蓝藻水华(cyanobacterial bloom)的频繁发生目前已经成为国内外普遍关注的水环境污染问题,而近期在我国无锡太湖、安徽巢湖和云南滇池所发生的蓝藻水华在国内也引起了很大反响。在世界各国所发生的蓝藻水华中,微囊藻水华(microcystis bloom)不仅发生频繁、危害很大,而且多数能产生微囊藻毒素(microcystis,MC)[1, 2]。微囊藻毒素是一类肝毒素,据报道,它不仅对动物产生毒害作用,对人类健康也有危害[1-14]。毒理学研究发现,MC生物毒性作用的靶器官是肝脏,动物中毒、死亡主要是由于MC对肝脏的损伤[15]。本文就MC对人类健康危害的途径、对人类健康的危害、MC的国际安全标准以及MC中毒的解毒方法作一综述。
1 微囊藻毒素对人类健康危害的途径人类接触MC的途径主要有4个,即直接接触、饮用水、食物及其添加剂中毒以及通过食物链而引起的间接中毒。
1.1 直接接触途径多数产毒蓝藻水华都发生在晚春、夏季和早秋时期,人们多在该季节进行水上活动。在发生水华的水体中,经常存在一定浓度的MC。研究者和相关的管理部门应该提醒人们不要在含有毒素的水体从事娱乐活动,以免受到危害。为达到该目的,首先管理部门要在发生水华的水体周围建立警示牌,以提醒大众从事水上活动的可能危险性。另外,还要建立周期性监测系统,监测水体中有毒蓝藻细胞密度和MC含量并经常向大众通报。
1.2 饮水途径饮水是人类MC暴露的最主要途径[1, 2, 7-10]。含有毒素的非饮用水和处理不彻底饮用水,可引发人体健康受损已有很多报道[1]。其中中国海门县农村居民,由于饮用含有MC的沟塘水而高发肝炎和肝癌[6]。如果饮用水源是发生监藻水华的水库、湖泊和河流,即使粗水通过自来水公司处理,仍然有一定含量毒素残留在饮用水中,而普通的加热煮沸等方法又不能有效地去除MC。因此,饮用水水源选择显得特别重要。
1.3 食物和添加剂途径由于经济利益的驱使,在食物中添加蓝藻粉,一般这些添加蓝藻的食品均标榜对人体健康有益,如抗过敏、增加能量、排毒、减肥等,而很多商品化添加蓝藻的食品,其中毒素含量可能都超过WHO规定的允许标准[16, 17]。
1.4 食物链途径研究发现,MC能在毒素暴露的动植物体内产生生物富集(bioaccumulation)作用[1, 18]。动物和人由于食用这些被污染的食物而中毒或造成健康危害。说明MC可以通过食物链传递而影响和威胁人类健康,并引发MC的环境安全问题。MC的生物积累、在水体食物链中富集以及对人类健康的危害,是目前该类毒素毒理学研究的热点和重点。
据报通,MC能在大部分水生生物(包括藻类、水草、浮游动物、甲壳动物、贝类和鱼类)中产生生物积累作用[1],其中又以对鱼类的研究最多,主要集中在淡水鱼,也涉及到少部分海水鱼。由于鱼类在水体食物链中位于较高的营养级,且多数是人类的食物。常见的淡水鱼,如鲤鱼、鲫鱼、鲢、金鱼、泥鳅、罗非鱼、斑马鱼、鲶鱼等都有研究报道[19-24]。
1.5 肾透析除了以上4个主要染毒途径外,肾透析也能引起MC中毒。如由于肾透析而导致人中毒和死亡的恶性事件,曾经在巴西发生过[5]。
2 微囊藻毒素对人类健康的主要危害 2.1 诱发肝炎、促发肝癌由于MC生物毒性作用的靶器官为肝脏,因而它主要通过引起人患肝病而对人类的健康造成危害[1-3, 7-10]。在中国海门县进行的流行病学调查发现,饮用含有MC沟塘水的人群,其肝炎和肝癌发病率明显高于饮用无毒素的深井水人群,表明MC有很强的肝癌促进作用[6, 25]。
2.2 引发过敏反应、肠胃疾病人们接触含有蓝藻毒素的水华,如在湖泊、河流、水库中游泳,可引起皮肤、眼睛过敏,发烧、疲劳以及急性肠胃炎[1.4]。
2.3 导致急性肝衰竭通过肾透析,MC能导致人肝衰竭。1996年在巴西Caruaru市一所透析医院的肾透析治疗中,由于误用MC污染水作为肾透析用水,结果导致116人中毒、52人死亡[5],该医疗事故在国际上引起了极大震惊。
3 微囊藻毒素的安全标准 3.1 饮水MC允许标准早在1998年,WHO[26]就推荐了饮用水中MC含量的允许标准为1μg MC-LR/L。该标准在当时只被少数国家接受,目前越来越多的国家接受该标准。
3.2 娱乐水体蓝藻细胞和毒素的允许标准2003年,WHO[27]又推荐了娱乐水体蓝藻细胞和毒素的允许标准(表 1)。
| 表 1 娱乐水体中蓝藻细胞和MC的安全标准 |
3.3 蓝藻食物MC安全标准
成年人每天蓝藻食物中的MC限量标准为0.04μg/(kg·bw)[28]。
4 微囊藻毒素中毒的解毒方法和药物蓝藻水华一般都形成较厚的浮膜(scum)并散发出难闻的气味,人们一般不会直接服用蓝藻水华。因此,发生人急性中毒的事件很少。但一旦发生,则缺少有效的解毒方法和药物。这是由于毒素对人体肝脏快速、不可逆转的损伤而造成肝功能衰竭。Gorhan等[29]曾经建议,当发生急性中毒时,如缺乏有效的解毒剂,可洗胃来部分地解除毒害。近年来研究发现,有一些药物能够在一定程度上解除MC的生物毒性。如抗生素利福平、抗氧化剂维生素E、免疫抑制剂环胞素A和MC抗体等[1, 15, 30]。
5 结语由于MC危害人类健康主要是通过饮用水途径,因此,保护城市居民饮用水源免受蓝藻水华污染,预防与控制饮用水源中蓝藻水华的发生尤为重要。为此,应建立城市居民饮用水源蓝藻水华预警系统。相关管理部门应定时向居民发布饮用水源质量状况。同时,让居民了解人接触MC途径和中毒的解毒方法,掌握简单的预防中毒方法,这对于保护人类健康具有重要意义。
| [1] | de Figueiredo DR, Azeiteiro UM, Esteves SM, et al. Microcystin-producing blooms-a serious global public health issue[J]. Ecotoxicol Environ Safety, 2004, 59 : 151–163. DOI:10.1016/j.ecoenv.2004.04.006 |
| [2] | Codd GA, Morrison LF, Metcalf JS. Cyanobacterial toxins:risk management for health protection[J]. Toxicol Appl Pharmacol, 2004, 203(3) : 264–272. |
| [3] | Dietrich D, Ioeger S. Guidance values for microcystins in water and cyanobacterial supplement-products (blue green algal supplements):a reasonable or misguided approach?[J]. Toxicol Appl Pharmacol, 2004, 203(3) : 273–289. |
| [4] | Carmichael WW. Toxic microcystis and the environment[M].Watanabe M F(Eds) Toxic Microcystis.New York: CRC Press, 1996: 1-12. |
| [5] | Jochimsen EM, Carmichael WW, An J, et al. Liver failure and death after exposure to microcystins at a hemodialysis center in Brazil 〔J〕[J]. New Eng J Med, 1998, 338 : 873–878. DOI:10.1056/NEJM199803263381304 |
| [6] | Ueno Y, Nagata S, Tsutsumi T, et al. Detection of microcystins,a blue green algal hepatotoxin,in drinking water sampled in Haimen and Fusui endemic areas of primary liver cancer in China,by highly sensitive immunoassay[J]. Carcinogenesis, 1996, 17 : 1317–1321. DOI:10.1093/carcin/17.6.1317 |
| [7] | 徐明, 杨坚波, 林玉娣, 等. 饮用水微囊藻毒素与消化道恶性肿瘤死亡率关系的流行病学研究[J]. 中国慢性病预防与控制, 2003, 11(3) : 112–113. |
| [8] | 俞顺章, 赵宁, 资晓林, 等. 饮水中微囊藻毒素与我国原发性肝癌关系的研究[J]. 中华肿瘤杂志, 2001, 23(2) : 96–99. |
| [9] | 周伦, 鱼达, 余海, 等. 饮用水源中的微囊藻毒素与大肠癌发病的关系[J]. 中华预防医学杂志, 2000, 34(4) : 37–39. |
| [10] | 林玉娣, 俞顺章, 徐明, 等. 无锡太湖水域藻类毒素污染与人群健康关系研究[J]. 上海预防医学杂志, 2003, 15(9) : 435–437. |
| [11] | 吴和岩, 苏瑾, 施玮. 微囊藻毒素的毒性及健康效应研究进展[J]. 中国公共卫生, 2004, 20(4) : 492–494. |
| [12] | 施玮, 朱惠刚, 晏晓蓉. 微囊藻毒素MC-LR对肝细胞毒性机理研究[J]. 中国公共卫生, 2002, 18(2) : 139–140. |
| [13] | 陈晓东, 林萍, 吕永生. 饮用水源藻类及其毒素污染与消化系统肿瘤的关系[J]. 中国公共卫生, 2003, 19(3) : 548–550. |
| [14] | 赵金明, 蒋颂辉, 朱惠刚. 藻毒素对实验性大鼠肝癌的促进作用[J]. 中国公共卫生, 2003, 19(6) : 694–696. |
| [15] | Dawson R M. The toxicology of microcystins[J]. Toxicon, 1998, 36 : 953–962. DOI:10.1016/S0041-0101(97)00102-5 |
| [16] | 徐海滨, 陈艳, 李芳, 等. 螺旋藻类保健食品生产原料及产品中微囊藻毒素污染现状调查[J]. 卫生研究, 2003, 32(4) : 339–343. |
| [17] | Hoeger S,Dietrich D.Possible health risks arising from consumption of blue green algae food supplements [C].Sixth International Conference on Toxic Cyanobacteria.Bergen,Norway,2004,30. |
| [18] | Xie LQ, Xie P, Ozawa K, et al. Dynamics of microcystin-LR and -RR in the phytoplanktivorous silver carp in a sub-chronic toxicity experiment[J]. Environ,Pollution, 2004, 127 : 431–439. DOI:10.1016/j.envpol.2003.08.011 |
| [19] | Xie LQ, Xie P, Guo LG, et al. Organ distribution and bioaccumulation of microcystins in freshwater fish and different tropic levels from the eutrophic lake Chaohu China[J]. Environ Toxicol, 2005, 20 : 293–300. DOI:10.1002/(ISSN)1522-7278 |
| [20] | Malbrouck C, Trausch G, Devos P, et al. Hepatic accumulation and effects of microcystin-LR on juvenile goldfish Cassius auratus L[J]. Comp Biochem Physiot,Part C, 2003, 135 : 39–48. DOI:10.1016/S1095-6433(02)00352-5 |
| [21] | Li X Y, Chung I K, Kim J l, et al. Oral exposure to microcystis increases activity-augmented antioxidant enzymes in the liver of loach(Misgurnus mizolepis) and has no effect on lipid peroxidation[J]. Comp Biochem Physiol Part C, 2005, 141(3) : 292–296. DOI:10.1016/j.cbpb.2005.05.053 |
| [22] | de Magalhaes VF, Soares RM, Azevedo SMFO. Microcystin contamination in fish from the Jacarepagua Lagoon (Rio de Janeiro,Brazil):ecological implication and human health risk[J]. Toxicon, 2001, 39 : 1077–1085. DOI:10.1016/S0041-0101(00)00251-8 |
| [23] | Magalhaes VF, Marinhao MM, Domingos P, et al. Microcystins (cyanobacterial hepatotoxins) bioaccumulation in fish and crustaceans from Sepetiba Bay (Brazil,RJ)[J]. Toxicon, 2003, 42 : 289–295. DOI:10.1016/S0041-0101(03)00144-2 |
| [24] | Li X Y, Chung I K, Kim J I, et al. Subchronic oral toxicity of microcystin in common carp(Cyprinus carpio L.) exposed to microcystis under laboratory conditions[J]. Toxico, 2004, 44(8) : 821–827. DOI:10.1016/j.toxicon.2004.06.010 |
| [25] | 穆丽娜, 俞顺章, 赵金扣, 等. 微囊藻毒素对小学生健康影响的流行病学研究[J]. 中国公共卫生, 2001, 17(9) : 799–801. |
| [26] | W HO. Cyanobacterial toxins:microcystin LR guidelines for drinking water quality[M].Geneva: World Health Organization, 1998: 95-110. |
| [27] | WHO.Algae and cyanobacteria in fresh water[M]//Guidelines for safe recreational water environments Vol 1:coastal and fresh waters,World Health Organization Geneva,Switzerland,2003:136-158. |
| [28] | Willett KL, Roth RA, Walker L. Workshop overview:hepatotoxicity assessment for botanical dietary supplements[J]. Toxicol Sci, 2004, 79 : 4–9. DOI:10.1093/toxsci/kfh075 |
| [29] | Gorham P R,Carmichael W W.Hazards of freshwater blue green algae (cyanobacteria)[M]//Lembi CA,Waaland JR Eds.Algae and Human Affairs.New York:Cambridge University Press,1988:403-431. |
| [30] | Gehringer MM, Govender S, Shah M, et al. An investigation of the role of vitamin E in the protection of mice against microcystin toxicity[J]. Environ Toxicol, 2003, 18(2) : 142–148. DOI:10.1002/(ISSN)1522-7278 |
2008, Vol. 24
