《Toxins》:A Dinophysistoxin 2-like Okadaic Acid Isomer Present in Bivalves and Water Column: Temporal and Spatial Distribution in the Northwest Iberian Peninsula
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一种先前被忽视的大田软海绵酸(OA)异构体,其在结构上与鳍藻毒素-2(DTX2)相关,在伊比利亚半岛西北部的双壳贝类和水柱中被鉴定出来。该异构体在色谱上洗脱于DTX2之后、DTX1之前,其质谱裂解模式与OA不同。其浓度低于OA,但与DTX2水平相当,自2014
一种先前被忽视的大田软海绵酸(OA)异构体,其在结构上与鳍藻毒素-2(DTX2)相关,在伊比利亚半岛西北部的双壳贝类和水柱中被鉴定出来。该异构体在色谱上洗脱于DTX2之后、DTX1之前,其质谱裂解模式与OA不同。其浓度低于OA,但与DTX2水平相当,自2014年采用液相色谱-串联质谱法(LC-MS/MS)监测以来一直稳定存在。该异构体的丰度与OA的相关性强于与DTX2的相关性,表明其主要来源于不产生DTX2的浮游植物种类。季节模式显示该异构体有两个峰值,与OA一致,但不同于DTX2单一的秋冬峰值。在空间上,该异构体沿加利西亚海岸呈东北-西南梯度分布,与OA和DTX2的分布相似。该异构体在贻贝中的酯化率低于OA但类似于DTX2,可能导致更慢的净化和更长的持久性。时间趋势表明该异构体的浓度和季节性近期有所增加,使其更加显著。这些发现强调了该异构体在整个研究期间对贝类毒素谱的日益重要性,并强调了确定其结构和潜在毒性以更好地评估人类健康风险的必要性。
有害藻华(HABs,Harmful Algal Blooms)对全球人类健康和贝类相关经济活动构成严重威胁。腹泻性贝毒(DSP,Diarrhetic Shellfish Poisoning)由大田软海绵酸(OA,Okadaic Acid)及其类似物引起,在伊比利亚半岛西北部(西班牙加利西亚)是导致贝类收获禁令的主要原因。该地区主要毒素为OA和鳍藻毒素-2(DTX2,Dinophysistoxin-2),但近期在对贻贝样品监测中发现一个色谱上洗脱于DTX2之后、DTX1之前的未鉴定OA异构体(暂命名为Iso-DTX2)。该异构体先前未被充分关注,但其浓度已接近DTX2,且近年呈上升趋势,可能对DSP毒性构成新的贡献。然而,其结构、来源、时空分布特征及生态行为尚不清楚,因此需要开展系统研究以评估其对人体的潜在风险。研究人员基于2014年至2025年间加利西亚海岸26个生产区域的贝类及浮游植物样品,采用液相色谱-串联质谱法(LC-MS/MS)和碰撞诱导解离(CID)碎裂技术,首次对该异构体进行了全面的色谱-质谱表征、时空分布、酯化行为及季节趋势分析。研究发现该异构体在贻贝中浓度可达OA的4%,且与OA的相关性显著强于DTX2,表明其可能主要来源于非DTX2产生的浮游植物(如Dinophysis acuminata)。该异构体的酯化率低于OA,导致净化缓慢,在贻贝中比例高于其他贝类。时空分布显示其沿加利西亚海岸呈东北-西南梯度,与OA模式一致,但季节上呈现春季-夏季和秋季双峰,不同于DTX2的单峰。时间趋势表明异构体的浓度和季节性近年显著增加,使其在贝类毒素谱中的重要性日益凸显。该研究发表在《Toxins》上,强调了确定该异构体化学结构和毒性的紧迫性,以改进贝类毒素管理策略,保障人类健康。
研究人员为开展研究主要采用了以下关键技术方法:样品来源为Intecmar监测计划,2014年至2025年间从加利西亚海岸26个区域采集贻贝(筏式养殖和野生种群)及其他双壳贝类(如鸟蛤Cerastoderma edule、刀蛏Ensis magnus、蛤类Polititapes rhomboides和Ruditapes philippinarum),并使用20 μm网孔浮游生物网在Ría de Pontevedra采集浮游植物样品,经GF/F滤膜富集。分析采用甲醇提取和碱性水解法处理贝类样品,以测定游离和总毒素含量。LC-MS/MS分析使用Acquity UPLC BEH C18色谱柱(2.1×100 mm, 1.7 μm),碱性流动相(pH 11),三重四极杆质谱仪(Waters Xevo TQ MS和TQ-S)监测过渡803.5>255.2(OA、DTX2及异构体)和817.5>255.2(DTX1)。碰撞诱导解离(CID)碎裂研究使用SCIEX QTRAP 6500+质谱仪,在正负离子模式下采集增强产物离子谱。色谱峰处理使用R语言包XCMS、MSnbase和MsCoreUtils进行峰检测、积分和校正。统计分析采用ANOVA、线性回归、Wilcoxon检验、Tukey HSD检验及时间序列分解(stl函数)。
研究结果如下:
2.1 色谱和质谱特征:通过提取色谱峰(过渡803.5>255.1),发现一个洗脱于DTX2之后、DTX1之前的色谱峰(Iso-DTX2)。在正负离子模式下,其碎裂谱与OA无法区分,但钠加合物的CID碎裂谱中,Iso-DTX2和DTX2均出现m/z 581和429特征碎片,而OA出现m/z 596和443,表明Iso-DTX2的甲基位置可能位于C35(与DTX2一致),而非OA的C31。该异构体与CRM-DSP-Mus-c标准品中的未鉴定异构体保留时间相同。
2.2 Iso-DTX2对总OA组毒素的贡献:在双壳贝类中,Iso-DTX2浓度始终低于OA,但可与DTX2相当。平均峰面积比显示,Iso-DTX2约为OA的3.5%,与DTX2相近(3%)。其中位贡献分别为OA的4%和3%,但Iso-DTX2的离散度较小(百分位75%为6%,DTX2为22%),表明其在区域中具有稳定且不可忽视的毒理学意义。
2.3 与OA和DTX2的关系:Iso-DTX2丰度与OA的回归系数(R2=0.62)远高于与DTX2的回归系数(R2=0.02),且大量不含DTX2的样品中仍检出Iso-DTX2,提示其可能主要来源于非DTX2产生的浮游植物(如Dinophysis acuminata),而非DTX2产生种(如D. acuta)。
2.4 酯化:Iso-DTX2在贻贝中的酯化比例(酯化形式占总毒素的比例)与DTX2无显著差异,但均显著低于OA。较低的酯化率导致净化速率降低,使得在净化解毒期间Iso-DTX2相对于OA的比例上升。
2.5 时间变异性和趋势:自2014年LC-MS/MS监测开始以来,Iso-DTX2呈现明显的季节性,与OA一致(春季-夏季和秋季双峰),而DTX2仅为秋季-冬季单峰。去季节化趋势显示,Iso-DTX2浓度在2015-2019年几乎恒定,2021年达峰值,2024-2025年再次平稳,2026年上升,整体趋势与DTX2相似但不同于OA。季节性强度随时间增大,表明该异构体日益显著。
2.6 空间变异性:仅以贻贝为分析对象,Iso-DTX2浓度沿加利西亚海岸呈东北-西南梯度下降,与OA和DTX2的空间分布一致。各采样点平均浓度与OA和DTX2的相关系数总体良好,但Pontevedra(PON)和Vigo(VIG)偏离趋势,可能与其更长的收获禁令期有关。
2.7 双壳贝类种间变异:在多种贝类中,贻贝(尤其野生种群)的Iso-DTX2与OA比值最高,其次为鸟蛤和其他蛤类。这是由于贻贝对Iso-DTX2的酯化率更低,导致净化速率更慢,从而相对累积。其他贝类(如刀蛏)酯化率与OA相近,未出现显著累积。
讨论部分总结了该异构体在DSP毒性中的重要性:Iso-DTX2是OA组毒素中不容忽视的组分,其浓度与DTX2相当且呈上升趋势,酯化率低导致在贻贝中持久性更长,可能增加人类暴露风险。研究强调需确定其完整化学结构和毒性,并建议在监测中将Iso-DTX2与DTX2独立定量,以避免误判。
研究结论翻译如下:在伊比利亚半岛西北部发现了一种日益重要的大田软海绵酸(OA)异构体。该异构体存在于双壳贝类和水样中,表明其并非双壳贝类的生物转化产物。基于CID碎裂,其在结构上更接近DTX2而非OA。在色谱(反相和碱性流动相)上,它洗脱于DTX2之后且与之接近,因此若检测窗口过窄可能被遗漏,或被误认为DTX2。该异构体与OA的关联强于DTX2,这由其季节模式以及常在DTX2缺失时出现所佐证,表明DTX2产生的浮游植物并非其主要来源。该异构体具有与DTX2大致相当的重要性,但其总体趋势和季节性似乎都在增加。其酯化率低于OA且接近DTX2,可能导致净化速率更低,从而增加其人类安全性意义。贻贝是该化合物比例最高的物种,可能是因为其酯化率低于其他贝类。本研究首次全面描述了DTX2异构体Iso-DTX2在伊比利亚半岛西北部的时空分布及其生态行为,该异构体代表了先前未被认识的DSP毒性组分。在贝类管理中应考虑Iso-DTX2,一方面因为它可能成为先前未考虑的毒性来源,另一方面若未采取独立定量措施,在分析中可能被误认为DTX2。