［28］研究表明，微囊藻毒素單獨(dú)作用不能誘導(dǎo)谷胱甘肽硫轉(zhuǎn)移酶(GSTPi，反映肝細(xì)胞癌前病變的生物標(biāo)志物)mRNA及蛋白表達(dá)，微囊藻毒素單獨(dú)作用也不能使實(shí)驗(yàn)組動(dòng)物肝臟產(chǎn)生結(jié)節(jié)性增生灶，但能夠促進(jìn)二乙基亞硝胺(DEN)產(chǎn)生更多結(jié)節(jié)性增生灶并誘導(dǎo)GSTPi mRNA和蛋白表達(dá)，且具有一定的劑量-效應(yīng)關(guān)系，而DEN也是在藍(lán)藻水華暴發(fā)后產(chǎn)生的污染物之一。另外，常規(guī)飲用水處理技術(shù)對(duì)水體中微囊藻毒素的消除也并不是很徹底，而且水體在氯化消毒過程中還會(huì)形成大量的氯化消毒副產(chǎn)物。研究表明［34］，飲水中氯化消毒副產(chǎn)物與微囊藻毒素共存時(shí)，存在二者協(xié)同促癌的可能性。另外在用原代培養(yǎng)的鼠肝細(xì)胞評(píng)價(jià)水華藍(lán)藻細(xì)胞提取物毒性時(shí)發(fā)現(xiàn)，藍(lán)藻細(xì)胞提取物可以直接進(jìn)入原代培養(yǎng)的鼠肝細(xì)胞，單純的藻毒素則不能直接進(jìn)入原代肝細(xì)胞而導(dǎo)致毒性，這可能是由于藍(lán)藻細(xì)胞提取物中存在著協(xié)助微囊藻毒素進(jìn)入原代肝細(xì)胞內(nèi)的物質(zhì)，而且這些物質(zhì)與純?cè)宥舅赝灿幸恍﹨f(xié)同作用，因此藍(lán)藻細(xì)胞提取物的毒性要遠(yuǎn)大于純?cè)宥舅氐亩拘裕?5］。

6 結(jié)語

水華藍(lán)藻細(xì)胞提取物對(duì)實(shí)驗(yàn)鼠具有較大的毒理學(xué)效應(yīng)，而作為具有潛在促癌或致癌活性的污染物，藍(lán)藻細(xì)胞提取物對(duì)生物有機(jī)體具有較大的健康危害性和風(fēng)險(xiǎn)性，有必要對(duì)其進(jìn)行更為深入的研究。同時(shí)，水華藍(lán)藻細(xì)胞提取物還有一定的免疫毒性［36］，在生殖器官［26］和長(zhǎng)期生活于藍(lán)藻暴發(fā)區(qū)的漁民血液中都能檢測(cè)到［37］，表明對(duì)水華藍(lán)藻細(xì)胞提取物的毒理學(xué)效應(yīng)及其健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估還需進(jìn)一步深入研究。

［1］CODD G A，MORRISON L F，METCALF J S.Cyanobacterial toxins:risk management for health protection［J］.Toxicol Appl Pharm，2005，203(3):264-272.

［2］WHO.Cyanobacterial toxins:microcystin LR:guidelines for drinking water quality recommendation［R］.2nd ed.Geneva:WHO，1999.

［3］POURIA S，DE-ANDRADEA，BARBOSAJ，etal.Fatal microcystin intoxication in haemodialysis unit in Caruaru，Brazil［J］.Lancet，1998，352(9121):21-26.

［4］ROGERSA EH，ZEHRA R D，GAGEM I，etal.The cyanobacterial toxin，cylindrospermopsin，induces fetal toxicity in the mouse after exposure late in gestation［J］.Toxicon，2007，49(6):855-864.

［5］徐立紅.細(xì)胞凋亡相關(guān)的組合生物標(biāo)志物的分子基礎(chǔ)及其在環(huán)境毒理學(xué)中的意義［J］.水生生物學(xué)報(bào)，2005，29(3):329-335.

［6］HUANG P，ZHENG Y F，XU L H.Oral Administration of cyanobacterial bloom extract induced the altered expression of the PP2A，Bax，and Bcl-2 in mice［J］.Environ Toxicol，2008，23(6):688-693.

［7］MCDERMOTT C M，NHO C W，HOWARD W，et al.The cyanobacterial toxin，microcystin-LR can induce apoptosis in a variety of cell types［J］.Toxicon，1998，36(12):1981-1996.

［8］施瑋，朱惠剛.微囊藻毒素、藻類提取物和藻細(xì)胞裂解液致突變性比較［J］.上海環(huán)境科學(xué)，2003，22(8):532-535.

［9］陳華，陳昱，王志紅，等.顫藻粗提物對(duì)小鼠肝毒性及SOD活性影響研究［J］.中國(guó)公共衛(wèi)生，2002，18(2):133-134.

［10］張志勇，梁恒進(jìn)，沈漢民，等.藍(lán)藻提取物對(duì)原代培養(yǎng)大鼠肝細(xì)胞的氧化損傷作用研究［J］.中國(guó)公共衛(wèi)生，1999，15(4):280-282.

［11］羅民波，沈新強(qiáng)，楊良，等.微囊藻毒素對(duì)小白鼠肝臟的毒理效應(yīng)［J］.海洋水產(chǎn)研究，2005，26(3):55-60.

［12］ERIKSSON J E.Hepatocellular uptake of dihydromicrocystin-LR a cyclic peptide toxin［J］.Biochem Biophys Acta，1990，1025:60-66.

［13］DANIAL N N，KORSMEYER S J.Cell death:critical control points［J］.Cell，2004，116(2):205-219.

［14］胡志堅(jiān)，陳華，龐春艷，等.微囊藻毒素LR促肝癌過程p53、p16基因mRNA表達(dá)［J］.福建醫(yī)科大學(xué)學(xué)報(bào)，2007，41(1):36-38，65.

［15］傅文宇，王咪咪，徐立紅，等.微囊藻毒素MC-LR對(duì)大鼠肝細(xì)胞Caspase-3酶活性的影響［J］.水生生物學(xué)報(bào)，2004，28(4):452-453.

［16］DING W X，ONG C N.Role of oxidative stress and mitochondrial changes in cyanobacteria-induced apoptosis and hepatotoxicity［J］.FEMS Microbiol Lett，2003，220(1):1-7.

［17］HUSAIN K，SOMANI S M.Interaction of exercise training and chronic ethanol ingestion on testicular antioxidant system in rat［J］.J Appl Toxicol，1998，18(6):421-429.

［18］DING W X，SHEN H M，ONG C N.Critical role of reactive oxygen species and mitochondrial permeability transition in microcystin-induced rapid apotosis in rat hepatocytes［J］.Hepatology，2000，32(3):547-555.

［19］PAN X J，CHANG F Y，LIU Y D，et al.Mouse toxicity of Anabaena flos-aquae from Lake Dianchi，China［J］.Environ Toxicol，2009，24(1):10-18.

［20］張占英，俞順章，陳傳煒.微囊藻毒素LR對(duì)DNA和自然殺傷細(xì)胞的損傷效應(yīng)研究［J］.中華預(yù)防醫(yī)學(xué)雜志，2001，35(2):75-78.

［21］黃樸，孫瑜，李覃，等.藍(lán)藻水華粗提物對(duì)小鼠肝臟HSP70，GRP78表達(dá)的影響［J］.環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2009，29(6):1278-1282.

［22］OBEREMM A，F(xiàn)ASTNER J，STEINBERG C E W.Effects of microcystin-LR and cyanobacterial crude extracts on embryo-larval development of zebrafish(Danio rerio)［J］.Water Res，1997，31(11):2918-2921.

［23］DING W X，SHEN H M，ZHU H G，et al.Genotoxicity of microcystic cyanobacteria extract of a water source in China［J］.Mutat Res，1999，442(2):69-77.

［24］BU Y Z，LI X Y，ZHANG B J，et al.Microcystins cause embryonic toxicity in mice［J］.Toxicon，2006，48(8):966-972.

［25］SENOGLES-DERHAM P J，SEAWRIGHT A，SHAW G，et al.Toxicological aspects of treatment to remove cyanobacterial toxins from drinking water determined using the heterozygous P53 transgenic mouse model［J］.Toxicon，2003，41(8):979-988.

［26］DING X S，LI X Y，DUAN H Y，et al.Toxic effects of Microcystis cell extracts on the reproductive system of male mice［J］.Toxicon，2006，48(8):973-979.

［27］DE FIGUEIREDO D R，AZEITEIRO U M，ESTEVES S M，et al.Microcystin-producing blooms-a serious global public health issue［J］.Ecotoxicol Environ Saf，2004，59(2):151-163.

［28］趙金明，蔣頌輝，朱惠剛.藻毒素對(duì)自來水提取物誘導(dǎo)大鼠肝癌的促進(jìn)作用［J］.中國(guó)環(huán)境科學(xué)，2003，23(1):16-20.

［29］YU S Z.Primary prevention of hepatocellular carcinoma［J］.J Gastroenterol Hepatol，1996，10(6):674-682.

［30］LI H Y，XIE P，LI G Y，et al.In vivo study on the effects of microcystin extracts on the expression profiles of proto-oncogenes(c-fos，c-jun and c-myc)in liver，kidney and testis of male Wistar rats injected i.v.with toxins［J］.Toxicon，2009，53(1):169-175.

［31］胡志堅(jiān)，陳華，李一偉，等.微囊藻毒素促肝癌過程中PCNA、p21WAF1基因表達(dá)研究［J］.中國(guó)公共衛(wèi)生，2002，18(5):30-32.

［32］KEIL C，F(xiàn)ORCHERT A，F(xiàn)ASTNER J，et al.Toxicity and microcystin content of extracts from a Planktothrix bloom and two laboratory strains［J］.Water Res，2002，36(8):2133-2139.

［33］MAJSTEREK I，SICINSKA P，TARCZYNSKA M，et al.Toxicity of microcystin from cyanobacteria growing in a source of drinking water［J］.Comp Biochem Physiol C，2004，139(1/2/3):175-179.

［34］趙金明，蔣頌輝，朱惠剛.藻毒素對(duì)實(shí)驗(yàn)性大鼠肝癌的促進(jìn)作用［J］.中國(guó)公共衛(wèi)生，2003，19(6):694-696.

［35］RUNNEGAR M T，XIE C Y，SNIDER B B，et al.In vitro hepatotoxicity of the cyanobacterial alkaloid cylindrospermopsin and related synthetic analogues［J］.Toxicol Sci，2002，67(1):81-87.

［36］SHEN P P，ZHAO S W，ZHENG W J，et al.Effects of cyanobacteria bloom extract on some parameters of immune function in mice［J］.Toxicol Lett，2003，143(1):27-36.

［37］CHEN J，XIE P，LI L，et al.First identification of the hepatotoxic microcystins in the serum of a chronically exposed human population together with indication of hepatocellular damage［J］.Toxicol Sci，2009，108(1):81-89. ?