褐藻苷苔(Ecklonia cava)生物活性物質(zhì)研究進(jìn)展

,,,, ,,,* (.大連海洋大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院,遼寧大連 60;.國(guó)家海藻加工技術(shù)研發(fā)分中心,遼寧大連 60;.遼寧水產(chǎn)品加工及綜合利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,遼寧大連 60)

苷苔(Eckloniacava)作為一種大型多年生褐藻,主要生長(zhǎng)在韓國(guó)南部的郁陵島、獨(dú)島和濟(jì)州島,在中國(guó)中南部海岸和日本中部海岸也少有分布[1-2]。苷苔在海水中呈垂直分布,固著于約30 m深的海底巖石,可以形成5～10 m的密集海藻林,為其他海洋生物提供棲息地[3]。苷苔的形態(tài)特征與其分布區(qū)域環(huán)境,尤其是季節(jié)溫度有很大的關(guān)系[4],據(jù)Hayashida[5]報(bào)道,生長(zhǎng)在低溫溫帶地區(qū)的日本中部海岸(靜岡縣和三重縣)的苷苔,最大長(zhǎng)度達(dá)3 m左右,葉狀體長(zhǎng)1～2 m,而Kida[6]等人報(bào)道,生長(zhǎng)在日本南部溫帶地區(qū)海岸(四國(guó)和九州)的苷苔,葉狀體最大長(zhǎng)度至50 cm。

目前在韓國(guó),苷苔是海藻工業(yè)的優(yōu)質(zhì)原料,已被廣泛應(yīng)用于食品原料、動(dòng)物飼料、肥料和醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域[7],具有較高的應(yīng)用價(jià)值,苷苔中含有豐富的褐藻多酚、巖藻聚糖硫酸酯、褐藻酸鹽和色素類物質(zhì)。近年來(lái)關(guān)于苷苔生物活性的報(bào)道最多,主要包括抗氧化[8]、抗炎[9]、抗凝血[10]、抗腫瘤[11]和抗肥胖[12]等活性研究,其中關(guān)于苷苔多酚的提取、結(jié)構(gòu)和活性研究?jī)?nèi)容較為完善,苷苔巖藻聚糖硫酸酯和其他活性物質(zhì)的結(jié)構(gòu)及活性研究?jī)?nèi)容較少,對(duì)苷苔活性物質(zhì)的研究不斷深入具有一定深遠(yuǎn)的意義,同時(shí)也為豐富各種活性物質(zhì)的結(jié)構(gòu)及功能提供各種依據(jù)。

我國(guó)海藻資源十分豐富,但苷苔卻分布較少,國(guó)內(nèi)關(guān)于苷苔的研究也少有報(bào)道。本文對(duì)近年來(lái)關(guān)于苷苔活性物質(zhì)的研究熱點(diǎn),主要包括多酚類和多糖類物質(zhì)結(jié)構(gòu)及其生物活性進(jìn)行綜述,為國(guó)內(nèi)進(jìn)一步研究開(kāi)發(fā)新的海藻資源提供參考。

1 多酚類物質(zhì)

苷苔中含有多種海藻多酚,海藻多酚是從海藻中提取出的多酚類化合物總稱,因其具有獨(dú)特生理功能而成為酚類領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)[13]。多酚類化合物在褐藻中含量較大,種類較多,結(jié)構(gòu)差異也較大[14]。褐藻多酚是間苯三酚[15]的聚合物,是高度親水性的組分,分子量126 Da～650 kDa,根據(jù)其聚合度可分為小分子量褐藻多酚和高分子量褐藻多酚,其中高分子量褐藻多酚含量較高,目前這種具有獨(dú)特結(jié)構(gòu)特征的化合物僅在褐藻中發(fā)現(xiàn)[16]。

與其它褐藻相比,苷苔中含有豐富的多酚類化合物,近年來(lái)從苷苔中分離和鑒定出的褐藻多酚主要為間苯三酚(phloroglucinol),鵝掌菜酚(eckol),二鵝掌菜酚(dieckol)和6,6雙鵝掌菜酚(6,6-bieckol)等[17]。苷苔多酚具有多種生物活性,主要包括抗氧化、抗HIV-1、抗腫瘤增殖、抗高血壓、抗炎、防輻射和抗糖尿病等活性[18]。

1.1 抗氧化活性

近年來(lái),苷苔多酚生物學(xué)活性研究多集中在抗氧化活性,Kang等[19]研究發(fā)現(xiàn)苷苔中分離出的幾種多酚類化合物對(duì)1,1-二苯基-2-吡啶甲酰(DPPH)具有自由基清除活性和三價(jià)鐵還原能力(FRAP)。Kyoung等[20]研究了苷苔鵝掌菜酚(eckol)對(duì)倉(cāng)鼠肺細(xì)胞(V79-4)的保護(hù)作用,實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示鵝掌菜酚(eckol)能夠降低細(xì)胞內(nèi)活性氧(ROS),從而防止脂質(zhì)過(guò)氧化,通過(guò)增強(qiáng)細(xì)胞抗氧化活性和調(diào)節(jié)細(xì)胞信號(hào)通路的方式來(lái)保護(hù)V79-4細(xì)胞免受氧化損傷,減少了細(xì)胞的死亡。Seung-Hong等[21]發(fā)現(xiàn)苷苔多酚提取物中二鵝掌菜酚(dieckol)是主要的抗氧化部分,具有很高的自由基清除能力,并增強(qiáng)細(xì)胞活力和狂犬病疫苗細(xì)胞中H2O2的清除活性。 根據(jù)研究結(jié)果發(fā)現(xiàn),苷苔中的鵝掌菜酚(eckol)和二鵝掌菜酚(dieckol)的抗氧化活性普遍較高。

苷苔多酚的抗氧化活性已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于各種疾病的預(yù)防。Mun等[22]發(fā)現(xiàn)苷苔多酚具有高自由基清除活性,當(dāng)劑量為25 μmol/L時(shí),對(duì)順鉑(Cisplatin)誘導(dǎo)的耳蝸毛細(xì)胞(HEI-OC1)具有顯著保護(hù)作用。BoMi等[23]從苷苔中提取出dioxinodehydroeckol(DEH)對(duì)角質(zhì)層細(xì)胞(HaCaT)有保護(hù)作用,在劑量濃度為5 μmol/L和20 μmol/L時(shí),可將紫外線誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡率由20%降到2.28%和1.83%,結(jié)果顯示DHE可作為紫外線皮膚損傷的修復(fù)劑。Jiyi等[24]利用熒光測(cè)定、流式細(xì)胞術(shù)、顯微鏡檢查、細(xì)胞活力等方法測(cè)定了50 mJ/cm2紫外照射量下苷苔多酚eckstololol的抗氧化作用,結(jié)果顯示eckstololol減少了紫外誘導(dǎo)產(chǎn)生的ROS,降低了脂質(zhì)過(guò)氧化及DNA損傷水平和細(xì)胞死亡。眾多研究表明,由于苷苔多酚所具有的高抗氧化性,可將其用于化妝品、食品和藥物工業(yè)中的抗氧化劑制作。

1.2 抗炎癥活性

近年來(lái),隨著對(duì)苷苔多酚活性研究的深入，發(fā)現(xiàn)苷苔多酚二鵝掌菜酚(dieckol)具有抗炎或抗腫瘤的活性,然而多酚對(duì)于炎癥反應(yīng)的介導(dǎo)機(jī)制仍是研究難點(diǎn)。Hye-Jin等[9]發(fā)現(xiàn),苷苔多酚呈劑量依賴性的抑制Raw264.7細(xì)胞中一氧化氮合酶(iNOS)基因的表達(dá),進(jìn)而降低一氧化氮(NO)產(chǎn)生和iNOS啟動(dòng)子驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)錄活性,通過(guò)抑制核因子κB(NF-κB)活性來(lái)作為iNOS的負(fù)調(diào)節(jié)因子,在調(diào)節(jié)抗炎癥反應(yīng)中起到重要作用。JH Hwang等[25]的實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示苷苔多酚能夠抑制Raw264.7細(xì)胞中的TLR4信號(hào)傳導(dǎo)成分,將其作為炎癥的負(fù)調(diào)節(jié)因子,進(jìn)而調(diào)節(jié)抗炎反應(yīng)。Hye[26]對(duì)佛波醇-12肉豆蔻酸酯和鈣離子載體A23187(PMACI)刺激的人體肥大細(xì)胞抗炎活性的作用機(jī)制進(jìn)行研究,結(jié)果顯示苷苔多酚對(duì)誘導(dǎo)型一氧化氮合酶和環(huán)氧合酶-2蛋白表達(dá)的抑制作用呈劑量依賴性,抑制PMACI刺激的肥大細(xì)胞中的mRNA和TNF-α、IL-1β和IL-6等蛋白表達(dá),同時(shí)不具有任何細(xì)胞毒性作用,顯著抑制PMACI誘導(dǎo)的細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶(ERK1/2)而不影響總蛋白水平。Nalae Kang等[27]實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)苷苔多酚在HaCaT角化細(xì)胞中能夠阻斷NF-κB的活化來(lái)抑制TNF-α/IFN-γ刺激的趨化因子和促炎癥分子的表達(dá),進(jìn)而發(fā)揮抗炎作用。

1.3 抗腫瘤活性

目前,研究發(fā)現(xiàn)海洋藻類中活性物質(zhì)及其次級(jí)代謝產(chǎn)物顯示出較好的抗腫瘤活性,成為制造新型抗癌藥物的重要來(lái)源,苷苔多酚的抗癌作用也逐漸成為研究熱點(diǎn)。Hye等[11]研究發(fā)現(xiàn),苷苔多酚二鵝掌菜酚(dieckol)對(duì)卵巢癌細(xì)胞A2780和SKOV3具有毒性作用,抑制腫瘤生長(zhǎng),通過(guò)誘導(dǎo)蛋白酶抑制劑預(yù)處理的caspase-8,caspase-9和半胱天冬酶-3的活化,增加細(xì)胞內(nèi)ROS產(chǎn)生及細(xì)胞色素c釋放,從而引起細(xì)胞凋亡。Kyung等[28]首次研究苷苔多酚的抗乳腺癌作用,其中二鵝掌菜酚(dieckol)抑制乳腺癌細(xì)胞的效果最明顯,通過(guò)評(píng)估細(xì)胞遷移指標(biāo)RadiusTM-well和逆轉(zhuǎn)錄(RT-PCR)與Western印跡分析評(píng)估轉(zhuǎn)移相關(guān)基因的表達(dá),發(fā)現(xiàn)1～100 μmol/L劑量的dieckol能夠抑制乳腺癌細(xì)胞運(yùn)動(dòng),并且抑制基質(zhì)金屬蛋白酶(MMP)-9和血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(VEGF)等基因的表達(dá),刺激金屬蛋白酶(TIMP)-1和TIMP-2組織抑制劑的表達(dá)。Velayutham等[29]研究了苷苔多酚二鵝掌菜酚(dieckol)對(duì)N-亞硝基二乙胺(NDEA)誘導(dǎo)大鼠肝癌的保護(hù)作用,結(jié)果顯示dieckol通過(guò)清除氧自由基的作用機(jī)理,防止脂質(zhì)過(guò)氧化和肝細(xì)胞損傷并促進(jìn)肝癌細(xì)胞中發(fā)生酶促及非酶促抗氧化防御系統(tǒng)。目前研究表明,苷苔中二鵝掌菜酚(dieckol)的抗腫瘤活性較為顯著,其他苷苔多酚的抗腫瘤效果還沒(méi)有得到顯著成果,因此在后續(xù)相關(guān)研究中可主要圍繞二鵝掌菜酚(dieckol)進(jìn)行抗腫瘤藥物開(kāi)發(fā),其在預(yù)防治療癌癥方面具有廣闊的研究前景。

1.4 抗高血糖活性

糖尿病是一種以高血糖水平為特征的慢性代謝疾病。在碳水化合物消化過(guò)程中,α-葡萄糖苷酶和α-淀粉酶起著重要作用,抑制這兩種酶可延緩寡糖消化、延緩小腸對(duì)葡萄糖的吸收及降低血漿中葡萄糖水平。Hyun-Ah等[30]從苷苔中分離出2,7″-phloroglucinol-6,6′-bieckol,并首次進(jìn)行了α-葡萄糖苷酶和α-淀粉酶抑制試驗(yàn),測(cè)定鏈脲佐菌素誘導(dǎo)的糖尿病小鼠餐后血糖變化,結(jié)果顯示2,7″-phloroglucinol-6,6′-bieckol顯著抑制小鼠餐后高血糖,且比阿卡波糖具有更高的α-葡萄糖苷酶和α-淀粉酶抑制活性。在體外實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),二鵝掌菜酚(dieckol)對(duì)大鼠腸道中α-葡萄糖苷酶和豬胰腺α-淀粉酶的抑制作用,尤其顯著,IC50值分別為10.81 mol/L(α-葡糖苷酶)和124.9l mol/L(α-淀粉酶)[31]。Seung等[32]實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)苷苔多酚對(duì)高濃度葡萄糖誘導(dǎo)INS-1胰腺β細(xì)胞的損傷具有保護(hù)作用,增加抗氧化酶的活性,降低促凋亡蛋白Bax的表達(dá)而增加抗凋亡蛋白Bcl-2的表達(dá)。高血糖誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激加速內(nèi)皮細(xì)胞功能障礙,導(dǎo)致糖尿病的各種并發(fā)癥,Hwa等[33]研究結(jié)果顯示苷苔多酚6,6雙鵝掌菜酚(6,6-bieckol)抑制了高濃度葡萄糖誘導(dǎo)的人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞(HUVECs)產(chǎn)生的氧化應(yīng)激反應(yīng),對(duì)HUVECs細(xì)胞具有保護(hù)作用,濃度為30 mmol/L葡萄糖能夠誘導(dǎo)HUVECs細(xì)胞致死,當(dāng)加入6,6′-bieckol濃度為10或50 μg/mL時(shí),細(xì)胞毒性受到顯著抑制。間苯三酚是苷苔多酚主要的化合物之一,具有許多藥理活性,但其抗糖尿病作用尚未得到充分探索。Ji-Young等[34]研究發(fā)現(xiàn),間苯三酚(phloroglucinol)對(duì)控制血糖水平和肝葡萄糖的產(chǎn)生調(diào)節(jié)有重要影響,通過(guò)調(diào)節(jié)AMPKα信號(hào)通路抑制肝糖異生,從而降低血糖水平。隨著苷苔多酚抗高血糖活性研究的不斷增多,多種苷苔多酚已被證明具有抗高血糖作用,因此可將其作為潛在的營(yíng)養(yǎng)藥物來(lái)保護(hù)高濃度葡萄糖氧化應(yīng)激引起的葡萄糖毒性糖尿病,而苷苔可作為制備功能性食品的潛在來(lái)源。

1.5 抗肥胖活性

肥胖是造成心血管疾病、癌癥和糖尿病風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)鍵因素,目前研究潛在的抑制脂肪酶的天然產(chǎn)物已成為熱點(diǎn)。Koth等[12]利用二鵝掌菜酚(dieckol)抑制胰脂肪酶活性的體外試驗(yàn),結(jié)果顯示其抑制脂肪酶活性的濃度呈劑量依賴性,最低劑量下IC50值為0.26 mg/mL。Chang-Suk等[35]研究結(jié)果顯示多酚增加小鼠胚胎成纖維細(xì)胞3T3-L1中甘油的分泌并降低葡萄糖的消耗,抑制脂肪酸結(jié)合蛋白-4、脂肪酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白-1、脂肪酸合酶、瘦素和?；o酶A合成酶1等下游基因的表達(dá),并在抑制脂質(zhì)蛋白和TNFα表達(dá)的同時(shí)增加激素敏感性脂肪酶的mRNA表達(dá)。Fatih等[36]測(cè)定苷苔多酚對(duì)3T3-L1細(xì)胞、小鼠成骨細(xì)胞(MC3T3-E1)脂肪形成的影響,結(jié)果顯示triphlorethol-A、鵝掌菜酚(eckol)和二鵝掌菜酚(dieckol)三種多酚,均在20 μmol/L的劑量濃度下具有抗脂肪生成作用。Hyeon等[37]研究苷苔多酚抑制脂質(zhì)積累作用的三種機(jī)制,利用實(shí)時(shí)PCR和免疫印跡法分析脂肪生成因子和脂質(zhì)合成酶,發(fā)現(xiàn)二鵝掌菜酚(dieckol)能夠調(diào)控3T3-L1細(xì)胞中脂肪形成基因mRNA的早期表達(dá),并通過(guò)激活A(yù)MP活化的蛋白激酶(AMPK)信號(hào)傳遞和細(xì)胞周期停滯途徑來(lái)抑制脂質(zhì)積累。這些研究表明,苷苔多酚可通過(guò)抑制脂肪酸結(jié)合、脂肪形成基因mRNA的表達(dá)從而達(dá)到抑制脂肪生成的目的,因此苷苔多酚是一類天然潛在的抗肥胖活性物質(zhì),可應(yīng)用于抗肥胖保健品研究。

1.6 抗過(guò)敏活性

過(guò)敏性疾病是由肥大細(xì)胞的免疫激活導(dǎo)致大量?jī)?nèi)源性介質(zhì)釋放,如組胺及其他炎癥介質(zhì),效應(yīng)細(xì)胞釋放的炎性物質(zhì)中,組胺在參與急性超敏反應(yīng)的急性期是最有效的血管活性介質(zhì),因此抑制組胺的釋放是預(yù)防過(guò)敏性疾病的關(guān)鍵步驟。在韓國(guó),由于苷苔含有豐富的褐藻多酚,人們將其作為一種治療過(guò)敏癥狀的民間藥物。據(jù)報(bào)道苷苔多酚對(duì)致敏大鼠嗜堿性細(xì)胞白血病細(xì)胞(RBL-2H3)和人嗜堿性粒細(xì)胞腫瘤細(xì)胞系(KU812F)中組胺釋放有阻斷作用[38-40]。Quang等[41]對(duì)苷苔進(jìn)行提取分離純化得到間苯三酚,二鵝掌菜酚,6,6-雙鵝掌菜酚，1-(3,5-dihydroxyphenoxy)-7-(2,6-trihydroxyphenoxy)-2,4,9-trihydroxydibenzo-1,4-dioxin四種多酚,通過(guò)質(zhì)譜和核磁共振光譜分析研究結(jié)構(gòu),并測(cè)定了人類嗜堿性白血病(KU812)細(xì)胞系的組胺釋放,結(jié)果顯示在四種多酚的作用下,KU812細(xì)胞組胺釋放的相對(duì)水平分別為93.22%、11.99%、12.08%、74.54%,其中二鵝掌菜酚和6,6-雙鵝掌菜酚顯示出最強(qiáng)的抑制作用。結(jié)果表明苷苔多酚具有抗過(guò)敏作用,可作為功能性食品或食品添加物質(zhì),也可用于化妝品和制藥行業(yè),尤其是用于由組胺引起的過(guò)敏性預(yù)防。

1.7 其他活性

目前關(guān)于苷苔多酚的活性研究發(fā)現(xiàn),除研究較多的抗腫瘤、抗過(guò)敏等活性外,苷苔多酚還具有多種獨(dú)特活性。Byoung等[42]從苷苔中分離純化五種褐藻多酚,均顯示抗氧化、抗炎和酶抑制等多種生物活性,并進(jìn)一步探索了苷苔多酚的抗阿爾茲海默氏病活性。丁酰膽堿酯酶是治療阿爾茨海默氏病的新靶點(diǎn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,五種多酚均顯示出適度的乙酰膽堿酯酶抑制活性。其中phlorofucofuroeckol-A顯示出特別有效的抑制活性,IC50為0.95 μmol/L,超出乙酰膽堿酯酶作用的100倍。結(jié)果表明多酚化合物可以成為治療阿爾茲海默氏病有意義的潛在的藥物來(lái)源。

真皮乳頭細(xì)胞(DPC)由特殊的纖維原細(xì)胞構(gòu)成,對(duì)毛囊生長(zhǎng)和毛發(fā)再生起著關(guān)鍵的作用,苷苔多酚對(duì)纖維原細(xì)胞有促進(jìn)作用,進(jìn)而可促進(jìn)毛發(fā)的生長(zhǎng)。據(jù)報(bào)道,二鵝掌菜酚通過(guò)促進(jìn)小鼠真皮乳頭細(xì)胞(DPC)增殖和抑制5α-還原酶活性的途徑,促進(jìn)了小鼠鼻毛的增長(zhǎng)。Shin等[43]研究結(jié)果顯示,苷苔多酚促進(jìn)人類真皮乳頭細(xì)胞(hDPC)細(xì)胞的增長(zhǎng),其中100 μmol/L的二鵝掌菜酚顯著促進(jìn)hDPC細(xì)胞的增殖,Phlorofurofucoeckol-A劑量在1～100 μmol/L之間也有明顯的促進(jìn)作用。當(dāng)劑量濃度達(dá)到10 μmol/L時(shí)可抑制hDPCs細(xì)胞中的氧化應(yīng)激,通過(guò)增加胰島素樣生長(zhǎng)因子-1(IGF-1)mRNA和血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(VEGF)mRNA表達(dá),達(dá)到增發(fā)效果。這些研究結(jié)果為苷苔多酚可增強(qiáng)人類毛發(fā)的生長(zhǎng)、作為潛在的治療脫發(fā)的藥物提供了依據(jù)。

Murat等[44]從苷苔中分離出6,6-雙鵝掌菜酚,并用核磁共振技術(shù)確定其結(jié)構(gòu)。實(shí)驗(yàn)首次顯示出6,6-雙鵝掌菜酚選擇性地抑制HIV-1逆轉(zhuǎn)錄酶(RT)的活性以及HIV-1的侵染,與其它多酚不同,6,6-雙鵝掌菜酚在完全抑制HIV-1復(fù)制的濃度下并沒(méi)有表現(xiàn)出細(xì)胞毒性。表明6,6-雙鵝掌菜酚對(duì)人類免疫缺陷病毒Ⅰ型(HIV-1)及HIV-1誘導(dǎo)型合胞體的形成具有抑制活性,可用于開(kāi)發(fā)抑制HIV的新一代治療劑藥物。

2 多糖類物質(zhì)

苷苔中的多糖物質(zhì)主要是巖藻聚糖硫酸酯,褐藻酸和海藻淀粉。其中巖藻聚糖硫酸酯因其較顯著的功能性作用已經(jīng)成為科學(xué)家們的研究熱點(diǎn)[45-50]。主要集中在巖藻聚糖硫酸酯的提取方法、結(jié)構(gòu)及生物活性,相對(duì)褐藻酸和海藻淀粉的研究較少。

2.1 苷苔巖藻聚糖硫酸酯的單糖組成

關(guān)于巖藻聚糖硫酸酯結(jié)構(gòu)的研究較多,大量的文獻(xiàn)表明,在不同的褐藻中提取得到的巖藻聚糖硫酸酯有較大的差異,除含有巖藻糖和硫酸基外,還含有半乳糖、木糖、葡萄糖、甘露糖、鼠李糖、阿拉伯搪、糖醛酸和蛋白質(zhì)等組分。

較其他藻類巖藻聚糖硫酸酯的單糖組成相比,苷苔巖藻聚糖硫酸酯的單糖組成主要為巖藻糖和半乳糖,及少量的鼠李糖、葡萄糖、甘露糖和木糖。Yasantha等[10]提取苷苔巖藻聚糖硫酸酯,單糖組成為巖藻糖、葡萄糖、半乳糖、甘露糖,其百分比分別為82.1%、0.52%、16.7%、0.07%,其單糖組成主要以巖藻糖為主。Sung等[51]利用AMG酶對(duì)苷苔進(jìn)行水解,經(jīng)過(guò)分子量截留及陰離子交換色譜法純化苷苔巖藻聚糖硫酸酯,其單糖組成為巖藻糖82.11%,鼠李糖0.28%,半乳糖12.21%,葡萄糖0.23%,甘露糖2.07%,木糖2.17%;紅外光譜結(jié)果顯示了硫酸鹽和糖醛酸的特征譜帶。Wijesinghe等[52]的研究同樣發(fā)現(xiàn)苷苔巖藻聚糖硫酸酯的單糖組成主要成分為巖藻糖及半乳糖,分子量為1381 kDa;其紅外光譜分析的結(jié)果顯示,樣品在1240和820 cm-1處具有S=O強(qiáng)吸收帶,硫酸根基團(tuán)主要位于纖維素吡喃糖殘基的C-4位置,少部分硫酸根位于C-2或C-3位置上。Ahn等[53]提取純化的苷苔巖藻聚糖硫酸酯主要由巖藻糖(72.3%)和硫酸根(6.2%)與少量半乳糖(12.3%),木糖(8.0%),甘露糖(4.7%)和葡萄糖(1.8%)組成。Seung等[54]在研究中,通過(guò)酶提取技術(shù)及離子交換色譜法對(duì)苷苔多糖進(jìn)行分離純化,得到F1,F2和F3三個(gè)組分,各組分總糖含量分別為25.3%、17.6%、32.6%,硫酸根含量分別為20.0%、16.5%、39.1%,三個(gè)組分單糖組成顯著不同,F1主要由巖藻糖(53.1%)、半乳糖(32.8%)和木糖(8.2%)組成,F2主要由巖藻糖(59.7%)、半乳糖(30.9%)和鼠李糖(4.5%)組成,F3主要由巖藻糖(77.9%)、半乳糖(10.1%),木糖(7.5%)和少量的鼠李糖(2.3%)組成。國(guó)內(nèi)關(guān)于苷苔的研究中,張雪迪等[55]研究結(jié)果為苷苔藻聚糖硫酸酯組成結(jié)構(gòu)提供了豐富的信息,他們對(duì)提取的巖藻聚糖硫酸酯純化得到ECF-1、ECF-2和ECF-3組分進(jìn)行分析,總糖含量分別為41.7%、57.79%、75.78%,硫酸根含量分別為3.68%、3.41%、18.03%,各組分的相對(duì)分子質(zhì)量分別為16430、16430、222460;ECF-1單糖組成主要為葡萄糖,ECF-2單糖組成主要為甘露糖醛酸、葡萄糖醛酸和巖藻糖,ECF-3單糖組成主要為巖藻糖和葡萄糖醛酸;紅外光譜分析顯示,ECF-1、ECF-2和ECF-3硫酸基主要連接在巖藻糖的C2、C3位置;核磁共振分析顯示,ECF-2中存在甘露糖醛酸,ECF-3在17.97×10-6處出現(xiàn)α-L-吡喃巖藻糖C6信號(hào)峰。

2.2 苷苔巖藻聚糖硫酸酯的生物活性

苷苔因其分布水域比較集中,因此關(guān)于其巖藻聚糖硫酸酯生物活性的研究工作也主要在韓國(guó)和俄羅斯,甘苔富含巖藻糖的單糖組成及其結(jié)構(gòu)特性使其功能性活性與其它來(lái)源的巖藻聚糖硫酸酯有差異。對(duì)其生物活性的研究主要集中在抗炎、抗腫瘤和抗凝血活性研究。

2.2.1 抗炎活性 系列研究發(fā)現(xiàn)甘苔巖藻聚糖硫酸酯具有抗炎作用。Sung等[51]的研究明苷苔巖藻聚糖硫酸酯對(duì)脂多糖(LPS)誘導(dǎo)的Raw264.7炎性細(xì)胞具有抗炎活性,結(jié)果顯示其顯著抑制NO和前列腺素E2(PGE2)產(chǎn)生,通過(guò)抑制誘導(dǎo)型一氧化氮合酶(iNOS)及環(huán)氧合酶-2(COX-2)的表達(dá),來(lái)減少NO和PGE2的生成從而達(dá)到抗炎目的。2012年,Seung等[56]同樣發(fā)現(xiàn)苷苔巖藻聚糖硫酸酯通過(guò)抑制LPS誘導(dǎo)的Raw264.7中的iNOS,COX-2及促炎細(xì)胞因子TNF-α,IL-6和IL-1β的表達(dá),顯著抑制了NO生成。由于苷苔巖藻聚糖硫酸酯對(duì)抗炎活性體內(nèi)模型的直接作用效果仍有待確定。Seung等[57]在實(shí)驗(yàn)中測(cè)定苷苔巖藻聚糖硫酸酯對(duì)斷尾斑馬魚(yú)模型的治療作用。這些研究結(jié)果表明,苷苔巖藻聚糖能夠通過(guò)抑制活性氧(ROS)和NO的產(chǎn)生從而緩解炎癥,也進(jìn)一步證明了苷苔巖藻聚糖在炎癥疾病治療上具有潛在的有益作用。

2.2.2 抗腫瘤活性 近年來(lái),苷苔多糖的抗癌活性也是學(xué)者們研究的熱點(diǎn)。Yasantha等[58]研究苷苔多糖對(duì)小鼠結(jié)腸癌細(xì)胞(CT-26),人類白血病單核細(xì)胞淋巴瘤(U-937),人類早幼粒細(xì)胞白血病(HL-60)和小鼠黑素瘤(B-16)細(xì)胞系的抗增殖作用發(fā)現(xiàn),苷苔巖藻聚糖硫酸酯對(duì)腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)具有良好的選擇性抑制作用,對(duì)HL-60細(xì)胞和U-937細(xì)胞的影響尤為顯著,對(duì)人類白血病單核細(xì)胞淋巴瘤U-937的IC50值是43.9 μg/mL。Ginnae等[59]研究了苷苔巖藻多糖對(duì)結(jié)腸癌細(xì)胞系CT26細(xì)胞的抗癌作用,實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,Protamex酶提取的巖藻聚糖硫酸酯中巖藻糖和硫酸根含量最高,對(duì)CT-26細(xì)胞生長(zhǎng)顯示出最高的抑制作用,其通過(guò)激活半胱天冬酶-9和PARP進(jìn)而調(diào)節(jié)Bax和Bcl-2的表達(dá),通過(guò)調(diào)節(jié)Bcl-2/Bax信號(hào)通路,達(dá)到對(duì)結(jié)腸癌細(xì)胞的抑制作用。腫瘤是目前威脅人類生命健康的最嚴(yán)重疾病之一,對(duì)其的治療方法還不完善,依靠手術(shù)、放療、化療等治療方法副作用大,急需開(kāi)發(fā)天然抗腫瘤藥物,而目前關(guān)于苷苔多糖抗腫瘤活性研究?jī)?nèi)容較少,并且對(duì)苷苔多糖抗腫瘤活性研究多集中于體外抑瘤實(shí)驗(yàn),對(duì)于體內(nèi)抗腫瘤活性研究缺乏,因此可進(jìn)一步探索苷苔多糖的體內(nèi)抗腫瘤活性及相關(guān)機(jī)制,以期將其利用于食品、保健品和藥品等領(lǐng)域,提升苷苔資源的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

2.2.3 抗凝血活性 Yasantha等[10]對(duì)苷苔巖藻聚糖硫酸酯進(jìn)行了抗凝活性的研究,結(jié)果顯示0.7 μg/mL的甘苔巖藻聚糖硫酸酯顯示出與肝素幾乎相似的抗凝血活性,對(duì)活化部分凝血活酶時(shí)間(APTT)、凝血酶時(shí)間(TT)、凝血酶原時(shí)間(PT)進(jìn)行檢測(cè),測(cè)定結(jié)果顯示,苷苔巖藻聚糖硫酸酯強(qiáng)烈干擾絲氨酸蛋白酶II,X和VII的生物活性進(jìn)而延長(zhǎng)了凝血時(shí)間。Wijesinghe等[52]從苷苔酶輔助提取物中純化得到巖藻聚糖硫酸酯,實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)與商業(yè)購(gòu)買(mǎi)的巖藻聚糖相比具有類似的抗凝活性,體內(nèi)實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示喂食苷苔巖藻聚糖硫酸酯的大鼠,活化部分凝血活酶時(shí)間和凝血酶時(shí)間均得到明顯延長(zhǎng),尾盡管目前關(guān)于苷苔巖藻聚糖硫酸酯的抗凝血活性的研究還不太成熟,但通過(guò)目前的各項(xiàng)研究表明,苷苔巖藻聚糖硫酸酯可作為一種天然抗凝劑應(yīng)用的候選藥物。巴出血檢測(cè)結(jié)果顯示,苷苔巖藻聚糖硫酸酯劑量為300 μg/kg時(shí)出血時(shí)間比對(duì)照組延長(zhǎng)了1倍。

3 其它活性物質(zhì)

苷苔中還存在少量的海藻酸,海藻酸及其鹽是由D-甘露糖醛酸和L-古羅糖醛酸以不同比例相互鍵合而成的多糖,海藻酸即糖醛酸聚合體[60-61]。藻體中的海藻酸是以其鹽的形式存在的,海藻酸及其鹽類如海藻酸鈉、海藻酸鉀、海藻酸鈣和海藻酸鎂等,由于其高膠凝性、粘合性等特性,可作為基質(zhì)和賦形劑添加在化妝品配方中[62]。研究表明,苷苔中的海藻酸鹽具有吸附重金屬離子的生物活性。由于重金屬污染造成的生物吸附、生物累積和毒性已成為導(dǎo)致環(huán)境惡化的主要問(wèn)題。因此Fernandoa等[63]測(cè)定了苷苔褐藻酸鹽(AA)及它的兩種聚合物氧化聚合物(OAA)和羧化的單體單元(CAA)對(duì)重金屬的螯合能力,利用ICP-OES方法檢測(cè)金屬離子,FTIR和XRD方法對(duì)生物聚合物對(duì)進(jìn)行定量分析。結(jié)果表明,三種樣品均具有螯合Pb2+、Cu2+、Cd2+、As3+和Ag+的能力,吸附能力依次為CAA>OAA>AA,且均對(duì)Pb2+的螯合度最高。此外,AA、OAA和CAA可以有效減少斑馬魚(yú)胚胎中的Pb2+毒性和ROS的產(chǎn)生,通過(guò)減少Pb2+在斑馬魚(yú)中的生物吸附,從而降低了金屬離子的生物蓄積。此項(xiàng)研究表明,苷苔海藻酸鹽可作為重金屬的生物吸附劑,進(jìn)而用于凈化重金屬污染的水源。

苷苔中還有少量的巖藻黃素,目前關(guān)于苷苔中巖藻黃素活性的研究還比較少,有待進(jìn)一步開(kāi)發(fā)和研究。

4 展望

我國(guó)苷苔資源分布匱乏,很大程度上制約了對(duì)其活性物質(zhì)探索研究的發(fā)展,引進(jìn)苷苔及其它國(guó)外優(yōu)質(zhì)海藻是短時(shí)間內(nèi)提升我國(guó)海藻產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的最有效措施之一。苷苔作為海藻中天然活性物質(zhì)資源豐富的一類褐藻,為各種活性物質(zhì)來(lái)源提供了保證,在預(yù)防和治療慢性疾病方面有巨大潛力,應(yīng)進(jìn)一步探索其在醫(yī)藥保健、工農(nóng)業(yè)、日化等領(lǐng)域的潛在應(yīng)用價(jià)值。而目前關(guān)于苷苔活性物質(zhì)的研究主要集中在多酚類物質(zhì),對(duì)于多糖類物質(zhì)及色素類物質(zhì)研究較少,且在活性研究方面大部分是體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn),關(guān)于體內(nèi)活性實(shí)驗(yàn)及相關(guān)機(jī)制研究很少,因此應(yīng)將加強(qiáng)其活性機(jī)制方面研究作為下一步研究重點(diǎn),并對(duì)多種苷苔活性物質(zhì)進(jìn)行深入探究,豐富其活性物質(zhì)的功能構(gòu)效關(guān)系,必然發(fā)展成為海洋開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn),將其為推動(dòng)海藻業(yè)發(fā)展提供參考。