皮氏蛾螺生物學(xué)研究進(jìn)展

韓森榮，宋孟謠，趙譚軍，鄒煬，常亞青，湛垚垚

（1.大連海洋大學(xué)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部北方海水增養(yǎng)殖重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，遼寧 大連 116023；2.美國萊蒙曼哈頓預(yù)備學(xué)校，美國 紐約10004）

皮氏蛾螺Volutharpa ampullacea perryi 屬軟體動物門Mollusca、腹足綱Gastropoda、新腹足目Neogastropoda、蛾螺科Buccinoidea、渦屬螺屬M(fèi)osusogai，最早由Matthew Perry 命名[1]。皮氏蛾螺自然分布不廣，主要棲息于黃渤海北部、日本海和鄂霍次克海等地區(qū)[2-4]軟泥沙質(zhì)的潮下帶海底（水深18～56 m）[5]。在我國，皮氏蛾螺主要分布于受黃海冷水團(tuán)控制的黃渤海北部海域，屬典型的海洋冷水種類[4]。

皮氏蛾螺個體肥大，味道鮮美，其外形和足部與太平洋鮑Haliotis discus 非常相似，因此俗稱“假鮑魚”，在市場上常被用做為鮑魚的替代品，深受人們喜愛。皮氏蛾螺的自然資源量較大，市場價格低于太平洋鮑Haliotis discus、皺紋盤鮑Haliotis discus hannai 和扁玉螺Glossaulax didyma 等高值貝類，因此該種通常被認(rèn)為是一種附加值較低且不具深入開發(fā)價值的低值貝類。雖然早在1962 年張璽[2]就研究了我國分布的皮氏蛾螺的基礎(chǔ)生物學(xué)，但是，相較于其他經(jīng)濟(jì)貝類，目前皮氏蛾螺基礎(chǔ)生物學(xué)研究仍較薄弱。近年來，隨著基礎(chǔ)生物學(xué)研究的不斷深入，人們發(fā)現(xiàn)，皮氏蛾螺體內(nèi)除了含有豐富的營養(yǎng)成分外，還含有許多生物活性物質(zhì)，具有較大的增值開發(fā)潛力。為了系統(tǒng)梳理皮氏蛾螺的基礎(chǔ)生物學(xué)研究資料，進(jìn)一步挖掘其利用價值，本文通過綜述近年來國內(nèi)外有關(guān)皮氏蛾螺的生物學(xué)研究進(jìn)展，以期為深入掌握和了解皮氏蛾螺的基礎(chǔ)生物學(xué)提供基礎(chǔ)資料，并為提高皮氏蛾螺的經(jīng)濟(jì)價值乃至開發(fā)新的海洋生物活性物質(zhì)資源提供參考。

1 皮氏蛾螺的生物學(xué)特征及進(jìn)化地位

1.1 皮氏蛾螺的生物學(xué)特征

皮氏蛾螺為右旋螺，主要分為殼和軟體部兩部分（圖1）。皮氏蛾螺的殼近卵圓形，殼厚比同科的香螺Neptunea cumingi Crosse 和東風(fēng)螺Babylonia lutosa 等螺類薄，質(zhì)地較脆。皮氏蛾螺的殼共有6 個螺層（spiral whorl），螺旋部（spiral whorl）很小，占4.5 個螺層，體螺層（body whorl）極大，占1.5 個螺層，在同科的螺類中屬于螺層較少的一類（圖1）。皮氏蛾螺的殼外表面上有黃褐色或黑褐色的殼皮，殼皮上還具有細(xì)致的茸毛，殼面上還具有細(xì)密的縱行生長線（lirate），在殼皮上形成縱嵴（carina），無殼肋（carapace costa）。殼內(nèi)面呈灰白色，殼口（aperture）較大，近似三角形，上端狹窄，下端寬闊，水管溝（siphonal canal）短而寬，形成一個V 字形大缺刻。皮氏蛾螺的內(nèi)唇（inner lip）前厚后薄，向外翻轉(zhuǎn)成假臍，外唇（outer lip）較厚，外唇沿光滑無刻缺（圖1）。皮氏蛾螺的厴（operculum）很小、易脫落、角質(zhì)化（Buccinum型），位于足部末端，無法起到閉合殼口的作用，厴核位于厴的中央，同心生長[2-8]。

皮氏蛾螺的軟體部由頭（head）、足（foot）和內(nèi)臟團(tuán)（visceral mass）三部分組成。部分個體的軟體部上有明顯的黑褐色花紋和斑點(diǎn)（圖1）。皮氏蛾螺的足部肥大，前端呈截形與鮑魚相似（圖1）。皮氏蛾螺的頭部明顯，上有兩個圓錐形的觸角（圖1），眼位于觸角中部外側(cè)。皮氏蛾螺的口位于頭腹面，口內(nèi)具有柱形的吻（proboscis）[2-4]。齒舌（radula）位于口中的齒舌囊（radular sac）內(nèi)，齒式為1·1·1，即中間和兩側(cè)各一列齒，中間列為中央齒，兩側(cè)為側(cè)齒。皮氏蛾螺的中央齒呈片狀，具4～7 枚齒尖，頂端具5 枚齒尖，外側(cè)2 枚較大，中央3 枚較小，下緣較平。皮氏蛾螺的側(cè)齒呈斜形向后排列，具4～6 枚齒尖，前緣具3 枚較大的錐形齒尖，最外側(cè)的齒尖最大，略呈彎鉤形，中間一枚最小，最內(nèi)側(cè)大小居中，無緣齒結(jié)構(gòu)[6，7]。部分個體皮氏蛾螺的中央齒后緣齒尖數(shù)目的差異可作為種內(nèi)差異的形態(tài)學(xué)標(biāo)記[6]。

皮氏蛾螺屬雌雄異體，生殖腺（卵巢或精巢）位于消化盲囊（digestive diverticula）附近的內(nèi)臟團(tuán)內(nèi)。雌性生殖器官有卵巢（ovary）、輸卵管（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）（圖1），位于頭后部右側(cè)[9]。在活體條件下，通?？筛鶕?jù)交接器的存在與否判斷皮氏蛾螺的性別。皮氏蛾螺的繁殖方式為體內(nèi)受精，即雌性皮氏蛾螺在授精后將受精卵嵌入蛋白腺和粘液腺分泌物形成的卵囊中，經(jīng)水管溝排出體外，附著在水體底層。

圖1 皮氏蛾螺的生理結(jié)構(gòu)圖Fig.1 The physiological structural images of snail Volutharpa ampullacea perryi

1.2 皮氏蛾螺的分類及進(jìn)化

目前，關(guān)于皮氏蛾螺的分類及進(jìn)化地位的研究主要集中于傳統(tǒng)分類學(xué)[2-8]和分子系統(tǒng)發(fā)育[4,10]研究兩個方面。其中，傳統(tǒng)分類學(xué)認(rèn)為，皮氏蛾螺的殼和軟體部的形狀等特征符合蛾螺科種類外部形態(tài)的相應(yīng)特征，因此，該種與蛾螺屬種類存在較近的親緣關(guān)系。其次，皮氏蛾螺的齒舌有別于同科其他螺類，即齒舌的中間齒齒尖大小不一，靠外側(cè)齒較為粗大，因此，傳統(tǒng)分類學(xué)也認(rèn)為齒舌的中間齒形態(tài)可作為皮氏蛾螺在蛾螺科內(nèi)屬和種的分類依據(jù)[6,7]。不同地理群體的皮氏蛾螺體表的花紋、中央齒和側(cè)齒數(shù)目存在一定的個體差異[6-8]，因此，體表花紋、中央齒和側(cè)齒數(shù)目三者也通常被作為皮氏蛾螺種內(nèi)分類的重要依據(jù)和指標(biāo)。

在皮氏蛾螺的分子系統(tǒng)發(fā)育研究中，目前主要研究了線粒體和核糖體內(nèi)典型遺傳標(biāo)記基因的特征及其分子進(jìn)化地位。張樹乾等[9]研究了18 種中國近海岸蛾螺科種類的COⅠ基因序列發(fā)現(xiàn)，中國近海岸蛾螺科種類在分子水平上存在一定差異，其中，皮氏蛾螺和側(cè)平肩螺Japelion latus、朝鮮蛾螺Buccinum koreana、黃海蛾螺Buccinum yokomaruae、香螺、小鼠脊蛾螺Lirabuccinum muscugus 以及褐管蛾螺Japeuthria cingulat 在系統(tǒng)發(fā)育樹中屬同一分支，親緣程度較高，由此證實(shí)，基于COⅠ基因序列對皮氏蛾螺系統(tǒng)分類的結(jié)果與目前傳統(tǒng)的形態(tài)學(xué)分類結(jié)果相一致。其次，線粒體基因組測序結(jié)果顯示，皮氏蛾螺的線粒體基因組序列全長為15 255 bp（GenBank 登錄號：KT382829），是一個閉合的環(huán)狀分子，內(nèi)部的基因組成、排列位置和順序與GeneBank 已公布的新腹足目動物相似度較高，這一特點(diǎn)符合線粒體基因組在進(jìn)化上的保守性。皮氏蛾螺的線粒體基因組中共包含了13 個蛋白質(zhì)編碼基因、2 個rRNA 基因和22 個tRNA 基因（圖2）。其中，13 個蛋白質(zhì)編碼基因分別為：3 個細(xì)胞色素氧化酶亞基基因（COX1、COX2、COX3）、7 個NADH 脫氫酶亞基基因（NAD1、NAD2、NAD3、NAD4、NAD4L、NAD5、NAD6）、2 個ATP 合成酶亞基基因（ATP6、ATP8）和1 個細(xì)胞色素b 編碼基因（CYTB），線粒體基因編碼區(qū)總長度為11 244 bp。

圖2 皮氏蛾螺線粒體全基因組圖譜Fig.2 The mitochondrial genome map for snail V.ampullacea perryi

其次，在皮氏蛾螺核糖體遺傳標(biāo)記基因研究方面，目前研究比較多的是核糖體基因內(nèi)轉(zhuǎn)錄間隔區(qū)（Internal transcribed spacer，ITS）區(qū)。ITS 區(qū)是位于編碼核糖體DNA（Ribosomal DNA，rDNA）上的18S rRNA、5.8S rRNA 和28S rRNA 基因之間的內(nèi)轉(zhuǎn)錄間隔區(qū)，具有很高的可變性，可作為鑒定近緣種類遺傳關(guān)系的有效標(biāo)記[11]。鮑相渤[11]比較了皮氏蛾螺和水泡蛾螺Buccinum pemphigum 核糖體內(nèi)第二轉(zhuǎn)錄區(qū)間隔區(qū)（Second internal transcribed spacer，ITS2）發(fā)現(xiàn)，皮氏蛾螺核糖體的ITS2 序列長度為340 bp，其中A、T、C、G 四種堿基的含量分別為14.4%、21.3%、34.2%和30.1%，CG 含量明顯高于AT 含量，與水泡蛾螺核糖體的ITS2 序列有較高的相似性。

總體而言，基于線粒體COⅠ基因和核糖體ITS2 基因分析獲得的皮氏蛾螺的系統(tǒng)進(jìn)化結(jié)果與其傳統(tǒng)分類學(xué)結(jié)果具有一定的一致性[10,11]。值得注意的是，在傳統(tǒng)分類學(xué)中皮氏蛾螺與水泡蛾螺雖然分屬同科不同屬，但是兩者的線粒體基因組序列和ITS2 序列卻具有較高的一致性。因此，這一發(fā)現(xiàn)也提示：皮氏蛾螺與其同科內(nèi)不同屬的其他螺類的具體親緣關(guān)系還有待進(jìn)一步的研究和確定[11]。

2 皮氏蛾螺的營養(yǎng)成分

肌肉是皮氏蛾螺中最主要的可食組織；肌肉濕重中含水分75.78%，含粗蛋白15.70%、灰分1.50%、粗脂肪0.50%[12]。雖然，皮氏蛾螺的肌肉濕重中的粗蛋白含量略低于皺紋盤鮑和雜色鮑Haliotis diversicolor[13]，但卻高于東風(fēng)螺Babylonia lutosa[14]、扁玉螺[15]和香螺[16]等腹足類和文蛤Meretrix meretrix、紫貽貝Mytilus edulis 和櫛孔扇貝Chlamys farreri 等雙殼貝類[17]（表1）。皮氏蛾螺的肌肉中還含有豐富的賴氨酸和異亮氨酸，其必需氨基酸指數(shù)（Essential amino acid index，EAAI）高達(dá)33.94，具有較高的營養(yǎng)價值[12]。值得注意的是，皮氏蛾螺肌肉中的呈味氨基酸（Delicious amino acids，DAA）總量為23.07 g/100 g，占該組織氨基酸總量的39.63%，這是皮氏蛾螺肌肉口感鮮美的原因之一[12]。

由表1 可知，皮氏蛾螺肌肉中的粗脂肪含量遠(yuǎn)低于東風(fēng)螺[14]和香螺[16]等常見食用螺類。皮氏蛾螺的肌肉中含有25 種脂肪酸，包括16 種不飽和脂肪酸（Unsaturated fatty acid，UFA）和9 種飽和脂肪酸（Saturated fatty acid，SFA），其中，不飽和脂肪酸占總脂肪酸含量的53.15%，與天竺鯛科魚類肌肉的不飽和脂肪酸含量接近[18]。皮氏蛾螺的肌肉中的不飽和脂肪酸包括7 種單不飽和脂肪酸（Monounsaturated fatty acid，MUFA）和9 種多不飽和脂肪酸（Polyunsaturated fatty acid，PUFA），單不飽和脂肪酸分別為C15∶1、C16∶1、C17∶1、C18∶1、C20∶1、C22∶1 和C24∶1，多不飽和脂肪酸分別為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%）均高于東風(fēng)螺[12,14]，提示該物種可能作為提取EPA 和DHA 的潛在海洋生物資源。

表1 皮氏蛾螺與其他9 種常見海產(chǎn)軟體動物營養(yǎng)組成的比較Tab.1 Approximate nutritional composition comparison between snail Volutharpa ampullacea perryi and other nine common marine mollusks

3 皮氏蛾螺體內(nèi)的生物活性物質(zhì)

3.1 皮氏蛾螺體內(nèi)的多糖

多糖是由至少10 個以上單糖由糖苷鍵連接而成的高分子碳水化合物[5]，廣泛存在于動植物、微生物和藻類中，其中一些類型具有很高的營養(yǎng)價值和保健功能。許多貝類的體內(nèi)也富含活性多糖，是獲取生物多糖的重要生物資源之一[20]。王洪旭[5]采用酸降解法提取了皮氏蛾螺腹足、內(nèi)臟和性腺中的多糖，隨后，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、液相色譜與質(zhì)譜聯(lián)用的方法測定了皮氏蛾螺腹足、內(nèi)臟和性腺組織中單糖和二糖的構(gòu)成，同時結(jié)合核磁共振波譜等技術(shù)手段測定明確了皮氏蛾螺三個組織中多糖的主鏈結(jié)構(gòu)。結(jié)果顯示，皮氏蛾螺腹足中的多糖與鮑腹足中的多糖結(jié)構(gòu)相近，均為類黑木耳多糖（Auricularia auricula polysaccharide，AAP）；而在皮氏蛾螺的內(nèi)臟和性腺中除了含有與鮑魚體內(nèi)相似的DS1P（主鏈由糖醛酸和己糖連接而成的一種未鑒定多糖）和AAP 兩種多糖外，還含有一種鮑性腺硫酸多糖（Abalone gonad sulfated polysaccharide，AGSP）。本課題組利用質(zhì)譜技術(shù)在皮氏蛾螺黏液腺分泌的黏液中還檢測到了多種具有生物活性的糖類成分，如D-甘露糖、D-海藻糖和棉子糖等成分。這些結(jié)果提示，皮氏蛾螺可能成為一種用于提取生物活性多糖的潛在海洋生物資源，具有一定的研究和開發(fā)價值。

3.2 皮氏蛾螺體內(nèi)的生物活性肽

目前，關(guān)于皮氏蛾螺體內(nèi)生物活性蛋白和多肽的研究主要集中于血管緊張素轉(zhuǎn)化酶（Angiotensin convert enzyme，ACE）抑制肽[21]和抗氧化肽[22]的提取和分離等方面。

ACE 抑制肽是一類可抑制血管緊張素轉(zhuǎn)換酶的多肽，可通過阻礙ACE 催化血管緊張素I 水解成血管緊張素II 以及催化舒緩激肽水解失活來發(fā)揮降低血壓的作用[21]。研究顯示，ACE 抑制肽的抑制效果與其構(gòu)象、分子質(zhì)量和氨基酸序列密切相關(guān)。一般認(rèn)為，ACE 抑制肽的相對分子質(zhì)量越小，對血管緊張素轉(zhuǎn)換酶的抑制效果越好[23]。在貝類中也存在多種ACE 抑制肽，但這些多肽的氨基酸序列和抑制類型卻不盡相同（表2）。海灣扇貝Argopecten irradians 中的ACE 抑制肽為2 肽（氨基酸序列：Val-Trp）[24]，皺紋盤鮑中的ACE 抑制肽為5 肽（氨基酸序列：Leu-Val-Ile-Val-Pro）[25]，大連灣牡蠣Crassostrea talienwhanensis Crosse 中的ACE 抑制肽為9 肽（氨基酸序列：Val-Val-Tyr-Pro-Trp-Thr-Gln-Arg-Phe）[26]，四角蛤蜊Mactra veneriformis 中的多肽為6 肽（氨基酸序列：Val-Val-Cys-Val-Pro-Trp）[27]。孫美玲[21]利用Zn-SBA-15 固定豬肺中的ACE，通過反相高效液相色譜法（Reverse-High Performance Liquid Chromatography，Re-HPLC）分離和純化皮氏蛾螺組織酶解液中的ACE 抑制肽，得到了兩種具有ACE 抑制活性的多肽。這兩種多肽的氨基酸序列分別為Val-Gly-Pro-Ala-Gly-Arg-Pro-Gly（8 肽）和Ile-Val-Thr-Asn-Trp-Asp-Asp-Met-Glu-LYS（10肽），兩者對于ACE 的半抑制濃度（IC50）分別為4.66 mmol·L-1和2.08 mmol·L-1。隨后，劉鑫烔等[23]深入研究了這兩種ACE 抑制肽的穩(wěn)定性和抑制活性。結(jié)果顯示，這兩種多肽經(jīng)長時間高溫加熱都會喪失生理活性，在人工胃液（稀鹽酸16.4 mL，胃蛋白酶10 g，用蒸餾水定容至1 L。稀鹽酸溶液中含9.5%～10.5%的HCl）和模擬腸液[磷酸二氫鉀3.4 g，用250 mL 蒸餾水溶解，用0.1mol·L-1NaOH 調(diào)節(jié)pH 為6.8；稱取2.5 g 胰蛋白酶，用100 mL 蒸餾水溶解，混合兩種溶液并定容至500 mL 中消化作用下，這兩種多肽的穩(wěn)定性均降低，但是從總體上看，8 肽的穩(wěn)定性要好于10 肽。當(dāng)兩種多肽被消化降解后，仍具有抑制ACE的活性，提示皮氏蛾螺可作為一種性價比較高的用于獲取ACE 抑制肽的海洋生物資源[21,23]。

表2 皮氏蛾螺與其他4 種常見海產(chǎn)軟體動物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組織發(fā)現(xiàn)，在水解產(chǎn)物中存在一條與髓過氧化物酶（Myeloperoxidase，MPO）對接一致性較高的多肽（氨基酸序列：Asp-Thr-Glu-Thr-Gly-Val-Pro-Thr），進(jìn)一步鑒定發(fā)現(xiàn)，該多肽的結(jié)構(gòu)與已知的hLF1-11 肽相似，可能是一種潛在的MPO 抑制劑，但對皮氏蛾螺MPO 的具體抑制功效還有待進(jìn)一步研究。

3.3 皮氏蛾螺中的有機(jī)酸

有機(jī)酸是一類廣泛存在于生物體內(nèi)的含有羧基的酸性有機(jī)化合物。筆者用質(zhì)譜分析方法，從皮氏蛾螺的黏液腺分泌黏液中鑒定到了58 種有機(jī)酸。按照生物功能，可大致分為營養(yǎng)、藥理、化工原料和毒性物質(zhì)4 類，其中具備藥理性質(zhì)的有機(jī)酸種類最多（29 種），占有機(jī)酸總數(shù)的52%，如水楊酸乙酯（Ethyl salicylate）、肉桂酸（Cinnamic acid）和壬二酸（Azelaic acid）等；可應(yīng)用于化工領(lǐng)域的有機(jī)酸共有13 種，占有機(jī)酸總數(shù)的23%，如馬尿酸（Hippuric acid）、丁二酸酐（Succinic anhydride）和辛二酸（Suberic acid）等；具有營養(yǎng)功效的有機(jī)酸有3 種：L-氫化乳清酸（L-dihydroorotic acid）、葵二酸（Sebacic acid）和阿斯巴甜（Aspartame），占有機(jī)酸總數(shù)的5%；具有毒性作用的有機(jī)酸也有3 種，分別為己二酸（Ethanedioic acid）、戊二酸（Pentanedioic acid）和單甲基戊二酸（Monomethyl glutaric acid），占有機(jī)酸總數(shù)的5%。皮氏蛾螺的黏液中還包括一些作為代謝中間產(chǎn)物的有機(jī)酸，如肌酸酐和高香草酸等。上述結(jié)果提示，皮氏蛾螺黏液腺分泌的黏液可能成為提取天然有機(jī)酸的潛在生物資源。

4 展望

目前對皮氏蛾螺的生物學(xué)研究仍處于初級階段，大量深入細(xì)致的工作亟待開展。首先，對皮氏蛾螺體內(nèi)的生物活性物質(zhì)的研究目前僅局限于提取和純化方法的建立、優(yōu)化以及結(jié)構(gòu)的鑒定，而對于這些生物活性物質(zhì)的生物學(xué)功能研究卻鮮有報(bào)道。其次，皮氏蛾螺黏液腺分泌的黏液中含有多種生物活性物質(zhì)，但是，這些黏液卻通常被視作影響烹飪的“廢物”而被洗去。今后應(yīng)著力從三方面入手進(jìn)一步開發(fā)和提高皮氏蛾螺的利用價值。第一，利用蛋白質(zhì)組、代謝組等高通量測定技術(shù)全面掌握和挖掘皮氏蛾螺體內(nèi)的營養(yǎng)及生物活性物質(zhì)。第二，進(jìn)一步建立和優(yōu)化皮氏蛾螺體內(nèi)營養(yǎng)物質(zhì)和生物活性物質(zhì)的提取及純化方法，全面和細(xì)致地評估其生物學(xué)功能。第三，皮氏蛾螺的黏液腺可以持續(xù)分泌含有多種營養(yǎng)物質(zhì)和生物活性物質(zhì)的黏液，可進(jìn)一步探討和評估該種類作為天然產(chǎn)物生物發(fā)生器的潛在應(yīng)用價值。