軟骨素酸與谷氨酸(Glu)壹樣具有神經遞質的功能,可引起神經細胞興奮,但其效力是谷氨酸的 100 多倍,是紅細胞酸(KA)的 2-3 倍。DA 進入大腦的途徑與谷氨酸的機制相同,即通過血腦屏障的高親和力轉運系統進入大腦。中毒後,人體會出現惡心、嘔吐、胃炎等癥狀,嚴重者會導致頭暈、視力障礙、記憶力減退、昏迷等。Vale 等人在對葡萄牙貝類的研究中發現,不同貝類在壹年中的不同時期對 DA 的生物蓄積量是不同的。其中,春季收獲的蛤蜊(Venerupis)的 DA 生物累積量最大。Wekell 等人測量了 1991 至 1993 年不同季節蛤蜊和蛤蜊組織中的軟骨素含量,發現蛤蜊可食用部分的 DA 含量在 12 月達到最高,平均高達 106 毫克/千克,隨後逐漸下降,但蛤蜊中的 DA 含量在 16 個月後達到峰值濃度,蛤蜊中的 DA 含量在 12 月達到最高水平。Lefebvre 等人分析了鮭魚(Oncorhynchuskiautch)不同組織中的 DA 含量,發現鮭魚腎臟和膽囊中的 DA 含量較高,膽汁中的 DA 含量也較高。人類通過食用海產品攝入的 DA 主要通過食用貽貝和蛤蜊在體內積累。與貝類相比,食用魚類對人體的影響較小。根據研究,當人體內的 DA 含量為 0.2-0.3 毫克/千克(濕重)時,機體不會受到影響;當 DA 含量達到 0.9-2.0 毫克/千克(濕重)時,機體會出現輕度眩暈等癥狀;當 DA 含量達到 1.9-4.0 毫克/千克(濕重)時,機體會出現定向障礙等癥狀。Costa等人通過對歐洲食品安全委員會(ECFS)數據的研究發現,歐洲居民,尤其是德國和荷蘭居民對貝類的實際消費量高於以往研究的結果,並總結了歐盟主要國家居民對軟骨素酸(DA)的暴露水平。此外,DA 具有熱穩定性,正常的烹飪過程不會破壞軟骨素酸的毒性。雖然家庭常用的蒸和煮過程會降低貝類組織中的 DA 含量,但 DA 仍會因烹飪過程進入食用油而通過消化道進入人體。軟骨素酸作為壹類神經毒素、遞質和阻斷劑積聚在貝類組織中,進而間接影響人體健康。對於 DA 引起的失憶性貝類中毒,目前尚無較好的治療方法,僅在小鼠實驗中發現,使用苯二氮卓(地西泮,5 毫克/千克)可減輕震顫行為,但不能完全恢復受損的海馬結構或空間記憶能力。同時,研究表明軟骨素酸具有殺蟲作用,對蟑螂和蒼蠅的殺滅效果不亞於r-BHC等。
美國、加拿大、壹些北歐國家以及澳大利亞和日本的科學家還在紫貽貝(Myltilus edulis)、扇貝(Pecten maximus)、蛤蜊(Callista chione)等貝類體內,以及魚、鯖魚和石蟹的內臟中檢測到軟骨素酸。美國食品和藥物管理局(FDA)將其確定為四大海洋生物毒素之壹,並首先和加拿大確定了貝類肉中軟骨素的安全劑量為20微克/克。
雖然1987年就有報告稱人類的ASP事件與DA有關,但直到1991年9月才首次明確發現水生動物的死亡與DA毒素有關。由於貝類和魚類中含有 DA,因此即使 DA 沒有累積到致命劑量,這種毒素也有可能通過食物鏈傳播,對健康造成慢性影響。然而,目前還沒有有效的方法來預測 DA 的慢性影響。需要進壹步開發檢測技術來研究DA。
軟骨素會對人類和動物的中樞神經系統造成更嚴重的損害。動物實驗表明,軟骨素對與內臟功能有關的腦幹區域有興奮作用,對與記憶有關的腦區有明顯的神經毒性作用。大鼠腹腔註射軟骨素的半數致死劑量為 3600 μg/kg,大鼠腦室內中毒(0.03-3 nmol)後,低劑量組出現震顫、活動過度和面部陣攣,高劑量組出現癲癇綜合征。小鼠也出現了同樣的結果。幼猴和成年猴靜脈註射軟骨素酸(0.25-4 毫克/千克)壹周後,用組織化學方法在海馬中發現受損和變性的神經細胞和軸突;高劑量可引起幼猴錐體神經元和軸突末梢及海馬的廣泛損傷,超過 1.0 毫克/千克的劑量可誘導成年猴海馬齒狀回產生 c-fos 蛋白。大鼠靜脈註射軟骨素 0.5-1.0 毫克/千克可誘發海馬癲癇樣放電、興奮性痙攣,並在幾天後死亡。苯二氮卓類藥物可防止實驗鼠痙攣和死亡,但大鼠進行迷宮實驗的能力仍然受損。向大鼠海馬的 CA3 位點註射軟骨素酸可誘發癲癇發作樣放電。用軟骨素酸染色小鼠中樞神經系統15分鐘後,c-fos mRNA的量增加,1小時後其mR-NA的產物c-fos蛋白增加。
Wang等在大鼠出生後7天皮下註射軟骨素,劑量分別為0.10、0.17、0.25、0.33、0.42和0.50 mg/kg,所有劑量組都出現了軟骨素誘發的抓撓、甩尾和遊泳樣運動。高劑量組進壹步出現後肢麻痹、前肢震顫,並在 2 小時內死亡。0.33 毫克/千克劑量組的死亡和癱瘓比例分別為 47% 和 65%。對該劑量組動物的皮層腦電圖和同步幹擾電活動進行了記錄,未發現腦損傷。在註射軟骨素 1-2 小時後出現癱瘓和震顫的動物中,解剖發現脊髓損傷的特征是點狀出血、神經細胞腫脹和神經細胞空泡的形成。這種損傷可發生在脊髓的所有部位。神經細胞變性主要發生在腹側和中間灰質,而脊髓背側的細胞則較少發生。研究結果表明,所觀察到的行為變化主要是由脊髓損傷而不是腦損傷引起的。
無脊椎動物對偽鼠李和DA的反應也存在物種差異。當暴露於偽奈氏菌4小時後,太平洋牡蠣的外殼緊閉,這是雙殼類動物對微藻壓力的典型主要反應。在接觸藻類 48 小時後,牡蠣體內的毒素水平升高。而血細胞的數量和活性在 4 小時後達到峰值,由於體內凈化作用,DA 逐漸減少,血細胞恢復到正常狀態。在翡翠貽貝中,DA只存在於內臟中。當以溶解或食物脂質體的形式向活貽貝提供 DA 時,只有不到 1% 的溶解 DA 和 6% 的食物 DA 與貽貝組織結合。作為食物攝入的 DA 集中在消化腺和腎臟。貽貝組織中的 DA 濃度在 48 小時消解階段後不會繼續下降,DA 也不會轉化為任何組織儲存。72 小時後,大部分 DA 存在於內臟中,50% 以上在 24 小時內被排出體外。由於 DA 具有親水性,這種毒素很可能被分泌出體外,而不是用於生物合成。此外,DA 可在貽貝攝食系統中轉化為 DA 的異構體。在海洋扇貝 Placopectenmagellanicus 中,組織中測得的 DA 濃度高達 3100 μg/g,即使在 15 天後,毒素水平仍然極高。在蟶子中,不僅在內臟中發現了 DA,在腳和體管中也發現了 DA,而且 DA 在體內的存留時間長達 6 個月。在另壹種扇貝(Pectenmaximus)中,所有組織(除性腺和內膽外)中的 DA 濃度占個體總負荷的 99%(580 至 760 微克/克),而性腺中的濃度為 8.2 至 11.0 微克/克,內膽中的濃度為 0.38 至 0.82 微克/克(Campbellletal,2001 年),高於壹般限制濃度(20%)(Campbellletal,2001 年)。在藻類中,DA 的濃度從 38 微克/克到 0.82 微克/克(Campbellletal,2001 年),低於壹般的極限濃度(20%)。浮遊生物可以作為 DA 的載體,在加利福尼亞,毒素通過魚類轉移到鳥類顯然會導致鳥類死亡。
人類對DA中毒的反應主要基於1987年加拿大愛德華王子島發生的DA中毒事件,在該事件中,病人在攝入DA幾小時後出現中毒癥狀和體征,如惡心、嘔吐、腹部絞痛、腹瀉、出血性胃炎和食欲不振,嚴重者在攝入DA後幾小時到三天內出現中毒癥狀和體征、在出現胃腸道癥狀後數小時至 3 天內,出現嚴重頭痛、****、頭暈、視力障礙和記憶力減退、意識模糊、定向障礙、失語、自主神經系統功能障礙、不自主咀嚼、苦笑、肌陣攣、抽搐和昏迷,並伴有記憶力減退和外周多發性神經病等永久性後遺癥。記憶力減退多見於男性和老年人。四名死亡患者的神經病理學檢查結果顯示,大腦海馬體和杏仁核的神經元嚴重受損。在體外實驗中,從導致中毒的貝類中提取的 DA 比純 DA 對培養的人類神經元的毒性更大。1987 年在加拿大爆發的導致人類中毒事件中測量的貝類中 DA 含量為 31-128 mg/g,由此推算出有癥狀患者的 DA 攝入量為 60-290 mg/人。有癥狀病人的 DA 攝入量估計為 60-290 毫克/人。關於貝類中 DA 安全性的研究發現,貝類組織中 DA 含量最高可達 40 毫克/千克,可對消費者產生毒性,150 毫克/千克可致人死亡。人類飲食中可容忍的 DA 最高含量為每公斤 20 毫克。軟骨藻酸由矽藻門、羽鰓矽藻綱(Pennatae)、管裂目(Aulonoraphidinals)以及矽藻科的假尼氏矽藻屬(Pseudo-nitzschia)和尼氏矽藻屬(Nitzschiaceae)中的矽藻產生。1958 年,Takemoto 和 Diago 首次從日本鹿兒島縣的大型藻類 Chondria armata domoi 中分離出這種毒素,並以該藻類的日文名稱命名。1975 年,Impellizzeria 等人還從生長在地中海的壹種紅色藻類 Alsidium Corallinum 中分離出了 DA。1987 年,加拿大愛德華王子島報告了壹例人類貝類中毒事件,進壹步的研究表明,產生 DA 的藻類是矽藻假節肢動物的多毛變體(Pseudoallele)。(在進壹步研究中發現,產生 DA 的藻類是矽藻假絲藻的(Pseudoallele)多毛變體(Pseudo-nitzschia Pungens.f.multiseries),並首次發現矽藻也能產生藻毒素。隨後,人們又發現,在適當的條件下,Pseudo-nitzschia pseudodelicatissima、P. australis、P. seriata 和 Nitzschia actydrophila 以及人工培養的兩棲類(Amphibia cafe-form amphibia)都能產生藻毒素。咖啡狀兩棲類(Amphora coffaeiformis)也能產生DA,特別是在P. seriata和Nitzschiaactydrophila赤潮水華形成後的初期,以及人工養殖咖啡狀兩棲類(Amphora coffaeiformis)的初期,可以看出DA是壹種與赤潮發生密切相關的生物毒素。
紅藻門的光學電子顯微鏡照片。
據報道,有12種假絲蟲能產生軟骨酸,其中P. australis、P. seriata和P. multiseries的毒性已被廣泛認識。P. calliantha、P. cuspidata、P. pseudodelicatissima、P. multistriata、P. pungens、P. delicatesima、P. multiseries 和 P. multiseries 這 9 個物種的毒性已得到廣泛認可。P. delicatesima、P. fraudulenta、P. turgidula 和 P. galaxiae 在不同地區表現出不同的毒性。P. multistriata 也廣泛分布於中國沿海,從南到北都有 P. pungens、P. delicatesima、P. tenderis 和 P. galaxiae 的報道,如 P. australis、P. weakus、P. tenderis、P. multilocularis 和 P. multilocularis、P. subpacifica、P. subfraudulenta、P. turgidula***。其中 9 個物種是潛在的產毒物種,在非中國海域已有報道:P. australis, P. subfraudulenta, P. subfraudulenta, P. subfraudulenta, P. subfraudulenta, P. turgidula, P. subpacifica, P. subfraudulenta, P. subfraudulenta, P. subfraudulenta, P. subfraudulenta, P. turgidula 等。雖然陳西平(2001 年)在渤海等中國海域的壹些海產品中檢測到了低濃度的軟骨魚苷,但 P. subfraudulenta 和 P. turgidula、P. subfraudulenta 和 P. subfraudulenta 尚未見報道。雖然陳希平等(2001)在渤海和中國其他海域的壹些海產品中檢測到了低濃度的卷曲褶菌,李大誌等(2002)也報道了大連海域黑石礁省的扇貝被卷曲褶菌汙染,但目前還沒有關於中國海域卷曲褶菌直接產生卷曲褶菌的報道。
在以下地區的貝類樣本中發現了軟骨囊酸:北美、新西蘭、日本、丹麥、蘇格蘭、法國、西班牙和葡萄牙。雖然世界各地的海岸都發現了有毒的軟骨魚類,但不同地區的軟骨魚類以不同種類(或混合種類)為主。(加拿大愛德華王子島東部以 P. multiseries 為主;加拿大芬迪灣以 P. pseudodelicatissima 為主;北美西海岸以 P. multiseries、P. australis 和 P. pseudodelicatissima 為主***)。pseudodelicatissima***;荷蘭主要是 P. multiseries、P. australis 和 P. pseudodelicatissima;荷蘭主要是 P. multiseries。在荷蘭是 P. multiseries 和 P.delicatissima;在丹麥是 P.seriata;在西班牙是 P.australis;在新西蘭是 P. australis 和 P.delicatissima。(例如,加拿大芬迪灣的 P. pseudodelicatissima;原產於加拿大東部的 P. delicatissima 現在在丹麥和新西蘭也發現有毒;丹麥的 P. seriata)。雖然極為罕見,但仍存在有毒的 P. pungens 菌株(僅出現在太平洋)和無毒的 P. multiseries 菌株,必須使用最靈敏的檢測技術來確定它們是否有毒。眾所周知,P. multiseries 赤潮通常發生在較冷的季節(秋季到春季),而 P. pungens、P. pseudodelicatissima 和 P. australis 赤潮往往發生在較暖的季節。1996 年,Rhodes 等人發現新西蘭的 P. pungens 能夠產生 DA,而在新西蘭其他地區則無毒。1994 年,Lundholm 等人發現,被認為無毒的 P. australis 在歐洲水域有毒,而在加拿大芬迪灣等地發現有毒的 P. pseudohyphae 在澳大利亞塔斯馬尼亞和維多利亞水域無毒。*** 在紅藻屬(Rhodophyta)中發現了 20 多個紅藻品種,其中 7 個品種具有毒性,包括多角紅藻(P. multilocularis)、偽紅藻(P. pseudohyphomycetes)、澳大利亞紅藻(P. australis)、紅藻(P. delicatissima)、紅藻(P. rowarius)、紅藻(P. pungens)和紅藻(P. fraudulenta)。其中,多角藻、假馬來藻和澳大利亞藻是公認的三種產毒藻類。
據報道,東南亞島嶼的紅藻(C. armata)中的DA含量隨季節變化,最高可達1000毫克/千克,從海中采集的其他紅藻(如Jania capillacea、Coelothrix irregularis)也含有大量DA。日本貝類中迄今尚未檢測到 DA,這可能是因為日本貝類的 DA 汙染途徑與北美和加拿大不同。魚類和貝類受到 DA 汙染的公認原因是生物鏈外源理論,這與赤潮的發生有關。水中的貝類和魚類對DA有很強的耐受性,它們能富集藻類產生的DA,再通過食物鏈的傳遞到該地區的生態環境中,人類食用被DA汙染的海產品會引起中毒。在中國水域發現了五種紅藻***,即中國水域發現了 5 種紅藻,分別是:中華紅藻、亞太平洋紅藻、多孔紅藻、假藻和棘藻。其中,P. subpacifica 在廈門海域被大量發現,但是否有毒尚不清楚。中國對 F. pungens 的研究主要集中在 F. spinosa 上,它分為兩種類型:壹種是無毒的 F. pungens,另壹種是產毒的 F. multiseries。F. pungens 是中國沿海廣泛分布的物種,是引起大連、青島、黃海長江口、廈門港和南海各港灣赤潮的重要物種。1990 年 6 月以來,南海大鵬灣多次爆發 F. pungens 赤潮。赤潮生態學研究結果表明,矽藻類棘皮藻和偽藻類是赤潮的主要藻類,其中以棘皮藻引起的赤潮最為頻繁,幾乎全年都有發生,主要集中在夏季。1997 年 7 月至 1998 年 6 月對大亞灣紅藻群的研究發現,大亞灣海域的優勢藻類是刺紅藻和假藻類,刺紅藻引起的赤潮全年都有發生。大亞灣海域的優勢藻類為刺葉藻和假藻類,壹年四季均有出現,秋季和春季是兩個高發期,秋季出現頻率最高,為 1.80×106 個/L。適合在寒冷環境中引發赤潮的多角藻類(Rhodophyta multilocularis)沒有被檢測到,這可能與該地區的水溫較高有關,而在水溫較低的香港水域則檢測到了這種藻類的存在。