海洋生物活性物质研究简述.doc

关键词: 海洋生物; 活性物质; 抗菌; 抗肿瘤Brief description to active material of marine organismCHEN Xi，CHEN Xiu-xia，CHEN Qiang，LIN Neng-feng( Biotechnology Institute，Fujian Academy of Agricultural Sciences 350003)Abstract: Marine organism has become one of important source of natural medicines Medicinal active compounds extracted and separated from which have the potential of being new medicines In this paper，the main kinds，research method and concrete application of marine organism were briefly expounded，and the research direction and foreground of marine organ- ism in near future were prospectedKey words: Marine organism; active material; antibacterial;antitumor海洋约占地球表面积的 71% ，生活着 20 多万种生物。在高盐、高压及缺氧的环境下，很多海洋 生物在长期进化过程中能够代谢产生一些结构独特 的化学物质，其中具有重要作用的生物活性物质虽 然众多，但真正进入临床应用的却非常稀少。随着 生物技术的发展，运用现代生化分离与分析手段， 通过细胞培养、DNA 重组等技术，可能从海洋中获 取大量低毒、高效的活性物质。目前，海洋生物活 性物质的主要活性研究侧重在抗癌与抗菌等方面， 而具有生物活性的主要海洋生物资源是海洋无脊椎 动物，如草履虫、海兔、海鞘、海绵、海藻 ( 包括 微藻) 及海洋微生物等。从前根本不可实现的速度进行分子的提取与鉴定日本海洋生物技术研究院及海洋科学和技术心每年用于海洋生物活性物质开发的经费为 1 亿美元。在海洋生物活性物质方面的研究发展很对海洋微生物、微藻类、海绵、芋螺、海参等多海洋动植物和微生物等所产生的活性物质进行究，其中以海绵和海藻类研究最多1。欧盟制订了海洋科学和技术计划，重点资助目中有 “从海洋生物资源中寻找新药”，近年发现了 450 多个具有不同生物活性的新海洋天然物，其中 31 个化合物具有明显的抗肿瘤活性。年用于海洋药物开发的经费也有 1 亿多美元2。我国利用海洋生物资源入药治疗、健体强身国内外海洋生物活性物质研究现状美国是最早研究海洋生物抗菌肽物质的国家之 一。随着 “回归自然” 浪潮的出现，人们越来越关 心环境生态与污染、化学致癌物等的关系。天然产 物的化学分离与化学分析的长足进步，使现在能以1历史非常悠久。但现代海洋药物研究则始于 20纪 70 年代。1997 年我国启动海洋高技术计划，洋药物的开发被列为重点，从而以沿海城市为心，形成科研、生产、开发技工贸一体化的生产络3。海洋生物活性物质的种类与生理作用抗菌肽22. 1收稿日期:作者简介:通讯作者:2011 12 20陈曦，男，1982 年生，助理研究员。 林能锋，男，1972 年生，博士，副研究员 ( E mail: lnfeng hotmail. com) 。抗菌肽是动物机体具有天然免疫力的重要因，其抗菌机制推测是其 helix 结构可在细菌结构的系列肽 Clavanins A、B、C、D。抗菌试验证明，天然来源与合成的抗菌肽均具有广谱抗菌活 性。研究表明，至少 7 种甲壳纲动物里存在抗病 毒、抗真菌的物质; 扇贝柱提取物具有显著的抗菌 活性; 岸边蟹的颗粒血细胞里存在抗菌因子，对多 种革兰氏阳性和阴性菌都有灭活作用; 从东方鲎的 血细胞经破碎后提取的鲎试剂，对真菌、流感病毒 A、口腔疱疹病毒、HIV 都有一定的抗性4。酶 ( SOD) 、过氧化酶( CAT)和过氧化物酶 ( 如Se GSH PX) ，在细胞体内形成抗氧化防御体系特别是超氧化物歧化酶 ( SOD) ，更是目前研究热点6。心血管活性肽2. 5水产蛋白酶解产物的降压机制一般是作为血管紧张素转换酶( ACE)的竞争性抑制剂，阻碍具有升血压作用的血管紧张素的生成，抑制具有降血压作用的血管舒缓激肽的分解，使血压下降。与其海洋生物毒素海洋生物毒素对人类活动影响很大，尤其是海 洋有毒生物至今仍威胁着人类海上的生活和生产。 但是，海洋生物毒素具有重要的理论和应用研究价 值。这是由于它一方面可为神经生理学研究鉴定受 体及其细胞调控分子机理提供丰富的工具药，如特 异作用于 Na 通道的高生物活性物质大部分均来自 海洋生物毒素，包括河豚毒素、石房蛤毒素、芋螺 毒素等，另一方面则对攻克人类面临的重大疑难疾 病具有重要意义，如将海洋生物毒素直接开发为天 然药物或作为先导化合物用于新药设计5。已发现的重要海洋生物毒素主要包括: 河豚毒 素、石房蛤毒素、膝沟藻毒素、鱼腥藻毒素、海参 毒素、冠柳珊瑚毒素、大田软海绵酸、海兔毒素、 岩沙海葵毒素、刺尾鱼毒素、轮状鳍藻毒素、扇贝 毒素、短裸甲藻毒素和西加毒素等。2. 2他抗高血压合成性 ACE 抑制剂类药物相比，它们对正常状态下的肾、血管作用很小，具有安全性高、无不良反应等特点。现已成功地从磷虾、金枪鱼、沙丁鱼、鲣鱼中分离获得了 ACE 抑制肽8。海洋活性物质药物研究开发的技术方法33. 1基于分子生物技术和基因工程技术的大规模筛选目前，国际上主要是以分子水平的药物模型为基础的大规模筛选技术，即使用生命活动中具有重要作用的受体、酶、离子通道、核酸等生物分子作为大规模筛选的作用靶点，来进行活性物质的筛选; 借助基因工程技术，采用基因工程受体，如以癌基因和抑癌基因为作用靶点进行抗肿瘤药物筛选等。3. 2问题利用生物表达系统解决海洋活性物质的生产2. 3抗肿瘤因子来源于海洋生物的抗肿瘤因子的抗肿瘤机制多海洋药物研究与开发的瓶颈是药源问题。目前，国际上对生物技术在海洋生物活性物质研究和而复杂，目前已知的有免疫抑制 ( 抗淋巴细胞癌变) 、免疫增强、抑制血管生成、诱发癌细胞凋亡 等6。这些物质的抗癌机制是抑制血管形成，从而 抑制肿瘤生长。试验证明肿瘤周围血管丰富程度与 肿瘤细胞转移相关。血管生成抑制因子通过抑制细开发中应用研究得最多的是基因工程，即分离、克隆活性物质的基因，转入高效、廉价的表达系统进行生产，以获得大量高质量的产物，确保海洋生物资源的持续性与有效性9。此外，海洋生物发酵工这是被称为 “以活性检测为引导的天然产物研究”11，主要有如下 3 种方式: 组成引导型。可 将海洋生物活性物质次生代谢物作为新药的结构模 式，对其进行化学修饰，以寻找高效、低毒的新化 合物。化学结构引导型。按构效关系，对化合物 的衍生物进行研制，开发一系列新的海洋生物药用 活性物质。 活性引导型。突破了传统的研究框 框，完全是以利益为目的，即在研究之前先明确目 标物质的功效、市场、竞争对手以及筛选成功的风 险等。3. 6 高通量药物筛选技术应用高通量药物筛选技术，对采集到的海洋生 物提取物进行大规模、高效率、有秩序、多靶点的 活性筛选。由于容易采集，在已发现的海洋天然化 合物中，海藻、腔肠动物、棘皮动物和海绵这 4 大 类海洋生物占 90% 以上。虽然被囊动物和海洋微生 物因不易采集而所占的比例不高，但由于这类生物 的次生代谢物所具有的极强的生物活性，必将成为 今后海洋药物研究的热点。量均衡，有些还有促进动植物生长、提高动物免力的特殊功能，因此可制成高品质的饲料添加以提高饲料的品质。展望5海洋生物活性物质往往具有独特的化学结构很高的生物活性，可直接开发为天然药物或作为导化合物用于新药设计，肽链结构的微弱变化就以有效地调节其生物活性，这为寻找高选择性的物或农药提供了重要线索。但是海洋生物活性物一般都以微量形式存在，从而限制了对它的获取生产，通过扩大筛选生物活性物质的海洋生物的围，进行系统化的筛选，利用人工养殖海洋生物应用生物技术扩大药源则有望突破这一难关。近来大量的生源学及生态学研究表明，海洋生物活物质的最初来源绝大部分为低等海洋生物，如藻及其共生菌类。运用生物培养、基因工程、细胞程、发酵工程、DNA 重组等生物技术手段可以培新的海洋生物，从而获得大量的海洋生物活性质，这是在海洋药物的研究与开发过程中打破资海洋肽类活性物质的应用4限制，解决药源问题的一条现实可行的途径。今后对于海洋生物活性物质研究的重点将4. 1药物应用天然药物海洋蛋白高值化的最主要研究方向就 是筛选纯天然的生物活性肽类药物，包括抗高血 压、促进生长、免疫调节、抗氧化、抗衰老、抑制 肿瘤等等。近十几年来，通过对海洋生物中天然存 在的活性物质的提取、分离和纯化，我国已有一大 批海洋药物投放市场。4. 2海鲜调味品在过去的 20 年中，人们从鱼类、甲壳类中分 离出来 6 000 多种挥发性风味组分，包括醛类、酮 类、醇类、含氮含硫的组分、呋喃类等化合物，并继续通过加深对海洋生物的生态分布规律及其多性的了解，寻找和发现新型化合物; 确定活性物初级和次级代谢的遗传、营养和环境因素，作为发新的、高级产品的基础; 鉴定具有生物活性的合物，并确定它们的作用机理和天然功能，为一列新的、有选择的活性物质在医药和化工上的应提供模型; 进一步运用生物培养、基因工程、细工程、DNA 重组等生物技术手段培植新的海洋物，以获得大量的海洋生物活性物质，实现海洋物活性物质的规模化生产。用价值，并提出开发利用龙岩市野生厚叶五味子资源的建议。关键词: 野生; 厚叶五味子; 开发利用; 龙岩市Development and utilization of wild thick-leaf Schisandra chinensis in LongyanCHEN Huai-chuan( Longyan Agricultural Science Institute，Fujian Province 364000)Abstract: In this paper，the biological characteristics and distributions of wild thick-leaf Schisandra chinensis in Longyan were introduced ，the chemical constituents，pharmacological function and utilization value were analyzed，and the sugestions about development and utilization of wild thick-leaf Schisandra chinensis in Longyan were put forwardKey words: Wild; thick-leaf Schisandra chinensis; development and utilization; Longyan city厚叶五味子属双子叶植物纲原始花被亚纲，木兰科、五味子亚科、南五味子属1。又名黑老虎、 过山龙、大钻、臭饭团、冷饭团2，其果苗语称为 “布福娜”，意思是美容长寿之果3。我国野生厚叶 五味子主要分布在福 建、 广 东、 广 西、 湖 南、 江 西、云南等省。自古以来人们就有用厚叶五味子来 治疗风湿痛、妇女痛经等的历史; 现代医学研究证明厚叶五味子还含有抗癌和艾滋病等多种成分; 厚叶五味子叶色浓绿、花色鲜艳、果型奇异，还可作为景观攀援植物。野生厚叶五味子在龙岩市分布广泛、种质资源丰富，对其开发利用具有很高的经济效益。野生厚叶五味子在龙岩市的分布及生物1学特征龙岩市位于北纬 24 23 至 26 02、东经 115收稿日期: 2011 11 15作者简介: 陈淮川，男，1953 年生，农艺师。檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵参考文献:1 KYOKO S，RYUICHI K，HISASHI K，et a1. Male chromosomes of sea urchin hybrid and romerogones created with cryopreserved sperm J . Zoological Science，2002，19: 185 189.2 SARACHAN BD， SIMMONS MK ， SUBRAROANIAN P， et al. Combining medical informatics and bioinformatics toward tools for personalized medicine J . Methods Inf Med， 2003， 42:111 115.3 易杨华，焦炳华 . 现代海洋药物学 M . 北京: 科学出版 社，2006: 339 413.4 陈慧萍，吴文言 . 海洋肽类活性物质的研究概况 J . 海洋7 沈先荣，贾福星 . 鲨鱼软骨制剂抑制血管生成的研究 J .生物化学与生物物理进展