综述蜂毒的应用
2021-12-06彭德粥张真马振刚
彭德粥,张真,马振刚
(重庆市媒介昆虫重点实验室,重庆市动物生物学重点实验室,重庆师范大学,重庆,401331)
蜂毒是工蜂在防御其他动物对本身或是蜂巢进攻时刺向敌害从蜇针排出的透明液体,分泌场所是毒腺和副毒腺,储存于毒囊。天然的蜂毒具有芳香气味、味苦,酸性。在室温下很快干燥成黄褐色粉末,易溶于酸和水,不溶于乙醇。可以通过DEAE-Sephadex A50 层析柱分离蜜蜂蜂毒得到有效成分[1]。
1 蜂毒的应用概况
最早的蜂毒疗法可以追溯到远古时代,早期的古人类在野外狩猎时就会被野蜂蜇伤。通过对大自然的认识、学习和人类的不断成长,人类也逐渐意识到了蜜蜂的蜂毒能够治疗诸多疾病。在明朝就有书籍《物理小识》记载了关于“毒针”的制作方法,并且有文物记载在古埃及、古罗马、古印度和沙俄时代均有用蜂毒治疗风湿病和关节炎的实例[2]。随着现代生命科学技术的迅速发展,很多科学家对其进行了多方面的深入研究,而今蜂毒更多的应用体现在医学临床,同时也有美妆和农业的相关方面的应用。
2 蜂毒的主要活性成分
2.1 磷脂酶A2 (Phospholipase A2,PLA2)
磷酸酯A2 是蜂毒的过敏原之一,是约占蜂毒总干重的8%~>12%的天然磷脂催化酶[3]。20 世纪50 年代,PLA2 被Kuchler 等第一次在意大利蜜蜂蜂毒中发现[3]。因其能够在蜂毒溶血肽存在情况下让红细胞溶解,又称“间接的溶血毒素”[4]。
2.2 蜂毒溶血肽(Melittin)
蜂毒溶血肽与蜂毒肽是同一种物质,是蜂毒中主要的多肽,占蜂毒干重较多的一种活性成分,约占蜂毒干重的50%。它的分子生物学机理有两个方面: (1) 膜裂解作用; (2)作用于蛋白[5]。1972 年Kindas-Mugge[6]等就利用提取的意大利蜜蜂毒腺总mRNA 并将其注入青蛙的卵母细胞中这一方法顺利合成了蜂毒肽的前体蛋白(promelittin)。
目前蜂毒肽的分离纯化主要是应用色谱原理,过葡聚糖凝胶柱结合离子交换柱洗脱。随着科研人员的不断研究改进,现在纯化过程简单易操作且纯度和产量也有了大幅度的提高[7]。
2.3 蜂毒明肽(Apamin)
蜂毒明肽占蜂毒干重的2%左右,是蜂毒活性成分中次要的多肽,是一种很强的神经毒素。20 世纪末Gmachl 和Kreil 通过克隆等技术建立了西方蜜蜂工蜂毒腺的cDNA 文库,并且得到了由46 个氨基酸残基组成的前明肽的cDNA 序列[8]。
2.4 肥大细胞脱粒肽(Mast cell degranulating peptide,MCDP)
肥大细胞脱粒肽(又称肽401) 是占蜂毒总干重的1%左右的重要组分。其与肥大细胞的受体结合从而促使肥大细胞活化后释放组胺和炎性物质。可以从cDNA 文库中获取MCDP原基因的cDNA 序列。
2.5 透明质酸酶(Hyaluronidase,Hya)
透明质酸酶无直接毒性,是蜂毒的主要过敏原之一。因其能够协助蜂毒进入动物组织内渗透和扩散,又被称为蜂毒的“扩散因子”[9]。Gmachl 和Kreil 通过克隆和测定编码基因,获得了含有编码Hya 完整的基因序列[8]。
除了上述的具有代表性的活性酶类和多肽物质,蜂毒中还含有具有静和降压等作用的镇静肽和如多马胺和组织胺等多种生物胺类。
3 蜂毒的应用
3.1 蜂毒在医药和临床上的应用
蜂毒疗法在古籍就有详细的记载,用带有蜂毒的蜜蜂蜇刺患者的皮肤从而达到治疗的效果。随着现代技术的发展,蜂毒注射液是一种典型的治疗手段,它既保留了蜂毒的有效成分又降低了有害成分对身体的不良反应[10]。
3.1.1 抗菌作用
潘凌子[11]等通过倍比稀释法和牛津杯法表明了蜂毒溶血肽对细菌和真菌有很强的杀伤能力,并且阐明了其抑菌效果与温度和pH值相关。蜂毒肽的N 端(主要为疏水区域)和C 端(主要为亲水区域) 两者能够形成两亲性的α- 螺旋结构从而破坏细菌的生物膜结构,进而造成内容物漏出杀死微生物。有研究表明适当降低N 端疏水区疏水氨基酸的疏水性可以提高抗菌作用同时还可降低其溶血作用[12]。
3.1.2 抗肿瘤
近年来,有研究表明蜂毒抗肿瘤的主要机制如下: (1) 增加瘤细胞放疗敏感性;(2) 抑制瘤细胞血管生成; (3) 直接杀伤肿瘤细胞; (4) 诱导瘤细胞凋亡; (5) 增强免疫[13]。目前Melittin 已经被证实了能够诱导众多癌细胞系的凋亡,同时它还影响着癌细胞的增殖、坏死和癌细胞的迁移、转化以及侵害,其主要是通过阻断金属激酶的启动子而抑制肿瘤细胞的侵袭。蜂毒被认为是天然免疫系统的激动剂,促进肿瘤微环境中免疫细胞的启动和聚集,产生针对肿瘤细胞相关抗原的反应就需要先天免疫的激活,从而驱动了Ⅰ型干扰素的产生。近期就报道了一个患难治性的脂肪肉瘤的病人通过蜂毒的配合治疗最终得到了有效控制,且在16 个月后复查未发现有复发现象[14]。
3.1.3 治疗风湿病
临床研究表明蜂毒中的多肽活性分子能够改变血管的通透性、减缓白细胞的迁移以及阻碍前列腺E2 的合成,临床上常用来治疗风湿病[2]。
3.1.4 治疗高血压
蜂毒中的镇静肽具有镇静和降压等药理作用,同时PLA2 也具有降压的作用。据报道PLA2 一般应用于临床治疗症状性的高血压和高血压疾病,其主要原因在于组织胺的释放改变了外周的阻力[15]。
3.1.5 预防人的HIV 感染
用以毒攻毒的方法可以预防HIV 病毒的感染。蜂毒颗粒可牢牢地固定在HIV 病毒的蛋白质外壳上并释放Melittin 在其保护性外壳上刺穿缺口,这样就可以大大减少病毒的数量[16]。
3.1.6 缓解阿尔茨海默病
有研究人员在对小鼠的认知功能的研究中发现蜂毒明肽能够显著地提高阿尔茨海默病小鼠的认知能力。实验中先通过给小鼠注射药物Aβ25-35 从而构建AD 模型小鼠,两周之后再向AD 模型小鼠体内注射不同剂量的蜂毒明肽,连续五天。结果表明:可能由于Aβ 表达量的减少和ImAHP 含量的降低,蜂毒明肽对Aβ25-35 构建的患有阿尔茨海默病的小鼠具有保护作用,所以蜂毒明肽在未来可能有望用于治疗人类的阿尔茨海默病[17-18]。
3.1.7 用于治疗其他疾病
蜂毒除了用于上述疾病的治疗外,临床试验表明蜂毒还可用于抗辐射和治疗心血管疾病、支气管哮喘、乙型病毒性肝炎、红斑狼疮、肩周炎、乳腺增生和带状疱疹等多种疾病,值得临床的大力推广应用[19-26]。
3.2 蜂毒的美容作用
随着许多蜂产品被用于美妆行业,蜂毒的美容效果也逐渐受到了人们和美妆行业开发商的重视。蜂毒的美容作用主要有以下几个方面。
(1) 对痤疮的疗效:蜂毒可有效地改善患者面部黑头粉刺和闭口粉刺等症状,主要是通过对皮肤表面的细菌进行抑制生长而实现的。
(2) 除皱纹作用:用蜂毒乳液涂抹于人的脸上,可以有效地改善面部皱纹面积大、数量多等问题。
(3) 防晒作用:降低由于紫外线引发的一些蛋白酶的表达,还能促进皮肤成纤维细胞的损伤修复。
(4) 美白作用:蜂毒对黑色素瘤的生成和酪氨酸活性及相关蛋白表达起抑制作用[27-28]。
3.3 蜂毒在农业上的应用
王宏亮[29]通过用不同浓度的蜂毒肽对玉米幼苗进行喷洒,发现了蜂毒肽不仅对玉米的病原微生物有着抑制和杀害作用,还能够有效地提高玉米的相应指标。如显著提高了叶绿素、可溶性糖和蛋白的含量等,还可启动多种防御酶的活性,增强植株的抗病能力。若将蜂毒肽基因通过转基因技术转入到植物体内得到转基因农作物,此类转基因植株不仅抗菌抗病还能够提高一定的作物产量[4]。所以,对于开发并利用蜂毒肽作为生物农药具有较大意义。
4 展望
蜂毒作为一种应用广泛的生物素,一方面对多种疾病有很好的疗效,但是由于蜂毒的有效成分提纯的工艺还不够完善和成熟,对其应用研究、开发和利用还不够深入,实际上运用于临床和制药的情况仍然还是占少数;另一方面由于其主要成分具有刺激性,蜂毒能给人们带来健康的同时也带来了不良反应等,这些问题还有待解决。为了能够更多更好地为临床服务,可以在其适用范围内进行正确合理地开发。我国拥有非常丰富的蜜蜂资源,能够给蜂毒的正确开发利用提供相当广阔的前景,随着蜂毒研究和开发的深入,相信蜂毒能够安全有效地造福人类社会。