失憶性貝毒

基本介紹

• 中文名：失憶性貝類毒素
• 外文名：AST或ASP
• 化學名稱：多莫酸
• 毒源：擬菱形藻
• 所屬學科：海洋生物
• 分子量：311
• 毒性：LD50約10mg/kg

簡介

失憶性貝類毒素（Amnesic Shellfish Toxins，AST或Amnesic Shellfish Poisoning, ASP）是由一種海洋硅藻——擬菱形藻Pseudo-nitzschia sp.產生的強神經性生物毒素，化學名稱為多莫酸（domoic acid，簡稱DA）。一種興奮性脯氨酸衍生物和神經毒素，是浮游植物代謝的產物，可以在被藻類污染的海洋食物特別是貝類中檢測到，其結構與紅藻氨酸和谷氨酸相似，是紅藻氨酸受體的興奮劑。當某些種類的硅藻大量發生時，雙殼貝類、蝦蟹類、頭足類等較為低等的海洋動物，就能通過攝食藻類餌料而在體內積累大量的DA；它們一旦被海洋哺乳類攝食，就可能引起這些動物中毒或死亡。通過對該毒素的病理學研究發現，DA能與人類中樞神經系統（大腦海馬）的谷氨酸受體結合，引起神經系統麻痹，並能導致大腦損傷；輕者引起神志不清和記憶喪失，重者引起死亡。　在1987 年發生愛德華王子島貝類中毒事件之後，加拿大政府就制定了貝肉中DA的限量標準。隨後，美國、歐洲、以及澳大利亞等紛紛採用歐盟標準，即20μg DA g-1貝肉；根據歐盟委員會指令（2002/226/EC），一旦發現貝類樣品中DA含量超標，則立刻關閉養殖場或捕撈水域。

紅藻氨酸結構式

過去的研究認為雙殼貝類在積累了大量DA的情況下往往沒有任何不良症狀。但隨著研究的深入，發現赤潮毒素對雙殼貝類有多種亞致死或致死性影響；例如，產麻痹性貝毒Paralytic Shellfish Toxins（PST）的塔瑪亞歷山大藻對雙殼貝類孵化率、存活率、運動能力、濾食率和生長都有影響，同時還能抑制貝類閉殼運動、濾食率和清濾率；含有ASP的擬菱形藻P. multiserie 會引起太平洋牡蠣Crassostrea gigas 呼吸性酸中毒和缺氧現象以及血液性質的變化；與此同時，毒藻赤潮還可能是造成養殖貝類大量死亡的主要原因。

毒源

多莫酸DA 最早是從Chondria armata中提取（Takemoto and Daigo，1958）；Takemoto 等人於1966年確定了其立體化學結構。Impellizzeri et al. (1975)還從另外一種紅藻Alsidium corallinum 中提取出了DA。不過，直到1987 年才發現DA 對人體有毒，並發現產生這種毒素的是曾經一直被認為無毒的海洋硅藻。擬菱形藻屬已有12種被報導可產生多莫酸[2~4]，其中澳洲擬菱形藻(P.australis)、成列擬菱形藻(P.seriata)與多列擬菱形藻(P.multiseries)的產毒性已得到廣泛的認可。而其他9種：靚紋擬菱形藻(P.calliantha)、細弱擬菱形藻(P.cuspidata)、擬柔弱擬菱形藻(P.pseudodelicatissima)、多紋擬菱形藻(P.multistriata)、尖刺擬菱形藻(P.pungens)、柔弱擬菱形藻(P.delicatesima)、P.fraudulenta、P.turgidula和P.galaxiae的毒性在不同地域則表現不同。對產毒藻主要通過監測水中產毒藻的存在和數量，來對可能出現的貝毒風險提前發出警報。但是，這個屬的硅藻，特別是某些產毒種（如P. multiseries）和微毒種（如P. pungens）在普通光鏡下非常難分辨；通用的辦法是在2000倍掃描電鏡（SEM）下區分有毒藻種。因為利用掃描電鏡(SEM) 可以看到藻細胞的細微結構；在高倍率下，甚至可以看清硅藻殼上的肋紋及肋紋間擬孔的形狀、大小和數量。　人類通過食用海產品攝入DA，多通過食用貽貝、蛤類在體內積累。與貝類相比，人類通過食用魚類而受到的影響較小。據研究，當人體內DA 含量在0.2～0.3 mg/kg(濕重)時，機體不受影響; 當達到0.9～2.0 mg/kg(濕重)時，機體會出現輕度眩暈等症狀; 當達到1.9～4.0 mg/kg(濕重) 時，機體會出現方位障礙等症狀。另外，DA 具有熱穩定性，一般的烹飪過程並不能夠破壞多莫酸的毒性。雖然一般家庭的蒸和煮的過程會減少貝類組織中的DA含量，但是DA仍會隨烹飪過程進入到烹飪油中，進而通過消化道進入人體。多莫酸作為一類神經毒素、遞質和阻斷劑在貝類組織中積累，進而間接地影響著人類的健康。對由DA 引起的健忘性貝中毒還沒較好的療法，僅在小鼠實驗中發現用苯二氮卓( Diazepan，5mg /kg) 可減少震顫行為，但無法完全恢復受損的海馬結構或空間記憶能力。同時，研究表明多莫酸對昆蟲有殺滅能力，其對蟑螂、蒼蠅的殺死效果不遜於r-BHC。主要靠預防，在毒素容易暴發的季節里(如每年的4、5月份和9、10月份)，不吃或少吃貝類產品，來減輕或避免貝類毒素中毒事件的發生。

擬菱形藻的光學電子圖譜

產毒菱形藻表面微觀結構

中毒機制

多莫酸的毒作用機制與興奮性胺基酸受體和突觸傳導有關。興奮性胺基酸L-谷氨酸和L-精氨酸作為神經遞質與其受體結合，有開啟膜上Na+通道的作用，導致Na+內流及膜的去極化。多莫酸屬於一種興奮性胺基酸類似物，與L-谷氨酸和L-精氨酸競爭地與興奮性胺基酸受體結合，且其親合力更強，使Na+通道開放，導致Na+內流及膜的去極化。另外被多莫酸激活的受體打開的通道可對Ca2+高度通透，導致致死性細胞Ca2+內流。　多莫酸是比PSP毒素弱一些的神經性毒素，中毒者症狀奇特，多數在食後3~6h發病，主要表現為腹痛、腹瀉、嘔吐、流涎，同時出現記憶喪失、意識混亂、平衡失調、不能辨認家人及親朋好友等嚴重精神症狀，嚴重者處於昏迷狀態，重症者多為老人，並伴有腎臟損害，曾有12人病後記憶喪失長達18個月之久的報導。多莫酸的LD50約10mg/kg體重(小鼠)。從中毒死亡者的病理解剖可見腦的海馬回、丘腦和杏仁核都有損傷，這與用多莫酸進行動物試驗的病理結果相同。

化學結構

多莫酸的化學名稱為[2S-[2α，3β，4β(1Z，3E，3R)]]-2-羧基-4-(5-羧基-1-甲基-1，3-已二烯)-3-毗咯烷乙酸。分子式C15H21NO6，分子量311.34，結構式為DA共有10種異構體（Jeffery et al.，2004），包括Isodomoic acid A~H和C5’非對映異構體，其中Isodomoic acid D、E、F是有毒的。這些異構體可能是DA受紫外線照射後的反應產物，而不是藻類的天然產物。污染貝類和甲殼類的主要是DA，其毒性在所有異構體中是最強的（Wright and Quilliam，1995）。DA的分子式是C15H21NO6，分子量為311.33。DA 純品為白色固體粉末，溶於水，微溶於甲醇，熔點223~224℃，在紫外光譜區最大吸收波長為242nm，在體積比為1:9的乙腈/水溶液和-12℃黑暗條件下可保持穩定一年左右。DA在常溫或光照下在鹼性溶液中不會降解，但它在酸性溶液(pH=3)中一星期降解50%。DA分子中含有三個羧基和一個仲氨基，羧基結構的pKa分別為2.10、3.72、4.97，氨基結構的pKa為9.82，因此它在溶液中的存在受pH的影響。

軟骨藻酸及其異構體結構

中毒事件

歷史上唯一一次有完整記錄的失憶性貝毒中毒（Amnesic Shellfish Poisoning，ASP）事件是1987年發生在加拿大愛德華王子島（Prince Edward Island）的食用貽貝中毒事件。受害者表現出（頭痛和短期記憶缺失），共有150人有中毒反應，其中107人確診為DA中毒，9人入院治療，4人死亡。最後確定引發這一事件的是擬菱形藻（Pseudo-nitzschia f. multiseries）赤潮，當時貽貝肉中DA的含量是300~1000μgg-1，而人攝入的毒素量可能達到了1~2 mg kg-1。　1991年，在美國加州的Monterey灣發現了死亡或垂死的海鳥，很多垂死海鳥都表現出了類似神經中毒的症狀，而在死鳥的胃含物中檢測到大量DA。這些海鳥主要以灣內的鯷魚（Engraulis mordax）為食，而在鯷魚的腸道中發現了擬菱形藻P. australis。1998年，在加州又發生了400多頭海獅（Zalop uscalifornianus）因攝食莎瑙魚（Sardinops sagax）和鯷魚中毒死亡的事件，這些餌料魚類也是因攝食了P. australis而含有大量的DA（Scholin et al.，2000）。這已成為威脅當地漁業的一大問題；據報當地已經發現多種有毒擬菱形藻，其中P. multiseries，P.australis，P. pungens和P. psedudodelicatissima 等種類都能產生DA，但其DA含量上有較大差異。

檢測方法

研究人員已經開發出了多種DA檢測方法，包括小鼠生物檢測、HPLLC-MS、螢光HPLC、GC-MS、TLC（薄層色譜）、胺基酸分析、CE（毛細管電泳）、CEC（Capillary electrochromatography）、ELISA、受體結合實驗（Receptor binding assay）等，其中螢光HPLC和受體結合實驗的靈敏度（limits of detection，LOD）能達到0.001~0.002 μg ml-1，而ELISA方法的檢測下限(LOD) 對貝肉樣品是3.3μgkg-1，對海水樣品是6.8 ngL-1；小鼠生物檢測由於時間較長，又不夠靈敏（只適合檢測40~100μg g-1以上濃度的DA），已經不適用於20μg g-1的DA限量標準了。歐盟的官方DA檢測方法是高效液相色譜（HPLC）法，而ELISA法及其試劑盒（ASP Direct cELISAtest kits，Biosense Laboratories，Norway）也因具有方便、快速、靈敏等特點，於2006年被國際分析化學家協會（AOAC）核准為官方檢測方法。