药用海洋生物资源培训课件

药用海洋生物资源随着人类对海洋药用生物资源的研究,新的海洋生物药源不断被发现。海洋生物中有许多种类含有毒素,临床上可作为肌肉松弛剂、镇静剂和局部麻醉剂。现在已经有人把现代海洋药物的发展与海洋生物毒素的研究联系在一起,使药用海洋生物的研究与开发更加广泛。从海产粘盲鳗中提取盲鳗素

,是一种强效心脏兴奋剂和升血压剂。鳖鱼肝可提取肝油,肝油内含有大量鳖肝烯,可作为皮肤润滑剂、脂肪性药物的携带剂。鲨鱼的软骨中有一种抑制因子，它能阻止肿瘤周围毛细血管生成，从而达到抑制肿瘤生长的作用。在深海环境中栖息的巨型鲨，它的肝脏中还有一种叫角鲨烯的生化物质，用它做成的药物，除了治疗癌症以外，对肝炎、心脏病、高血压等疾病，也有显著的临床效果。2药用海洋生物资源鳝鱼肝油是治疗维生素

A\D缺乏症的良药,还可以治疗伤口、烧伤和脓疮;乌贼的内壳即海螺鞘可治疗胃病,用作止血剂,还能治疗皮肤、耳朵、面部神经痛等,还可以治疗气喘、心脏病、疟疾等;贝类中的碎碟壳则有镇静、安神、解毒等功能。

3药用海洋生物资源一我国海洋生物的药用类型第1类是传统中药对海洋生物的使用,单方使用或与其他药物配合使用或制成中成药;第2类是在传统中药的基础上用现代科学方法进行成分和药理等一系列分析测试,用价廉而药源丰富的海洋生物替代珍贵而药源稀少的动、植物,拓展药源,变单一药源为多种药源,如用珍珠层粉替代珍珠,效果很好;4药用海洋生物资源第3类是新开拓的药源,即从药用生物中提取有效成分,作为医药制剂或医药与保健食品工业的原料。

在海洋药物的研究开发方面,我国依靠传统中医中药的经验,于临床实际应用中,处于世界领先地位。20世纪80年代以前,我国海洋中药已超过100味。据1977年版的《中华人民共和国药典》记载,海洋生物药物有16项,海洋药物与其他药物配合制成中成药有23项,由海洋生物提炼而成西药的有鱼肝油、琼脂、鱼精蛋白等6项。据1977年版的《中药大辞典》记载,1974年仅前记述的海洋中药已达128味。20世纪80年代以来,我国海洋中药研究和开发有了新进展,涌现了一批新一代海洋中成药和保健滋补品。我国药用海洋鱼类有200多种,已知我国海洋鱼类能够防治130多种疾病,利用鱼类或与中药配合,能够防治更多病症,但是用鱼类制成中药的并不多。多年来,用鱼类提制药物治病已取得较大进展。5药用海洋生物资源20世纪80年代以来,我国学者己对100种海洋生物进行超氧化物歧化酶(SOD)

调查,己查明其中有14种生物体

SOD含量较高,为提取

SOD提供了依据;己生产出一批药品,如河豚毒素(TTX)、鲎试剂(LAL)、藻酸双酶钠(PSS)、甘露醇烟酸脂、藻酸丙二酯、人造皮肤、海星胶代血浆、角鲨烯、石房蛤毒素、西加毒素、珍珠精母注射液、褐藻淀粉硫酸脂、刺参多糖钾注射液等。我国在海洋中成药的研究方面取得了许多突出的成绩,在全国的40多个中成药剂型中,海洋中成药大约占30%,

如用牡蛎为主要原料的春血安、妇科止血灵、血牡片、海珍宝口服液、活力钙、金牡蛎、海力宝,含有乌贼原料的乌贝散、海墨素片,

含海蛇成分的海蛇追风酒、海蛇酊,还有深海龙、海维特、海力特、海康通、海尔滋、海力胃宝、金海宝、安脑、生命王口服液、降脂安、佳钙宝等等(见附表)。这些中成药对防治人民疾病,提高健康水平起到了很大的作用。6药用海洋生物资源附表1:部分海洋抗癌药物和保健品

7药用海洋生物资源附表2:部分防治心脑血管病的海洋药物和保健品(1)8药用海洋生物资源附表2:部分防治心脑血管病的海洋药物和保健品(2)

9药用海洋生物资源国内的鱼油制品的种类很多,大多是软胶囊的形式,有忘不了

DHA、小聪聪、鸿洋神深海鱼油、巨人脑黄金、海墨特脑黄金、多灵多鱼脑精、海盗DHA鱼精、精灵鱼DHA、海洋宝等,国外的阿拉斯加、康威、维兹格等鱼油或鱼油制品也已进入我国市场。

10药用海洋生物资源二国际上海洋药物开发的主要方向

目前在海洋生物中发现可作为药物和制药原料的已达千余种。从微生物到鲸类都有,最重要的有海洋微生物,各种藻类、腔肠动物、海绵动物、软体动物、棘皮动物、被囊动物以及各种鱼类等。其中一些食用价值低的生物类群,其药用价值往往更高。据研究已知有

230种藻类含有各种维生素，246种海洋生物含有抗癌物质。20世纪90年代以后，利用高新技术研制海洋新药物已成为药用海洋生物资源开发的主流。11药用海洋生物资源当前国际上海洋药物开发的主要方向有以下几个方面:(1)增强机体免疫功能的药物;(2)抗心脑血管疾病的药物;(3)抗风湿、类风湿方面的药物;(3)抗肿瘤药物;(4)抗过敏药物;(5)抗病毒类药(包括艾滋病药物);(6)防治肥胖和有益健美药物(7)抗衰老和妇幼保健药物;(8)身体机能紊乱调节药物(包括抗抑郁、内分泌失调、性功能障碍等);(9)补益类营养保健药。12药用海洋生物资源三海洋生物活性物质

1什么是海洋生物活性物质？

海洋生物活性物质是存在于海洋生物体内的海洋药用物质、生物信息物质、海洋生物毒素和生物功能材料等对生命现象具有影响的物质,一般都以微量形式存在。包括几丁聚糖、鱼油中的

EPA和

DHA等。现已知的海洋药物的活性成分主要类别有：脂质、醣类、苷类、氨基酸、多肽、酶、萜类、类胡萝卜素、甾类、非肽含氮类化合物等，还有许多未知的活性成分有待发现；

由于其含量通常较少,如何获得足够量的是此类天然产物能否被人类利用的关键。海洋生物活性物质的研究与开发,也就是对上述天然产物的研究与开发。

13药用海洋生物资源2具有药用价值的活性物质

在海洋生物中存在大量的具有药用价值的活性物质,最主要的包括如下几个方面:(1)海产生物毒素:包括河豚毒素、石房蛤毒素、海葵毒素。其中有的是肌肉神经阻滞剂,可作为麻醉药;有的具抗白血病活性;而海葵多肽毒素对心脏、神经均有作用。(2)抗肿瘤物质:

从软体动物中分离出来多肽或蛋白质化合物具有很强的抗肿瘤、抗白血病作用;鲨鱼粘多糖是很强的抗癌物质。14药用海洋生物资源(3)抗真菌、抗细菌和抗病毒物质:

从海泥和单胞藻中分离的代谢物及从棘皮动物、被囊动物中分离的化合物具有抗菌作用。海洋真菌的顶头孢菌的代谢产物可制成头孢菌类的抗菌素。从被囊动物分离的化合物对病毒则有抑制作用。(4)具有心血管活性化合物:

从海洋生物中可分离出多种具有心血管活性的化合物，例如,从单胞藻、鱼油中分离出多种不饱和脂肪酸(如

EPA、DHA等)具有防止血小板聚结和心血管硬化的功能。(5)其他生物活性化合物。从红藻、海绵、柳珊瑚等海洋生物中都可以分离出不同生理活性的化合物。从柳珊瑚中分离的前列腺素经变化后具有生理活性。从海人草中分离的海人草酸具有驱虫等作用。15药用海洋生物资源四海洋生物活性物质的特点1.种类繁多、结构特异

由于海洋中生活着如此大量的生物,加之海水环境的特殊性,因此在海洋生物中存在着大量的、种类繁多的生物活性物质,仅1977~1987年10年间就发现有2500种。这些活性物质包括萜类、肽类、聚酯类、氨基酸类、脂类和脂肪酸类、生物碱、皂甙、有机酸、蛋白质等等,而每一类活性物质中又包含着许多结构不同的化合物,以甾类化合物为例,仅从凹顶藻属中就分离得到26种新型碳架结构的萜类,从海绵中得到了150种二倍半萜,占目前已知的二倍半萜的2/3以上。又如甾类化合物,仅1972~1976年4年间,从海洋生物中获得的这类化合物的种类就是过去所有甾醇总和的2倍,甚至在一种海绵体内就发现50种左右的甾醇。很多海洋生物活性物质的结构很独特,在陆生生物中没有见到过。16药用海洋生物资源

2.活性强

海洋生物的生存环境远比陆地环境恶劣，种间的生存竞争、种间的生态作用和影响也远比陆生生物复杂和广泛得多。因此与陆地生物相比，海洋生物的活性物质的生理活性要强得多。

沙海葵毒素是目前发现的最强的动脉缩剂，比以往发现的动脉缩剂的活性高100倍；又如河豚毒素的毒性比合成战争毒气的毒性大上千倍,石房蛤毒素(saitoxin，STX)对神经的麻痹毒性比可卡因大10000倍,西加毒素、沙海葵毒素(palytoxin，

PTX)和刺尾鱼毒素(maitotoxin，MTX)的毒性更强。

17药用海洋生物资源

3.资源有限，海洋生物活性物质含量一般甚少。

除了海藻多糖、碘和牛磺酸等在某些生物体内含量较高且拥有丰富的海洋生物资源之外，许多活性物质在海洋生物中的含量很低，而且资源往往有限，不易获得，开发的难度很大。若要直接利用海洋生物作为原料来提取活性物质，很难满足人类的需求。如西加毒素在鱼体内的含量只有1~10×10-6ppb，1000千克鱼肉中才能获得1毫克。这一特征表明，对大部分活性物质要直接利用海洋生物作原料来进行分离提取，是很难满足人类需求的。不过也有一些活性物质在海洋生物体内含量较高,如海洋鱼类、微藻和其他海洋生物中的ω3高度不饱和脂肪酸、牡蛎等海洋生物中的牛黄酸、海藻中的多糖和碘等都是含量较高的，且原料来源丰富,可以直接从海洋生物中获取而加以利用。

18药用海洋生物资源五海洋生物活性物质提取

当前，应用高新技术分离、提取、纯化海洋生物活性物质是药用海洋生物资源开发的热点，并且已取得可喜的进展。海洋中单胞藻数量大,其生物活性物质的应用潜力很次,但由于其含量在不同的藻种或生命周期各阶段有很大的差异，因此，必须使用生物技术如克隆培育，才能进行工厂化生产，取得更大的经济效益。海洋生物活性物质研究和开发涉及到很多技术,包括含有生物活性物质的资源的增殖、再生技术,生物活性物质的提取、分离、纯化技术等。这里着重介绍目前受到广泛重视的几种主要的新技术。

19药用海洋生物资源1微藻生物反应器培养技术

微藻中含有多种生物活性物质，而微藻具有生长速度快、繁殖周期短、可塑性强、对营养素要求简单等特点，通过培养微藻而获得生物活性物质是目前国内外的一个研究和开发的热点。但传统的培养方法成本高，且难以保证稳定地大量供应，很多研究者在致力于微藻的大规模高效培养的研究，利用生物反应器培养微藻是当前的一个前沿领域。20药用海洋生物资源A.封闭式光生物反应器:

通过吸收光能进行光合作用而进行生长发育的微藻被称为自养微藻。限制自养微藻生长的一个最主要因子是提高光能的利用率，利用封闭式光生物反应器培养微藻，其主要目的是提高养殖表面积与水体的比例，以提高对光能的利用率，提高生产效率。B.异养微藻的发酵法培养

:有些微藻具有异养的特性，即可以直接利用糖类、脂类、蛋白质水解物、有机酸或其他形式的有机化合物以获取它们所需的能量和碳源而不需要通过光合作用就能生长。有些自养生长的微藻也能进行异养生长，称之为兼养;也有些自养微藻通过诱导会产生异养生长的能力。人们可以利用这些异养或兼养的特性，采取像酵母和细菌发酵一样的方法来培养微藻。

21药用海洋生物资源2超临界流体萃取和超临界流体色谱技术

超临界流体萃取(SFE)技术是近20年来出现的一种新的分离工艺,其基本原理是,一种流体(气体或液体)当处在高于其临界温度和压力状态时，被称为超临界流体。超临界流体的密度接近液体，具有与液体溶剂相当的萃取能力，又具有与气体相近的低粘度，其扩散能力比液体大100倍，因而有利于传质。22药用海洋生物资源SFE就是利用超临界流体的性质使之与待分离的固体或液体混合物相接触，从中萃取出感兴趣的物质，然后通过降压和/或升温的办法降低其密度，从而降低溶质在其中的溶解度，使被萃取物与溶剂分离。不同的物质在相同的萃取条件下溶解度是不同的。有的相差很大，通过这种差异则有可能将它们进一步彼此分开。超临界流体色谱(SFC)技术是对

SFE技术的发展，它是在萃取器中填充某种介质使之成为层析柱用超临界流体作为流动相,对样品进行分离。23药用海洋生物资源SFE和

SFC技术已经成功地用来从海洋生物中分离提取

EPA和

DHA等海洋生物活性物质。该方法与常规的分离过程相比,具有操作简便,萃取效率高,产品中无有毒溶剂残留,没有废物排放不会造成环境污染。国外利用超临界色谱技术,已经获得了

DHA纯度达99%以上的产品。

24药用海洋生物资源3分子蒸馏技术

分子蒸馏技术是另一种新的分离技术，其基本原理是，当液体受热时，接受到足够能量的分子会从液面逸出成为气体分子，而液体中分子量不同的物质，其气体分子在真空中的平均自由程不同，轻分子的平均自由程大，

重分子的平均自由程小。若在离液面小于轻分子平均自由程而大于重分子的平均自由程处设置一冷凝面，使得轻分子落在冷凝面上被收集分离出来，重分子因达不到冷凝面而返回原来的液面中这样通过调节不同的温度则可以将不同分子量的物质逐步分离开来.

25药用海洋生物资源与真空蒸馏相比，分子蒸馏的操作温度低，例如某混合物在真空蒸馏中需250℃，而分子蒸馏仅为130℃；二是受热时间短,真空蒸馏物料受热时间需用1小时,分子蒸馏仅为几十秒；三是分离程度高，能分离真空蒸馏不易分开的物质。因此分子蒸馏对于高沸点和热敏性及易氧化物料的分离，有常规方法不可比拟的优点，能较好地保证物料的天然品质。分子蒸馏在海洋生物活性物质研究和开发中，可以用来分离提纯海洋动植物油脂、高度不饱和脂肪酸、某些维生素等。26药用海洋生物资源4灌注层析技术

海洋生物活性物质的分离纯化中常常用到层析技术,而常规的层析技术，甚至高压液相近年来出现的灌注层析技术在这方面有了突破性的进展。灌注层析的关键技术是灌注填料技术。在层析中，分子是靠扩散而传递到填料颗粒内部，而扩散是一个缓慢的过程，当流速增加时，在填料颗粒内部的扩散不充分，会损失柱容量和分辨率。灌注层析技术则解决了这一难题，它所使用的填料(POROS)与常规的填料不同，它具有贯穿颗粒的孔，孔上又有许多扩散孔，流动相可以通过介质的内表面，即直接灌注入介质的颗粒中，使得颗粒内部反应面积大大增加，既能快速分离，又不降低柱容量和分辨率，是当代生物分子分离的重大突破。用灌注层析进行分离比常规的高压液相层析通常高10~100倍。27药用海洋生物资源从20世纪80年代以来，我国己产生出一批海洋药物，如河豚毒素、鲎试剂、珍珠精母注射液、刺参多糖钾注射液、海星胶代血浆、褐藻淀粉硫酸酯、藻酸双目酯钠(PSS)、藻酸丙二酯、甘露醇烟酸酯及人造皮肤等。

总体上，我国的海洋药物的研究、提取及合成技术水平还较落后，应积极开展研究，赶上国际先进水平。28药用海洋生物资源六我国海洋药物资源的研究与开发方向与内容1、我国海洋药物资源的研究与开发方向是海洋新药、中成药和保健食品等相结合,为医药工业和保健食品工业开发新产品。主要内容包括:

有计划地发展海洋中药材的养殖业,扩大药源,保证传统海洋中药材的临床应用,发展中成药系列产品与保健滋补品等;开发防治常见病、多发病、疑难病症,尤其是肿瘤、心脑血管疾病及病毒性疾病的特效药物;29药用海洋生物资源加强海洋生物的药理筛选工作，以积累我国海洋生物活性物质的原始资源，全面了解我国有药用价值的海洋生物资源，加强海洋生物活性成分的药理学和毒理学研究，探讨临床应用效果;发展海洋生物活性物质的提取和合成技术,开发各种新药;研制动、植物生长素与高效封锁残毒杀虫剂等农用药物添加剂;

30药用海洋生物资源提高海产食品工业下脚料(甲壳、鱼鳞、内脏和藻类)的综合利用制药技术水平,生产新药品;利用遗传工程技术,改变某些海洋生物的遗传特性,促进产生或提高生物活性成分,扩大药用生物资源品种。

31药用海洋生物资源海洋生物技术可以分离产生活性物质的生物基因，通过基因增扩，建立基因库保存生物活性物质基因，既为深入研究海洋生物特别是对难以获得或偶然获得的海洋生物活性物质提供了方便，更为保存生物活性物质基因多样性，防止因为物种的灭绝造成基因的丢失提供了保证。33药用海洋生物资源直接利用海洋生物为原料提取生物活性物质，受资源本身的限制，往往无法实现产业化。即使资源比较丰富的，直接利用海洋生物作为原料，成本也比较高，而且很可能造成对资源的过度开发，危及可持续发展，满足不了人类的需求。应用生物技术例如转基因技术等，可以将所需的，产生特定活性物质的海洋生物基因转移到另一种生物中表达，培育新的海洋药源生物，为人类源源不断地提取海洋生物活性物质提供资源保证。海洋药物基因工程根据供体基因和表达系统的不同，可以分为三个方面:一是将海洋药物基因转入陆生动植物和微生物中表达:二是将来自陆地或人体的药物基因转入海水养殖生物中表达;三是将海洋药物基因转入海水养殖生物中表达。药物基因转入高产、稳产的海水养殖生物例如海带等大型海藻中表达，也具有广阔的应用。其次，生物技术有助于解决生物活性物质的资源有限问题，实现可持续发展。34药用海洋生物资源陆生药用植物的栽培在我国已有悠久的历史，而海洋药源生物的人工养殖尚未起步。将药物基因转入海水养殖生物中表达，可以开辟一个崭新的养殖方向，改善养殖结构，为海水养殖业注入生机和活力，开辟海水养殖生物深加工和精加工新的路子，提高海水养殖的经济效益和社会效益。近年来，高等植物基因工程发展迅速，高等植物也可作为海洋药物基因的表达系统。35药用海洋生物资源再次，海洋生物技术成了推进海洋药物产业化的首选技术。直接以海洋生物为原料，应用化学方法，提取生物活性物质或海洋药物，往往成本高，工艺流程复杂，且污染环境。发酵工程己经是一门比较成熟的技术。应用转基因技术，将产生海洋生物活性物质或海洋药物的基因转移到微生物体内，并得以表达，人们就可以通过发酵的方式得到大量所需的海洋生物活性物质，实现工厂化生产。海洋环境中生存着种类繁多数量巨大的微生物和藻类，将海洋微生物和藻类作为开发海洋活性物质和海洋药物的资源正日益受到重视。随着研究的深入，人们发现海洋动植物中8096以上的生物活性物质源于海洋微生物或藻类，而且生物技术应用于微生物、微型藻类等低等生物要比高等生物容易实现的多，与现代发酵工程技术相结合，易于实现产业化。36药用海洋生物资源最近几年，生物技术在海洋微生物和海洋微藻生物活性物质的研究开发方面发展很快，己取得了不少成果。如利用发酵法快速生产海洋微藻，并从中提取。-3高度不饱和脂肪酸、藻胆蛋白、维生素C;以水华束丝藻制取石房蛤毒素，以海洋细菌生产河豚毒素等。应用生物培养、基因工程、DNA重组、发酵工程等生物技术已经成了推进海洋药物产业化的首选技术。美国、日本等在此领域取得了不少成果，产生了“海洋生物工程”学科新学科。37药用海洋生物资源附：现已知的海洋药物的活性成分主要类别1、脂质

脂质包括前列腺素、鱼肝油酸钠、多不饱和脂肪酸、玉梭鱼的体油、鲨鱼油、鲸蜡、海马、海龙、鲨肝醇、软海绵酸、海兔醚等。鲨肝醇（Batial），首先从鲨鱼中取得，后在鳕鱼、蟹类及少数腔肠动物中也有发现，用于各种粒细胞减少症。软海绵酸，从海洋生物软海绵中分离，能抑制致癌基因。海兔醚（Dactylene），取自我国南海黑指纹海兔（Aplysiadactylomela），有抑制中枢神经及抑制肿瘤作用。38药用海洋生物资源2、醣类

醣类包括海藻多糖(螺旋藻多糖、微藻硒多糖、紫菜多糖、琼胶、卡拉胶、褐藻胶)、甲壳质（氨基葡萄糖盐酸盐、低聚葡萄糖胺）、透明质酸、硫酸软骨素、刺参粘多糖、玉足海参粘多糖、海星粘多糖、扇贝糖胺聚糖等。海藻多糖从微藻中提取，如螺旋藻多糖从蓝藻中的钝顶螺旋藻中分离，具抗衰老、抗疲劳、抗辐射及提高机体免疫功能、对肿瘤细胞有一定的抑制和杀伤作用。褐藻胶为各种褐藻所共有的一种间质，已广泛用于制药和食品工业。甲壳质属于聚乙酰氨基葡萄糖，其脱基后的产物为壳聚糖，有增强机体免疫力和调节人体生理功能，如明显降压、降脂、降糖、抗凝、抗菌、止血、消炎等作用。39药用海洋生物资源3、苷类

苷类包括强心苷、皂苷（海参皂苷、刺参苷、海参苷、海星皂苷）、氨基糖苷、糖蛋白（蛤素、海扇糖蛋白、乌鱼墨、海胆蛋白）等。皂苷，是苷类的一种，海参苷，从海参中提取，也叫海参素，不同的海参提取的海参素结构有所不同，但均具有抗肿瘤、抗真菌、抗放等作用。海胆蛋白，为紫海胆体腔液中含有的一种糖蛋白，具有免疫活性。海星纲动物中分离得的皂苷是甾体皂苷，一般具有抗癌、抗菌、抗炎等作用。从罗氏海盘车提取的总皂苷能抑制流感病毒。40药用海洋生物资源4、氨基酸

氨基酸包括褐藻氨酸、海人草酸、软骨藻酸、牛磺酸、珍珠氨基酸、鱼眼氨基酸、复合氨基酸（鱼鳔胶、龟甲胶）、藻兰蛋白、海星生殖腺、海胆制剂等。牛磺酸，由海藻、腔肠动物、贝类、甲壳类等生物中提取，具有促进大脑发育，改善充血性心力衰竭，抗心律失常、抗动脉粥样硬化、保护视觉功能等。珍珠氨基酸，从我国传统贵重药材珍珠中提取，可治疗慢性肝炎等。海龟胶有滋阴、柔肝、补肾功效。螺旋藻中提取的藻兰蛋白有促进免疫系统，抑制癌细胞作用。41药用海洋生物资源5、多肽

多肽包括凝集素、鲎凝集素、血篮蛋白、蛙皮素、蛙啡肽类、水母毒素、海葵毒素、水蛭素、章鱼毒素、麝香蛸素、芋螺毒素、鲨鱼软骨血管形成抑制因子、重组人肿瘤坏死因子、魟鱼