CYN是全球第二常見的藍(lán)藻毒素，多起人類發(fā)病和動(dòng)物死亡的案例與攝入CYN污染的水有關(guān)。該毒素對(duì)飲用水安全和公共衛(wèi)生構(gòu)成了巨大挑戰(zhàn)。除了主要的肝臟毒性，CYN還具有細(xì)胞毒性，遺傳毒性，免疫毒性，神經(jīng)毒性，并可能具有致癌性，對(duì)內(nèi)分泌和發(fā)育過程也有負(fù)面影響。由于其世界性分布，生物富集性和多器官毒性而受到學(xué)界越來越多的關(guān)注（Scarlett et al., 2020; Svircev et al., 2019）。

涉及CYN的中毒事件可以追溯到1979年（Byth, 1980），但直到1992年CYN的化學(xué)結(jié)構(gòu)才被確定（Ohtani et al., 1992）。自第一例中毒案例和CYN的結(jié)構(gòu)解析以來，分別過去了41年和28年。由于公眾安全意識(shí)和監(jiān)控的增強(qiáng)，目前不太可能發(fā)生由CYN引起的急性中毒事件。但由于在環(huán)境濃度下長(zhǎng)期暴露的可能性存在，因此其仍然是一個(gè)潛在的公共衛(wèi)生問題。這篇綜述分別從CYN在環(huán)境中的產(chǎn)生及其生態(tài)作用、生物合成和影響CYN合成的因素、中毒事件及其毒性機(jī)制，以及CYN的降解和檢測(cè)等方面進(jìn)行了論述。這項(xiàng)工作有助于加深我們對(duì)CYN的了解，并且對(duì)未來的研究和應(yīng)對(duì)具有啟發(fā)和指導(dǎo)價(jià)值。

本研究收集并分析了六大洲共164個(gè)水體的CYN污染情況，從全球視角評(píng)估該毒素的暴露風(fēng)險(xiǎn)。

CYN在歐洲、亞洲、大洋洲和北美的水中很常見，中位濃度分別為0.54、0.70、2.25和1.12μg/L。對(duì)于南美和非洲水域，CYN數(shù)據(jù)較少，中位濃度分別為2.5和2.35μg/L。在歐洲，亞洲，大洋洲，北美，南美和非洲，CYN濃度大于或等于1μg/L（安全濃度，Humpage and Falconer, 2003）的水體分別占40.0％，39.4％，68.8％，52.4％，66.7％和75％（下圖）。

CYN的全球性分布，尤其是在飲用水源水體中的出現(xiàn)，意味著充分了解、評(píng)估、監(jiān)測(cè)和控制這種污染物的必要性。

兩個(gè)基因簇負(fù)責(zé)CYN的生物合成，分別為卵孢金孢藻（Chrysosporum ovalisporum）中的aoa和其他藻種中的cyr。迄今為止，已經(jīng)公開發(fā)表了來自八個(gè)藍(lán)藻藻種的CYN生物合成基因簇的完整序列。

盡管目前有較多有關(guān)環(huán)境因素（如溫度、光照、養(yǎng)分等）對(duì)CYN合成影響的研究，但總體而言，很難得出有關(guān)環(huán)境因素與CYN合成相關(guān)性的明確結(jié)論。不同研究結(jié)論之間的差異可能來源于以下幾方面：

1. 不同地理來源的毒株在cyr基因簇內(nèi)顯示出相當(dāng)大的重排，這可能導(dǎo)致毒理學(xué)上的靈活性；

2. 藍(lán)藻對(duì)環(huán)境的耐受性可能因藻種而異；

3. CYN的產(chǎn)量在一定程度上取決于測(cè)試條件，例如生長(zhǎng)期，實(shí)驗(yàn)時(shí)間和計(jì)算方法；

4. 各因素的綜合效應(yīng)掩蔽了單因素效應(yīng)；

5. 其他生物因素的影響。

人體接觸是通過食用CYN污染的飲用水或食物（例如魚、貝類、蔬菜和藻類補(bǔ)充劑）以及在娛樂活動(dòng)（如游泳和劃船）中意外攝入被污染的水而發(fā)生的。迄今為止，至少有7例與CYN相關(guān)的人和動(dòng)物中毒事件被記錄在案。

Terao等（1994年）的研究顯示，CYN能對(duì)動(dòng)物肝臟，腎臟，胸腺和心臟造成損害，其中肝臟為主要靶器官。CYN的肝毒性分為四個(gè)階段，即抑制蛋白質(zhì)合成，細(xì)胞膜增殖，脂肪滴積聚和細(xì)胞死亡。

在水生態(tài)環(huán)境中，與CYN的短期或長(zhǎng)期接觸，能對(duì)植物（浮游植物，水生大型植物和陸生物種）和動(dòng)物（浮游動(dòng)物，兩棲動(dòng)物，雙殼類，甲殼類，蝸牛和魚類）產(chǎn)生各種有害作用，包括生長(zhǎng)抑制，組織壞死，發(fā)芽減少，緩慢死亡和行為改變等（Corbel et al., 2014; Kokocinski et al., 2017; Machado et al., 2017; M-Hamvas et al., 2017）。 

CYN在淡水生物可食用組織中的生物累積，并因此進(jìn)入人類食物鏈的能力能產(chǎn)生公共安全隱患。此外，用CYN污染的水灌溉農(nóng)作物也會(huì)增加與其接觸的風(fēng)險(xiǎn)，因?yàn)镃YN可以被植物吸收并從根系向到莖葉轉(zhuǎn)移（Cordeiro-Araújo et al., 2017; Llana-Ruiz-Cabello et al., 2019）。

CYN主要通過抑制蛋白質(zhì)合成、與細(xì)胞色素P450（CYP450）相互作用、誘導(dǎo)氧化應(yīng)激和DNA鏈斷裂、與雌激素受體結(jié)合并影響乙酰膽堿酯酶等機(jī)制來產(chǎn)生毒性作用，從而表現(xiàn)出細(xì)胞、遺傳、免疫、神經(jīng)、內(nèi)分泌以及發(fā)育毒性。已有的研究表明，CYN結(jié)構(gòu)中C7位置的尿嘧啶和羥基是造成毒性的原因（Banker et al., 2001; Norris et al., 1999; Runnegar et al., 2002）。截至目前，CYN毒性作用的模式還尚未完全闡明。

自然水域中CYN的遷移轉(zhuǎn)化主要涉及水生生物的積累（Kinnear, 2010），光降解和生物轉(zhuǎn)化。CYN在飲用水處理過程中主要經(jīng)歷物理去除和化學(xué)降解。

羥基自由基（Song et al., 2012）以及碳酸鹽自由基（Hao et al., 2020）在CYN的光轉(zhuǎn)化中起著重要作用?；诖?，將光輻射（UV/可見光）與特定材料（TiO2、改性TiO2、H2O2等）的聯(lián)用可以有效降解CYN（Jin et al., 2019; Chen et al., 2015; He et al., 2014a; Zhao et al., 2014; Onstad et al., 2007）。但CYN降解過程中副產(chǎn)物的毒性以及高昂的運(yùn)營(yíng)成本仍然是光降解技術(shù)面臨的重大挑戰(zhàn)。

微生物降解CYN的研究還很有限，幾乎沒有發(fā)現(xiàn)去除CYN的細(xì)菌（Kumar et al., 2019）。盡管也有研究表明，有些細(xì)菌與CYN的降解存在相關(guān)性（Mohamed and Alamri, 2012; Martínez-Ruiz et al., 2020a），但仍需進(jìn)一步驗(yàn)證。較高溫度以及有氧環(huán)境有利于沉積物和污泥中CYN的分解（Klitzke and Fastner., 2012），這與生物降解特性是一致的。

在自然狀態(tài)下，光和生物降解作用均有限，水體中仍有大量CYN持久存在。為防止CYN到達(dá)消費(fèi)端，混凝、絮凝、沉淀、過濾等物理工藝作為首要措施，用于去除完整的有毒藍(lán)藻細(xì)胞（Westrick et al., 2010）。而活性炭吸附和膜過濾法可以消除溶解態(tài)的CYN，或者用氯、臭氧和高錳酸鉀進(jìn)行化學(xué)滅活。

氯氧化是飲用水消毒中應(yīng)用最廣泛的技術(shù)手段，也是CYN化學(xué)滅活研究最多的方法。當(dāng)溶解的有機(jī)碳（DOC）的濃度不超過2.4 mg/L時(shí)，1mg/L Cl2足以降解35μg/L CYN（Senogles et al., 2000）。在此過程中，pH對(duì)Cl2的降解作用有著重要影響（Rodríguez et al., 2007a）。臭氧對(duì)CYN的氧化降解效率更勝一籌，得益于羥基自由基的強(qiáng)氧化性以及其在臭氧化作用中的持久存在。Yan等人在2016年首次提出了CYN臭氧化的具體反應(yīng)途徑。相較于Cl2和O3，KMnO4對(duì)CYN的反應(yīng)較慢，但對(duì)其他一些種類藍(lán)藻毒素的消除效果較為理想（Rodríguez et al., 2007b）。

CYN的電化學(xué)失活和催化濕式過氧化物氧化（CWPO）也被證明是有效的。如使用摻硼的金剛石電極進(jìn)行的電解可以在45分鐘內(nèi)滅活有毒的R.raciborskii細(xì)胞，并同時(shí)去除與環(huán)境相關(guān)濃度的CYN（Bakheet et al., 2018）。由H2O2和改性的天然磁鐵礦Fe3O4-R400組成的CWPO系統(tǒng)被認(rèn)為是用于降解藍(lán)藻毒素的經(jīng)濟(jì)且環(huán)保的技術(shù)（Munoz et al., 2019）。

盡管上述物理化學(xué)處理技術(shù)在一定程度上是可行的，但在實(shí)際應(yīng)用中，必須考慮以下標(biāo)準(zhǔn)：高處理效率，有害副產(chǎn)物較少，運(yùn)行成本低以及操作簡(jiǎn)單。因此需要權(quán)衡各種技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)，選擇一種或多種處理方法以最大化效率和最小化成本。

本文回顧了擬柱孢藻毒素四十年的研究進(jìn)展，從綜合角度涵蓋了從CYN發(fā)生到降解的多方面內(nèi)容。但是，許多有趣的開放性問題仍有待解決。

參考文獻(xiàn)：

Yang,Y.M., Yu, G.L., Chen, Y.X., Jia, N.N., Li, R.H., 2021. Four decades of progressin cylindrospermopsin research: The ins and outs of a potent cyanotoxin.Journal of Hazardous Materials, 406, 124653.https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2020.124653.

感謝李仁輝教授對(duì)本文的指導(dǎo)和幫助！