膳食补充剂中蓝藻毒素污染的健康风险：对器官特异性毒性的机制解析

《Food and Chemical Toxicology》：Health Risks of Cyanotoxin Contamination in Dietary Supplements: Mechanistic Insights into Organ-Specific Toxicity

　　

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  对 popular 饮食补充剂中蓝藻毒素污染的批判性分析，包括 Arthrospira、Aphanizomenon flos-aquae 和 Chlorella。
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  不同类型蓝藻毒素的讨论。
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  蓝藻毒素的毒理学影响，重点关注其对肝脏、神经、生殖、心血管、肾脏、肺部和胃肠道的毒性。

引言

蓝藻有害藻华（CHABs）已成为一个全球性环境问题，对公共卫生、水资源可用性和水质构成威胁。这些问题主要是由于蓝藻在淡水、半咸水和海洋生态系统中产生各种次级代谢物（SMs），包括蓝藻毒素。¹蓝藻毒素是一类低分子化合物，每种化合物具有不同的生物化学性质和作用机制。¹根据定义，蓝藻毒素是由蓝藻产生的有害物质，其毒性效应已在文献中得到充分记录。²蓝藻藻华及其相关毒素的日益普遍是全球性的严重问题，因为这些物质对人体和其他动物具有毒性。³由于人类活动和气候变化，蓝藻藻华的发生频率和规模都在增加，这给经常暴露于蓝藻毒素的人类和其他动物带来了显著的健康风险。⁴文献中记载了众多野生动物和家畜因摄入这些毒素而致命中毒的案例。⁴最近关于蓝藻和蓝藻毒素的研究揭示了它们对水生生物（包括无脊椎动物和脊椎动物）的广泛毒性影响。蓝藻毒素的已知效应包括急性影响（例如生存率下降、进食抑制、麻痹）、慢性后果（例如生长受阻和生育能力下降）、生化变化（例如磷酸酶、谷胱甘肽 S-转移酶、乙酰胆碱酯酶和蛋白酶的活性改变）以及行为紊乱。⁵

全球交通的进步使得各种食品全年都能获得，因此评估食品生产和分销过程中的相关风险变得越来越重要。食源性疾病可能由细菌、病毒、霉菌、寄生虫、天然和合成毒素、化学残留物及其他因素引起。消费者现在可能会接触到未经过充分检测的新食品，尤其是那些可能含有海洋毒素或热稳定毒素的食品，尤其是在干燥或加工程度较低的食品中。⁶像 Chlorella、Dunaliella 和 Scenedesmus 等微藻，以及 Arthrospira 和 Aphanizomenon flos-aquae 等蓝藻，被广泛认为是营养丰富的食物，也是有益化合物的良好来源。这些微生物富含脂质、蛋白质、叶绿素、类胡萝卜素、维生素、矿物质和独特色素。⁷此外，它们还含有具有益生菌特性的生物活性化合物，有助于改善整体健康。⁷几个世纪以来，人类一直在食用微藻；例如，16 世纪时 Arthrospira 就从特斯科科湖采集并在特诺奇蒂特兰（今墨西哥城）的市场上出售。如今，微藻越来越多地被用于各种食品中，通常作为营销策略或天然着色剂。⁸

几十年来，由于 Arthrospira 含有高蛋白和生物价值氨基酸，一直被用作功能性食品原料。它不仅是一种蛋白质密集的食物来源，还提供必需的脂肪（如γ-亚麻酸和油酸），同时核酸含量较低。此外，它是维生素 B12、β-胡萝卜素、铁、钙和磷的极佳来源。Arthrospira 还具有良好的感官特性，适合添加到食品和营养补充剂中。⁹它含有高浓度的生物活性物质，如酚类、藻蓝蛋白色素和多糖，这些成分赋予了其抗氧化和抗炎作用。¹⁰其他微藻，如 Aphanizomenon flos-aquae（AFA），也因其促进健康的特性而受到关注，特别是其在预防与年龄相关的疾病方面的潜力。¹¹然而，膳食暴露于蓝藻毒素的危害凸显了食品安全问题的复杂性。蓝藻毒素通常存在于基于蓝藻的食品补充剂中，研究表明，57% 的样品检测出了这些毒素。¹²特别是对于由 AFA 制成的产品，这一点需要进一步研究。¹²蓝藻毒素还可能在食品中积累，并渗透到食物链中，对人类和其他动物的健康构成重大威胁。¹³

关注特定器官的毒性尤为重要，因为蓝藻毒素对不同生物系统的效应并不均匀。¹⁴暴露后，毒素的吸收、组织分布、转运机制、代谢过程和细胞敏感性等方面的差异会导致特定器官出现不同的毒理学结果。例如，微囊藻毒素主要通过有机阴离子转运肽（OATPs）在肝脏中积累，而异藻毒素和 saxitoxins 则主要通过干扰神经元信号通路来针对神经系统。^{2, 3}越来越多的证据表明，蓝藻毒素可以通过多种相互关联的分子机制对肾脏、胃肠道、心血管系统和生殖器官产生不利影响，包括氧化应激、线粒体功能障碍、内质网应激和细胞凋亡。¹⁵因此，了解特定器官的机制对于改进危害识别、生物标志物的开发、风险评估以及为受蓝藻毒素污染的食品补充剂制定基于证据的的安全指南至关重要。尽管关于个体毒性效应的文献越来越多，但对特定器官毒性的综合机制评估仍然有限，这强调了本综述的必要性。

章节摘要

蓝藻毒素的类型：简要介绍

蓝藻毒素包含多种有毒化合物，包括环肽和生物碱。在环肽中，微囊藻毒素（MCs）和结节藻毒素（NOD）是最常研究和认可的，而生物碱类别包括异藻毒素-A（anatoxin-a）、guanitoxin（GNTX）、cylindrospermopsin（CYN）、saxitoxins（STXs）、aplysiatoxins 和 lyngbyatoxins。大多数毒性数据都针对微囊藻毒素-LR（MC-LR），而关于 NOD 和生物碱的研究则相对较少。

蓝藻毒素在食品补充剂中的存在

尽管与水相比，食品作为暴露媒介受到的关注较少，但它却是人类接触蓝藻毒素的一个重要来源。这种情况通常是通过摄入受污染的食品（包括水生和陆地动物及其产品、可食用植物和食品补充剂）发生的。¹²与蓝藻毒素污染的食品相关的潜在风险常常被忽视，而这些产品在包括美国和加拿大在内的多个国家被广泛消费。

蓝藻毒素引起的肝毒性

形成有害藻华的淡水蓝藻会产生肝毒性的蓝藻毒素。微量毒素（如 MC-LR、NOD 和 CYN）能够引起肝细胞的细胞毒性、炎症和细胞过程紊乱。这些毒素通过改变基因表达、诱导未折叠蛋白反应、脂肪变性和纤维化，促进了非酒精性脂肪肝病（NAFLD）的发展。

对人类健康风险评估的影响

蓝藻毒素在食品补充剂中的存在是一个重要的公共卫生问题，特别是因为这些产品通常被长期食用，并且通常被认为是一种安全的健康促进补充剂⁶⁰。与蓝藻藻华引起的急性中毒事件不同，通过食品补充剂摄入的暴露更可能是长期、低剂量的。这种暴露模式可能导致累积性毒性效应

知识空白、挑战和未来展望

尽管在理解蓝藻毒素引起的毒性方面取得了显著进展，但在与蓝藻毒素污染的食品补充剂相关的健康风险方面仍存在一些重要的知识空白。目前的证据大大增强了我们对蓝藻毒素引起的毒性的分子和细胞机制的理解；然而，许多不确定因素仍然限制了人类健康风险评估的准确性以及有效监管框架的制定。

结论

食品补充剂中的蓝藻毒素污染是一个日益严重的公共卫生问题，特别是由于 Arthrospira、Aphanizomenon flos-aquae 和 Chlorella 等产品的消费量不断增加。虽然这些补充剂因其营养价值而受到推崇，但它们被微囊藻毒素和异藻毒素-A 等毒素污染，这对人类健康构成了重大安全风险。

CRediT 作者贡献声明

Chandrama Prakash Upadhyay： 监督、项目管理、资金获取。Vivek Kumar Pandey： 形式分析、数据整理、概念构思。Aditi Mehrotra： 编写——审阅与编辑、形式分析、概念构思。Neetesh Mandal： 编写——审阅与编辑、可视化、数据整理。Shruti Jain： 编写——审阅与编辑、可视化、形式分析、概念构思。Siddharth Rajput： 编写——审阅与编辑、原始草稿撰写、可视化，

利益冲突

作者声明没有利益冲突。

利益冲突声明

作者声明没有已知的利益冲突或个人关系可能影响本文所述的工作。

致谢

BT/INF/22/SP47619/2022）、ANRF-ARG（ANRF/ARG/2025/011396/LS）和 DST-SERB（CRG/2018/003780）（印度政府）项目的资助，资助对象为 RKK。作者还感谢萨加尔中央大学（Harisingh Gour Vishwavidyalaya）的动物学系以及 DST-FIST（SR/FST/LS- 1/2018/176(C)）项目对动物学系的资助。

Siddharth Rajput|Shruti Jain|Neetesh Mandal|Aditi Mehrotra|Vivek Kumar Pandey|Chandrama Prakash Upadhyay|Raj Kumar Koiri