皮氏蛾螺生物学研究进展

韩森荣，宋孟谣，赵谭军，邹炀，常亚青，湛垚垚

（1.大连海洋大学农业农村部北方海水增养殖重点实验室，辽宁 大连 116023；2.美国莱蒙曼哈顿预备学校，美国 纽约10004）

皮氏蛾螺Volutharpa ampullacea perryi 属软体动物门Mollusca、腹足纲Gastropoda、新腹足目Neogastropoda、蛾螺科Buccinoidea、涡属螺属Mosusogai，最早由Matthew Perry 命名[1]。皮氏蛾螺自然分布不广，主要栖息于黄渤海北部、日本海和鄂霍次克海等地区[2-4]软泥沙质的潮下带海底（水深18～56 m）[5]。在我国，皮氏蛾螺主要分布于受黄海冷水团控制的黄渤海北部海域，属典型的海洋冷水种类[4]。

皮氏蛾螺个体肥大，味道鲜美，其外形和足部与太平洋鲍Haliotis discus 非常相似，因此俗称“假鲍鱼”，在市场上常被用做为鲍鱼的替代品，深受人们喜爱。皮氏蛾螺的自然资源量较大，市场价格低于太平洋鲍Haliotis discus、皱纹盘鲍Haliotis discus hannai 和扁玉螺Glossaulax didyma 等高值贝类，因此该种通常被认为是一种附加值较低且不具深入开发价值的低值贝类。虽然早在1962 年张玺[2]就研究了我国分布的皮氏蛾螺的基础生物学，但是，相较于其他经济贝类，目前皮氏蛾螺基础生物学研究仍较薄弱。近年来，随着基础生物学研究的不断深入，人们发现，皮氏蛾螺体内除了含有丰富的营养成分外，还含有许多生物活性物质，具有较大的增值开发潜力。为了系统梳理皮氏蛾螺的基础生物学研究资料，进一步挖掘其利用价值，本文通过综述近年来国内外有关皮氏蛾螺的生物学研究进展，以期为深入掌握和了解皮氏蛾螺的基础生物学提供基础资料，并为提高皮氏蛾螺的经济价值乃至开发新的海洋生物活性物质资源提供参考。

1 皮氏蛾螺的生物学特征及进化地位

1.1 皮氏蛾螺的生物学特征

皮氏蛾螺为右旋螺，主要分为壳和软体部两部分（图1）。皮氏蛾螺的壳近卵圆形，壳厚比同科的香螺Neptunea cumingi Crosse 和东风螺Babylonia lutosa 等螺类薄，质地较脆。皮氏蛾螺的壳共有6 个螺层（spiral whorl），螺旋部（spiral whorl）很小，占4.5 个螺层，体螺层（body whorl）极大，占1.5 个螺层，在同科的螺类中属于螺层较少的一类（图1）。皮氏蛾螺的壳外表面上有黄褐色或黑褐色的壳皮，壳皮上还具有细致的茸毛，壳面上还具有细密的纵行生长线（lirate），在壳皮上形成纵嵴（carina），无壳肋（carapace costa）。壳内面呈灰白色，壳口（aperture）较大，近似三角形，上端狭窄，下端宽阔，水管沟（siphonal canal）短而宽，形成一个V 字形大缺刻。皮氏蛾螺的内唇（inner lip）前厚后薄，向外翻转成假脐，外唇（outer lip）较厚，外唇沿光滑无刻缺（图1）。皮氏蛾螺的厣（operculum）很小、易脱落、角质化（Buccinum型），位于足部末端，无法起到闭合壳口的作用，厣核位于厣的中央，同心生长[2-8]。

皮氏蛾螺的软体部由头（head）、足（foot）和内脏团（visceral mass）三部分组成。部分个体的软体部上有明显的黑褐色花纹和斑点（图1）。皮氏蛾螺的足部肥大，前端呈截形与鲍鱼相似（图1）。皮氏蛾螺的头部明显，上有两个圆锥形的触角（图1），眼位于触角中部外侧。皮氏蛾螺的口位于头腹面，口内具有柱形的吻（proboscis）[2-4]。齿舌（radula）位于口中的齿舌囊（radular sac）内，齿式为1·1·1，即中间和两侧各一列齿，中间列为中央齿，两侧为侧齿。皮氏蛾螺的中央齿呈片状，具4～7 枚齿尖，顶端具5 枚齿尖，外侧2 枚较大，中央3 枚较小，下缘较平。皮氏蛾螺的侧齿呈斜形向后排列，具4～6 枚齿尖，前缘具3 枚较大的锥形齿尖，最外侧的齿尖最大，略呈弯钩形，中间一枚最小，最内侧大小居中，无缘齿结构[6，7]。部分个体皮氏蛾螺的中央齿后缘齿尖数目的差异可作为种内差异的形态学标记[6]。

皮氏蛾螺属雌雄异体，生殖腺（卵巢或精巢）位于消化盲囊（digestive diverticula）附近的内脏团内。雌性生殖器官有卵巢（ovary）、输卵管（oviduct）、蛋白腺（albumin gland）和受精囊（bursa copulatrix）等。雄性皮氏蛾螺生殖管位于外套膜（mantle）底部，末端膨大形成交接器（copulatory organ）（图1），位于头后部右侧[9]。在活体条件下，通常可根据交接器的存在与否判断皮氏蛾螺的性别。皮氏蛾螺的繁殖方式为体内受精，即雌性皮氏蛾螺在授精后将受精卵嵌入蛋白腺和粘液腺分泌物形成的卵囊中，经水管沟排出体外，附着在水体底层。

图1 皮氏蛾螺的生理结构图Fig.1 The physiological structural images of snail Volutharpa ampullacea perryi

1.2 皮氏蛾螺的分类及进化

目前，关于皮氏蛾螺的分类及进化地位的研究主要集中于传统分类学[2-8]和分子系统发育[4,10]研究两个方面。其中，传统分类学认为，皮氏蛾螺的壳和软体部的形状等特征符合蛾螺科种类外部形态的相应特征，因此，该种与蛾螺属种类存在较近的亲缘关系。其次，皮氏蛾螺的齿舌有别于同科其他螺类，即齿舌的中间齿齿尖大小不一，靠外侧齿较为粗大，因此，传统分类学也认为齿舌的中间齿形态可作为皮氏蛾螺在蛾螺科内属和种的分类依据[6,7]。不同地理群体的皮氏蛾螺体表的花纹、中央齿和侧齿数目存在一定的个体差异[6-8]，因此，体表花纹、中央齿和侧齿数目三者也通常被作为皮氏蛾螺种内分类的重要依据和指标。

在皮氏蛾螺的分子系统发育研究中，目前主要研究了线粒体和核糖体内典型遗传标记基因的特征及其分子进化地位。张树乾等[9]研究了18 种中国近海岸蛾螺科种类的COⅠ基因序列发现，中国近海岸蛾螺科种类在分子水平上存在一定差异，其中，皮氏蛾螺和侧平肩螺Japelion latus、朝鲜蛾螺Buccinum koreana、黄海蛾螺Buccinum yokomaruae、香螺、小鼠脊蛾螺Lirabuccinum muscugus 以及褐管蛾螺Japeuthria cingulat 在系统发育树中属同一分支，亲缘程度较高，由此证实，基于COⅠ基因序列对皮氏蛾螺系统分类的结果与目前传统的形态学分类结果相一致。其次，线粒体基因组测序结果显示，皮氏蛾螺的线粒体基因组序列全长为15 255 bp（GenBank 登录号：KT382829），是一个闭合的环状分子，内部的基因组成、排列位置和顺序与GeneBank 已公布的新腹足目动物相似度较高，这一特点符合线粒体基因组在进化上的保守性。皮氏蛾螺的线粒体基因组中共包含了13 个蛋白质编码基因、2 个rRNA 基因和22 个tRNA 基因（图2）。其中，13 个蛋白质编码基因分别为：3 个细胞色素氧化酶亚基基因（COX1、COX2、COX3）、7 个NADH 脱氢酶亚基基因（NAD1、NAD2、NAD3、NAD4、NAD4L、NAD5、NAD6）、2 个ATP 合成酶亚基基因（ATP6、ATP8）和1 个细胞色素b 编码基因（CYTB），线粒体基因编码区总长度为11 244 bp。

图2 皮氏蛾螺线粒体全基因组图谱Fig.2 The mitochondrial genome map for snail V.ampullacea perryi

其次，在皮氏蛾螺核糖体遗传标记基因研究方面，目前研究比较多的是核糖体基因内转录间隔区（Internal transcribed spacer，ITS）区。ITS 区是位于编码核糖体DNA（Ribosomal DNA，rDNA）上的18S rRNA、5.8S rRNA 和28S rRNA 基因之间的内转录间隔区，具有很高的可变性，可作为鉴定近缘种类遗传关系的有效标记[11]。鲍相渤[11]比较了皮氏蛾螺和水泡蛾螺Buccinum pemphigum 核糖体内第二转录区间隔区（Second internal transcribed spacer，ITS2）发现，皮氏蛾螺核糖体的ITS2 序列长度为340 bp，其中A、T、C、G 四种碱基的含量分别为14.4%、21.3%、34.2%和30.1%，CG 含量明显高于AT 含量，与水泡蛾螺核糖体的ITS2 序列有较高的相似性。

总体而言，基于线粒体COⅠ基因和核糖体ITS2 基因分析获得的皮氏蛾螺的系统进化结果与其传统分类学结果具有一定的一致性[10,11]。值得注意的是，在传统分类学中皮氏蛾螺与水泡蛾螺虽然分属同科不同属，但是两者的线粒体基因组序列和ITS2 序列却具有较高的一致性。因此，这一发现也提示：皮氏蛾螺与其同科内不同属的其他螺类的具体亲缘关系还有待进一步的研究和确定[11]。

2 皮氏蛾螺的营养成分

肌肉是皮氏蛾螺中最主要的可食组织；肌肉湿重中含水分75.78%，含粗蛋白15.70%、灰分1.50%、粗脂肪0.50%[12]。虽然，皮氏蛾螺的肌肉湿重中的粗蛋白含量略低于皱纹盘鲍和杂色鲍Haliotis diversicolor[13]，但却高于东风螺Babylonia lutosa[14]、扁玉螺[15]和香螺[16]等腹足类和文蛤Meretrix meretrix、紫贻贝Mytilus edulis 和栉孔扇贝Chlamys farreri 等双壳贝类[17]（表1）。皮氏蛾螺的肌肉中还含有丰富的赖氨酸和异亮氨酸，其必需氨基酸指数（Essential amino acid index，EAAI）高达33.94，具有较高的营养价值[12]。值得注意的是，皮氏蛾螺肌肉中的呈味氨基酸（Delicious amino acids，DAA）总量为23.07 g/100 g，占该组织氨基酸总量的39.63%，这是皮氏蛾螺肌肉口感鲜美的原因之一[12]。

由表1 可知，皮氏蛾螺肌肉中的粗脂肪含量远低于东风螺[14]和香螺[16]等常见食用螺类。皮氏蛾螺的肌肉中含有25 种脂肪酸，包括16 种不饱和脂肪酸（Unsaturated fatty acid，UFA）和9 种饱和脂肪酸（Saturated fatty acid，SFA），其中，不饱和脂肪酸占总脂肪酸含量的53.15%，与天竺鲷科鱼类肌肉的不饱和脂肪酸含量接近[18]。皮氏蛾螺的肌肉中的不饱和脂肪酸包括7 种单不饱和脂肪酸（Monounsaturated fatty acid，MUFA）和9 种多不饱和脂肪酸（Polyunsaturated fatty acid，PUFA），单不饱和脂肪酸分别为C15∶1、C16∶1、C17∶1、C18∶1、C20∶1、C22∶1 和C24∶1，多不饱和脂肪酸分别为C18∶2、C18 ∶3n6、C20 ∶2、C20 ∶3n6、C20 ∶3n3、C20 ∶4n6、C20∶5n3、C22∶5n3 和C22∶6n3[12]。皮氏蛾螺的肌肉中的二十碳五烯酸（Eicosapentaenoic Acid，EPA）在所有脂肪酸中含量最高（19.75%）；EPA 和二十二碳六烯酸（Docosahexaenoic acid，DHA）的含量（7.73%）均高于东风螺[12,14]，提示该物种可能作为提取EPA 和DHA 的潜在海洋生物资源。

表1 皮氏蛾螺与其他9 种常见海产软体动物营养组成的比较Tab.1 Approximate nutritional composition comparison between snail Volutharpa ampullacea perryi and other nine common marine mollusks

3 皮氏蛾螺体内的生物活性物质

3.1 皮氏蛾螺体内的多糖

多糖是由至少10 个以上单糖由糖苷键连接而成的高分子碳水化合物[5]，广泛存在于动植物、微生物和藻类中，其中一些类型具有很高的营养价值和保健功能。许多贝类的体内也富含活性多糖，是获取生物多糖的重要生物资源之一[20]。王洪旭[5]采用酸降解法提取了皮氏蛾螺腹足、内脏和性腺中的多糖，随后，采用1-苯基-3-甲基-5-吡唑啉酮（1-phenyl-3-methyl-5-pyrazolone，PMP）柱前衍生化、液相色谱与质谱联用的方法测定了皮氏蛾螺腹足、内脏和性腺组织中单糖和二糖的构成，同时结合核磁共振波谱等技术手段测定明确了皮氏蛾螺三个组织中多糖的主链结构。结果显示，皮氏蛾螺腹足中的多糖与鲍腹足中的多糖结构相近，均为类黑木耳多糖（Auricularia auricula polysaccharide，AAP）；而在皮氏蛾螺的内脏和性腺中除了含有与鲍鱼体内相似的DS1P（主链由糖醛酸和己糖连接而成的一种未鉴定多糖）和AAP 两种多糖外，还含有一种鲍性腺硫酸多糖（Abalone gonad sulfated polysaccharide，AGSP）。本课题组利用质谱技术在皮氏蛾螺黏液腺分泌的黏液中还检测到了多种具有生物活性的糖类成分，如D-甘露糖、D-海藻糖和棉子糖等成分。这些结果提示，皮氏蛾螺可能成为一种用于提取生物活性多糖的潜在海洋生物资源，具有一定的研究和开发价值。

3.2 皮氏蛾螺体内的生物活性肽

目前，关于皮氏蛾螺体内生物活性蛋白和多肽的研究主要集中于血管紧张素转化酶（Angiotensin convert enzyme，ACE）抑制肽[21]和抗氧化肽[22]的提取和分离等方面。

ACE 抑制肽是一类可抑制血管紧张素转换酶的多肽，可通过阻碍ACE 催化血管紧张素I 水解成血管紧张素II 以及催化舒缓激肽水解失活来发挥降低血压的作用[21]。研究显示，ACE 抑制肽的抑制效果与其构象、分子质量和氨基酸序列密切相关。一般认为，ACE 抑制肽的相对分子质量越小，对血管紧张素转换酶的抑制效果越好[23]。在贝类中也存在多种ACE 抑制肽，但这些多肽的氨基酸序列和抑制类型却不尽相同（表2）。海湾扇贝Argopecten irradians 中的ACE 抑制肽为2 肽（氨基酸序列：Val-Trp）[24]，皱纹盘鲍中的ACE 抑制肽为5 肽（氨基酸序列：Leu-Val-Ile-Val-Pro）[25]，大连湾牡蛎Crassostrea talienwhanensis Crosse 中的ACE 抑制肽为9 肽（氨基酸序列：Val-Val-Tyr-Pro-Trp-Thr-Gln-Arg-Phe）[26]，四角蛤蜊Mactra veneriformis 中的多肽为6 肽（氨基酸序列：Val-Val-Cys-Val-Pro-Trp）[27]。孙美玲[21]利用Zn-SBA-15 固定猪肺中的ACE，通过反相高效液相色谱法（Reverse-High Performance Liquid Chromatography，Re-HPLC）分离和纯化皮氏蛾螺组织酶解液中的ACE 抑制肽，得到了两种具有ACE 抑制活性的多肽。这两种多肽的氨基酸序列分别为Val-Gly-Pro-Ala-Gly-Arg-Pro-Gly（8 肽）和Ile-Val-Thr-Asn-Trp-Asp-Asp-Met-Glu-LYS（10肽），两者对于ACE 的半抑制浓度（IC50）分别为4.66 mmol·L-1和2.08 mmol·L-1。随后，刘鑫烔等[23]深入研究了这两种ACE 抑制肽的稳定性和抑制活性。结果显示，这两种多肽经长时间高温加热都会丧失生理活性，在人工胃液（稀盐酸16.4 mL，胃蛋白酶10 g，用蒸馏水定容至1 L。稀盐酸溶液中含9.5%～10.5%的HCl）和模拟肠液[磷酸二氢钾3.4 g，用250 mL 蒸馏水溶解，用0.1mol·L-1NaOH 调节pH 为6.8；称取2.5 g 胰蛋白酶，用100 mL 蒸馏水溶解，混合两种溶液并定容至500 mL 中消化作用下，这两种多肽的稳定性均降低，但是从总体上看，8 肽的稳定性要好于10 肽。当两种多肽被消化降解后，仍具有抑制ACE的活性，提示皮氏蛾螺可作为一种性价比较高的用于获取ACE 抑制肽的海洋生物资源[21,23]。

表2 皮氏蛾螺与其他4 种常见海产软体动物ACE 抑制肽信息Tab.2 Information on ACE inhibitory peptides from snail Volutharpa ampullacea perryi and four other common marine mollusks

He 等[22]利用蛋白酶水解皮氏蛾螺的肌肉组织发现，在水解产物中存在一条与髓过氧化物酶（Myeloperoxidase，MPO）对接一致性较高的多肽（氨基酸序列：Asp-Thr-Glu-Thr-Gly-Val-Pro-Thr），进一步鉴定发现，该多肽的结构与已知的hLF1-11 肽相似，可能是一种潜在的MPO 抑制剂，但对皮氏蛾螺MPO 的具体抑制功效还有待进一步研究。

3.3 皮氏蛾螺中的有机酸

有机酸是一类广泛存在于生物体内的含有羧基的酸性有机化合物。笔者用质谱分析方法，从皮氏蛾螺的黏液腺分泌黏液中鉴定到了58 种有机酸。按照生物功能，可大致分为营养、药理、化工原料和毒性物质4 类，其中具备药理性质的有机酸种类最多（29 种），占有机酸总数的52%，如水杨酸乙酯（Ethyl salicylate）、肉桂酸（Cinnamic acid）和壬二酸（Azelaic acid）等；可应用于化工领域的有机酸共有13 种，占有机酸总数的23%，如马尿酸（Hippuric acid）、丁二酸酐（Succinic anhydride）和辛二酸（Suberic acid）等；具有营养功效的有机酸有3 种：L-氢化乳清酸（L-dihydroorotic acid）、葵二酸（Sebacic acid）和阿斯巴甜（Aspartame），占有机酸总数的5%；具有毒性作用的有机酸也有3 种，分别为己二酸（Ethanedioic acid）、戊二酸（Pentanedioic acid）和单甲基戊二酸（Monomethyl glutaric acid），占有机酸总数的5%。皮氏蛾螺的黏液中还包括一些作为代谢中间产物的有机酸，如肌酸酐和高香草酸等。上述结果提示，皮氏蛾螺黏液腺分泌的黏液可能成为提取天然有机酸的潜在生物资源。

4 展望

目前对皮氏蛾螺的生物学研究仍处于初级阶段，大量深入细致的工作亟待开展。首先，对皮氏蛾螺体内的生物活性物质的研究目前仅局限于提取和纯化方法的建立、优化以及结构的鉴定，而对于这些生物活性物质的生物学功能研究却鲜有报道。其次，皮氏蛾螺黏液腺分泌的黏液中含有多种生物活性物质，但是，这些黏液却通常被视作影响烹饪的“废物”而被洗去。今后应着力从三方面入手进一步开发和提高皮氏蛾螺的利用价值。第一，利用蛋白质组、代谢组等高通量测定技术全面掌握和挖掘皮氏蛾螺体内的营养及生物活性物质。第二，进一步建立和优化皮氏蛾螺体内营养物质和生物活性物质的提取及纯化方法，全面和细致地评估其生物学功能。第三，皮氏蛾螺的黏液腺可以持续分泌含有多种营养物质和生物活性物质的黏液，可进一步探讨和评估该种类作为天然产物生物发生器的潜在应用价值。