《Harmful Algae》：Passive sampling and molecular networking for surveillance of lipophilic marine biotoxins along the south coast of Korea
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韩国南部海岸2022年脂溶性海洋毒素时空分布及生物富集研究，通过SPATT被动采样与分子网络质谱联用，首次检测到PTXs相关新特征，发现双壳类仅积累hYTX且高峰延迟，市场贝壳急性风险低但需关注慢性暴露，证实综合监测对海产品安全的必要性。
Mungi Kim | Young Kyun Lim | Youngnam Kim | Jihyun Cha | Xiaowan Liu | Leo Lai Chan | Kenneth M.Y. Leung | Seung-Ho Baek | Seongjin Hong
韩国中部国立大学海洋环境科学系及海洋环境科学研究所，大田，34134，韩国
摘要
亲脂性海洋生物毒素（LMTs）在沿海生态系统中越来越多地被报道，对海产品的安全性和公共健康构成了威胁。本研究通过整合浮游植物和贻贝采样与被动固相吸附毒素追踪（SPATT）技术以及基于分子网络的高分辨率质谱分析，调查了2022年韩国南部沿海地区LMTs的空间和季节分布情况。硅藻在浮游植物群落中占主导地位，但在春季和夏季的毒素高峰期，产毒甲藻如Dinophysis acuminata和Gonyaulax spinifera也会出现。在浮游植物中检测到了四种LMTs，包括pectenotoxin-2（PTX2）、PTX1、yessotoxin（YTX）和homo-YTX（hYTX），而贻贝则主要积累hYTX，且其积累峰值较晚，这与双壳类动物中毒素的长期滞留现象一致。SPATT技术能够检测到更广泛的毒素谱系，包括okadaic acid（OA）、dinophysistoxin-1（DTX1）、azaspiracid-2（AZA2）和domoic acid（DA），并且通常比生物样本更早地检测到这些毒素。SPATT与分子网络技术的结合应用进一步揭示了基于MS/MS光谱相似性的潜在PTX相关特征，这些特征在浮游植物或贻贝中并未被观察到。通过对市售贝类中游离毒素形式的饮食暴露评估，结果表明其危害商数和指数远低于监管阈值，表明急性健康风险较低。然而，在国内海产品中反复检测到LMTs引发了人们对慢性暴露的担忧。将SPATT与分子网络技术相结合，对于早期生物毒素监测非常有效，这突显了持续多矩阵监测以确保海产品安全的重要性。
引言
海洋生物毒素是由有害微藻产生的天然次级代谢产物。由于它们与有害藻华（HABs）有关，因此其存在日益受到关注，这些有害藻华会对海洋生态系统、海产品安全及沿海经济产生负面影响（Griffith和Gobler，2020；Hallegraeff等，2021）。迄今为止已描述了200多种海洋生物毒素（Gerssen等，2011），其中许多会在滤食性生物（如贝类和鱼类）体内积累，从而通过食物链传递对人类健康构成风险（Liu等，2019；Zhao等，2022）。在各类海洋生物毒素中，亲脂性海洋生物毒素（LMTs）在监测项目中被报道的频率最高。这类毒素包括okadaic acid（OA）、dinophysistoxins（DTXs）、pectenotoxins（PTXs）、yessotoxins（YTXs）和azaspiracids（AZAs），它们都已知会在双壳类动物体内积累并影响海产品安全（Lane等，2010；Li等，2014）。
在韩国沿海水域，尤其是在水产养殖活动集中的南部沿海地区，PTXs和YTXs等LMTs在浮游植物和贝类中的存在已被多次记录（Kim等，2022、2023、2025）。已知的产毒藻类，如Dinophysis acuminata、D. fortii和Gonyaulax spinifera，在韩国水域中经常被检测到（Kim等，2023、2024），而Protoceratium reticulatum和Lingulodinium polyedrum则仅偶尔被检测到（Paz等，2007；Pizarro等，2008）。然而，后者在其他地区是公认的YTX生产者，因此在韩国的毒素监测中仍然具有重要意义。尽管有这些报告，但毒素事件的频率和强度仍然变化很大，传统的采样方法往往无法捕捉到它们的偶发出现或低水平存在。
为克服这些限制，开发了被动采样设备，如被动固相吸附毒素追踪（SPATT）。SPATT在部署过程中持续吸附溶解的毒素，生成与滤食性生物体内毒素积累时间相平行的时间积分曲线。这种方法提高了检测灵敏度，减少了基质干扰，并能够捕捉到传统监测可能错过的偶发污染事件（MacKenzie等，2004；Rundberget等，2009；Zendong等，2016）。因此，SPATT已成为研究沿海水域LMTs存在的宝贵补充工具。
除了现场监测技术的进步外，分析方法的发展也进一步扩大了LMTs的检测范围。高分辨率质谱（HRMS）结合分子网络分析，提供了一种非靶向的方法来表征毒素多样性。分子网络根据碎片化相似性将串联质谱数据组织成簇，从而能够识别已知毒素及其结构相关的类似物，而这些类似物在靶向液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）工作流程中常常被忽略（Olivon等，2017；Wang等，2016）。应用于含有Dinophysis和Prorocentrum的环境样本的研究揭示了具有独特结构特征的多种OA和DTX衍生物，展示了在复杂基质中发现隐秘类似物的潜力（Sibat等，2021；Wu等，2020）。
尽管方法上有这些进步，但韩国对LMTs的监管框架仍不如欧盟和美国完善。目前国内标准主要针对腹泻性贝类中毒（DSP）、麻痹性贝类中毒（PSP）和失忆性贝类中毒（ASP）毒素（MFDS，2009），而其他主要LMTs（如YTXs、PTXs和AZAs）的阈值尚未确定。鉴于南部沿海地区是重要的水产养殖和生产海产品区域，这一监管空白尤为令人担忧。此外，气候变化正在推动亚热带和热带甲藻向极地扩展，从而增加了新的或以前未受监管的毒素进入韩国沿海生态系统的可能性（Gobler等，2017；Kim等，2011）。
综上所述，这些问题凸显了需要更全面的监测策略，以便能够检测到已知的和新兴的LMTs，并提高时间和分析分辨率。在这项研究中，我们调查了2022年使用SPATT设备从韩国南部沿海收集的浮游植物、野生贻贝和溶解相样本中LMTs的季节性和空间分布。通过结合定量LC-MS/MS与基于HRMS的分子网络分析，我们旨在扩展LMTs多样性的表征范围，并探索可能未被检测到的结构相关类似物。这种综合方法加强了毒素动态监测的框架，为保障韩国海产品安全和保护沿海生态系统提供了关键的基线数据。
2022年1月至12月（9月和11月除外），对韩国南部沿海的13个站点进行了生物和水质参数的调查（图1）。使用20-μm网眼的浮游网采集浮游植物样本（n=127），并通过200-μm网眼过滤以去除大型浮游动物和杂物。将20–200 μm的浮游植物部分转移到20-μm尼龙网膜过滤器上（Millipore，Merck，德国达姆施塔特），现场快速冷冻，并在–20°C下储存直至毒素分析。
2022年，韩国南部沿海的浮游植物群落以Bacillariophyceae为主，占总生物量的约65%（图S1和表S7）。Cryptophyceae（21.2%）、Dinophyceae（10.0%）和Dictyochophyceae（0.2%）紧随其后，其余小型类群合计贡献不到5%。这种分布反映了相对稳定的分类组成，与该地区的先前调查结果一致（Kim等，2023）。季节性变化显示...
本研究调查了韩国南部沿海产LMTs的微藻及其在浮游植物和贻贝中的生物积累情况。SPATT检测到了传统生物监测方法未能捕捉到的低浓度LMTs，证明了其在痕量毒素监测中的实用性。分子网络分析突出了潜在LMT相关特征的MS/MS光谱相似性模式，表明该地区存在以前未被识别的化学多样性。
韩国疾病控制与预防机构（KDCA）2020年
Mungi Kim：撰写——初稿撰写、可视化、调查、正式分析、数据管理、概念构思。
Young Kyun Lim：调查、正式分析、数据管理。
Youngnam Kim：调查、正式分析。
Jihyun Cha：调查、正式分析。
Xiaowan Liu：方法学设计、正式分析。
Leo Lai Chan：撰写——审稿与编辑、方法学设计、正式分析。
Kenneth M.Y. Leung：撰写——审稿与编辑、方法学设计、正式分析。
Seung-Ho Baek：撰写——审稿与...
