雙殼貝類積累轉(zhuǎn)化麻痹性貝毒的研究進(jìn)展*

包振民，孔令玲，史姣霞，李茉莉，連姍姍，王慧貞，魏中成，胡景杰,3，胡曉麗,2**

(1.中國(guó)海洋大學(xué)海洋生物遺傳學(xué)與育種教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 青島 266003；2.青島海洋科學(xué)與技術(shù)試點(diǎn)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室海洋漁業(yè)科學(xué)與食物產(chǎn)出過程功能實(shí)驗(yàn)室，山東 青島 266237；3.中國(guó)海洋大學(xué)三亞海洋研究院熱帶海洋生物種質(zhì)資源開發(fā)與種業(yè)工程實(shí)驗(yàn)室，海南 三亞 572024)

貝類是中國(guó)重要的海水養(yǎng)殖種類。隨著水體富營(yíng)養(yǎng)化和氣候變化逐漸加劇，赤潮對(duì)濾食性雙殼貝類的影響日益受到關(guān)注[1]。有毒赤潮又稱為有害藻華[2](Harmful Algal Blooming，HABs)，可產(chǎn)生麻痹性貝毒(PST)、腹瀉型貝毒(Diarrhetic Shellfish Toxins，DST)、神經(jīng)性貝毒(Neurotoxic Shellfish Toxins，NST)、失憶性貝毒(Amnesic Shellfish Toxins,AST)和西加毒素(Ciguatoxin，CTX)[3]。其中，PST廣泛分布于世界各地的海洋和淡水生態(tài)系統(tǒng)中[4]，被認(rèn)為是嚴(yán)重危害人類健康的藻源毒素之一[5]。PST的致毒機(jī)理是通過高度專一地阻遏電壓門控鈉離子通道(Voltage-gated Sodium Channels，Nav)，抑制細(xì)胞內(nèi)動(dòng)作電位的轉(zhuǎn)導(dǎo)[6]，從而引起惡心嘔吐、肌肉麻痹、呼吸困難甚至窒息等癥狀[5]。雙殼貝類通過濾食產(chǎn)毒藻，在體內(nèi)蓄積上述毒素，并通過食物鏈進(jìn)行傳遞，使人類和動(dòng)物中毒[7]。近年來有關(guān)雙殼貝類 PST積累代謝及其調(diào)控機(jī)理的研究日漸深入，為理解貝類適應(yīng)攝食產(chǎn)毒藻的遺傳機(jī)制以及開展養(yǎng)殖貝類毒素積累防控提供了理論參考。本文就目前雙殼貝類中PST積累和轉(zhuǎn)化的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述，并對(duì)今后的重點(diǎn)研究方向進(jìn)行展望。

1 PST的種類與檢測(cè)方法

PST是一類四氫嘌呤衍生物(見圖1)的總稱，甲藻和藍(lán)藻是其主要來源[10]。在海洋環(huán)境中，PSTs主要由Alexandrium、Gymnodinium和Pyrodinium三個(gè)屬的甲藻產(chǎn)生[11-13]。在淡水環(huán)境中，PSTs主要產(chǎn)自Anabaena、Aphanizomenon、Cylindrospermopsis、Lyngbya、Planktothrix和Rivularia等屬的原核藍(lán)藻[14-15]。地理位置、光照、水體鹽度和環(huán)境溫度等因素會(huì)對(duì)藻體中PST的合成產(chǎn)生影響[16-18]，這導(dǎo)致了不同藻種以及不同藻株間PST種類和含量的顯著差異[19-20]。

圖1 麻痹性貝毒的基本結(jié)構(gòu)[21]Fig.1 Basic structure of paralytic shellfish toxin[21]

目前已鑒定到的PST衍生物有50余種[21]，根據(jù)R4基團(tuán)的不同主要分為四類(見表1)：①氨基甲酸酯類毒素(Carbamate toxins)，包括石房蛤毒素(STX)、新石房蛤毒素(neoSTX)、膝溝藻毒素1-4(GTX1-4)、M2、M4等。②N-磺氨甲?；惗舅?N-sulfocarbamoyl toxins)，包括GTX5-6(B1-2)、C1-4、M1、M3等。③脫氨甲酰基類毒素(Decarbamoyl toxins)包括dcSTX、dcneoSTX、dcGTX1-4等。④脫氧脫氨甲?；惗舅?Deoxydecarbamoyl toxins)，包括doSTX、doGTX2、doGTX3等。其中，STX、GTX1和neoSTX毒力最高，C1、C2和GTX5的毒力最低。除此之外，一些比較罕見的R4側(cè)鏈取代基，如羥基苯甲酸酯、硫酸苯甲酸酯和乙酸酯也陸續(xù)被鑒定和描述，但僅有部分的毒性被確定[22-25]，新的STX類似物的不斷發(fā)現(xiàn)使PST監(jiān)測(cè)成為一項(xiàng)艱巨的任務(wù)。

表1 麻痹性貝毒的代表性種類[21] Table 1 Representative analogs of paralytic shellfish toxin

目前，PST檢測(cè)方法主要有生物法、化學(xué)法和生物化學(xué)法三類。生物法又可分為小鼠生物檢測(cè)法(MBA)、細(xì)胞檢測(cè)法和免疫分析法。其中，MBA操作簡(jiǎn)便、應(yīng)用廣泛，是國(guó)際公認(rèn)的PST檢測(cè)方法[9,26]，但該方法存在靈敏度差、特異性低、假陽性高以及實(shí)驗(yàn)動(dòng)物倫理問題等不足之處。細(xì)胞檢測(cè)法基于PST能夠特異性結(jié)合離子通道的原理，靈敏度遠(yuǎn)高于MBA[9]，但由于組織培養(yǎng)周期長(zhǎng)，無法確定PST的組成和含量等因素制約了其普遍推廣。免疫分析法分為血液凝固、放射免疫法和酶聯(lián)免疫吸附測(cè)定(ELISA)，其中ELISA在貝類PST測(cè)定中最常用[9,26]。該法基于抗原抗體結(jié)合反應(yīng)，具有簡(jiǎn)便、快速、靈敏、重現(xiàn)性好等特點(diǎn)，適合 PST 的快速檢測(cè)。不足之處是PST 之間會(huì)產(chǎn)生交叉反應(yīng)，且抗體一般針對(duì)主要成分建立，檢測(cè)毒素種類受限，影響結(jié)果的準(zhǔn)確性[26]?；瘜W(xué)法主要利用高效液相色譜(HPLC)和液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用檢測(cè)(LC-MS)[27-28]。HPLC技術(shù)在20世紀(jì)70年代被提出，利用PST在堿性條件下被氧化可產(chǎn)生熒光信號(hào)的原理，以二氧化硅為固定相，使用柱后衍生技術(shù)進(jìn)行檢測(cè)[9]，具有靈敏度和準(zhǔn)確性高等優(yōu)點(diǎn)，然而該方法的樣品前處理操作比較復(fù)雜。LC-MS法將色譜和質(zhì)譜的優(yōu)點(diǎn)相結(jié)合，比HPLC靈敏度更高，除了對(duì)已知PST進(jìn)行定量定性分析外，還能發(fā)現(xiàn)未知毒素，已逐漸成為PST檢測(cè)的主流方法[26]。生物化學(xué)檢測(cè)法利用了新型的生物傳感器技術(shù)，通過生物化學(xué)作用產(chǎn)生的高親和力，將毒素的濃度轉(zhuǎn)換為電信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)[27-28]。常用的PST生物傳感器主要有免疫生物傳感器、毛細(xì)管電泳生物傳感器以及核酸適配體生物傳感器。該技術(shù)具有檢測(cè)速度快、特異性好的優(yōu)點(diǎn)，但在重復(fù)性和穩(wěn)定性以及使用壽命方面還需進(jìn)一步完善。

2 PST在雙殼貝類中的積累

2.1 雙殼貝類積累PST的種間差異

作為PST的主要?jiǎng)游镙d體，雙殼貝類在積累和清除PST方面有較大種間差異。貽貝可在短期內(nèi)迅速積累和排出較高劑量的毒素[10]，例如，淡水貽貝(Alathyriacondola)暴露于有毒藍(lán)藻(Anabaenacircinalis)8 d其毒素水平最高可達(dá)570 μg STXeq 100 g-1[29]。翡翠貽貝(Pernaviridis)攝食產(chǎn)毒亞歷山大藻(Alexandriumfundyense)7 d后毒力水平達(dá)到最大值156 μg STXeq 100 g-1，而凈化1 d后其肝胰腺中毒素含量就減少了50%[30]；扇貝對(duì)PST敏感性低，積累速度快，保留時(shí)間長(zhǎng)[10,31]。暴露于微小亞歷山大藻(Alexandriumminutum)48 h后的櫛孔扇貝(Chlamysfarreri)內(nèi)臟團(tuán)毒力值可達(dá) 5 000 μg STXeq 100 g-1，經(jīng)24 d的凈化其毒力值仍高于食用安全標(biāo)準(zhǔn)[32]。加拿大芬迪灣的大西洋海扇貝(Placopectenmagellanicus)全年P(guān)ST濃度均高于食用安全標(biāo)準(zhǔn)，由于排出效率低，PST可在體內(nèi)保留一年以上[33]；牡蠣對(duì)PST敏感，因此積累毒素水平較低并能快速排出體外[34]。Mizuta等[35]對(duì)比了牡蠣、貽貝和扇貝的PST積累和清除能力，發(fā)現(xiàn)貽貝和扇貝的毒素積累量是牡蠣的3倍。Takata等[36]在日本瀨戶內(nèi)海的雙殼貝類中發(fā)現(xiàn)了同樣的規(guī)律，長(zhǎng)牡蠣(Crassostreagigas)的最大毒力水平低于蝦夷扇貝(Patinopectenyessoensis)和紫貽貝(Mytilusedulis)，并且長(zhǎng)牡蠣和紫貽貝分別經(jīng)過14和30 d的凈化已檢測(cè)不到PST，而蝦夷扇貝3個(gè)月后PST含量依舊很高。蛤蜊中，大部分種類毒素積累量較低，濃度也會(huì)迅速下降[37-39]。如短頸蛤(Tapesjaponica)攝食有毒藻12 h后PST含量達(dá)到最大值，隨后持續(xù)下降，到第7 d僅有0.6%的PST殘留[37]。Lassus等[40]發(fā)現(xiàn)塔瑪亞歷山大藻(Alexandriumtamarense)暴露后菲律賓蛤仔(Ruditapesphilippinarum)中PST積累速率和最大負(fù)荷(80 μg/100 g)顯著低于紫貽貝(M.edulis)(1 100 μg/100 g)和歐洲扇貝(Pectenmaximus)(2 700 μg/100 g)。但蛤類中也有PST慢速排出的物種，例如石房蛤(Saxidomusgiganteus)和大西洋浪蛤(Spisulasolidissima)中PST保留時(shí)間較長(zhǎng)(約兩年以上)[41]。

雙殼貝類間積累PST的差異主要與以下三個(gè)方面的因素有關(guān)。首先，貝類積累毒素的能力主要取決于過濾速度、選擇性攝取和吸收有毒細(xì)胞的能力[39]，第二，雙殼貝類在神經(jīng)[42]、生理[43]和行為[44]反應(yīng)中對(duì)毒素敏感性有差異。第三，PST在雙殼貝類中的外排速率也是影響毒素累積的重要因素。

2.2 雙殼貝類積累PST的組織器官差異

已有研究證實(shí)PST在雙殼貝類體內(nèi)的分布具有組織特異性。雙殼類的肝胰腺、腎、腸道積聚了80%～90%的毒素[45-48]，而鰓、外套膜和閉殼肌的毒素水平相對(duì)較低[49]。Kwong等[27]研究發(fā)現(xiàn)翡翠貽貝(P.viridis)各組織PST含量依次為：肝胰腺>內(nèi)臟>鰓>足和閉殼肌。Garcia等[50]對(duì)智利南部海域28個(gè)地點(diǎn)的貽貝、蛤蜊和竹蟶等雙殼貝類進(jìn)行了PST含量檢測(cè)，也發(fā)現(xiàn)大部分物種的組織中PST濃度依次為肝胰腺>外套膜>閉殼肌。在其它物種如紫貽貝(M.edulis)、華貴櫛孔扇貝(Chlamysnobilis)、海扇貝(P.magellanicus)、硬殼蛤(Mercenariamercenaria)、砂海螂(Myaarenaria)、石房蛤(S.giganteus)、大西洋浪蛤(S.solidissima)、紫蛤(Hiatularostrata)中均發(fā)現(xiàn)肝胰腺是毒素積累量最高的器官[10,46,51-53]。最近，Li等[54]對(duì)櫛孔扇貝(C.farreri)的研究發(fā)現(xiàn)，腎的毒力水平比肝胰腺更高，二者分別是PST轉(zhuǎn)化和吸收的主要器官，這一規(guī)律也在蝦夷扇貝(P.yessoensis)中得到驗(yàn)證[55]。PST的選擇性保留和轉(zhuǎn)化能力不同是組織間毒性差異的主要原因[10]。

2.3 雙殼貝類積累PST的分子機(jī)制

大量研究發(fā)現(xiàn)雙殼貝類在產(chǎn)毒甲藻繁盛時(shí)期仍具有良好的生存狀態(tài)。與脊椎動(dòng)物相比，雙殼貝類具有積累和耐受高濃度PST的能力，主要?dú)w因于其Nav1具有耐毒氨基酸位點(diǎn)[54](見圖2)。河豚毒素(Tetrodotoxin，TTX)的致毒機(jī)理與PST相同，與雙殼貝類Nav1中相似的耐毒位點(diǎn)也在河豚中發(fā)現(xiàn)(見圖2)，顯示物種間的趨同進(jìn)化[54]。另一方面，抗氧化、解毒以及免疫相關(guān)基因在積累PST的貝類中誘導(dǎo)表達(dá)，可能與耐毒機(jī)制有關(guān)。例如，櫛孔扇貝(C.farreri)和蝦夷扇貝(P.yessoensis)中，超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase，SOD)[56]、谷胱甘肽巰基轉(zhuǎn)移酶(Glutathione S-transferase，GST)[57]、谷胱甘肽過氧化物酶(Glutathione peroxidases，GPX)[58]和熱休克蛋白70(heat shock protein70，HSP70)[59-60]等基因家族發(fā)生擴(kuò)張，這些擴(kuò)張家族成員基因在產(chǎn)PST藻暴露后的扇貝中發(fā)生表達(dá)變化，且變化模式與產(chǎn)毒藻種類有關(guān)，也有組織器官特異性。注射STX后，貽貝(M.chilensis)中SOD、HSP70、過氧化氫酶(Catalase，CAT)、鐵蛋白(Ferritin)以及參與免疫應(yīng)答的多種模式識(shí)別受體基因的轉(zhuǎn)錄水平顯著提高，這可能與貽貝應(yīng)對(duì)STX積累的保護(hù)機(jī)制有關(guān)[61-62]。Mat等[63]對(duì)攝食微小亞歷山大藻(A.minutum)的長(zhǎng)牡蠣(C.gigas)進(jìn)行了轉(zhuǎn)錄組分析，揭示了一系列與鈉和鈣交換相關(guān)途徑，包括離子通道、神經(jīng)肌肉信號(hào)交流、消化等都受到影響。此外，雙殼貝類大量積累PST也與吸收和清除PST的機(jī)制有關(guān)[64]。如溶質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(Solute Carrier，SLC)[65]和ABC轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(ATP-binding cassette transporter,ABC)[66]基因在扇貝中的擴(kuò)張及其在PST積累過程中的多樣化表達(dá)模式也提示，它們可能介導(dǎo)了PST的吸收和外排。進(jìn)一步挖掘雙殼貝類中與PST積累、代謝以及耐毒相關(guān)的基因有助于深入理解其攝食產(chǎn)PST藻的適應(yīng)性進(jìn)化機(jī)制。

圖2 海洋動(dòng)物鈉通道Nav1具有PST或TTX抗性的氨基酸位點(diǎn)(紅色突出)[54]Fig.2 Amino acids (highlighted in red)potentially resistant to PST or TTX are found in sodium channel Nav1 of marine animals[54]

3 雙殼貝類體內(nèi)PST的轉(zhuǎn)化

3.1 雙殼貝類轉(zhuǎn)化PST的種間差別

貝類與攝入的產(chǎn)毒藻間PST組成有差異，這被認(rèn)為是吸收后發(fā)生代謝轉(zhuǎn)化的結(jié)果[67-68]。通常，貽貝和牡蠣中PST組成與攝入的產(chǎn)毒藻相一致，只是衍生物的相對(duì)比例發(fā)生改變[52,69-71]，例如Kwong等[27]在翡翠貽貝(P.viridis)中發(fā)現(xiàn)了與攝入毒藻相同的PST類似物，但貽貝組織中氨基甲酸酯毒素(GTXs)的比例有所增加。而在扇貝和蛤中產(chǎn)生了攝入藻中不存在的PST衍生物[72-74]，提示其體內(nèi)發(fā)生了PST的轉(zhuǎn)化。Botelho等[75]研究了鏈狀裸甲藻(Gymnodiniumcatenatum)暴露后貽貝(Mytilusgalloprovincialis)，鳥蛤(Cerastodermaedule)和竹蟶(Solenmarginatus)中PST的積累差異發(fā)現(xiàn)，蛤和竹蟶對(duì)PST的轉(zhuǎn)化效率比貽貝高。

在雙殼貝類中普遍存在N-磺氨甲酰基類向氨基甲酸酯類毒素的轉(zhuǎn)化。如暴露于產(chǎn)毒藻(A.fundyense)的翡翠貽貝(P.viridis)中發(fā)生了C類PST向GTX類的轉(zhuǎn)化[27]，在攝食塔瑪亞歷山大藻(A.tamarense)的牡蠣(C.gigas)和新西蘭扇貝(Pectennovaezelandiae)中有同樣發(fā)現(xiàn)[76-77]；無齒蚌(Anodontacygnea)攝入藍(lán)藻(Aphanizomenonissatschenkoi)后，GTX5轉(zhuǎn)化成為高毒力的STX[45]，這種轉(zhuǎn)化在攝食亞歷山大藻(A.pacificum)的蝦夷扇貝(P.yessoensis)腎中也有報(bào)道[55]。此外，蛤類中還會(huì)發(fā)生N -磺氨甲?；惢虬被姿狨ヮ愞D(zhuǎn)化成脫氨甲酰基類衍生物。如Sullivan等[72]發(fā)現(xiàn)自然環(huán)境下的短頸蛤(Protothacastaminea)主要含有脫氨甲酰基類衍生物；暴露于鏈狀裸甲藻(G.catenatum)后的象拔蚌(Panopeaglobosa)內(nèi)臟中發(fā)生了由低毒力的C類轉(zhuǎn)化為毒性較強(qiáng)的dcGTX2和dcSTX[78]。在中華蛤(Mactrachinensis)、日本蛤(Peronidiavenulosa)、浪蛤(Spisulasolida)中報(bào)道了C類轉(zhuǎn)化成脫氨甲?；?PST的關(guān)鍵酶，證實(shí)了這種轉(zhuǎn)化是一種酶促反應(yīng)[79-81]。

雙殼貝類中一些新的PST衍生物不斷被發(fā)現(xiàn)，這是毒素轉(zhuǎn)化的重要證據(jù)。如Dell'aversano等[82]在加拿大沿岸的兩種貽貝(M.edulis)和(Mytilustrossulus)中首次發(fā)現(xiàn)了新的PST類似物(M1～M5)。隨后，Vale等[83]在葡萄牙海域鏈狀裸甲藻(G.catenatum)污染的貽貝(Mytilusgalloprovinciallis)、鳥蛤(C.edule)、文蛤(Ruditapesdecussatus)中也發(fā)現(xiàn)了M類毒素。M類毒素被認(rèn)為是貝類代謝PST的產(chǎn)物，因?yàn)樗鼈冊(cè)诋a(chǎn)毒藻中未被檢測(cè)到。M1和M2是由C1/2和GTX2/3中的11-羥基硫酸基團(tuán)轉(zhuǎn)化為羥基形成的，M3和M4分別是M1和M2進(jìn)一步羥基化的結(jié)果，化合物M5的結(jié)構(gòu)尚未確定[84]。Li等[84]首次從中國(guó)黃海海域的扇貝和蛤中發(fā)現(xiàn)了新的代謝產(chǎn)物M6、M8和M10。最近，該團(tuán)隊(duì)證實(shí)了M類PST的化學(xué)轉(zhuǎn)化途徑M1→M3→M5，并首次確定了兩條新的轉(zhuǎn)化途徑：M2→M4→M6和neoSTX→M10[85]。

3.2 雙殼貝類對(duì)PST轉(zhuǎn)化的組織特異性

目前在雙殼貝類多個(gè)組織器官中發(fā)現(xiàn)了PST的轉(zhuǎn)化作用，比如肝胰腺、腎、鰓、肌肉、足。其中，肝胰腺和腎是PST積累的主要部位，也被認(rèn)為是毒素代謝和轉(zhuǎn)化最活躍的組織[86-87]。如暴露于塔瑪亞歷山大藻(A.tamarense)的新西蘭扇貝(P.novaezelandiae)肝胰腺中發(fā)生了C2向GTX1的轉(zhuǎn)化[76]；Fast等[88]對(duì)太平洋短頸蛤(P.staminea)的解剖組織進(jìn)行了PST體外轉(zhuǎn)化能力的評(píng)估，發(fā)現(xiàn)肝胰腺的生物轉(zhuǎn)化能力最強(qiáng)；浪蛤(S.solida)肝胰腺的體外勻漿可以迅速將GTXs、neoSTX以及STX轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的脫氨甲?；愌苌颷79]。但最近的研究發(fā)現(xiàn)，腎是雙殼貝類PST轉(zhuǎn)化的主要器官。在櫛孔扇貝(C.farreri)和蝦夷扇貝(P.yessoensis)的腎中發(fā)現(xiàn)了由低毒力的GTX類或C類PST轉(zhuǎn)化成高毒力的neoSTX或STX[54-55]。除此之外，PST的轉(zhuǎn)化也發(fā)生于PST含量較低的組織中。如體外實(shí)驗(yàn)表明海扇貝(P.magellanicus)的足和肌肉能夠迅速將GTX1/4和neoSTX轉(zhuǎn)化為STX[89]。Matias等[90]在葡萄牙阿威羅瀉湖采集到的鳥蛤(C.edule)中發(fā)現(xiàn)了GTX6、dcSTX和GTX5在鰓中的生物轉(zhuǎn)化。

3.3 雙殼貝類對(duì)PST的轉(zhuǎn)化機(jī)制

雙殼貝類體內(nèi)PST的分布、積累和轉(zhuǎn)化雖已被廣泛報(bào)道，但轉(zhuǎn)化機(jī)制尚不明確。PST之間的轉(zhuǎn)化比較復(fù)雜[89,91-93](見圖3)，涉及的代謝途徑包括脫硫(GTX1/4轉(zhuǎn)化成neoSTX、GTX2/3轉(zhuǎn)化成STX)、硫酸化(GTX1-4轉(zhuǎn)化成C1-4)、水解(STX轉(zhuǎn)化成dc-STX)、還原(GTX1/4轉(zhuǎn)化成GTX2/3)和外異構(gòu)化(GTX3/4異構(gòu)化成GTX2/1，C2異構(gòu)化成C1)。目前研究的轉(zhuǎn)化機(jī)制主要分為三種，分別是化學(xué)轉(zhuǎn)化、酶促轉(zhuǎn)化和細(xì)菌轉(zhuǎn)化。

(紅色突出顯示與STX不同的基團(tuán)，實(shí)線指示已證實(shí)的轉(zhuǎn)化，虛線指示基于結(jié)構(gòu)分析的假定轉(zhuǎn)化。Moieties different from those in STX are highlighted in red.Unbroken line refers to confirmed toxin conversion.Broken line refers to putative transformation based on structural analysis.)圖3 麻痹性貝毒的轉(zhuǎn)化途徑[21]Fig.3 Transformation pathway of the PST[21]

3.3.1 化學(xué)轉(zhuǎn)化 Oshima[91]提出，雙殼貝類中C11位有羥基硫酸基團(tuán)的PST可以通過熱力學(xué)平衡發(fā)生差向異構(gòu)化，因此，毒藻中穩(wěn)定的β型(GTX3/4和C2)毒素在雙殼貝類中逐漸轉(zhuǎn)化成更穩(wěn)定的α型(GTX2/1和C1)，直至兩者比例達(dá)到1∶3[35,94]。例如，塔瑪亞歷山大藻(A.tamarense)中占主導(dǎo)的是GTX4，而在攝食該藻后的蛤蜊、貽貝和牡蠣中則是GTX1占比最高[95]。此外貝類體內(nèi)的天然還原劑(谷胱甘肽和半胱氨酸等)可通過還原N1位的羥基或C11位的硫酸基團(tuán)使得氨基甲酸酯類衍生物發(fā)生相互轉(zhuǎn)化[91]。其中，N1位羥基的還原使得GTX1/4轉(zhuǎn)化成GTX2/3，這在日本蛤(Pseudocardiumsachalinensis)、紫蛤(H.rostrata)、櫛孔扇貝(C.farreri)中都有過報(bào)道[96-98]。在海扇貝(P.magellanicus)中，C11位的硫酸基團(tuán)的消除可促使GTX1/4向neoSTX，GTX2/3 向STX轉(zhuǎn)化[89]。

3.3.2 酶促轉(zhuǎn)化 酶促轉(zhuǎn)化是雙殼貝類轉(zhuǎn)化PST的另一個(gè)重要途徑[93]。目前已報(bào)道參與PST轉(zhuǎn)化的酶有三種，分別是氨甲酰水解酶(Carbamoylase)、磺氨甲酰水解酶(Sulfocarbamoylase)和磺基轉(zhuǎn)移酶(Sulfotransferase)。Lin等[81]首次從中華蛤(M.chinensis)的肝胰腺中分離純化了氨甲酰水解酶Ⅰ，該酶的作用機(jī)理是催化氨基甲酸酯類或N-磺氨甲?；惖腞4基團(tuán)水解生成脫氨甲?；惗舅?見圖4)。Artigas等[79]通過體外實(shí)驗(yàn)在浪蛤(S.solida)中也檢測(cè)到了氨甲酰水解酶活性。隨后，Cho等[80]從日本蛤(P.venulosa)中首次分離純化了磺氨甲酰水解酶Ⅰ，該酶只能通過水解磺氨甲?；鶎?shí)現(xiàn)N-磺氨甲?；惗舅叵蛎摪奔柞；惗舅氐霓D(zhuǎn)化(見圖4)。此外，在扇貝的腎中，磺基轉(zhuǎn)移酶可能參與PST的 C11位硫酸基團(tuán)轉(zhuǎn)移，使GTX類PST轉(zhuǎn)化為更高毒力的STX(見圖5)。

圖4 由氨甲酰水解酶和磺氨甲酰水解酶催化的PST轉(zhuǎn)化[94]Fig.4 Enzymatic transformations of PST catalyzed by carabamoylase I and sulfocarbamoylase I [94]

圖5 櫛孔扇貝腎中磺基轉(zhuǎn)移酶介導(dǎo)的PST轉(zhuǎn)化機(jī)制[54]Fig.5 PST transformation putatively mediated by sulfotransferase in C. farreri kidney[54]

3.3.3 細(xì)菌轉(zhuǎn)化 除了自發(fā)的化學(xué)轉(zhuǎn)化和酶促轉(zhuǎn)化外，存在于雙殼貝類消化系統(tǒng)中的細(xì)菌也可能參與了PST的轉(zhuǎn)化和清除過程。Kotaki[99]首次從紫貽貝(M.edulis)體內(nèi)分離出一種細(xì)菌，它能夠還原性消除C11位上的硫酸基團(tuán)和N1位的羥基，從而實(shí)現(xiàn)GTX類向高毒力的STX轉(zhuǎn)化。最近Sakamoto等[100]發(fā)現(xiàn)細(xì)菌提取物將GTXs轉(zhuǎn)化為STXs的活性是由于天然還原劑谷胱甘肽的存在。Donovan等[101]在污染的貽貝中分離并篩選出了7個(gè)菌株，能夠使PST總毒性在3天內(nèi)降低90%。Smith等[102]分別從貽貝，扇貝，牡蠣，蛤和蟶中分離出了C3、R69、M12、Q5、R78、K9、M7、M11和R65共9個(gè)菌株，并發(fā)現(xiàn)貝類中的細(xì)菌對(duì)PST的利用和轉(zhuǎn)化能力不同。例如R65和M7對(duì)GTX2/3的利用率高，M12能夠介導(dǎo)GTX1/4轉(zhuǎn)化成GTX2/3，而所有這些菌中只有C3能夠降解GTX5。目前關(guān)于細(xì)菌轉(zhuǎn)化PST方面還存在爭(zhēng)論，先前已經(jīng)報(bào)道了酶促脫氨甲?；羌?xì)菌PST轉(zhuǎn)化的潛在機(jī)制[102]。Sullivan等[72]把這種轉(zhuǎn)化歸因于貝類的酶，沒有探索這些轉(zhuǎn)化是細(xì)菌介導(dǎo)的可能性。貝類中由細(xì)菌介導(dǎo)的PST轉(zhuǎn)化機(jī)制及其生物學(xué)意義有待更深入的研究。

4 總結(jié)與展望

隨著PST檢測(cè)技術(shù)的提升和新的衍生物不斷被發(fā)現(xiàn)，對(duì)雙殼貝類積累轉(zhuǎn)化PST的過程將有更進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)。同時(shí)，多組學(xué)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，也為系統(tǒng)鑒別PST積累轉(zhuǎn)化關(guān)鍵基因提供了有力工具。進(jìn)一步揭示PST積累轉(zhuǎn)化過程中的重要分子途徑和關(guān)鍵基因功能，將對(duì)深入理解雙殼貝類攝食產(chǎn)PST藻的適應(yīng)性進(jìn)化機(jī)制，以及通過遺傳改良降低雙殼貝類PST積累有重要理論意義。