本文由Pawanjit K. Sandhu、Julia T. Solonenka和Susan J. Murch*共同撰写，发表于2024年的《Scientific Reports》期刊。研究的主要机构为加拿大不列颠哥伦比亚大学化学系。该研究聚焦于商业捕捞的龙虾（Homarus americanus）中神经毒性非蛋白质氨基酸（non-protein amino acids, NPAAs）的分布及其对人类健康的潜在风险。
NPAAs是一类天然存在的代谢物，其化学结构与蛋白质的构建单元——氨基酸相似。其中，β-甲基氨基-L-丙氨酸（β-N-methylamino-L-alanine, BMAA）是一种由蓝藻产生的神经毒性NPAAs，能够在生态系统和食物链中积累。BMAA最早于1967年在关岛的苏铁种子中发现，并与一种名为肌萎缩侧索硬化症/帕金森病-痴呆复合症（ALS-PDC）的神经退行性疾病有关。近年来，BMAA在鱼类、贝类、鲨鱼和海豚等海洋生物中的积累引起了广泛关注，尤其是在蓝藻水华（cyanobacterial blooms）频发的地区。BMAA的暴露与神经退行性疾病（如ALS和阿尔茨海默病）的关联性也引发了科学界的担忧。
加拿大龙虾产业是该国最具价值的海产品产业之一，年出口额超过20亿加元。尽管此前有两项研究检测了龙虾组织中BMAA的存在，但尚未有全面的研究探讨BMAA及其异构体在龙虾中的分布及其对人类健康的潜在影响。因此，本研究旨在填补这一空白，评估商业捕捞的龙虾中BMAA及其异构体的分布情况，并探讨其对人类健康的潜在风险。
研究团队从2021年和2022年的商业捕捞中分别选取了4只龙虾（4只雄性和4只雌性），并对其眼球、大脑、腿、钳子、尾部和卵（雌性）等组织进行了分析。研究采用了一种经过验证的反相色谱-串联质谱法（reverse phase chromatography—tandem mass spectrometry）来检测和定量BMAA及其异构体，包括N-(2-氨基乙基)甘氨酸（AEG）、2,4-二氨基丁酸（DAB）和β-氨基甲基-L-丙氨酸（BAMA）。
龙虾样本从当地超市采购，经过烹饪和冷冻处理。研究人员将龙虾组织分为不同部分，包括尾肉、钳肉、大脑、眼球、腿和卵（雌性）。每个组织样本经过均质化、离心和过滤处理后，提取游离氨基酸和蛋白质结合氨基酸。蛋白质部分通过酸水解处理，最终使用超高效液相色谱-串联质谱（UPLC-MS/MS）进行分析。
每个组织样本进行了三次提取分析，数据通过TargetLynx软件导出，并使用Excel和RStudio进行统计分析。研究比较了不同年份、性别和组织中BMAA及其异构体的浓度差异，并评估了人类通过食用龙虾钳肉和尾肉暴露于这些神经毒素的风险。
研究结果显示，BMAA及其异构体在所有龙虾组织中均有检出，但其浓度因个体、性别和捕捞年份而异。2021年捕捞的龙虾中BMAA的浓度显著高于2022年，而BAMA在2022年的龙虾中浓度更高。具体而言： - BMAA在龙虾大脑、钳子、眼球、卵、腿和尾部均有检出，总浓度最高达46.1 ng/g。 - AEG在所有组织中均有检出，且在蛋白质结合部分中的浓度显著高于游离氨基酸部分。 - DAB是最丰富的NPAAs，浓度最高达883.4 ng/g，且在游离氨基酸部分中的浓度显著高于蛋白质结合部分。 - BAMA的分布与其他NPAAs略有不同，主要在尾部、钳子和卵中检出。
研究还发现，雄性和雌性龙虾在代谢NPAAs方面存在差异。例如，AEG在雄性龙虾的游离氨基酸部分中浓度较高，而DAB在雌性龙虾的游离氨基酸部分中浓度较高。
本研究的背景是加拿大新不伦瑞克省近年来频繁发生的蓝藻水华事件，以及该地区报告的神经系统疾病病例。尽管公共卫生部门未确认这些病例与蓝藻毒素的直接关联，但研究数据显示，大多数患者曾在发病前两年内食用过新鲜或冷冻龙虾。龙虾生活在浅海水域，容易受到蓝藻水华的影响，因此可能成为人类暴露于BMAA及其异构体的重要途径。
BMAA的神经毒性已在多项研究中得到证实，其可能导致蛋白质错误折叠、神经炎症和神经元损伤。尽管本研究中检测到的BMAA浓度低于急性毒性水平，但长期暴露可能对健康构成潜在风险。此外，DAB在斑马鱼模型中表现出比BMAA更强的神经毒性，而AEG在进化过程中曾作为RNA的前体分子，其生物活性仍需进一步研究。
本研究首次全面评估了商业捕捞龙虾中BMAA及其异构体的分布情况，揭示了这些神经毒素在龙虾组织中的积累及其对人类健康的潜在风险。研究结果表明，BMAA及其异构体的浓度因捕捞年份、龙虾性别和组织类型而异，建议在蓝藻水华频发的年份和地区对龙虾捕捞进行定期监测，以降低人类暴露风险。
研究还探讨了BMAA及其异构体的生态毒理学意义，特别是DAB和AEG的潜在神经毒性。这些发现为进一步研究NPAAs的代谢机制和生物活性提供了重要线索。
总之，本研究不仅为科学界提供了关于BMAA及其异构体在龙虾中分布的新见解，还为公共卫生部门和龙虾产业提供了重要的风险管理建议。