求索未知，难成于朝夕；淬炼经典，功贵在久长；评判论文，不可唯期刊名望是论，更当深究内里学术价值；识人、衡研、评成果，皆需葆有足够耐心，静待岁月给出公允的答案......

一、研究背景

我国湖泊中的有毒蓝藻水华频繁爆发（图1），如太湖、巢湖、滇池等，造成严重的生态灾害与健康风险，引起社会的高度关注。大中型水体中的蓝藻水华治理是一个耗资巨大且缓慢的过程。如在过去的几十年，太湖的水污染综合治理已耗资3000多亿，也未能彻底遏制住蓝藻水华的爆发，如2017年5月16日水华覆盖面积一度高达1582 km²之多，虽然近年有下降趋势。

图1 安徽巢湖的蓝藻水华（摄于2008-7-24） 

图2 微囊藻毒素-LR

表1  蓝藻毒素的类型

蓝藻毒素的种类繁多，其中微囊藻毒素（MC）是富营养化淡水水体中检出率最高的蓝藻毒素（图2，表1），具有肝毒性等多器官毒性。很多蓝藻都可产MC。1996 年，巴西卡鲁阿鲁市透析中心发生微囊藻毒素中毒事件，造成 76 名患者死亡，引发了全球的高度关注。

微囊藻毒素LR（Microcystin-LR）被世界卫生组织国际癌症研究机构列为2B类致癌物，引起世界各国的高度关注，制定了在饮用水中的限值标准，如：

世界卫生组织：建议饮用水中微囊藻毒素-LR的最高浓度为 ‌1 μg/L‌ ；

‌    中国‌：《生活饮用水卫生标准》(GB 5749-2022) 规定，在藻类暴发情况发生时，微囊藻毒素-LR限值不得超过 ‌1 μg/L；

欧盟：1 μg/L；

美国：0.3 μg/L（＜6 岁），1.6 μg/L（≥6 岁）（EPA 健康建议）。

确定合理的限值十分重要，因为过严将会造成增加蓝藻控与水处理成本，过松将会损害人的健康。因此，需要设立科学合理的TDI值（Tolerable Daily Intake每日可耐受摄入量）。

二、研究缘由与历程

1. 国家需求

2001年9月10日，全国人大常委会副委员长邹家华率全国人大常委会水污染防治法执法检查组来到中国科学院水生生物研究所，就水污染治理问题进行了调研，东湖站（率属于中国科学院生态系统研究网络，2006年入选国家站，全称为“湖北东湖湖泊生态系统国家野外科学观测研究站”）向邹家华副委员长汇报了利用非经典生物操纵技术控制武汉东湖蓝藻水华的实验研究（图2），引起邹家华副委员长的浓厚兴趣兴趣，但亦问了一个十分尖锐的问题：蓝藻既然有毒，以蓝藻为食的鱼类是不是对人也会有毒害作用？希望能回答清楚这一问题。

图2 东湖站向邹家华副委员长汇报现场

东湖站从1989年以来一直在进行蓝藻的生态控制研究，但那是尚未进行过MC的研究，连水中的MC都不会测，更不用说动物体内的MC测定了。MC是一种环状多肽，而动物体内有的就是蛋白质、多肽、氨基酸之类的物质，检测MC既需要复杂的分离技术，还需要较昂贵的分析仪器——液相色谱质谱联用仪。因为MC无法人工合成，市场上可购买的标样均是从蓝藻分离纯化而来，因此十分昂贵。

2. 小试牛刀

经过反复思考，东湖站决定开始这个领域的研究，花了几百万购买了液相色谱质谱联用仪、超速离心机、旋转蒸发仪、半制备液相色谱等。正好有不少化学背景的学生，经过一段时间就摸清楚了MC的检测方法。而一些生物学背景的学生就开始以鱼类、小鼠等为对象开展了一系列的急性、慢性的毒理学研究。

3. 从实验动物到人

动物实验虽然能提供很有价值的结果，但终究很难回答人的健康问题。在这最初的几年实验研究中，MC染毒后都能反复测出各种器官和血液中的MC，想到人也应该是一样的道理，只要人长期摄入MC（通过饮水、水产品等）就一定能也测出来。但那时，在全球范围内，还没有从自然染毒的人群体内检测出MC的报道，因此，科学界缺乏慢性MC暴露对人类健康影响的直接证据。

当时东湖站所在地——武汉东湖已经十几年没有发生蓝藻水华了，只能到其它地方去。那时我国著名的大型湖泊——太湖、巢湖和滇池每年都有严重的蓝藻水华发生，而且产MC，是理想的研究地点。

下一个问题就是人群如何选择。考虑到渔民往往吃喝都在船上，MC暴露的机会最大，因此是研究的理想对象。东湖站当时也在太湖和巢湖进行相关的研究，对这两个湖比较熟悉，据参加现场调查的学生反映，由于江苏地区比较发达，渔民往往都是自带矿泉水上船；而相比之下，安徽经济相对落后一些，很多渔民直接将湖水作为饮用水（最多只用明矾沉淀一下），鱼也是巢湖渔民的主要食物，推测摄入MC的量肯定会多一些。因此，决定选择巢湖的渔民作为研究对象。现场调查时间定在2005年夏季（蓝藻水华的爆发期）。

当时正好有学生来自巢湖市，因此，通过其家属找到当地医院的医生，帮忙采集了渔民的血液（图3），一部分血液样品带回东湖站，另一部分血液送往当地医院，测定了主要肝功能指标。同时学生们又从巢湖采集了湖水、鱼、虾、软体动物等样品，用于分析测定MC含量，根据食物消费量和饮水量推算每人每天的平均MC摄入量。

图3 2005年7月15-24日期间，随机选择了35位渔民（其中有27位在湖上生活的时间超过了10年，有8位在湖上生活了5-10年），采集了血液，同时从巢湖中采集了水样和各种水产品样品

4. 检测方法的优化与成功应用

渔民血液中的MC含量肯定不会高，且血液样品十分有限（每位渔民仅采集了约10 ml血液用于MC分析），因此必须把检测方法做好。之前东湖站并未做过人血液中的MC的测定，因此必须用人血来试。正好东湖站有个毕业生在疾控中心工作，这样就申请获得了一些人的血液。以这些人血为对象，通过加标实验，对萃取方法反复进行了优化。经过大约一年的时间，完成了分析方法的建立。

对巢湖渔民血液样品中的MC测定是不允许失败，因为只能测一次。如果失败，就意味前功尽弃。十分幸运的事，在液相色谱质谱联用仪上，获得了满意的检测结果。

三、主要结果

该研究优化了血清样本的净化前处理方法，运用液相色谱-质谱联用仪（LC/MS²）进行检测，在巢湖渔民的血清样本中检出微囊藻毒素，其平均浓度为 0.39 ng/ml（图5），约为巴西卡鲁阿鲁中毒遇难者组织样本中毒素浓度1/87。根据水样和水产品中的MCs含量（图6）测算，当地渔民每日微囊藻毒素（MC-LR 当量）摄入量为 2.2~3.9 μg。世界卫生组织（WHO）制定的每日耐受摄入量（TDI）暂行标准为 0.04 μg /千克体重，折算为成人每日摄入量约 2~3 μg，这也相当于1 μg /升水。这表明，世界卫生组织的建议标准仍然存在健康风险，可能需要调整。该研究也是世界上首次从慢性染毒人群的体内检出微囊藻毒素，填补了该领域的研究空白。

图5 巢湖35名随机抽取渔民的血清 中微囊藻毒素MCs的LC/MS/MS 检测结果（血清样本采集时间为 2005 年 7月19日至7月22日）（来源：Chen et al. 2009）

图6 巢湖甲壳类、软体类及鱼类肌肉中的微囊藻毒素含量（样本采集于2005年7月）（来源：Chen et al. 2009）

图7 基于35份样本的21项生化指标与微囊藻毒素浓度，进行 PCCA 分析得到的前两个主成分散点图（来源：Chen et al. 2009）

以上结果表明，即便长期暴露剂量处于WHO建议的每日耐受摄入量范围内，也可能已造成肝损伤。对于专业渔民这类高暴露人群，长期接触微囊藻毒素存在明确的健康损害风险。

上述研究结果发表在生态毒理学领域的经典期刊——美国毒理学会（Society of Toxicology, SOT）的官方杂志Toxicological Sciences，第一作者陈隽（现为东湖国家站站长）：Chen J, Xie P, Li L, Xu J. 2009. First identification of the hepatotoxic microcystins in the serum of a chronically exposed human population together with indication of hepatocellular damage. Toxicological Sciences, 108(1), 81-89（全文链接：https://academic.oup.com/toxsci/article/108/1/81/1676648）

四、学术贡献

1. 两个重要贡献

① 全球首次实证：在自然慢性暴露人群（巢湖渔民）血清中检出微囊藻毒素 MC（平均 0.39 ng/mL），证实低剂量长期暴露可进入人体循环。

② 肝损伤直接证据：MC 浓度与ALT/AST/ALP/LDH等肝功能指标显著正相关，证明世界卫生组织（WHO） 的每日耐受量（TDI）不足以保护人体健康，需要向下调整。

注：第②个结论被后续的研究进一步证实——东湖站于2010年对巢湖周边生活的居民的血液重新进行了采集，运用超高效液相色谱-串联质谱法（UPLC-MS/MS）对 144 份血清样本进行了检测，其中 92 份样本检出MC，中位数为 0.016 ng/ml；受试人群日均摄入量约为 0.15~0.27 μg MC-LR，远低于WHO推荐的限值（每人每日2.4 μg MC- LR）。MC暴露引起了显著的氨基酸代谢紊乱，并诱发肾功能损伤（见：He J^#, Chen J^#, Chen F, Chen L, Giesy JP, Guo Y, Liang G, Deng X, Wang W, and Xie P*. 2022. Health risks of chronic exposure to small doses of microcystins: An integrative metabolomic and biochemical study of human serum. Environmental Science & Technology, 56: 6548-6559）。

上述两个重要贡献，可以从国际同行的客观评价中得到印证：

在The Minnesota Department of Health, Environmental Health Division（美国明尼苏达卫生部环境卫生处）的一份健康咨询报告中，关于巢湖专业渔民血液中检测出MC以及与人类健康的关联性等研究结果被详细引述，尤其是对该研究的意义给予了高度评价（红下划线部分），认为“这一研究重要，因为它首次通过分析手段从慢性染毒人类血清样品中检测出MC，并发现MC导致了酶水平的升高（Chen et al. 2009）。这也表明即使是TDI水平的暴露，也可能对健康产生影响。”

（截自上述报告的第7页）

2. 被国际同行誉为开山之作（Milestone/Pioneer work）

 3. 可称之为微囊藻毒素对人类健康影响的四大标志性进展之一

五、学术影响

该论文已被SCI引用394次，在该杂志2009年发表的277篇论文中，引用次数排名第3，连续多年入选Web of Science高被引论文，产生了显著的学术影响力。

根据科研数据平台Dimensions的文献公开详情页信息，这篇发表在Toxicological Sciences的论文目前总被引425 次。与同领域其他文献相比，本文属于超高被引成果，引用量约为领域平均水平的45 倍。

该研究结果受到广泛关注，被世界卫生组织的指南、欧洲食品安全局的外部科学报告、众多英文专著等详细引述，为微囊藻毒素的健康风险评估以及TDI修订提供了重要科学依据。引用案例如：

1.     World Health Organization. 2021. Toxic Cyanobacteria in Water: A Guide to Their Public Health Consequences, Monitoring and Management【译：水中有毒蓝藻，其公共卫生后果、监测和管理指南】。它既是WHO 官方技术指南手册，同时也是全球环境科学、公共卫生、毒理学领域广泛使用的权威高校教材/教学指定参考书，具有极高的影响力，2021年出版以来已被引用702次，是同领域引用的105倍！

2.     European Food Safety Authority)（译：欧洲食品安全局）. 2016. Review and analysis of occurrence, exposure and toxicity of cyanobacteria toxins in food (EXTERNAL SCIENTIFIC REPORT) 【译：食品中蓝藻毒素的发生、暴露和毒性的回顾与分析（外部科学报告）】

3.     Selendy JMH (ed.). 2012. Water and Sanitation Related Diseases and the Environment: Challenges, Interventions and Preventive Measures 【译：水与卫生相关疾病与环境：挑战、干预与预防措施】. Wiley-Blackwell（This book is an essential resource for all graduate students, postdoctoral scholars, and professionals in infectious disease, public health and medicine, chemical and environmental engineering, and international affairs.译：本书是传染病、公共卫生与临床医学、化学与环境工程、国际事务等领域的研究生、博士后研究人员及行业从业人士必备参考资料）该教科书出现在多达22个Wikipedia词条中！

33指Chen et al. 2009

4.     被其它数十部英文教科书和专著等广泛引用

5.     被国际著名的Eurofins Abraxis公司（欧陆集团旗下美国阿博利斯检测公司）关于人血清中微囊藻毒素ELISA检测方法列为支撑文献

六、结语

1.       本研究属于立足国家需求的开拓性探索。东湖国家站历经8年研究筹备与实验探索完成该项工作，论文发表后又历经17年的学界反复检验；研究团队依托灵敏度更高的检测分析技术持续开展验证试验，不断夯实核心研究结论，迄今为止已走过了25个年头；

2.       本研究实现了领域内重要突破：在全球范围内首次于慢性微囊藻毒素（MC）暴露人群的血液样本中检出 MC，并明确证实MC暴露与人群肝损伤之间存在显著关联；

3.       基于流行病学与毒理学证据，研究提出，世界卫生组织现行饮用水中 MC-LR 限值1μg/L的标准偏于宽松，建议下调该安全限值，方能充分保障居民饮用水健康安全；

4.       该成果刊发于毒理学领域老牌权威期刊——Toxicological Science，虽不属于当下热门的“明星期刊”，但从2009年发表以来，获得了国际同行的广泛认可与高度评价，被世界卫生组织官方技术指南、大量学术论文、专业教材及专著持续高频引用，历经时间检验，可称得上水生态毒理学领域的经典之作。

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