海藻生物活性研究進展.doc

【綜述】海藻生物活性研究進展概況摘 要：本文簡要介紹了海藻生物活性物質研究概況，并對生物技術在這一領域的應用前景做了初步的討論與展望。近年來隨著生物科技的迅速發(fā)展，國內(nèi)外海藻生物活性物質的研究有了長足進步，許多國家均不同程度地開展了海洋生物活性物質抗腫瘤、抗病毒、抗真菌、抗心腦血管疾病、抗炎、抗艾滋病及提高機體免疫功能方面的研究。發(fā)現(xiàn)了大批具有上述作用的新穎化學成分。海藻(Algae)是海洋中的低等隱花植物，全世界約有3萬余種，被人類廣為利用的海藻主要是褐藻、紅藻、綠藻和藍藻，約百余種。目前的研究顯示藻類植物含有多種抗腫瘤、抗病毒、抗細菌、真菌、抗氧化、抗心血管疾病、提高免疫的活性物質。關鍵詞：海藻、生物活性、抗腫瘤、抗病毒、抗細菌、抗真菌、抗氧化、抗心血管疾病海藻與人類有著非常密切關系，它作為重要的藥物資源在我國傳統(tǒng)中醫(yī)藥中已有悠久的藥用歷史，在神農(nóng)本草經(jīng)、本草綱目、千金方等著作中早有收錄，海帶、昆布、羊棲菜、海蒿子等海藻常用于治療甲狀腺腫、前列腺增生、淋巴結結核及惡性淋巴瘤、乳腺增生、炎癥(如肥厚性咽炎、類風濕性關節(jié)炎、痛風)；另外還用于治療甲亢、眼病、不孕癥、高脂血癥、高膽固醇血癥等多種疾病。近年來取得的這些成果，為海藻生物活性物質的開發(fā)提供廣闊的前景。1、 抗腫瘤萜類是海藻中報道較多的一類抗腫瘤活性成分。松節(jié)藻科凹頂藻屬Laurencia是萜類的“天然工廠”，富含各種具細胞毒活性的鹵代三萜、二萜、倍半萜。如鈍形凹頂藻Lobtusa中分離到兩種具角鯊烯三萜骨架的溴代醚，都具有抗腫瘤作用1。大量藥理及臨床研究表明，海藻多糖能激活免疫受體，提高機體的免疫功能，在用于癌癥的輔助治療中，具有毒副作用小、安全性高、抑瘤效果好等優(yōu)點2。海帶在我國有悠久的食用歷史，具有豐富的營養(yǎng)價值和多種生物學功能多項研究表明，海帶多糖具有抗腫瘤作用。從海帶提取的高純度U2巖藻多糖類物質注入人工培養(yǎng)的骨髓性白血病細胞和胃癌細胞，其細胞內(nèi)的染色體就會被自有酶所分解，而正常細胞不受影響2。施志儀等研究發(fā)現(xiàn)海帶褐藻糖膠可抑制人肝癌細胞進入對數(shù)生長期，從而抑制腫瘤的生長。此外，海藻多酚同樣也是具有較強的抗腫瘤作用，根據(jù)實驗推測透析液最佳抑制濃度在0085010mgmL_1左右。并指出鼠尾藻中的多酚化合物對腫瘤細胞株的抑制作用還與海藻多酚的相對分子質量有關，高相對分子質量的海藻多酚抗腫瘤作用強于低相對3。2、 抗病毒許多海藻多糖(多數(shù)為硫酸多糖)也具有抗病毒活性。一種基于角叉菜膠的陰道消毒Carraguard可有效抑制HIV和其他性傳播病原，已經(jīng)在南非和博茨瓦納進入了期臨床試驗。鹿角菜(Pelvetia siliquosa)和墨角藻屬褐藻(Fucusistich s)中的巖藻聚糖可抑制呼吸道合胞病毒RSV、人乙肝病毒HBV、人類免疫缺陷病毒HIV及人單純皰疹病毒HSV I、等多種病毒_1 。墨角藻Fu s vesiculosus、印度洋中的一種紅藻、石莼Ulva lact ca中都發(fā)現(xiàn)了抗HIV等病毒活性的多糖。除了常見褐、紅藻外，太平洋裂膜藻(Schizyninia pacifica)中的硫酸多糖也可特異性抑制HIV病毒逆轉錄酶10。研究表明海藻多糖的抗病毒作用是主要通過增強免疫和阻止病毒吸附兩種途徑實現(xiàn)的15,21,22。另外其抗癌、抗病毒活性可能還與其可清除病理狀態(tài)下白細胞呼吸爆發(fā)產(chǎn)生的過多活性氧(從而避免了正常生物大分子、細胞、組織、機體損傷)有關4。綠藻多糖不僅能夠抑制病毒的吸附，而且能影響到病毒復制。從而成為一種有效的抗病毒活性成分。病毒吸附可分為兩個階段，一是病毒體與細胞接觸，進行靜電結合，此過程是非特異的，可逆的。二是病毒表面位點(蛋白質結構)與宿主細胞膜上相應受體結合，此過程是特異的，非可逆的。綠藻硫酸多糖通常能抑制以上兩個過程，通過掩蓋病毒膜糖蛋白上的有效位點或與宿主細胞的CD4受體結合阻斷病毒對宿主細胞的吸附從而實現(xiàn)抗病毒作用。通常，抗病毒活性依賴于它們的硫酸化程度。硫酸化程度加大后，抗病毒活性增強5。3、抗細菌、真菌海藻中的抗菌活性物質多為結構獨特的鹵代化合物、膽堿、酚類、萜烯類、單寧、多烯脂肪酸等。如，海門冬屬含有抗菌活性的鹵代甲烷；在松節(jié)藻科中含有較多具抗菌活性的溴酚類化合物；馬尾藻和某些紅藻、綠藻均含有馬尾藻素，為含硫、氮的酚類，活性極強，對很多微生物都有抑制作用；凹頂藻等中的鹵代化合物，鈣扇藻、網(wǎng)地藻等海藻中的萜類化合物常具有抗菌活性6,7。另據(jù)報道，在Deliseapulchra中分離到的一種鹵代呋喃酮(圖8)具有良好的抗細菌活性，可阻止多種病原菌聚集形成菌落，將有可能用于治療膽囊纖維化患者肺部的銅綠假單胞菌慢性感染8,9。4、抗氧化海藻中富含具有抗氧化活性的海藻多糖及超氧化物歧化酶(SoD)，海藻多糖還可增強SOD的抗氧化活性10，11，12，除此之外，海藻中的抗氧化成分還有褐藻多酚，如昆布、海黍子多酚。呂志華等對青島的24種海藻作了對不飽和脂質氧化的抑制作用的篩選，發(fā)現(xiàn)海黍子較強；魏玉西等也發(fā)現(xiàn)鼠尾藻和海黍子的乙醇提取物有較強抗氧化能力，其成分也是多酚類13,14。海藻中的多不飽和脂肪酸也具有抗氧化活性15,16。近年來的研究表明，過多的活性氧自由基對吞噬細胞本身及其他細胞、組織及生物大分子有破壞作用，而脂質過氧化加速又可造成正常細胞的破壞和死亡。海藻硫酸多糖（L）具有清除活性氧的作用，是有效的自由基清除劑 。5、 抗心血管疾病一些特殊的甜菜堿如石莼甜菜堿能降低血漿膽固醇水平，褐藻氨酸及其二草酸鹽具有明顯的降壓作用，且結構簡單，原料易得，如昆布氨酸等。另外，從多種褐藻中可提取到巖藻甾醇，也具降血膽固醇作用17，18。某些海藻多糖類成分具有腦心血管活性，如褐藻酸鹽、角叉菜膠、巖藻聚糖、海帶多糖、紫菜多糖、石莼多糖等據(jù)報道多有降血脂、減少膳食膽固醇吸收、降肝脂、降血糖、降血壓等功效19,20-22。據(jù)報道，海藻多糖降低過氧化脂質水平、預防動脈粥樣硬化功能是通過抗氧化來實現(xiàn)的，防治高血壓則是通過對NO及血管緊張素等因子產(chǎn)生釋放的調節(jié)來實現(xiàn)的。另外海藻酸鈉、巖藻聚糖還可抑制血小板凝結(預防血栓)，萱藻、鼠尾藻、海帶、石莼多糖的體外抗血小板凝集作用也有報道。6、 提高免疫活性日本石原會社產(chǎn)業(yè)公司曾在東南亞海域藻類中發(fā)現(xiàn)了一些種的提取物對小鼠細胞有免疫抑制作用，這有可能用于開發(fā)治療自身免疫疾病的藥物(如風濕性關節(jié)炎、紅斑狼瘡等)。另外據(jù)報道螺旋藻多糖、巖藻聚糖等海藻多糖可刺激實驗動物及人類免疫細胞增殖，增強免疫力23,24,25 。螺旋藻多糖能夠非常明顯地促進小鼠脾細胞對絲裂原刀豆素( 的增殖反應，提高小鼠機體的免疫功能)。極大螺旋藻胞外多糖可提高小鼠自然殺傷（+,）細胞的活力- 促進白細胞介素產(chǎn)生及增強淋巴細胞和混合淋巴細胞的轉化功能。進入二十一世紀來，人們對糖類物質的生物學功能有了新的認識，發(fā)現(xiàn)多糖及糖復合物參與了細胞的各種生命活動的調節(jié)，如免疫細胞間信息的傳遞與感受。日本研究人員對可食海藻 的熱溶提取物多糖進行研究。在內(nèi)毒素無響應(. H5 H(L 小鼠實驗中，表現(xiàn)出脾細胞:B3 合成活性的提高，并且對小鼠的抗金葡球菌的吞噬細胞的消化活性具有促進作用，并對胞質分裂，MFGN?FOMF *P 的釋放和腫瘤壞死因子P 也有相同的促進作用。進一步研究表明，此海藻多糖對脾細胞多克隆抗體（ QKA 和QK$）的生成上有促進作用。風濕性關節(jié)炎、紅斑狼瘡等）。另外據(jù)報道螺旋藻多糖、巖藻聚糖等海藻多糖可刺激實驗動物及人類免疫細胞增殖，增強免疫力。海藻多糖能明顯的提高小鼠巨噬細胞的吞噬指數(shù)，增強小鼠的非特異性免疫功能，增加小鼠的足腫脹度和抗體生成細胞數(shù)，提高小鼠的體液和細胞免疫。./7 小結 生物技術 推動海藻生物活性物質開發(fā)的新動力盡管海藻中發(fā)現(xiàn)了眾多具有抗腫瘤、抗真菌、抗細菌、抗病毒等生物活性的化學成分，但除了海藻多糖、高不飽和脂肪酸等含量大的成分以外，相當一部分海藻活性化合物在藻體中的含量是非常微小的，很多野生海藻在自然界中的生物量也是有限的，而這些化合物獨特復雜的結構又使得化學合成技術難度大或不經(jīng)濟，對這些化合物的深入的藥理研究及進一步的臨床研究步履維艱，這可能也是目前進入市場的海藻藥物或保健品主要集中在多糖及高不飽和脂肪酸方面的一個重要原因。怎樣解決海藻生物活陛物質開發(fā)所面臨的藥源問題，蓬勃發(fā)展的基因工程、細胞工程、發(fā)酵工程等生物技術可能給我們提供新的啟示。結合國內(nèi)外相關方面的研究概況及海藻本身的生物學特性，我們認為，對解決海藻藥源問題最具潛力的生物技術可能是藥用海藻的人工栽培技術、海藻組織培養(yǎng)和細胞大規(guī)模懸浮培養(yǎng)技術以及生物工程育種技術。參考文獻1 張翼 李曉明 王斌貴海藻生物活性物質研究的回顧與展望J科學前沿與學術評論，2005，27(7)：572 劉海洲，劉均洪海藻多糖的生物活性及醫(yī)藥應用研究新進展J化工科技市場，2005，20(7)：30-313 揚會成，董士遠，羽尊英.郭玉華，李瑞雪，曾名勇J海藻中多酚類化學成分及其生物活性研究進展J，中國海洋藥物雜志J2007，26(5)：554 張翼 李曉明 王斌貴. 海藻生物活性物質研究的回顧與展望J科學前沿與學術評論，2005，27(7)：585 張會娟，毛文君，房芳，李紅燕，齊曉輝綠藻多糖結構與生物活性研究進展J科學視野，2O09，33(4)：916 西澤一俊海藻的生理活性物質中國海洋藥物，1993，12(1)：47- 517 陳灼華，鄭怡，莊惠如10種紅藻和褐藻抗細菌抗真菌活性的研究福建師范大學學報(自然科學版)，1994，10(4)：75-79.8 15Albertus JSMedicinal and pharmaceutical uses of seaweednaturalproducts：A reviewJournal of Applied Phycology，2004，16：245-262 9 Kjelleberg S，Steinberg PSurface warfare in the seaMicrobiologyTod ay，2001，28：134 13510 王炳巖，季宇彬海藻多糖對白血病L615小鼠LPO含量及GR、GSH-PX、CAT、SOD酶活性的影響中醫(yī)藥信息，1994，11(5)：4345.11 張健，蘇秀榕，張士達等裙帶菜降血脂及抗氧化活性的研究遼寧師范大學學報(自然科學版)，1998，21(2)：14815112 羅廣華，王愛國，柯德森海藻中清除自由基的物質熱帶亞熱帶植物學報，1998，6(1)：151813 呂志華，于廣利，遲連利海黍子多酚對亞油酸甲酯氧化的抑制作用中國海洋藥物，2001，20(6)：25-2814 宗燦華，田麗梅. 枸杞多糖對2型糖尿病大鼠胰島素抵抗及脂聯(lián)素基因表達的影響J. 中國康復理論.2008.14(6):531-532.15 魏玉西，于曙光兩種褐藻乙醇提取物的抗氧化活性研究海洋科學，2002，26(9)：495116 黃海蘭，趙祖亮，王斌貴磷鉬絡合物法與B胡蘿 素亞油酸法測定海藻脂類成分抗氧化活性的比較中國油脂，2005，30：3235 17 蔡慎初海藻消癭方治療甲狀腺腺瘤的療效觀察中國中藥雜志，1997，22(2)：120121 18 范曉，周永航海藻中的甜菜堿及其類似物海洋科學，1999，23(3)：242619 Albertus JSMedicinal and pharmaceutical uses of seaweednaturalproducts：A reviewJournal of Applied Phycology，2004，16：245-26220 王兵，黃巧娟羊棲菜多糖降血糖作用的實驗研究中國海洋藥物，2000，19(3)：33-3521吳壽金降血糖