海藻生物活性研究进展.doc

【综述】海藻生物活性研究进展概况摘 要：本文简要介绍了海藻生物活性物质研究概况，并对生物技术在这一领域的应用前景做了初步的讨论与展望。近年来随着生物科技的迅速发展，国内外海藻生物活性物质的研究有了长足进步，许多国家均不同程度地开展了海洋生物活性物质抗肿瘤、抗病毒、抗真菌、抗心脑血管疾病、抗炎、抗艾滋病及提高机体免疫功能方面的研究。发现了大批具有上述作用的新颖化学成分。海藻(Algae)是海洋中的低等隐花植物，全世界约有3万余种，被人类广为利用的海藻主要是褐藻、红藻、绿藻和蓝藻，约百余种。目前的研究显示藻类植物含有多种抗肿瘤、抗病毒、抗细菌、真菌、抗氧化、抗心血管疾病、提高免疫的活性物质。关键词：海藻、生物活性、抗肿瘤、抗病毒、抗细菌、抗真菌、抗氧化、抗心血管疾病海藻与人类有着非常密切关系，它作为重要的药物资源在我国传统中医药中已有悠久的药用历史，在神农本草经、本草纲目、千金方等著作中早有收录，海带、昆布、羊栖菜、海蒿子等海藻常用于治疗甲状腺肿、前列腺增生、淋巴结结核及恶性淋巴瘤、乳腺增生、炎症(如肥厚性咽炎、类风湿性关节炎、痛风)；另外还用于治疗甲亢、眼病、不孕症、高脂血症、高胆固醇血症等多种疾病。近年来取得的这些成果，为海藻生物活性物质的开发提供广阔的前景。1、 抗肿瘤萜类是海藻中报道较多的一类抗肿瘤活性成分。松节藻科凹顶藻属Laurencia是萜类的“天然工厂”，富含各种具细胞毒活性的卤代三萜、二萜、倍半萜。如钝形凹顶藻Lobtusa中分离到两种具角鲨烯三萜骨架的溴代醚，都具有抗肿瘤作用1。大量药理及临床研究表明，海藻多糖能激活免疫受体，提高机体的免疫功能，在用于癌症的辅助治疗中，具有毒副作用小、安全性高、抑瘤效果好等优点2。海带在我国有悠久的食用历史，具有丰富的营养价值和多种生物学功能多项研究表明，海带多糖具有抗肿瘤作用。从海带提取的高纯度U2岩藻多糖类物质注入人工培养的骨髓性白血病细胞和胃癌细胞，其细胞内的染色体就会被自有酶所分解，而正常细胞不受影响2。施志仪等研究发现海带褐藻糖胶可抑制人肝癌细胞进入对数生长期，从而抑制肿瘤的生长。此外，海藻多酚同样也是具有较强的抗肿瘤作用，根据实验推测透析液最佳抑制浓度在0085010mgmL_1左右。并指出鼠尾藻中的多酚化合物对肿瘤细胞株的抑制作用还与海藻多酚的相对分子质量有关，高相对分子质量的海藻多酚抗肿瘤作用强于低相对3。2、 抗病毒许多海藻多糖(多数为硫酸多糖)也具有抗病毒活性。一种基于角叉菜胶的阴道消毒Carraguard可有效抑制HIV和其他性传播病原，已经在南非和博茨瓦纳进入了期临床试验。鹿角菜(Pelvetia siliquosa)和墨角藻属褐藻(Fucusistich s)中的岩藻聚糖可抑制呼吸道合胞病毒RSV、人乙肝病毒HBV、人类免疫缺陷病毒HIV及人单纯疱疹病毒HSV I、等多种病毒_1 。墨角藻Fu s vesiculosus、印度洋中的一种红藻、石莼Ulva lact ca中都发现了抗HIV等病毒活性的多糖。除了常见褐、红藻外，太平洋裂膜藻(Schizyninia pacifica)中的硫酸多糖也可特异性抑制HIV病毒逆转录酶10。研究表明海藻多糖的抗病毒作用是主要通过增强免疫和阻止病毒吸附两种途径实现的15,21,22。另外其抗癌、抗病毒活性可能还与其可清除病理状态下白细胞呼吸爆发产生的过多活性氧(从而避免了正常生物大分子、细胞、组织、机体损伤)有关4。绿藻多糖不仅能够抑制病毒的吸附，而且能影响到病毒复制。从而成为一种有效的抗病毒活性成分。病毒吸附可分为两个阶段，一是病毒体与细胞接触，进行静电结合，此过程是非特异的，可逆的。二是病毒表面位点(蛋白质结构)与宿主细胞膜上相应受体结合，此过程是特异的，非可逆的。绿藻硫酸多糖通常能抑制以上两个过程，通过掩盖病毒膜糖蛋白上的有效位点或与宿主细胞的CD4受体结合阻断病毒对宿主细胞的吸附从而实现抗病毒作用。通常，抗病毒活性依赖于它们的硫酸化程度。硫酸化程度加大后，抗病毒活性增强5。3、抗细菌、真菌海藻中的抗菌活性物质多为结构独特的卤代化合物、胆碱、酚类、萜烯类、单宁、多烯脂肪酸等。如，海门冬属含有抗菌活性的卤代甲烷；在松节藻科中含有较多具抗菌活性的溴酚类化合物；马尾藻和某些红藻、绿藻均含有马尾藻素，为含硫、氮的酚类，活性极强，对很多微生物都有抑制作用；凹顶藻等中的卤代化合物，钙扇藻、网地藻等海藻中的萜类化合物常具有抗菌活性6,7。另据报道，在Deliseapulchra中分离到的一种卤代呋喃酮(图8)具有良好的抗细菌活性，可阻止多种病原菌聚集形成菌落，将有可能用于治疗胆囊纤维化患者肺部的铜绿假单胞菌慢性感染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)，海藻多糖还可增强SOD的抗氧化活性10，11，12，除此之外，海藻中的抗氧化成分还有褐藻多酚，如昆布、海黍子多酚。吕志华等对青岛的24种海藻作了对不饱和脂质氧化的抑制作用的筛选，发现海黍子较强；魏玉西等也发现鼠尾藻和海黍子的乙醇提取物有较强抗氧化能力，其成分也是多酚类13,14。海藻中的多不饱和脂肪酸也具有抗氧化活性15,16。近年来的研究表明，过多的活性氧自由基对吞噬细胞本身及其他细胞、组织及生物大分子有破坏作用，而脂质过氧化加速又可造成正常细胞的破坏和死亡。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剂 。5、 抗心血管疾病一些特殊的甜菜碱如石莼甜菜碱能降低血浆胆固醇水平，褐藻氨酸及其二草酸盐具有明显的降压作用，且结构简单，原料易得，如昆布氨酸等。另外，从多种褐藻中可提取到岩藻甾醇，也具降血胆固醇作用17，18。某些海藻多糖类成分具有脑心血管活性，如褐藻酸盐、角叉菜胶、岩藻聚糖、海带多糖、紫菜多糖、石莼多糖等据报道多有降血脂、减少膳食胆固醇吸收、降肝脂、降血糖、降血压等功效19,20-22。据报道，海藻多糖降低过氧化脂质水平、预防动脉粥样硬化功能是通过抗氧化来实现的，防治高血压则是通过对NO及血管紧张素等因子产生释放的调节来实现的。另外海藻酸钠、岩藻聚糖还可抑制血小板凝结(预防血栓)，萱藻、鼠尾藻、海带、石莼多糖的体外抗血小板凝集作用也有报道。6、 提高免疫活性日本石原会社产业公司曾在东南亚海域藻类中发现了一些种的提取物对小鼠细胞有免疫抑制作用，这有可能用于开发治疗自身免疫疾病的药物(如风湿性关节炎、红斑狼疮等)。另外据报道螺旋藻多糖、岩藻聚糖等海藻多糖可刺激实验动物及人类免疫细胞增殖，增强免疫力23,24,25 。螺旋藻多糖能够非常明显地促进小鼠脾细胞对丝裂原刀豆素( 的增殖反应，提高小鼠机体的免疫功能)。极大螺旋藻胞外多糖可提高小鼠自然杀伤（+,）细胞的活力- 促进白细胞介素产生及增强淋巴细胞和混合淋巴细胞的转化功能。进入二十一世纪来，人们对糖类物质的生物学功能有了新的认识，发现多糖及糖复合物参与了细胞的各种生命活动的调节，如免疫细胞间信息的传递与感受。日本研究人员对可食海藻 的热溶提取物多糖进行研究。在内毒素无响应(. H5 H(L 小鼠实验中，表现出脾细胞:B3 合成活性的提高，并且对小鼠的抗金葡球菌的吞噬细胞的消化活性具有促进作用，并对胞质分裂，MFGN?FOMF *P 的释放和肿瘤坏死因子P 也有相同的促进作用。进一步研究表明，此海藻多糖对脾细胞多克隆抗体（ QKA 和QK$）的生成上有促进作用。风湿性关节炎、红斑狼疮等）。另外据报道螺旋藻多糖、岩藻聚糖等海藻多糖可刺激实验动物及人类免疫细胞增殖，增强免疫力。海藻多糖能明显的提高小鼠巨噬细胞的吞噬指数，增强小鼠的非特异性免疫功能，增加小鼠的足肿胀度和抗体生成细胞数，提高小鼠的体液和细胞免疫。./7 小结 生物技术 推动海藻生物活性物质开发的新动力尽管海藻中发现了众多具有抗肿瘤、抗真菌、抗细菌、抗病毒等生物活性的化学成分，但除了海藻多糖、高不饱和脂肪酸等含量大的成分以外，相当一部分海藻活性化合物在藻体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，而这些化合物独特复杂的结构又使得化学合成技术难度大或不经济，对这些化合物的深入的药理研究及进一步的临床研究步履维艰，这可能也是目前进入市场的海藻药物或保健品主要集中在多糖及高不饱和脂肪酸方面的一个重要原因。怎样解决海藻生物活陛物质开发所面临的药源问题，蓬勃发展的基因工程、细胞工程、发酵工程等生物技术可能给我们提供新的启示。结合国内外相关方面的研究概况及海藻本身的生物学特性，我们认为，对解决海藻药源问题最具潜力的生物技术可能是药用海藻的人工栽培技术、海藻组织培养和细胞大规模悬浮培养技术以及生物工程育种技术。参考文献1 张翼 李晓明 王斌贵海藻生物活性物质研究的回顾与展望J科学前沿与学术评论，2005，27(7)：572 刘海洲，刘均洪海藻多糖的生物活性及医药应用研究新进展J化工科技市场，2005，20(7)：30-313 扬会成，董士远，羽尊英.郭玉华，李瑞雪，曾名勇J海藻中多酚类化学成分及其生物活性研究进展J，中国海洋药物杂志J2007，26(5)：554 张翼 李晓明 王斌贵. 海藻生物活性物质研究的回顾与展望J科学前沿与学术评论，2005，27(7)：585 张会娟，毛文君，房芳，李红燕，齐晓辉绿藻多糖结构与生物活性研究进展J科学视野，2O09，33(4)：916 西泽一俊海藻的生理活性物质中国海洋药物，1993，12(1)：47- 517 陈灼华，郑怡，庄惠如10种红藻和褐藻抗细菌抗真菌活性的研究福建师范大学学报(自然科学版)，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 王炳岩，季宇彬海藻多糖对白血病L615小鼠LPO含量及GR、GSH-PX、CAT、SOD酶活性的影响中医药信息，1994，11(5)：4345.11 张健，苏秀榕，张士达等裙带菜降血脂及抗氧化活性的研究辽宁师范大学学报(自然科学版)，1998，21(2)：14815112 罗广华，王爱国，柯德森海藻中清除自由基的物质热带亚热带植物学报，1998，6(1)：151813 吕志华，于广利，迟连利海黍子多酚对亚油酸甲酯氧化的抑制作用中国海洋药物，2001，20(6)：25-2814 宗灿华，田丽梅. 枸杞多糖对2型糖尿病大鼠胰岛素抵抗及脂联素基因表达的影响J. 中国康复理论.2008.14(6):531-532.15 魏玉西，于曙光两种褐藻乙醇提取物的抗氧化活性研究海洋科学，2002，26(9)：495116 黄海兰，赵祖亮，王斌贵磷钼络合物法与B胡萝 素亚油酸法测定海藻脂类成分抗氧化活性的比较中国油脂，2005，30：3235 17 蔡慎初海藻消瘿方治疗甲状腺腺瘤的疗效观察中国中药杂志，1997，22(2)：120121 18 范晓，周永航海藻中的甜菜碱及其类似物海洋科学，1999，23(3)：242619 Albertus JSMedicinal and pharmaceutical uses of seaweednaturalproducts：A reviewJournal of Applied Phycology，2004，16：245-26220 王兵，黄巧娟羊栖菜多糖降血糖作用的实验研究中国海洋药物，2000，19(3)：33-3521吴寿金降