褐藻多糖藥用生物活性研究進展

陳丹潔 杜夢奇 林慧敏

浙江海洋學院食品與藥學系,浙江省舟山市 316004

海洋占地球總面積的70%以上,蘊藏著豐富的生物資源。從古至今,人類就有開發(fā)海洋生物作為藥物的傳統(tǒng)。在該過程中,人類逐漸從傳統(tǒng)的利用方式中轉(zhuǎn)向選取具有抗炎、抗菌、抗病毒、抗腫瘤的藥物,其中部分已成為新型海洋藥物。研究表明,很多海洋生物具有抗菌作用。自20世紀60年代以來,人類從大量的大型海藻中篩選出許多抗菌種類,某些主要成分已經(jīng)被確認[1～4]。

褐藻是一種較高級的藻類,褐藻多糖來自于海帶巨藻、泡葉藻、墨角藻等,主要包括褐藻膠、褐藻糖膠和褐藻淀粉?，F(xiàn)代藥理研究表明,褐藻多糖系其有效成分之一。多糖是生物體內(nèi)除蛋白質(zhì)和核酸以外的又一類重要的信息分子,具有免疫調(diào)節(jié)、抗氧化、抗衰老、抗老年癡呆等多種生物活性[5,6],已成為醫(yī)藥研究的熱點。研究發(fā)現(xiàn)褐藻糖膠的許多重要的生物學效應和它本身具有修飾細胞表面性質(zhì)能力有關。而硫酸酯多糖具有抗病毒、抗H IV及抗腫瘤等獨特的生物學效應,受到全世界各國相關科學家的重視[7]。本文就近幾年來國內(nèi)外有關褐藻多糖的研究進展作一綜述。

1 抗菌活性

陳灼華等對產(chǎn)于福建沿岸的10種紅藻和褐藻(紅藻門:中國凹頂藻 Lau rencia chinensis、岡村凹頂藻 L.okamu rai、帚狀絨線藻Dasya scoparia、石花菜Gelidium am ansii,褐藻門:鼠尾藻 Sargassum thunbergii、羊棲菜 S.fusiform e、半葉馬尾藻 Sargassum heMIphyllum、網(wǎng)地藻 Dictyo ta cerrico rnis、厚網(wǎng)藻 Pachydictyon co riaceum、鵝腸藻 Enda rachne binghaMIae)進行抗細菌抗真菌活性研究。實驗結果表明:10種海藻中,褐藻門的網(wǎng)地藻、厚網(wǎng)藻對真菌具有抑制作用并且活性很強,其他8種均無抗真菌作用。紅藻門的中國凹頂藻和岡村凹項藻的抗細菌活性也很強[2]。

目前,抗菌素的大量使用使環(huán)境受到嚴重污染,細菌因基因突變而產(chǎn)生耐藥性,耐藥率也在逐漸提高,幾乎所有細菌都獲得了耐藥基因。解決這一日趨嚴重問題的主要對策,就是開發(fā)研制對耐藥菌株有效的新藥和新制劑以逐步代替抗菌素的大量使用。褐藻膠寡糖是由褐藻膠經(jīng)過一定方法降解而成了的聚合度在3～10之間的寡糖分子[8],其具有溶解性強、穩(wěn)定性好、易被機體吸收等優(yōu)點。竇勇等研究發(fā)現(xiàn),無論是革蘭氏陰性還是陽性細菌,褐藻膠寡糖都能有效抑制其生長,表現(xiàn)出廣譜抗菌活性,具有潛在應用價值[9]。

2 抗病毒

有學者認為,褐藻硫酸多糖抑制病毒的機理主要是通過抑制病毒在宿主細胞上的吸附,使其不能進入細胞,而在細胞外液中被殺死。Zhu等[10]從展枝馬尾藻中提取到一種硫酸多糖,發(fā)現(xiàn)其濃度為100μg/m l時,抑制細胞吸附的活性高達 94.9%,而細胞外殺死病毒的活性達到80%。于紅等[11]以不同劑量的鈍頂螺旋藻多糖(PSP)作用于病毒復制周期的各個階段,結果發(fā)現(xiàn):PSP對Ve ro細胞毒性極低;對單純皰疹病毒Ⅰ型(H SV-Ⅰ)無直接滅活作用,可干擾病毒向宿主細胞的吸附,且經(jīng)PSP預處理的細胞,能明顯阻滯病毒產(chǎn)生細胞病變;PSP可有效地抑制病毒復制,但不影響病毒的釋放;PSP可明顯抑制H SV-Ⅰ糖蛋白m RNA的表達。

褐藻膠也有很強的抗病毒活性,抑制程度隨著褐藻膠濃度的增加而增強,且隨著褐藻膠中含量的增加而增強。電鏡分析表明,褐藻膠能使TM V形成“筏形”團聚物。團聚物的形成阻止了感染TMV細胞的脫莢膜過程,并阻止了TM V的RNA穿過細胞膜,從而防止感染。

3 抗腫瘤活性

褐藻是藻類進化地位最高的門類之一,藻體均為多細胞結構,呈現(xiàn)褐色或淡黃色,大多數(shù)是重要的經(jīng)濟藻類,其富含有藻酸鹽。該門藻類中的聚糖類具有抗腫瘤活性。Itoh等報道從馬尾藻S.Thunbergii中提取的巖藻聚糖G IV-A,在20mg/kg劑量下連續(xù)給藥10d對小鼠沒有毒性,而對艾氏腹水瘤EA T有抑制作用[12];在抗Lew is肺癌肺轉(zhuǎn)移實驗模型中,發(fā)現(xiàn)G IV-A的抗腫瘤效果是和C3激活、巨噬細胞激活、抑制肝微粒體藥物代謝系統(tǒng)相聯(lián)系,顯示G IV-A在抗腫瘤轉(zhuǎn)移方面具有開發(fā)價值。

褐藻糖膠(Fucoidan)系1913年K ylin由褐藻中發(fā)現(xiàn)的一種細胞間多糖。它主要是由 L-巖藻糖-4-硫酸酯組成的多聚物,并且含有不同比例的半乳糖、木糖、葡萄糖醛酸。研究發(fā)現(xiàn)Fucoidan對多種腫瘤細胞有抑制增殖和誘導凋亡的作用[13]。墨角藻中Fuooidan可顯著抑制人結腸癌細胞H CT-15的生長,Fucoidan對人肝癌細胞也有明顯的增殖抑制作用。NagaMIne T等的研究表現(xiàn)為,經(jīng)Fucoidan處理后的人肝癌細胞H uh7中,甲胎蛋白水平下降,CXCL12(趨化因子配體12)m RNA表達下調(diào),表明Fueoidan可通過下調(diào) CXCL12的表達,抑制人H uh7肝癌細胞。同時,Fucoidan對肝癌細胞還有一定的阻斷細胞周期和誘導凋亡的作用。

4 免疫調(diào)節(jié)作用

褐藻硫酸多糖在動物中已證實能增強特異性免疫功能和非特異性免疫功能,可顯著提高小鼠的細胞免疫和體液免疫功能,增強小鼠腹腔巨噬細胞的吞噬能力。魏文青等[14]發(fā)現(xiàn)其可增強正常小鼠體內(nèi)外淋巴細胞增殖反應,促進小鼠體內(nèi)巨噬細胞產(chǎn)生IL-1、淋巴細胞產(chǎn)生IL-2,對正常小鼠自然殺傷細胞活性和溶血素生成等亦有一定的促進作用。M aruyam a H等[15]從裙帶菜孢子葉中提取了巖藻聚糖,研究其對腫瘤小鼠模型和對正常小鼠T細胞介導的NK細胞活性的影響。結果發(fā)現(xiàn),巖藻聚糖能明顯延長荷瘤小鼠的生存期,并且顯著提高了NK細胞的細胞溶解活性,T細胞產(chǎn)生干擾素的數(shù)量提高了大約2倍,表明巖藻聚糖的抗腫瘤作用似乎是被由干擾素激活的NK細胞所介導的。

5 抗氧化活性

褐藻多糖是具有抗氧化作用的物質(zhì),屬于自由基清除劑的一個種類,自由基是機體內(nèi)有機物分子的共價鍵通過均裂方式產(chǎn)生的,是具有不配對電子的原子團、分子或離子。自由基極不穩(wěn)定,具有高度化學性,通過脂質(zhì)過氧化作用等方式對機體造成嚴重損傷。馮珍鴿等提取的巖藻聚糖和Sigma產(chǎn)品巖藻聚糖對超氧離子的抑制率對濃度的負對數(shù)表現(xiàn)出良好的線性關系,并且具有很高的生物活性[16]。究巖藻聚糖對超氧離子的催化歧化作用,在超氧化物歧化酶模擬和醫(yī)藥學領域的研究中具有廣闊的應用前景。

6 降血糖作用

鏈脲佐菌素是自由基激活劑可直接損傷胰島細胞,使胰島素分泌減少,引起糖代謝紊亂,導致血糖升高,出現(xiàn)糖尿病癥狀。通過STZ小鼠造模,引起高血糖。STZ是能夠選擇性的破壞胰島β細胞,使胰島素分泌不足,從而抑制糖原的合成,又可使己糖激酶缺乏使葡萄糖不能磷酸化,葡萄糖穿過細胞膜逸出,造成高血糖及糖尿病[17]。徐宏亮等[18]研究表明褐藻多糖能夠顯著降低STZ誘導的糖尿病小鼠的高血糖。褐藻多糖可能通過促進糖原合成,抑制糖原分解,抑或是通過激活肝糖原合成相關酶,還是通過影響分解中的相關酶,通過肝中cAMP等因子影響糖原分解和合成代謝等來降低血糖。此外,對飲食性高脂血癥大鼠的影響實驗中發(fā)現(xiàn),給褐藻多糖硫酸酯的實驗組的 TC、TG、LDL-C、LDL-C/HDL-C及TC/H DL-C均顯著降低,而H Dl-C顯著升高[19]。

7 治療慢性腎功能衰竭

慢性腎功能衰竭(ch ron ic renal failu re,CRF)是多種原因造成的慢性進行性腎實質(zhì)損害,使腎臟不能維持其基本功能,導致體內(nèi)代謝產(chǎn)物潴留、水電解質(zhì)及酸堿平衡失調(diào)、內(nèi)分泌紊亂的一種臨床綜合病癥,是慢性腎臟疾病的終末階段。防治CRF是世界醫(yī)學界亟待解決的一大難題,而西醫(yī)目前尚沒有一種能有效治療和延緩CRF進展的藥物,只能進行對癥和維持性治療。尿毒癥時由于組織型纖溶酶原激活劑(tPA)釋放減少,使得形成的血塊不能溶解[20],FPS具有顯著的抗凝血活性,對外源性及內(nèi)源性凝血途徑均具有良好的抑制作用。彭波等[21]在動物實驗研究中發(fā)現(xiàn)FPS能夠延長大鼠實驗性出血時間并增加出血量,抑制大白兔體外誘導的血小板聚集,顯示FPS具有明顯的抗凝血和促纖溶的藥理學活性,且具有濃度依賴性,可作為預防尿毒癥血栓形成的有效藥物。王春玲等[22]報道給小鼠連續(xù)灌褐藻多糖后能夠降低血漿纖維蛋白原的含量,抑制靜脈血栓的形成。

8 結語

褐藻中含有多種具有生物活性的物質(zhì),這些具有生物活性的物質(zhì)很多都有良好的藥用前景。這為人類開發(fā)海洋類藥物,尤其是低毒、高效、副作用小的新型海洋藥物以及新型海洋類保健類食品等指明了研究方向,其經(jīng)濟價值極其巨大。

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