螺旋藻抗肿瘤组分的研究进展

张军，邹宁，孙东红，曲青梅，李小慧

（鲁东大学生命科学学院，山东烟台264000）

螺旋藻抗肿瘤组分的研究进展

张军，邹宁*，孙东红，曲青梅，李小慧

（鲁东大学生命科学学院，山东烟台264000）

螺旋藻营养丰富，可以补充人体蛋白质和维生素，现多以片剂和保健饮料出现，长久以来并未发现它有何毒副作用。此外，其中的多糖、藻蓝蛋白及蛋白酶解多肽的生物活性亦受到广泛关注。本文综述了螺旋藻多糖、藻蓝蛋白及蛋白酶解多肽的抗肿瘤作用及其机理。

螺旋藻多糖；藻蓝蛋白；螺旋藻蛋白酶解多肽；抗肿瘤；机理

螺旋藻属于蓝藻门、颤藻目、颤藻科、节旋藻属，是一种古老的原核生物，广泛存在于海水、半咸水、淡水中，它有高含量蛋白质及其他均衡的营养物质且易被人体消化[1]，被联合国农粮组织推荐为“全球人类最理想产品”。为了开发新的生物资源，近年来人们逐渐将更多的关注投入到海洋生物研究中，研究发现，螺旋藻有增强机体免疫力、抗辐射、调节血压等作用，其含有的抗肿瘤的生物活性物质更吸引的人们的广泛关注。

1 螺旋藻抗肿瘤组分研究

1.1 螺旋藻多糖抗肿瘤研究

螺旋藻多糖是一类酸性多组分混合物，溶于水，分子量一般在12 kDa～1 000 kDa间，由主要由鼠李糖、D-甘露糖、D-葡萄糖、D-半乳糖、葡萄糖醛酸、木糖、岩藻糖等组成等单糖通过糖苷键连成。

关于PSP抗肿瘤功能的研究有很多。陈宏硕等[2]对小鼠接种H22肝癌细胞，用1 000 mg/kg·d螺旋藻多糖给小鼠灌胃，抑瘤率可达到74.53%。刘娟妮等[3]试验螺旋藻胞内多糖（IPS）和胞外多糖（EPS）对HALE细胞的体外抑制作用发现：IPS在80 μg/mL达到最高作用效果，抑制率为47.92%；EPS在100 μg/mL达到最高作用效果，抑制率为42.95%。也有一些研究硫酸酯化修饰了的螺旋藻多糖（SPSP）的抗肿瘤作用：盛玉清[4]研究PSP和SPSP在体外对多种肿瘤细胞的细胞毒作用及体内对小鼠肿瘤的抑制作用。研究发现PSP 在 100 μg/mL～200 μg/mL 的浓度对 KB、SGC-7901和K562有一定抑制作用，但都小于15%；浓度为50 μg/kg的SPSP对小鼠S180肉瘤具有显著的抑制作用，抑瘤率为32.7%，100 mg/kg对小鼠HPES肝癌具有显著的抑制作用，抑瘤率为35.5%。另外，也有研究螺旋藻多糖与其他物质进行复合后的抗肿瘤作用，如徐小娟等[5]将螺旋藻多糖（PSP）与银杏叶提取物（GBE）按不同比例复合，并用不同浓度的复合制剂分别对肿瘤细胞，发现复合螺旋藻多糖对人乳腺癌MB-231细胞均有不同程度的抑制作用，复合组优于单一成分组，将人乳腺癌MB-231细胞阻滞于G0/G1期，抑制肿瘤细胞的有丝分裂。其中PSP∶BE＝1∶2（μg/mL）高剂量组作用肿瘤细胞72 h时，对其抑制率达60.13%。

1.2 藻蓝蛋白抗肿瘤作用研究

螺旋藻蛋白（Phy cocyanin，PC）是一种存在于红藻和蓝藻细胞内的光合辅助色素，能高效捕获光能，其分子量一般在30 kDa左右，由2个亚基组成，肽链上共价结合1个开链的四吡咯环辅基。分离纯化的水溶藻蓝蛋白在溶液中呈蓝色并发出紫色荧光。在波长620 nm具有特异吸收峰。可以A620/A280表示其纯度[6]。

陈新美等[7]通过MTT法测定螺旋藻蛋白对肝癌细胞SMMC-7721和喉癌细胞HEp-2的生长抑制作用，螺旋藻蛋白酶解肽抗肿瘤作用研究，发现藻蓝蛋白质量浓度低于100 mg/L时。对细胞的生长抑制作用随螺旋藻藻蓝蛋白提取物浓度的提高而明显增强。其生长抑制率由1.83%增至27.31%。郝玮[8]研究藻蓝蛋白单独及协同环磷酰胺对昆明小鼠S180移植瘤的抑制作用，在50 mg/kg～100 mg/kg剂量范围内，藻蓝蛋白对S180肿瘤均有显著抑制作用，试验结果示平均抑瘤率在36.36%～41.41%之间。其中小剂量藻蓝蛋白的抑瘤作用最为明显，与中高剂量的作用相比差异有显著性。李冰等[9]利用小鼠对钝顶螺旋藻藻蓝蛋白的抗肿瘤免疫活性进行了研究发现：喂食螺旋藻蛋白的小鼠体内的瘤块，在直径与重量上都与对照组有显著性差异。Elena Georgieva Gardeva等[10]研究了藻蓝蛋白对仓鼠骨髓瘤细胞作用，发现在100 μg/mL的浓度处理24 h，抑制率达到51.4%。并发现凋亡的细胞与其细胞内含铜与锌超氧化物歧化酶、含锰超氧化物歧化酶及少量过氧化氢酶的作用有关。此外，在以5 mg/kg的量喂食仓鼠可延长其生命，抑制肿瘤的生长与转移。

1.3 螺旋藻蛋白酶解肽抗肿瘤研究

螺旋藻多肽现在多以酶解法获取，有诸多对这些多肽生物活性的研究，如周丽丽[11]研究了藻蓝蛋白酶解产物抑制肥胖相关酶的活性，发现当酶解产物浓度达到10 mg/mL时，胰脂肪酶抑制率为62.15%，α-淀粉酶抑制率为46.89%。当浓度上升到15 mg/mL时体外模拟人体胆汁胶束中胆固醇溶解度的抑制率达到57.09%。还有对其抗氧化、降血压的活性研究[12-13]。

范敏[14]研究了藻蓝蛋白和其胰蛋白酶酶解产物对体外人宫颈癌Hela细胞的作用，发现两者对该肿瘤细胞生长有抑制作用，当藻蓝蛋白的浓度达到100mg/L时，其抑制率可达29.9%，酶解时间为1、2 h的酶解产物的抗肿瘤活性明显高100 mg/L的藻蓝蛋白。张博超[15]研究了不同酶水解螺旋藻蛋白的不同分子量水解液对人乳腺癌细胞（MCF-7）和肝癌细胞（HepG-2）体外生长抑制作用。结果显示：当药物终浓度均1 mg/mL时，胰蛋白酶水解产物5 kDa～10 kDa多肽对人乳腺癌细胞（MCF-7）和肝癌细胞（HepG-2）体外生长抑制率分别为45.19%、23.5%。另外该酶解产物分离纯化得到的的3个组分对人乳腺癌细胞（MCF-7）的体外生长抑制率分别为86%、98%和6%。对肝癌细胞（HepG-2）体外生长抑制率分别为76%、95%和8%。

2 螺旋藻抗肿瘤组分机制研究

2.1 螺旋藻抗肿瘤组分对肿瘤细胞的直接抑制作用

螺旋藻抗肿瘤组分可以使肿瘤细胞发生细胞周期阻滞、诱导细胞凋亡。如孙远征[16]用螺旋藻多糖的两组分SPS2和SPS5分别处理HeLa细胞后发现，随着这两组分的浓度增高，处于G0～G1期细胞的百分比增高，分别高至75.85%和78.69%，并通过免疫组化发现SPS2处理的细胞的P21和FAS蛋白表达提高，而PcNA、P53、Bcl-2蛋白表达显著降低。结合相关文献分析认为是这几种蛋白的异常表达最终阻断了NDA的复制，实现G1期停滞。而HLea细胞凋亡可能是通过加强FAS的表达并同时抑制Bcl-2的表达来完成的。B.Li等[17]研究发现藻蓝蛋白可以激活促凋亡基因，抑制抗凋亡基因的表达，随后促进细胞凋亡信号的转导，从而导致肿瘤细胞凋亡。在体外试验中，藻蓝蛋白处理的肿瘤细胞内几种天冬氨酸蛋白水解酶被激活，表明藻蓝蛋白诱导的肿瘤细胞凋亡是天冬氨酸蛋白水解酶依赖性的。同时藻蓝蛋白的处理也导致线粒体中的的可触发细胞凋亡机制的细胞色素C释放到细胞质基质中。Karnati R.Roy等[18]研究了藻蓝蛋白对阿霉素敏感型和阿霉素耐受型肝癌细胞的抑制作用，分析凋亡的阿霉素耐受型肝癌细胞发现：细胞色素C被释放，Caspase 3被激活，PARP聚合酶裂解。这些结果证明在藻蓝蛋白处理下，抗凋亡基因表达受抑制，凋亡基因表达增强。

2.2 螺旋藻组分对肿瘤细胞的间接抑制作用

螺旋藻抗肿瘤组分可增强机体免疫力以抑制肿瘤的生长。如杜玲[19]在研究鄂尔多斯高原碱湖钝顶螺旋藻多糖（EPS）和非洲Chad湖钝顶螺旋藻多糖（FSP）的抗肿瘤活性时发现，两者均能抑制小鼠S180移植性肿瘤的生长，并且两种多糖可以提高小鼠的胸腺和脾脏指数，提高荷瘤小鼠血清IL-2、TNF-α和IFN-γ水平，在体外两多糖均能促进ConA诱导的荷瘤小鼠脾淋巴细胞的增殖反应。分析认为免疫调节可能是其抗肿瘤作用的机制之一。Tomohiro Hirahashi等[20]研究了螺旋藻提取物通过增强人体免疫力抑制肿瘤生长的机制，他们在体外用卡介苗细胞壁刺激服用螺旋藻提取物的受试人员的血细胞和未服用螺旋藻提取物人员的血细胞，发现前者产生的IL-12 p40产物更多（NK细胞的活性以IFN分泌量代表，而IFN的分泌是IL-12/IL-18依赖性的），且因卡介苗细胞壁充当了Toll样受体的配体，推断认为口服的螺旋藻提取物可能参与了血细胞Toll样受体的信号转导。并总结螺旋藻提取物在人体中直接作用于骨髓，直接或间接地作用于NK细胞。

3 总结与讨论

螺旋藻多糖可以阻滞肿瘤细胞分裂周期、诱导细胞凋亡，同时可以增强机体免疫能力，提高机体对肿瘤的抵抗；藻蓝蛋白通过调控凋亡基因和抗凋亡基因诱导肿瘤细胞凋亡，也可以增强机体免疫力。而对于螺旋藻蛋白酶解多肽的抗肿瘤机制还没有确切的研究结果，其他一些抗肿瘤生物活性肽的作用机制已有研究，如海兔多肽[21]、南蛇勒蛋白肽[22]等。生物活性肽是可以被小肠直接吸收的，其吸收速度和营养价值均优于游离氨基酸[23]，即螺旋藻蛋白酶解肽在肿瘤患者的治疗与营养补充方面都是有意义的，期望其作用机理能被尽快阐明。

肿瘤是危害人类健康的疾病之一，目前临床的主要治疗方法仍为手术切除、放疗和化疗，在杀伤肿瘤细胞的同时，对正常细胞也有损害，试验证明，螺旋藻中抗癌物质对正常细胞无明显细胞毒作用，能增强机体免疫能力，并且对放疗药物具有减毒作用[24]，另外螺旋藻培养条件温和，所需培养基及活性物质的提取成本不高，因此螺旋藻具有相当的的肿瘤辅助性防治应用价值。

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A Summary of the Document on Anticancer Activity of Spirulina Component

ZHANG Jun，ZOU Ning*，SUN Dong-hong，QU Qing-mei，LI Xiao-hui

（School of Life Science，Ludong University，Yantai 264000，Shandong，China）

Spirulina platensis has been used as a source of protein and vitamin supplements，and has been sold as a health drink or pills in tablet form without any undesirable effect on human.Futhermore，the biological activities of its polysaccharides，phycocyanin and proteolytic peptides also attract widespread attention.This article reviews the polysaccharide of spirulina platensis（PSP），phycocyanin and proteolytic peptides of anti-tumor effect and its mechanism.

PSP；phycocyanin；proteolytic peptides；anticancer activity；mechanism

10.3969/j.issn.1005-6521.2016.14.052

张军（1991—），男（汉），硕士，研究方向：生化与分子生物学。

*通信作者：邹宁（1963—），男，教授，研究方向：海洋生物。

2015-08-10