近年来,水体富营养化现象在世界许多大水系中均有出现。水体出现富营养化现象时,藻类大量繁殖,产生的一些溶于水的代谢物(如藻毒素)不仅可使水体生物死亡,且通过饮用水和水产品富集危害人类健康。在所有的水华藻类中,毒性强、污染范围广且严重的是蓝藻。
蓝藻(blue-green algae),又名蓝细菌(cyanobacterium),是一类古老而原始的生物类群,广泛分布于江河、湖沼、海洋等水体中。大多数蓝藻在代谢过程中能产生各种毒素。
目前,已确定有毒的藻种包括铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)、水华鱼腥藻(Anabaena flos-aquae)、阿氏颤藻(Oscillatoria agardhil)、水华束丝藻 (Aphanizomenon flos-aquae)、颤藻(Oscillatoria rubescens)、泡沫节球藻(Nodularia spumigena)等。至今已检测到的藻毒素主要有微囊藻毒素(microcystin,MC)、球藻毒索(nodularin,NOD)、石房蛤毒素(saxitoxin,SAX)、类毒素-a(anatoxin-a)和高类毒素-a(homoanatoxin-a)、瘫痪性贝毒素(paralytic shellfish poisons, PSP)和脂多糖(LSP)等。
其中MC是由有害蓝藻释放的一类具有强烈促癌作用的肝毒素和神经毒素。 MC是一种环肽肝毒素。MC的一般结构为环(D-丙氨酸-L-R1-赤-β-甲基-D-异天冬氨酸-L-R2-Adda-D-异谷氨酸-N-甲基脱氢丙氨酸)。
其中N-甲基脱氢丙氨酸(Mdha)是一种特殊的氨基酸,含有α、β不饱和双键;Adda结构为3-氨基-9-甲氧基-2,6,8-三甲基-10-苯基-4,6-二烯酸,是MC生物毒性表达所必需。R1、R2为两种可变L-氨基酸。
由于R1、R2位置上的氨基酸不同,环状结构不同位置侧链的不同,以及侧链上甲基化/去甲基化产生的差异,可以形成多种不同的结构。目前已从不同微囊藻菌株中分离鉴定了近80种微囊藻毒素结构。表1-1中说明了本研究检测7种MC结构中R1与R2的氨基酸种类。