综述:微囊藻毒素-LR对肠道、肝脏和肾脏的毒性作用及其机制研究进展

【字体: 时间:2025年05月30日 来源:Environment International 10.3

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  这篇综述系统总结了微囊藻毒素-LR(MC-LR)的暴露途径、体内分布及多器官毒性机制,重点阐述了其通过抑制蛋白磷酸酶2A(PP2A)、诱导氧化应激和线粒体损伤等经典途径,以及"肠-肝轴"和"肠-肾轴"等新兴机制引发的多器官毒性,为防控蓝藻水华健康风险提供了重要理论依据。

  

全球水体的富营养化和气候变暖加剧了蓝藻水华的暴发,其中微囊藻毒素-LR(MC-LR)作为蓝藻产生的次级代谢产物,因其稳定的环状结构和强毒性成为公共卫生领域的重要威胁。这种通过饮用水、食物链和气溶胶暴露的毒素,对肠道、肝脏和肾脏等靶器官造成多层次的毒性损伤,其作用机制既存在共性通路又具有器官特异性。

暴露途径与环境归趋
MC-LR主要通过富营养化水体中的蓝藻细胞释放,人类接触途径包括直接接触污染水体、饮用含毒水源、食用污染水产品以及吸入含毒气溶胶。值得注意的是,近年研究发现MC-LR能以气溶胶形式悬浮于蓝藻水华周边空气中,乌拉圭卡拉斯科海滩就曾报道过游客因吸入MC-LR气溶胶导致肝衰竭的案例。在食物链中,MC-LR表现出明显的生物蓄积性,伊朗安扎里湿地银鲫肌肉和肝脏中分别检出10.12-40.98 μg/kg和44.34 μg/kg的MC-LR,而乌拉圭富营养化水库鱼类的MC-LR含量甚至达到WHO每日耐受摄入量的80%。

转运与代谢特征
MC-LR通过有机阴离子转运肽(OATPs)介导的主动转运进入细胞,其中OATP1B1/1B3在肝脏高表达,OATP3A1/4A1则参与肠道吸收。进入体内后,MC-LR主要分布于血液、胃肠道、肝脏和肾脏,猪模型实验显示其在肝脏(1.4 μg/kg dw)、肾脏(1.9 μg/kg dw)的蓄积特征。这种特殊的分布模式解释了其多器官毒性:肝脏作为主要解毒器官首当其冲,而肾脏则因排泄功能成为第二靶点。

肠道毒性:从屏障破坏到菌群失调
肠道作为MC-LR进入机体的第一道防线,其黏液层、上皮细胞和固有层免疫细胞构成的三维屏障在毒素攻击下层层失守。病理学研究显示,MC-LR可导致杯状细胞减少、黏液分泌下降,并使紧密连接蛋白(如occludin、ZO-1)表达显著降低。更值得关注的是,MC-LR通过CSF1R/Rap1β信号通路诱发结肠炎,同时激活JNK/MCP-1途径促进巨噬细胞浸润。

肠道菌群作为"隐形器官"在MC-LR毒性中扮演双重角色:一方面,MC-LR可使拟杆菌门/厚壁菌门比例失衡,导致产脂多糖(LPS)的脱硫弧菌属增殖;另一方面,菌群代谢产物通过"肠-肝轴"和"肠-肾轴"加剧远端器官损伤。凡纳滨对虾暴露实验显示,MC-LR能显著下调抗菌肽(ALF、Crus、Pen-3)表达,同时激活TLR4/MyD88通路,这种免疫-菌群互作机制为理解MC-LR的系统毒性提供了新视角。

肝毒性:从代谢紊乱到癌变促进
肝脏作为MC-LR的主要靶器官,其毒性表现呈现剂量-时间依赖性:急性暴露(40 μg/kg)通过CYP2E1介导的氧化应激导致肝细胞凋亡;慢性暴露(120 μg/L×12月)则通过PI3K/AKT/mTOR通路诱发脂肪变性,这在肥胖小鼠模型中尤为显著。分子机制研究表明,MC-LR与PP2A的催化亚基结合后,可激活三条关键通路:ERK/RSK通路促进胆管细胞异常增殖;Gli2-Hedgehog通路激活肝星状细胞导致纤维化;Wnt/β-catenin通路则通过LHX6基因甲基化参与肝癌发生。

值得注意的是,MC-LR与乙肝病毒蛋白ctHBx具有协同致癌作用,两者共同上调PP2A/MAPK/p53通路关键因子,这解释了蓝藻水华高发区肝癌发病率升高的现象。血清流行病学研究证实,中国西南地区214例肝癌患者血清MC-LR水平(0.228 ng/mL)显著高于对照人群,且在校正混杂因素后仍保持独立风险因素地位。

肾毒性:从氧化应激到细胞死亡
肾脏作为MC-LR排泄的主要途径,其近端小管上皮细胞因富含OATP转运体成为毒性作用焦点。急性暴露(80 μg/kg)6小时内即可观察到肾小管空泡化,伴随BUN、SCr等肾功能指标升高。在分子层面,MC-LR通过双重死亡机制破坏肾组织:TNF-R1/RIPK1通路介导细胞凋亡,而TLR4/NLRP3/GSDMD

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