神经毒素BMAA对球等鞭金藻(Isochrysis galbana)的生长抑制作用研究

神经毒素β-N-甲氨基-L-丙氨酸(β-N-methylamino-L-alanine,BMAA)主要来自淡水或海洋环境中的蓝藻和硅藻,在海洋生态系统中具有明显的生物放大作用,被认为是诱发阿尔茨海默症(Alzheimer’s Disease, AD)等多种神经退行性疾病的重要环境因子。近年, BMAA及其同分异构体2,4-二氨基丁酸(2,4-diaminobutyric acid, DAB)在我国及其他多个沿海国家和地区的贝类水产品中被普遍检出,潜在威胁消费者健康和海洋生态安全。但目前有关BMAA对海洋微藻的化学生态学作用尚不清楚。为此,通过向球等鞭金藻(Isochrysis galbana)培养基中分别添加不同浓度的BMAA及20种蛋白氨基酸,探究了BMAA单独及其与氨基酸联合作用96 h对球等鞭金藻比生长率和氨基酸含量的影响,并分析了微藻吸收外源BMAA的含量。结果表明,球等鞭金藻能吸收培养体系中的外源BMAA,吸收量与BMAA的添加浓度呈正相关,且进入细胞内的BMAA多半以溶解结合态形式存在;BMAA抑制批次培养的球等鞭金藻比生长率的96 h半效应浓度(96h-EC_(50))约为2μmol/L;与对照组相比,暴露于BMAA 96 h后球等鞭金藻细胞内酪氨酸、丙氨酸、丝氨酸等15种氨基酸的合成量明显降低;除脯氨酸、苏氨酸、甘氨酸外,其他17种氨基酸与BMAA联合暴露实验均增强了BMAA对球等鞭金藻比生长率的抑制效应,这可能与培养体系中的氨基酸促进了微藻吸收外源BMAA的能力有关。因此,海洋生态系统中BMAA毒素的化学生态学作用应引起人们的关注。有关BMAA抑制球等鞭金藻有丝分裂的分子机制有待进一步研究。

球等鞭金藻生长抑制物对自身藻细胞的抑制效应

研究了生长抑制物1-羟基,丙二酸二乙酯-十二烯酸异丙酯(HDMA)对自身藻细胞生长、叶绿素和丙二醛(MDA)含量、胞外可溶性蛋白质和多糖含量、硝酸还原酶(NR)、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性等生理指标的影响,分析HDMA对球等鞭金藻的抑制效应。结果表明,HDMA显著降低了细胞密度、叶绿素含量以及NR、SOD和POD活性,显著增大胞外可溶性蛋白质和多糖的比值,并且还明显提高MDA含量。因此,认为HDMA能够影响微藻细胞的某些生理生化过程。其中包括降低叶绿素含量,影响光合作用;改变胞外可溶性蛋白质和多糖的比值,增强细胞的疏水性,促使细胞絮凝;降低微藻硝酸还原酶和抗氧化体系酶的活性,影响细胞内营养平衡,并加速细胞体内活性氧的积累,导致细胞发生过氧化反应,从而影响微藻生长。

球等鞭金藻生长抑制物的分离提取与抑制活性

以含有生长抑制物的球等鞭金藻的微藻滤液为研究对象,考察pH、时间、料液体积比和溶剂等因素对生长抑制物提取效果的影响,确定了球等鞭金藻的微藻滤液中生长抑制物的适合提取工艺;通过比较两种型号的葡聚糖凝胶对生长抑制物粗提物的分离效果,确定了适合的凝胶类型;同时研究温度对生长抑制物抑制活性的影响以及生长抑制物对其他微藻生长的抑制作用。结果表明：生长抑制物的适宜提取工艺为pH 2~4、提取时间3 h、料液体积比10∶1、溶剂为乙酸乙酯;Sephadex G-15凝胶对生长抑制物的分离效果好于Sephadex G-25;生长抑制物的抑制活性具有很强的热稳定性,其对角毛藻和小球藻有明显的抑制作用。

球等鞭金藻生长抑制物对藻细胞的抑制效应及抗氧化剂对抑制效应的抵制作用

以球等鞭金藻为材料,研究生长抑制物GI对藻细胞生长、超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)、过氧化物酶(peroxidase,POD)活性和丙二醛(malondialdehyde,MDA)含量的影响;同时研究4种抗氧化剂(抗坏血酸、柠檬酸、乙二胺四乙酸二钠和3-叔丁基-4-羟基-苯甲醚)对GI抑制效应的抵制作用.结果表明,0.10mg/LGI处理组藻细胞密度、SOD和POD活性明显低于对照组,而MDA含量明显高于对照组.且随着GI浓度的继续增大,细胞密度、SOD和POD活性急剧降低,而MDA含量进一步升高.GI浓度为0.30mg/L时,处理组藻细胞密度、SOD和POD活性以及MDA含量分别为对照组藻细胞密度的0.05倍、SOD活性的0.56倍、POD活性的0.59倍和MDA含量的2.2倍.4种抗氧化剂均能有效地抵制GI对藻细胞的抑制效应,使细胞密度、SOD活性和POD活性提高,MDA含量降低.添加抗氧化剂处理组的藻细胞密度为对照组细胞密度的1.38～1.90倍、SOD和POD活性分别为对照组活性的1.49～2.12倍和1.55～2.13倍,而MDA含量比对照组含量降低57.7%～87.9%.生长抑制物的胁迫使球等鞭金藻细胞体内积累了过量的活性氧,而抗氧化剂通过清除藻细胞体内积累的活性氧,减轻了膜脂过氧化伤害,从而抵制了生长抑制物对藻细胞的抑制效应.