抗輻射的海藻活性物質(zhì)研究概況

1、抗輻射的海藻活性物質(zhì)研究概況潘敏翔，吳久鴻，宋明玉，張峰，史寧， 中國解放軍第306醫(yī)院藥學(xué)部，北京，100101摘要 輻射防護(hù)劑在放射治療、太空探險(xiǎn)甚至核戰(zhàn)等輻射環(huán)境中的應(yīng)用日益受到關(guān)注，但現(xiàn)今所使用的許多人工合成的輻射防護(hù)劑都不太理想，因此，許多研究者將目標(biāo)轉(zhuǎn)移到了豐富的天然藥用植物資源上。為了減少新藥篩選過程中的盲目性，作者對海藻抗輻射活性物質(zhì)進(jìn)行了整理，并對它們新近的研究進(jìn)展進(jìn)行了綜述。關(guān)鍵詞 海藻；活性物質(zhì)；輻射防護(hù)劑；清除自由基隨著二戰(zhàn)后大量大規(guī)模的大氣層核試驗(yàn)進(jìn)行，人類生存環(huán)境中長壽命人工放射性核素的含量不斷增加。而核動(dòng)力事業(yè)的不斷發(fā)展，在給人類帶來效益的同時(shí)，也使環(huán)境中人工放射

2、性核素的含量日趨增多。近年來核能在世界范圍內(nèi)的大規(guī)模應(yīng)用，人們從放射性廢物的長期處置中注意到，在放射性廢物被貯存數(shù)百年后，超鈾元素將成為對環(huán)境產(chǎn)生危害的主要來源1。研究顯示輻射致癌是人類接受低劑量照射引起的并已得到確認(rèn)的致死性健康危害2。危害源于射線直接將能量傳遞給生物分子導(dǎo)致其結(jié)構(gòu)的改變和生物活性的喪失，以及通過水在輻解反應(yīng)中產(chǎn)生的自由基所引起的損傷的間接作用3。輻射防護(hù)劑在由計(jì)劃輻射(如放射治療)和意外輻射(如核電站、天然背景輻射)所引起的輻射接觸等方面具有潛在的利用價(jià)值4。過去，人們對輻射防護(hù)劑的研究主要集中在對化學(xué)合成藥物進(jìn)行篩選，如抗氧化劑、血管緊張素轉(zhuǎn)化酶抑制劑、血管緊張素II受體

3、拮抗劑、金屬元素、免疫調(diào)節(jié)劑、酯多糖和前列腺素等5。氨磷汀是目前是唯一的一個(gè)經(jīng)美國FDA認(rèn)可的輻射防護(hù)藥物，被用于緩解頭頸癌癥病人輻射治療過程中的口腔干燥癥狀。最近幾年，許多造血生長因子和細(xì)胞因子也被用于輻射傷害的治療，如白細(xì)胞介素IL-7和IL-11、粒細(xì)胞集落刺激因子(G-CSF)、巨嗜細(xì)胞集落刺激因子(GM-CSF)、干細(xì)胞因子(SCF)和上皮細(xì)胞生長因子等，但它們在毒性、作用時(shí)效和用藥的方便程度等方面都不太理想6。近年來國內(nèi)外海洋生物活性物質(zhì)的研究有了長足進(jìn)步。許多國家均不同程度地開展了海洋生物活性物質(zhì)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(jī)體免疫功能等方面的研究

4、，發(fā)現(xiàn)了大批具有上述作用的新穎化學(xué)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(lán)藻，約百余種。目前的研究顯示藻類植物含有多種具有抗輻射活性的物質(zhì)。1 輻射傷害的直接保護(hù)研究顯示褐藻酸鈉能降低某些放射性元素在體內(nèi)吸收，如褐藻酸鈉具有阻止Sr90在動(dòng)物腸道吸收并能使其很快排除體外的特殊功能7。服用褐藻酸鈉，還可與放射性鍶在胃腸道內(nèi)形成一種不溶性的褐藻酸鍶凝膠，使機(jī)體避免放射性鍶的吸收與毒害。褐藻酸鈉在對放射性鍶吸附過程中，不影響人體對鉀、鈉、鈣的吸收。褐藻酸鈉亦能促進(jìn)放射性元素Ra226、Ba140等在體內(nèi)排出。褐藻膠中含有的卜

5、古羅糖醛酸和卜甘露精醛酸，對Sr89和Sr90有較強(qiáng)吸附作用，可阻止其體內(nèi)吸收達(dá)70%80%8。實(shí)驗(yàn)顯示數(shù)種海南產(chǎn)馬尾藻(Sargassum carpophyllum J.Agargh) 褐藻膠對大白鼠Sr85阻吸效果優(yōu)于海帶褐藻膠，尤以裂葉馬尾藻阻吸效果顯著。大葉藻(Padinacrassa) 和紫菜多糖亦能對抗Co60射線的輻射。類菌胞素氨基酸類(MAAs)化合物由于共軛雙鍵和不同側(cè)鏈上活性基團(tuán)的存在，在310360nm 的紫外光區(qū)具有強(qiáng)的吸收能力。由于MAAs對紫外光(UV-A和UV-B)具有很高的摩爾吸收率(=2810050000·m-1·cm-1 )9，此類物質(zhì)在

6、光保護(hù)10、抗氧化功能11上具有不錯(cuò)的表現(xiàn)。對一系列南極冰藻的研究顯示，從中能夠獲得具有較強(qiáng)的抗紫外輻射活性的類菌胞素氨基酸類(MAAs)化合物12,13。研究表明，海藻中的多糖類成分對輻射損傷細(xì)胞具有明顯的保護(hù)作用。吳曉旻等14研究了海帶多糖對大鼠的輻射防護(hù)作用，海帶多糖各組能顯著調(diào)節(jié)輻射損傷大鼠的免疫功能，脾淋巴細(xì)胞凋亡率顯著低于模型組，并呈明顯的量效關(guān)系。劉志輝等15- 18研究了海藻多糖對射線照射小鼠骨髓、腹腔巨噬細(xì)胞等放射性急性損傷的保護(hù)作用，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示海藻多糖對輻射所致的免疫功能損傷有明顯的保護(hù)作用。吳顯勁等19-21研究了瓊枝麒麟菜多糖對射線照射小鼠胸腺細(xì)胞、小鼠腹腔巨噬細(xì)胞、

7、小鼠脾細(xì)胞的影響，同樣顯示其對輻射損傷具有一定的保護(hù)作用。它們的抗輻射作用的機(jī)理可能與以下幾個(gè)方面有關(guān)：首先,多糖是細(xì)胞膜的重要組分，海藻多糖的多糖成分可以強(qiáng)化巨噬細(xì)胞，抵御射線對細(xì)胞膜的損傷。其次，巨噬細(xì)胞膜上含有多糖受體，海藻多糖之與結(jié)合，使膜上相關(guān)分子活化,啟動(dòng)信號傳導(dǎo)途徑，從而增強(qiáng)巨噬細(xì)胞的活性與功能22。此外，由于多糖具有一定的清除自由基活性能力，使輻射所致的繼發(fā)性氧化損傷得到降低23。另外,可能與淋巴細(xì)胞凋亡密切相關(guān)24。2抗氧化清除自由基實(shí)現(xiàn)輻射防護(hù)作用輻射可通過水的輻解反應(yīng)產(chǎn)生自由基，自由基損傷主要表現(xiàn)為氧化作用。最近的研究中，發(fā)現(xiàn)不同的海藻提取物25-31具有抗氧化的能力，產(chǎn)

8、生作用的原因：既可抑制自由基的產(chǎn)生，也可以直接對抗自由基對組織和細(xì)胞的損傷作用，或直接清楚自由基，還可增強(qiáng)機(jī)體本身抗氧化系統(tǒng)的功能，從多個(gè)環(huán)節(jié)阻斷自由基的損傷作用。從紅藻門凹頂藻屬植物三列凹頂藻中，分離得到的凹頂藻萜類化合物是一種具有代表性的海洋天然活性物質(zhì)。研究表明32，凹頂藻萜類化合物可增強(qiáng)酒精暴露大鼠體內(nèi)抗氧化酶的活性，改善超微結(jié)構(gòu)的病理損傷，對由于酒精引起的氧化損傷具有一定的保護(hù)效應(yīng)。這可能與萜類化合物化學(xué)結(jié)構(gòu)中含豐富的烯鍵，易于發(fā)生加成反應(yīng)，具有較強(qiáng)的還原性有關(guān)。海藻中多酚類化合物在褐藻及某些其他藻類中含量豐富，結(jié)構(gòu)主要有多羥基聯(lián)苯(Fucols)型、多羥基苯醚(Phlorethol

9、s)型、混合多羥基聯(lián)苯多苯醚( Fucop hlorethols)型、多(間、鄰)羥基苯醚(Fuhalols) 型、二苯雜二氧和二苯呋喃( Eckols)型和鹵代、硫酸酯化、烷基化多酚(Halogenated phlorotannins) 型。多酚是一種強(qiáng)抗氧化劑、自由基清除劑，它的抗氧化機(jī)制比較復(fù)雜,一般認(rèn)為:清除自由基、酚羥基的離解、絡(luò)合有催化作用的金屬離子、吸收紫外光是起主要作用的因素。Kim Jin-Ah等33研究證實(shí)從昆布中提取的褐藻多酚抗氧化活性、清除自由基能力比黃烷醇類兒茶素、白藜蘆醇、維生素C以及維生素E更強(qiáng)34，能有效清楚DPPH自由基(EC50,12-26mol/L)和超氧

10、負(fù)離子(EC50,6.5-8.4mol/L)。馬尾藻屬的褐藻多酚和前者一樣具有很好的抗氧化活性，甚至更強(qiáng)35。嚴(yán)小軍等36證明馬尾藻屬海黍子中高分子量褐藻多酚能清除DPPH自由基、羥基自由基，抑制烷基自由基引發(fā)的亞油酸氧化。Hwang Hyejeong等37研究發(fā)現(xiàn)eckol類褐藻多酚能有效降低中波紫外線(UV-B)引起的氧化壓力、阻止紫外線引起的皮膚炎癥以及細(xì)胞增殖。Eunjin Park等38,39實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)eckol類褐藻多酚能保護(hù)電離輻射造成的細(xì)胞損傷并對DNA有修復(fù)作用。此外，近來實(shí)驗(yàn)從紅藻中得到溴代多酚40-42，清除DPPH自由基的能力明顯高于對照組(丁羥甲苯)。Ke Li等43從

11、紅藻中得到一個(gè)特殊的溴代多酚Urceolatin，其清除DPPH自由基的能力比對照組(丁羥甲苯)高出10倍。Youngwan SEO等44和Jun MORI45等分別從不同的紅藻中得到質(zhì)體醌類化合物，具有明顯的清除DPPH自由基的作用，同時(shí)具有潛在抑制ONOO產(chǎn)生的能力。Song Wang等46實(shí)驗(yàn)得到一系列苯甲醛類次生代謝產(chǎn)物，同樣有明顯的清除DPPH自由基的作用。鄭洲等47從南極冰藻Berkeleya rutilans H-15中得到活性物質(zhì)H-15-P-5，使用DPPH法發(fā)現(xiàn)其具有清除自由基的活性。錢曉婕等48 從壇紫菜中分離得到藻膽蛋白，能在一定濃度范圍內(nèi)提高血液中CAT、GSH-Px

12、 和SOD活性,并降低MDA的含量,并且具有較好的清除體外自由基·OH 和O2-·的活性,可見其能以多種途徑發(fā)揮抗氧化作用,以減少組織細(xì)胞損傷。綜上所述，海藻中存在著具有對輻射傷害有防護(hù)作用活性物質(zhì)，但是到目前為止，未進(jìn)行過相關(guān)的臨床試驗(yàn)。當(dāng)今，隨著人類向宇宙的進(jìn)發(fā)，開發(fā)有效和可靠的輻射防護(hù)作用藥物是非常有必要的。進(jìn)一步的研究應(yīng)該包括: 具有輻射防護(hù)作用活性成分的分離和純化研究；需要一種能夠?qū)?biāo)準(zhǔn)提取物的有效性進(jìn)行系統(tǒng)評價(jià)的方法；配合使用多種輻射防護(hù)劑或添加活性增強(qiáng)劑，使抗輻射效果增強(qiáng)。當(dāng)前大多數(shù)輻射防護(hù)劑基本上作為預(yù)防使用，因此，開發(fā)具有治療作用的輻射防護(hù)劑是今后研究應(yīng)該

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