沙蜇(Nemopilema nomurai)和白色霞水母(Cyanea nozakii)刺丝囊毒素的溶血活性、细胞毒性比较研究

水母刺丝囊含有毒性多肽或蛋白类物质,水母旺发增加了其毒害风险.本文以我国北方海域近年大型水母旺发的优势种-沙蜇(Nemopilema nomuraiKishinouye,1922)和白色霞水母(Cyanea nozakii Kishinouye,1891)为研究对象,对其刺丝囊的分布特征、毒素组成以及毒素的生物学活性进行了一系列比较研究,以期为评估和管理两种水母的毒害风险提供科学依据,主要研究结果如下:1.显微镜观察结果显示:两种水母的刺丝囊均成簇排列在触手上,白色霞水母排列相对集中,沙蜇相对分散;白色霞水母触手的刺丝囊的分布密度(14909±349cysts/cm2)高于沙蜇的(9008±309cysts/cm2);沙蜇有无刺等丝刺胞、全刺等丝刺胞、等刺短端宽刺胞和异刺短端宽刺胞4种刺丝囊,白色霞水母有无刺等丝刺胞、中刺等丝刺胞、全刺等丝刺胞3种刺丝囊;白色霞水母刺丝囊多为椭球形,沙蜇刺丝囊多为球形.2.利用珠式组织研磨仪破碎刺丝囊提取毒素蛋白,结果显示:两种水母刺丝囊在破碎总时长120s时均达最大破碎效率;两种水母刺丝囊毒素粗提液的总蛋白浓度均随着刺丝囊悬液密度的升高而升高,沙蜇刺丝囊毒素粗提液总蛋白浓度可达0.22mg/mL-0.3mg/mL,高于白色霞水母(0.18mg/mL-0.28mg/mL);沙蜇单个刺丝囊总蛋白含量略高于白色霞水母.3.对两种水母刺丝囊毒素蛋白的溶血活性比较研究结果显示:沙蜇和白色霞水母刺丝囊毒素对家鸡、乳鸽和山羊三种动物的血红细胞均有溶血活性,且溶血作用具有明显的剂量和时间依赖性.同一时间内,白色霞水母毒素对三种动物血红细胞的半数效应浓度(如:对家鸡、乳鸽和山羊血红细胞的EC50–30min分别是72.14μg/mL、73.84μg/mL和63.62μg/mL)显著低于沙蜇刺丝囊毒素的半数效应浓度(如:对家鸡、乳鸽和山羊血红细胞的EC50-30min分别是80.35μg/mL、80.81μg/mL和69.69μg/mL);白色霞水母刺丝囊毒素在单位体积的反应体系内达到其溶血作用EC50值时所需要的刺丝囊数量(如:对家鸡、乳鸽和山羊血红细胞的EC50–30min分别需721cysts、738cysts和636cysts,约相当于0.048、0.050和0.043cm2的白色霞水母触手蜇刺作用)与沙蜇相当(如:对家鸡、乳鸽和山羊血红细胞的EC50–30min分别需730cysts、735cysts和634cysts,约相当于0.081、0.082和0.070cm2的沙蜇触手蜇刺作用);两种水母毒素对山羊血红细胞的溶血活性强于对家鸡、乳鸽的溶血活性.结果说明:白色霞水母刺丝囊毒素的溶血作用更强,但就单个刺丝囊的溶血活性而言两种水母相当;哺乳动物血红细胞与鸟类对两种水母毒素的敏感性有差异.4.对两种水母刺丝囊毒素蛋白的细胞毒性比较研究结果显示:沙蜇和白色霞水母刺丝囊毒素对人表皮癌细胞(A-431)、小鼠皮下结缔组织细胞(A9)、人横纹肌瘤细胞(A-673)等三种细胞的存活率均有抑制作用,且该作用具有显著的剂量和时间依赖性.同一时间内,白色霞水母刺丝囊毒素对A9、A-673和A-431细胞毒性的半数效应浓度(如:对A9、A-673和A-431的EC50-24h分别为49.8μg/mL、43.6μg/mL和40.9μg/mL)低于沙蜇刺丝囊毒素的半数效应浓度(如:对A9、A-673和A-431的EC50-24h分别为78.0μg/mL、70.1μg/mL和68.6μg/mL);白色霞水母刺丝囊毒素达到其细胞毒性EC50值所需要的刺丝囊数量(如:对A9、A-673和A-431的EC50-24h分别需498cysts、436cysts和409cysts,约相当于0.033、0.029和0.027cm2的白色霞水母触手蜇刺作用)低于沙蜇刺丝囊数量(如:对A9、A-673和A-431的EC50-24h分别需709cysts、637cysts和624cysts,约相当于0.079、0.071和0.069cm2的沙蜇触手蜇刺作用);两种水母毒素对A-431、A-673和A9的细胞毒性强于已报道的根口类和旗口类水母毒素对哺乳动物肺、肝、血管平滑肌、神经、乳腺等细胞的毒性.结果说明:白色霞水母刺丝囊毒素的细胞毒性更强,而且就单个刺丝囊的细胞毒性而言,白色霞水母也强于沙蜇;表皮、横纹肌、结缔组织对水母刺丝囊毒素作用敏感.5.上述结果提示白色霞水母比沙蜇的毒性威胁更大,在水母毒害应对策略中应更给予更多关注.