海洋生物活性物质主要功能特性的研究现状

2020-03-27黄利华贾强欧爱芬

现代食品·上 2020年1期

黄利华　贾强　欧爱芬

摘要：随着人类对海洋的探究的不断深入，海洋中蕴藏着的多种对人类身体有益的功能性成分或生物活性物质受到越来越多人的关注。海洋中的生物活性物质来源广泛、种类繁多，功能多样，并且具有良好的生产及科学应用价值，如今已成为全球研究的热点。本文对海洋中不同生物活性物质的功能进行分析，并对其发展前景进行展望。

关键词：海洋;生物活性物质;功能

Abstract：With the deepening of humans exploration of the ocean， there are many kinds of functional components or bioactive substances in the ocean， which are beneficial to human body， attracting more and more peoples attention. The bioactive substances extracted from the ocean have become a hot topic of global research because of their wide sources， various types， diverse functions and good production and scientific application value. This paper analyzed the functions of different bioactive substances in the ocean， and its development prospects are prospected.

Key words：Ocean; Bioactive substances; Functions

中图分类号：Q178.53

我国从20世纪60年代初开始研究海洋生物活性物质，至今已发现2 000多种具有生理及药理作用的化合物。近几年来，国内海洋药物研究获得了很多成果，根据有关数据表明，截至2017年共发现具备药物价值的生物700多种[1]，其中很多种具有抗病毒、抗肿瘤、免疫等作用，还有多种作用于神经系统和心血管系统的生物活性物质被有效分离出来，同时实现了提纯处理，对具备较强作用和特殊功能的物质进行了人工改造、合成，以使其能为临床所用，从海洋生物中提取的活性物质类型较多，包括生物碱类、多肽类、聚醚类等物质，其中具有较好研发潜力和市场应用前景的是多肽类物质[2]。

1 肽类毒素功能分析

海洋肽类毒素的相关研究也是目前生物研究的热点，肽类毒素是一种具有攻击性和防卫性的武器，海洋肽类毒素种类较多，一般来说，以神经毒素为主，该毒素经分离纯化后可用于抗癌、抗菌，经过提炼可用于治疗心血管疾病以及神经系统疾病等，可以说将该物质用于临床药物具有较好的应用前景。肽类毒素具有较强的适应性，且有效性是比较高的，剂量小效果好，其分子量较小，可以使用生物工程技术实现批量化生产，目前市场上已研发了40多种肽类毒素，其中以海葵毒素最多。

1.1 海葵肽类毒素

海葵属于一种腔肠动物，广泛分布于热带及温带海域中，在海葵触手中有大量神经毒素、细胞毒素，通常海葵肽类毒素分子较小，分子质量低于5 000 k。具有较强的选择性离子通道作用，对人体神经系统和信息系统有较大影响，目前针对海葵肽类毒素的相关研究主要集中于钠通道毒素，这种毒素能够与钠离子通道上的特异受体进行结合。海葵毒素能够增强人体心肌收缩能力，目前在临床上可以用于治疗心血管疾病，是一种具有较好治疗潜力的海洋药物。比如市场上销售的黄海葵强心肽，该物质具有十分明显的强心作用。王维荣等在1996年从青岛侧花海葵多肽中，除了分离出两种相对应成分氨基青霉素酸、氯胆甾烷外，又发现了一种含量非常低但活性远远高于ApB的成分，经检测后发现，这种含量极低的毒素主要作用于阻断胆碱能神经肌肉的接头部位[3]，可以引起人体呼吸麻痹，最终导致死亡，经过多年的蛋白质一级结构分析证明，海蛇毒素中不含心脏毒素，不是导致心脏骤停的主要原因。

1.2 芋螺毒素

芋螺是一种常见的软体动物，在捕食过程中会释放神经麻痹毒素，其构成较为复杂，可用于多种神经系统疾病的治疗，是对生物具备一定选择性的多肽毒素，多肽毒素之間可实现协同合作。已知芋螺毒素大多含有2对及以上的二硫键，由10～30种氨基酸残基小分子肽组成，是目前发现的最小的神经毒肽素。目前已分离鉴定出上百种芋螺毒素，根据其作用于神经系统部位的不同共分为6种类型，芋螺毒素与银环蛇毒素的结构比较类似[4]，河豚毒素与芋螺毒素的结构也比较类似，芋螺毒素专一作用于较为敏感的钠通道，芋螺毒素在钠离子通道活化方面起着重要作用，新发现证明芋螺毒素使动物致死主要是由于该物质可使动物心跳、呼吸停止，进一步说明该物质的最大毒性是阻断神经与肌肉之间的信息传递[5]。

1.3 海蛇毒素

栖居于我国沿海的大部分海蛇是毒蛇，这些海蛇的毒性要比陆地海蛇强很多。多肽毒素是蛇毒的主要成分，海蛇毒中的多肽毒素与眼镜蛇的毒素结构相似，均是一种突触后神经毒素。就海蛇毒素的作用来说，有的可引起动物呼吸困难、抽搐，甚至是死亡。有的对红细胞有溶解作用，并能保护心脏。

2 其他直链肽类活性物质功能分析

2.1 海藻凝集素

凝集素可选择、专一性识别并结合特定糖链结构，具有多种生物活性，进而能够对细胞实现凝集效果，目前凝集素可应用于生物研究和临床研究，相比陆地凝集素来说，海藻凝集素有其特异之处，具有分子量低、多数以单体形式出现等特点。海藻凝集素具有多种生物活性，几乎所有的海藻凝集素能够激活人体淋巴细胞，海藻凝集素在浓度低的情况下，能够对血小板的凝集起到抑制作用。另外，3种同族凝集素在体外能够抑制白细胞及乳腺癌细胞的增殖，可作为抗癌的临床药物。

2.2 藻胆蛋白

海藻蛋白主要存在于蓝藻、红藻等一些藻类植物中，其功能主要是通过光合作用为其提供捕光色素复合体。藻胆蛋白还有食用开发价值，根据目前的研究发现，藻胆蛋白具有一定的药用价值。藻胆蛋白主要有4大类，即藻红蛋白、藻红蓝蛋白、藻蓝蛋白与别藻蓝蛋白。其中藻蓝蛋白经实验证实可作为光敏剂用于激光治癌。有专家曾用藻蓝蛋白培育骨髓癌细胞，然后经激光辐射后，发现癌细胞的存活率仅有15%[6]。后经多次试验证实，藻蓝蛋白不仅具有良好的光敏作用和抑制癌细胞作用，且其无毒副作用，是较为理想的光敏剂。藻蓝蛋白除能有效提高人体免疫力和具有抗癌作用外，还可刺激造血干细胞，对人体骨髓的造血有一定的刺激作用，应用非常廣阔。

2.3 麝香蛸素

麝香蛸素是从头足纲八腕目动物的唾液中提取出的一种生物活性肽。麝香蛸素的肽类是目前已知最有效的降压物质，目前已能够实现体外合成，其8肽、10肽衍生毒素相比麝香毒素来说降压效果更好，低浓度毒素能够促进豚鼠支气管以及兔子宫平滑肌的收缩，可以说麝香蛸素的催产作用甚至比催产素的作用强很多。麝香蛸素对于外周血管的舒张和冠动脉血流的增加有非常强烈的作用，在外周血管疾病治疗过程中能够增加患者血流量，降低血管阻力[6]。

2.4 鲨鱼软骨血管形成抑制因子

鲨鱼是自然界中患恶性肿瘤概率极低的动物之一，属于脊椎动物门软骨鱼纲，对于癌细胞具有较强的免疫力。这是由于在鲨鱼骨骼中缺乏软骨组织，肿瘤主要依靠血管形成。鲨鱼软骨中含有一种血管生成抑制因子，它不但能够抑制心血管的形成，还能抑制哺乳动物中胶原酶的合成，抑制血管中内基底膜蛋白酶的溶解，鲨鱼软骨形成因子是一种多肽类物质。很多动物实验表明，它能耐抑制小鼠肺癌细胞的生长，当剂量达5.0 mg·（kg·d）-1时，抑瘤率为87%左右。鲨鱼软骨合成的抑制因子具有较强的抗肿瘤特性，对于肝癌、肺癌、乳腺肿瘤与骨癌等实体瘤有很好的治疗作用，另外其还可治疗其他血管性疾病，如牛皮癣等[7]。据统计，目前已有24种以上的血管抑制因子被引入临床试验中，为了进一步开发鲨鱼软骨血管中的抑制因子，提高抗癌能力，已通过化学方法进行基因修饰，增强其抗癌效果，也可通过基因工程技术来批量生产[6]。

2.5 降钙素

降钙素主要存在于哺乳动物的甲状腺滤泡旁细胞中和鱼类后鳃体组织中，是由32个氨基酸所组成的直链多肽类激素。从蛙鱼中提取的鲑降钙素要比人降钙素高3倍以上。蛙鱼会产生脯氨酰胺，这对于物生性影响是比较大的，如果去除全部脯氨酰胺，则其会失去活性，在降钙素中鲑钙素的半衰期高于其他降钙素的半衰期，其不易被溶解。降钙素不仅具有降低血中钙、磷的作用，还可对其进行调节，同时也能对骨骼起保护作用，可确保骨骼中钙与磷的大量储存[8]。目前，鳗降素已应用于临床中，主治高钙血症和骨科各种疾病。如变形性骨炎、老年骨质疏松症等。

3 环肽功能分析

3.1 海兔毒素

目前已分离出的海兔毒素有15种以上，均为环肽类化合物，截尾海兔属于无楯目的海洋腹足类软体动物，截尾海兔中提取的化合物具有强烈的抑制癌细胞生长的功效。其中Dolasl stinks-10已进入临床实验Ⅱ阶段，其是一种四肽物质，含有3种氨基酸，能够显著抑制肿瘤的聚合作用，也是目前具有高效作用的蛋白类物质，通过体外进行抗肿瘤筛选，发现其中的化合物对前列腺癌有良好的治疗效果。近期还发现Ddastatin-10在抗真菌活性方面具有强烈的作用。截尾海兔Ddastatin-3中，除具有常见的几种氨基酸外，含有两种新型抗癌活性较强的氨基酸，即噻唑氨基酸和谷酰胺。这两种新的氨基酸的出现，对临床上从噻唑氨基酸发展抗肿瘤试剂有一定的帮助[9]。

3.2 膜海鞘素

海鞘又称被囊动物，属于脊索动物门的尾索动物亚门。近年来，研究人员在海鞘代谢物中发现了多种活性奇特、结构较新颖的化合物，引起了药物学家们的高度重视，也成为海洋天然化学研究的热点。从海鞘中分离出来的环肽，大部分具有抗肿瘤活性作用。有学者从加勒比海海鞘中首次分离并测定出DideminsA、B、C的结构为环状缩肽，组成部分包括肽键部分和非肽键链，它们能够抑制RNA和DNA病毒的增殖[10]。并且对白血病细胞有非常强烈的细胞毒作用。经动物试验表明，膜海鞘素B是一种环境物质，首批进入实验的海洋抗肿瘤化合物，目前已经进入了第二阶段[11]。经药理学研究发现，膜海鞘素对于治疗淋巴瘤和神经胶质瘤疗效显著，但对肝脏的毒性较大，经研究证实，去氢后的Didemtnin B毒性较小，此外，又从同一种海鞘中分离出不同的3种环肽，均对白细胞有较强的细胞毒作用[12]。而且分离出的另一种环肽Aplidine的抗肿瘤活性较强，但对心脏的毒性较低。除此之外，从其他海鞘中分离出的含有噻唑环、恶唑啉等的8种环状肽，具有强烈的细胞毒性[13]。据报道，目前已经有20种环肽类物质得到了结构鉴定，均呈现不同的抗病毒和抗肿瘤效果，其机理主要是抑制DNA和蛋白质合成，进而为临床抗药物的开发提供

思路[14]。

4 小结

总上所述，海洋生物属于活性物质，其生物活性与其他结构类似的物质相比，通常效果最强，效力结构最佳，是历经了数亿年的自然筛选进化而来的，能够为人们提供筛选药物合成的导向。近年来随着海洋开发步伐的加快，已利用海洋药物基因工程从生物海洋中克隆出了多个具有开发价值的海洋药物基因，总之，我国应加快开发海洋多肽化合物的步伐，使之更加商业化，而且以其独特的药效造福于人类。

参考文献：

[1]董诗婷，陈弘培，赵慧.海洋生物功能性脂类的研究进展[J].农产品加工（上），2017（7）：59-64.

[2]张仪欣，佟长青，李伟.褐藻生物活性物质研究现状[J].农产品加工，2019（14）：78-80.

[3]汪东风，江晓路，许加超.海洋碳水化合物高值化转化基础与应用研究[C]//中国食品科学技术学会第十五届年会，2018.

[4]朱佳敏，刘玉梅，张自强.干细胞源外泌体修复神经损伤的研究现状[J].中国临床药理学杂志，2019（13）：1413-1416.

[5]张庆庆，刘慧敏，吴仁协.核酸适配体在海洋微生物及海洋生物毒素识别鉴定中的应用研究进展[J].食品工业科技，2018（2）：320-324.

[6]郭强强.海洋球石藻病毒参与宿主新型鞘脂类合成途径关键酶基因的克隆及其功能分析[D].厦门：集美大学，2017.

[7]冯进.基于葡萄糖双子表面活性剂和卵白蛋白的生物活性物质载体制备和特性研究[D].杭州：浙江大学，2017.

[8]陈雨晴，吕峰.海藻多酚生物活性、改性及应用研究进展[J].渔业研究，2018（3）：234-241.

[9]鞠建华.海洋微生物药物先导化合物的发现及其生物合成[C]//第十届全国化学生物学学术会议，2017.

[10]夏远涛，韦莹华，高雅廷.白骨壤叶中生物碱的提取及抗氧化活性研究[J].安徽农业科学，2018，46（17）：6-8，13.

[11]栾剑，陶晓月.关于传统中药槟榔生物活性的研究进展[J].安徽农学通报，2018（13）：8-10.