[工程科技]饮用水中微囊藻毒素的健康影响PPT 112页

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1、饮用水中微囊藻毒素的健康影响天马行空官方博客： http:/ ; QQ:1318241189v背景资料v环境和人群暴露水平v流行病学和毒理学研究结 果v研究方向概要背景资料v水体富营养化v富营养化对水质的影响v富营养水体中的主要产毒藻类v与饮水水质相关的主要藻毒素 微囊藻毒素LR湖泊、水库等水域的植物营 养成分（氮、磷等）不断补给 ，过量积聚，致使水体营养过 剩的现象称为水体“富营养化 ”。水体富营养化滇池水华v藻类迅速繁衍v水质污浊发臭v透明度下降v感观性状恶化v水中溶解氧不足v鱼类及其他生物大量死亡v加速水域的消亡过程富营养化引起的水质变化产毒藻种Microcystis aeruginos

2、a Kuetz. Microcystis viridis (A.Br.)LemmM. wesenbergii产毒藻种AnabaenaOscillatoria Nostoc饮用水中的微囊藻毒素v淡水中常见的蓝藻能产生神经毒素和肝毒 素，与供水安全相关。v大部分肝毒素是微囊藻毒素 (microcystins) ，已知70多种亚型的微囊藻 毒素，微囊藻毒素LR 是最早被鉴定出来也是最常见的亚型。v神经毒素在供水系统中不像肝毒素那样分 布广泛，造成的危害程度也不及微囊藻毒素 。MC-LR环境暴露和人群暴露水平v分析方法v暴露水平检测方法v生物测试法v蛋白磷酸酶分析法v酶联免疫吸附（ELISA）v高压液

3、相色谱（HPLC）v液相色谱 质谱（HPMS）生物测试法v方法：腹腔注射染毒，测其LD50v优点：快速筛查、可以区分毒素的毒 作用特征v缺点：灵敏度低、可比性差、不能定 性定量、一种毒素可能掩盖另一种毒素 的时相上较为延迟的严重毒性作用或致 死作用。l原理：PP1和PP2A可强烈专一性促进糖原磷酸化酶 a的水解，而MCYST又可与PP1和PP2A共价结合，抑制其活性。据此，以32p标记糖原磷酸化酶 a，三者相互作用，根据32p的释放量来测定样品中MCYST的含量。磷酸酶分析法v优点：检测限低（pg级），反应 灵敏，可检测样品中总MC的含量 。v缺点：易受其它因素的影响结果偏高：功能性测试结果偏

4、低：内源性蛋白磷酸酶 活性磷酸酶分析法l原理：利用毒素诱发免疫反应产生抗体，利用抗体对抗原的特异性识别来对各种毒素进行检测。ELISAv优点：检测限低（ng级），一 般灵敏度较高，适合作为筛检实 验检测样品中总MC的含量。v缺点：商品化的试剂盒来源有 限，有交叉反应，特异度变化较 大。ELISAv固定相：C18硅胶柱v流动相：乙腈或甲醇等极性溶剂 ， 以TFA调节pH及离子对v检测器1. 紫外(UV)检测2. 荧光(FL)检测3. 化学发光(CL)检测HPLCv定性：以标准品的保留时间为对 照v定量：标准曲线法v优点：能准确定性定量，灵敏度 好，选择性好v缺点：必需标准品作对照，样品 处理复杂

5、，仪器昂贵，技术复杂HPLCLC-MS法l原理：质谱分析是通过对样品离子质 量和强度来测定，来进行成分和结构分 析的一种分析方法。与色谱法联用，色 谱法是样品的预处理器，而质谱法则是 检测器。l优缺点：检测限低，反应灵敏，选择 性好，但是成本高，技术复杂环境暴露和人群接触水平v原水中毒素的浓度和变异度(nd10 g/L)v自来水中毒素的浓度和变异度(nd1.0g/L)v其他：泳池中的藻类污染非循环池淋浴、加湿器v藻细胞内和细胞外： 生长期: 10 :1 5 :1 消解期: 3 :7我国部分饮用水源水中MC-LR的污染情况地区采样时间样本 数源水（ng/L） 均数标准差最大值 (ng/L)样本

6、数自来水(ng/L) 均数标准差最大值 (ng/L)淀山湖94.7-85521010120.61233001151淀山湖94.111323658.7211511.6 955400绍兴95.4-98.390360.7536.442180970.89112.27355海宁97.7-969141.08244.371083.43224.852.8011.34深圳98.9- 99.121156.8131.411301516.9319.4249宁波98.8-99.63586.7966.692451211.3317.3646淀山湖98.4 99.126321.72450.341865淀山湖99.7-00.4

7、77375.22390.991789巢湖19991611802000鄱阳湖00.7- 00.1040243.09356.05 淀山湖02.6- 02.10309011(游离的)184上海03.7-04.324620590 2380 12471.7401.1 1270本课题组建立的HPLC条件vHP1100型高效液相色谱仪（HP公司），矩阵二极管式紫外检测器，Hypersil ODS C18分析色谱柱v流动相：A：水:CAN:TFA=80:20:0.04B：水:CAN:TFA=10:90:0.04柱温：35度检测波长：238nm梯度洗脱v标准曲线v工作曲线v回收率v精密度HPLC检测方法的质量控

8、制标准曲线10，5，1，0.5，0.25g/ml稀释系列 Y=-15.976+60.829X，r=0.998，P0.001 工作曲线工作曲线10，5，1，0.5，0.25g/ml提取液 Y=-3.485+14.002X，r=0.995，P0.001 0.5g/ml1.0g/ml5.0g/ml 回收率68%48.6%23.6% 精密度0.030.150.06回收率回收率& &精密度精密度采样样地点 7月 8月 9月 10月 12月 3月陈陈行水库库 0.36 0.53 0.67 0.72 0.15 nd 西岑源水 1.04 0.97 2.38 1.73 0.37 nd 松浦大桥桥 0.41 0.

9、56 0.50 0.46 0.28 nd 闵闵行水厂 1.37 0.30 1.32 0.50 0.29 0.44 西岑滤滤前水 0.88 0.53 0.84 1.06 0.22 nd 西岑出厂水 0.69 1.05 0.79 1.27 0.20 nd 长桥滤长桥滤 前水 0.30 0.29 0.29 0.55 0.34 nd 长桥长桥 出厂水 0.36 0.29 0.23 0.47 0.31 nd20032003年年7 7月月20042004年年3 3月上海市月上海市代表性水源和水厂代表性水源和水厂MC-LRMC-LR的浓度（的浓度（g/Lg/L）毒性表现v肝毒性v肾毒性v遗传毒性v胚胎及发育

10、毒性v其它急慢性毒性 v微囊藻毒素-LR：高毒物质，小鼠经腹腔 注射LD50约为25150g/kgBW，经口喂饲 LD50为15000g/kgBW，大鼠略高v微囊藻毒素-LA，-YR，-YM：与微囊藻 毒素-LR的经腹腔染毒LD50相似，v微囊藻毒素-RR：经腹腔染毒的LD50比微 囊藻毒素-LR的高10倍。急慢性毒性 将微囊藻毒素-LR经口喂饲30只小鼠，雌雄各 半，按每公斤体重0，40，200或1000g的剂量连 续喂饲13周，最低剂量未见相关变化，200g/kg组 中两性的小鼠中均有部分小鼠肝脏发生轻微形变 ，高剂量组所有的小鼠均出现包括慢性炎症、局 部肝细胞降解、血铁沉积等肝脏损伤。两

11、组高剂 量组的雄性小鼠均出现血清转氨酶显著升高，- GT显著下降，血清总蛋白和白蛋白下降。雌性小 鼠仅在最高剂量观察到转氨酶的改变。雌、雄两 组的最高剂量组食物消耗量分别下降了20%和 14%，与对照组相比，两组小鼠体重均减轻7%。 微囊藻毒素-LR的最大无作用剂量(NOAEL)为 40g/ kgd。急慢性毒性 用铜绿微囊藻的提取物掺入饮 用水经口喂饲小鼠1年（相当于微囊 藻毒素-YM的剂量为750- 12000g/kg kgd），高剂量组观察 到高死亡率、支气管肺炎的增加和 慢性肝损伤，但未见肝肿瘤形成， 但作者暗示可能有促进肿瘤形成的 作用。胚胎和发育毒性 为了研究微囊藻毒素-LR的胚胎和

12、发育毒性，4组26 周交配的Crl:cd-1(ICR)BR品系的雌性小鼠在孕期的6 15d连续经口喂饲微囊藻毒素-LR的水溶液。剂量设置为0 ，200，600和2000g/kgd。记录母鼠的症状、体重、食物 摄入量，于孕期的18天处死母鼠，解剖检查胎鼠是否异常 。只有2000g/kgd剂量组有母鼠的毒性和死亡。在染毒期 间，9只母鼠死亡或早产，解剖发现较多的母鼠有肝脏异 常，最高剂量组发现胎儿体重发育迟缓和骨骼骨化。在所 有剂量均未见有明显的死胎、畸胎或胎儿发育迟缓，也未 发现与染毒相关的胎儿大小异常、种植后流产或存活胎鼠 性别比例失调，任何方面发育毒性的NOAEL均为 600g/kgd。这一

13、数据与以前的实验结果类似：幼鼠从断 奶到交配的17周时间经饮用水每天摄入750g/kgBW的剂 量下，未见畸胎、死胎或生育能力的下降。 胚胎和发育毒性 泥鳅试验：胚胎的发育后阶段对微囊藻毒素- LR的敏感性要大于早期，幼泥鳅的敏感性要远 远低于胚胎及幼虫，死亡率及发育畸形率存在剂 量-反应关系。张占英：孕鼠妊娠第6d起连续10d腹腔注射 微囊藻毒素-LR，不同剂量的毒素（4-62g/kg） 均可损伤胎盘屏障，胎盘细胞变性、水肿和间质 疏松。毒素通过胎盘屏障进入胎鼠体内，影响胚 胎的形成和发育，导致胎鼠发育畸形或脏器发育 不良及损伤，且随着染毒剂量的增高，畸胎发生 率也随之增高，脏器如肝、肾损伤

14、加重。不同研 究结果的差异可能主要是染毒剂量的大小、染毒 次数、时间的长短、对母体损伤程度以及胚胎所 处时期的不同造成的。遗传毒性和相关终点 微囊藻纯毒素在Ames实验中，无论加与不加S9，TA98、 TA100、TA102菌株均不表现出致突变作用，UDS实验也为阴性 ，但极低剂量的粗毒素和藻细胞裂解液在Ames和UDS实验中即 表现出致突变性，且有剂量反应关系。由于毒素进入细胞是一个 主动转运的过程，目前尚不清楚检测体系所用大肠杆菌是否具有 转运毒素进入其体内的系统，所以尚不能完全肯定纯毒素是否真 正不具有致突变性。毒素对DNA造成直接的损伤，这点似乎已形成公认，尽管有 作者认为DNA损伤是

15、由于毒素的细胞毒性而非遗传毒性所引起 ，但经进一步的实验证实，微囊藻毒素-LR在非细胞毒性的剂量 下，仍能引起DNA损伤。在染色体水平，微囊藻毒素可明显提高SHE细胞微核率的形成 ，并呈一定的剂量反应关系。以上毒理学研究表明不同纯度的 藻类提取物毒性特点不尽相同，藻类产生的色素、有机物等可能 对其毒性有一定的协同作用。致/促癌性在二阶段小鼠皮肤致癌实验中，将溶于丙 醇的DMBA涂于6只三月龄的Swiss鼠皮肤上，一 周后喂饲含有微囊藻毒素-YM的饮用水，将巴豆 油作为阳性对照每周两次涂皮并掺入饮用水喂饲 ，或用巴豆油加上藻类提取物，对照组饮用自来 水或含有藻类提取物的自来水。52天后， DMBA+饮用微囊藻提取物处理组的小鼠可观察 到皮肤实质性肿瘤和溃烂。饮用微囊藻毒素提取 物组的小鼠皮肤肿瘤的数量和瘤体均较饮用自来 水组增加。作者据此认为口服微囊藻毒素具有促 癌作用，但由于微囊藻毒素很难穿透皮肤，其促 癌作用机制尚不清楚。致/促癌性在二阶段致癌实验