具有抗真菌活性的海洋天然產(chǎn)物研究進展

張穎?張詩?寧耀東?徐堯?盧小玲?馬增嶺

摘要：海洋是世界上最大的生物資源寶庫。由于海洋生態(tài)系統(tǒng)的特殊性（高壓、高鹽、低氧）給海洋生物之間的生存帶來了非常激烈的競爭，導致很多海洋生物在其生命活動中產(chǎn)生了具有大量特殊結(jié)構(gòu)和生物活性的次生代謝產(chǎn)物。本文總結(jié)了2016—2021年從海洋來源的微生物、動物、植物中提取的93個天然的抗真菌活性物質(zhì)，并對它們的應用前景進行了展望。同時，還總結(jié)了這些海洋天然產(chǎn)物的抗真菌作用。

關鍵詞：海洋微生物；次級代謝產(chǎn)物；抗真菌

中圖分類號：R987.1文獻標志碼：A

Antifungal effect of marine natural products

Zhang Ying1，2， Zhang Shi1，2， Ning Yao-dong2， Xu Yao2， Lu Xiao-ling2， and Ma Zeng-ling1

（1 College of Life and Environmental Sciences， Wenzhou University， Wenzhou 325035; 2 Department of Biochemistry and Molecular Biology， School of Basic Medical Sciences， Naval Medical University， Shanghai 200433）

Abstract The ocean is the largest biological resource in the world. The special characteristics of marine ecological environment （high pressure， high salt， and low oxygen） make the competition for survival among marine organisms very fierce， resulting in many marine organisms producing a large number of secondary metabolites with special structures and biological activities during their life activities. In this paper， we summarized 93 natural antifungal active substances isolated from microorganisms， animals， and plants of marine sources from 2016 to 2021， and provided an outlook on their application prospects. In addition， the antifungal effects of marine natural products are reviewed.

Key words Marine microorganism; Secondary metabolites; Antifungal activity

在自然界中，真菌是一種具有潛在致病性的微生物，并且新的致病真菌不斷涌現(xiàn)，近年來，由于免疫抑制劑、化學治療藥物和抗生素的廣泛應用，造成臨床耐藥現(xiàn)象日益嚴重以及深部真菌感染發(fā)生率逐步上升。

目前，應用于臨床的抗真菌藥物主要有多烯類、唑類、棘白菌素類、丙烯胺類、核苷類等[4]（表1和圖1），但有一定的局限性，如對腎臟有損傷、抗菌譜窄和復發(fā)率高等，因此急需尋找一些高效、低毒的抗真菌藥物先導化合物。這些藥物大多來源于天然產(chǎn)物（NPs），如在灰黃青霉（Penicillium griseofulvin）培養(yǎng)液中獲取的灰黃霉素（griseofulvin），是一種含氯代謝產(chǎn)物[1]，棘球白素類化合物是由真菌產(chǎn)生的一類脂肽，在此基礎上又半合成了卡泊芬凈，米卡芬凈等上市使用[2]，唑類藥物的原形為放線菌的代謝產(chǎn)物氮霉素。因此，繼續(xù)從自然界中尋找新的天然抗真菌藥物是可行的。海洋因高鹽、高壓、缺氧和光照不足而形成的獨特生存環(huán)境，造就了海洋天然產(chǎn)物獨特的化學結(jié)構(gòu)和顯著的生物學活性，使得它們成為天然產(chǎn)物庫的重要組成部分，從海洋天然產(chǎn)物中發(fā)現(xiàn)新型有效的抗真菌藥物也成為一個熱門課題[3]。

本文按照海洋天然產(chǎn)物的來源，綜述了2016—2021年來發(fā)表的具有抗真菌活性的天然產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)和相關活性。

1 海洋微生物來源的抗真菌化合物

1.1 來源于海洋細菌的化合物（圖2）

Anjum等[5]從兩種海洋土壤樣品來源的細菌Janthinobacterium spp.45和ZZ148的共培養(yǎng)物中分離得到兩種罕見的聚酮化合物，分別為janthinopolyenemycins A（1）和B（2），它們對白念珠菌MIC值分別為15.6和31.25 μg/mL，都表現(xiàn)出抑制作用。Xu等[6]從海洋來源的鏈霉菌TXC6-16發(fā)酵液中分離得到兩種新型γ-丁內(nèi)酯ghanamycin A（3）和B（4），它們對植物病原菌和真菌都表現(xiàn)出相應抗菌活性，化合物（4）對植物病原菌（如丁香假單胞菌和歐文菌）有良好的抗菌活性，MIC值為50 μg/mL。在海洋菌株IG100中分離到兩種活性萜類化合物terperstacin（5）和19-乙?；?4-羥基二元醇（6），它們對黃曲霉的MIC值分別為7.9和31.3 μg/mL，對灰黃青霉的MIC值分別為25和100 μg/mL，具有較好的抑菌效果，其中化合物6首次在真菌中分離得到，具有重要的生態(tài)學意義[7]。從泰國紅樹林土壤中分離到的鏈霉菌AMA49菌株及其亞組分AMA49F1的乙酸乙酯提取物對稻瘟病菌的MIC值為8～16 μg/mL，進一步研究發(fā)現(xiàn)該系列提取物能破壞真菌膜和細胞器，對分生孢子萌發(fā)及附著胞形成完全抑制，表明AMA49菌株提取物是潛在的稻瘟病生物防治劑，這也是第一次報道含寡霉素A及其衍生物的海洋鏈霉菌提取物對菌絲生長、分生孢子萌發(fā)以及附著胞形成有抑制作用，這也可作為稻瘟病生防菌劑藥源進行深入研究[8]。曹雪梅等[9]發(fā)現(xiàn)海洋細菌GM-1-1發(fā)酵液能顯著抑制白念珠菌的生長和增殖，抑菌圈直徑達39.5 mm，對孢子萌發(fā)具有強烈的抑制作用，GM-1-1菌株發(fā)酵液處理5 h時孢子萌發(fā)率僅為34.22%；能夠破壞白念珠菌的細胞形態(tài)；抑制白念珠菌生物被膜的形成；破壞了細胞的通透性。海底沉積物來源的放線菌Streptomyces sp.中發(fā)現(xiàn)了一種新型水楊酰胺類似物鏈霉素噻唑烷A（7），其具有獨特的含噻唑烷側(cè)鏈；此外分離到鏈霉素二酮哌嗪A（8）和B（9）以及（S）-1-（3-ethylphenyl）-1，2-ethanediol（10），顯示出對白念珠菌具有較好的抗真菌活性，MIC值分別為47、42和42 μg/mL[10]。在深海沉積物來源的鏈霉菌發(fā)酵液中分離出4種內(nèi)酰胺，包括3種新的鏈球菌內(nèi)酰胺A-C（11～13）和已知的nizalactam C（14），化合物（11）和（13）對白念珠菌均具有良好的抗真菌活性，其MIC值分別為10.4和16.1 μg/mL[11]。來自日本深海的鏈霉菌N11-34提取物中發(fā)現(xiàn)了兩種雙環(huán)肽，分別為尼龍烯酰胺A（15）和B（16），可選擇性抑制絲狀真菌的生長?；衔?5對植物病原菌Cgreella cingulata NBRC5907和炭疽病菌NBRC5467的MIC值分為3.1和6.3 μg/mL，均表現(xiàn)出良好的抗菌活性，化合物16對上述真菌的MIC值為25 μg/mL[12]。

1.2 來源于海洋真菌的化合物 （圖3）

彭書海等從海洋來源的真菌Cochliobolus lunatus中分離獲得了環(huán)十酯肽化合物cyclopeptolide（17），對白念珠菌的MIC為16 μg/mL，并與臨床藥物氟胞嘧啶在抗真菌實驗中顯示出協(xié)同效應，在聯(lián)合體外抗真菌實驗中，氟胞嘧啶和化合物（17）的FICI（濃度指數(shù)）為0.9375，有望成為重要的抗真菌藥物的先導化合物[13]。從海洋真菌Trichoderma brevicompactum A-DL-9-2中發(fā)現(xiàn)了8個新的木霉烯衍生物trichocene G-N（18～25）和2個新的酮芳烴衍生物trichocuparins A（26）和B（27），以及6個已知的單端孢霉烯（28～33），首次發(fā)現(xiàn)化合物（26）以氨基糖單元鍵與三烯骨架結(jié)合為特征，化合物（26）和（27）為首次在木霉菌中發(fā)現(xiàn)的酮芳烴倍半萜，此外，單端孢霉烯（32）的抗白念珠菌活性最高，其MIC值為4.0 μg/mL[14]。從海洋來源的毛癬菌培養(yǎng)液中分離得到兩個新的毛癬菌烯倍半萜毛癬菌醇D（34）和E（35）。其中化合物（34）對兩種酵母樣真菌白念珠菌和新生隱球菌的生長有明顯的抑制作用，其MIC值均為6.3 μg/mL；而（35）對兩種真菌的MIC值也分別達到12.5和25 μg/mL，顯示出良好的活性[15]。2種新的硫代二酮哌嗪emestrins L（36）和M（37），5種已知的類似物（38～42）和5種已知的二氫異香豆素（43～47）從海洋衍生真菌Spergillus terreus RA2905中分離獲得，其中化合物（38）能有效抑制白念珠菌，MIC值為32 μg/mL，顯示了較好的活性[16]。Yu等[17]從海洋真菌長枝木霉中尋找拮抗代謝產(chǎn)物時獲得了兩類化合物，分別為倍半萜（48～53）和環(huán)二肽（54～56），其中（48）是一種罕見的倍半萜，為首次發(fā)現(xiàn)的三環(huán)-6/5/5-[4.3.1.01，6]-癸烷骨， （48～50）對炭疽菌具有顯著的抗真菌活性，其MIC值分別為8、16和16 μg/mL。Yang等[18]從一株海洋來源的真菌菌株中分離鑒定出3個新的dolabellane型二萜（57～59）和3種新的atranone（60～62），其中化合物（61）是無色晶體，代表具有2-甲基四氫呋喃-3-羧酸鹽的C24atranone的第一個實例，化合物（58）對鮑曼不動桿菌和糞腸球菌的MIC值為16和32 μg/mL，化合物（60）對白念珠菌的MIC值為8 μg/mL。從海洋來源真菌Pleosporales sp.CF09-1中分離得到6種新的氮唑酮衍生物pleosporalones B和C（63～64）及pleosporalones E-H（66～69），同時得到一個已知類似物（65）?？咕鷮嶒灲Y(jié)果表明pleosporalones B（63）對甘藍鏈格孢霉（Alternaria brassicola）和鐮刀孢霉（Fusarium oxysporum）有很好的抑制作用，MIC值為1.6 μg/mL，比酮康唑陽性對照的MIC值更低[19]。從紅樹林土壤真菌Penicillium sp. HK1-22分離得到3種新的單體萘-γ-吡酮化合物peninaphones A-C（70～72）和兩種已知的雙萘-γ-吡酮化合物（73～74），其中化合物74對水稻紋枯病病原菌和立枯絲核菌均有明顯的拮抗活性，MIC值分別為50和10 μg/mL[20]。Kim等[21]從海藻內(nèi)生真菌產(chǎn)黃青霉XNM-12中分離得到一個新的亞萜類生物堿草酸C（75）和4個已知的亞萜類化合物（76～79），以及2個新的赤蘚糖醇衍生物penicierythritols A和B（80～81），其中草酰膽堿C（75）代表了具有裂解結(jié)構(gòu)的α-吡喃酮環(huán)的草酰膽堿生物堿的第一個實例，化合物（75）和（80）對植物病原菌青枯病菌具有中等抑菌作用，MIC值分別為8和4 μg/mL?；衔铮?0）對植物病原赤星病菌也表現(xiàn)出中等程度的抗真菌作用，MIC值為8 μg/mL。從地中海海綿Cymbaxinella damicornis中分離到一株東方木霉霉株LSBA1，該菌株對白念珠菌具有一定的殺菌活性，MIC大約為2.49～19.66 μg/mL[22]。Ding等[23]從雜色曲霉菌中鑒定和分離出兩種新的呋喃二酮衍生物，分別為asperfurandiones A和B（82～83），對新生隱球菌和白念珠菌均顯示出中等抗菌活性，MIC值為64 μg/mL。Yang等[24]從真菌Aspergillus sp. LS78中分離出兩種新的四氫呋喃衍生物aspericacids A和B（84～85），化合物83對白念珠菌具有中等抑制活性，MIC值為50 μg/mL，化合物84表現(xiàn)出較弱抗菌活性，MIC值為128 μg/mL。

2? ? 海洋植物來源的抗真菌化合物

海洋微藻中提取的胞外多糖（EPS）在抗菌和抗菌膜活性方面表現(xiàn)出較好的效果，其MIC大約在62.5～1000 μg/mL。對于抗白念珠菌，僅使用31.3 μg/mL提取物濃度，可減少約90%的生物膜形成[25]。從褐藻Eiseniabicyclis中分離的間苯三酚具有很強的抗菌活性，其中巖藻紅素A70表現(xiàn)出很強的抗真菌活性，對白念珠菌的MIC為512 μg/mL[26]。木欖的粗提物對木霉的最佳抑菌圈（ZOI）為（22.31±0.36） mm，對產(chǎn)黃青霉的MIC值為7.26 μg/mL[27]。Choi等[28]從褐藻的乙酸乙酯提取物中得到eckolE.cava對金黃色葡萄球菌有抗菌作用，其MIC值為125～259 μg/mL，eckol組分與氨芐西林組合的抑制濃度指數(shù)范圍是0.31～0.5， 這一結(jié)果表明其對金黃色葡萄球菌具有顯著的協(xié)同作用。Amphidinol（86）是從甲藻中分離和鑒定的一種新化合物，對白念珠菌和煙曲霉的MIC值為64 μg/mL，具有一定的抑制作用[29]（圖4）。

3? ? 海洋動物來源的抗真菌化合物

Kevin等[30]在對地中海深海海綿的第一次化學研究中發(fā)現(xiàn)了7種新的甾體皂苷，命名為poecillastrosides A-G（87～93），研究發(fā)現(xiàn)poecillastrosides A-G在C-18共享一個氧化甲基，它們是第一個顯示這一特征的皂苷類化合物，其中poecillastrosides D和E均能抑制煙曲霉的生長，MIC值分別為6和24 μg/mL（圖4）。

4 結(jié)論與展望

從2016—2021年，人們從海洋中分離出93個具有抗真菌活性的海洋天然產(chǎn)物，包括聚酮類、萜類、環(huán)肽類等結(jié)構(gòu)（圖5），其中16個來源于海洋微生物中的細菌，67個來源于海洋微生物中的真菌，而來源于海洋動物和植物的抗真菌化合物研究較少（圖6），分別有7個和3個。海洋微生物憑借其多樣的種屬、特殊的生存環(huán)境、獨特的代謝途徑，成為了海洋天然產(chǎn)物的重要來源，海洋微生物產(chǎn)生了許多結(jié)構(gòu)特殊并且活性較好的次級代謝產(chǎn)物。

在抗真菌活性的檢測中，雖然指示菌種類多樣（圖7），但目前主要集中于對白念珠菌的測試，因為其是人類身體中很常見的一類真菌，會引起常見的真菌性疾??；它易于培養(yǎng)，在干燥或炎熱等條件下時仍能存活，便于實驗室操作。除此之外，有很多植物病原菌也可作為指示菌，它們在生物農(nóng)藥研發(fā)、環(huán)境保護等方面有一定的應用價值，在后續(xù)的抗真菌研究中，可適當擴大指示菌的種類，擴大抗真菌化合物的篩選規(guī)模，提高獲得特異性和作用廣泛的抗真菌天然產(chǎn)物的命中率。

同時還發(fā)現(xiàn)，對于抗真菌代謝產(chǎn)物的研究，大多集中于實驗室發(fā)現(xiàn)階段和活性測試的表型研究，缺少深入的作用機制及后續(xù)的成藥性研究，進一步開發(fā)應用較少[31]，這很大程度上受制于活性產(chǎn)物的產(chǎn)量，因此在今后的實驗中，需要拓展海洋天然產(chǎn)物發(fā)現(xiàn)環(huán)節(jié)，應用組學技術(shù)，分子網(wǎng)絡技術(shù)，排重技術(shù)等提高海洋天然產(chǎn)物的出新率，在此基礎上優(yōu)化海洋天然產(chǎn)物半合成、全合成和發(fā)酵工藝，提高天然產(chǎn)物的產(chǎn)量[32]，可對活性好的產(chǎn)物進行抗真菌機制的探討。盡管近年來抗真菌藥物的研究有了長足的進步，但是發(fā)現(xiàn)了高效、廣譜、低毒的抗真菌藥物依然是需要加強的方向。

參 考 文 獻

朱育菁， 于曉杰， 潘志針， 等. 灰黃霉素的研究進展[J]. 廈門大學學報（自然科學版）， 2010， 49（3）： 435-439.

陳海. 新型棘白菌素類環(huán)六脂肽抗真菌劑的設計， 全合成和活性研究[D]. 第二軍醫(yī)大學， 2013.

吳澤宏， 馬民， 陳建良， 等. 海洋真菌活性次級代謝產(chǎn)物研究進展[J]. 廣東藥學院學報， 2017， 33（5）： 687-699.

謝海偉， 楊賢松， 呂超田， 等. 抗真菌藥物及其作用機制研究[J]. 中國微生態(tài)學雜志， 2015， 27（12）： 1477-1479.

Anjum K， Sadiq I， Chen L， et al. Novel antifungal janthinopolyenemycins A and B from a co-culture of marine-associated Janthinobacterium spp. ZZ154 and ZZ148[J]. Tetrahedron Lett， 2018， 59（38）： 3490-3494.

Xu J H， Gu K， Zhang D J， et al. Ghanamycins A and B， two novel γ-butyrolactones from marine-derived Streptomyces ghanaensis TXC6-16[J]. J Antibiot （Tokyo）， 2017， 70（6）： 733-736.

Botta L， Saladino R， Barghini P， et al. Production and identification of two antifungal terpenoids from the posidonia oceanica epiphytic ascomycota mariannaea humicola IG100[J]. Microb Cell Fact， 2020， 19（1）： 184-184.

Buatong J， Rukachaisirikul V， Sangkanu S， et al. Antifungal metabolites from marine-derived Streptomyces sp. AMA49 against pyricularia oryzae[J]. J Pure Appl Microbiol， 2019， 13（2）： 653-665.

曹雪梅， 李歡， 陳茹， 等. 海洋細菌GM-1-1菌株對白念珠菌的抗菌作用機理初步研究[J]. 食品工業(yè)科技， 2019， 40（19）： 99-103.

Yi W， Qin L， Lian X Y， et al. New antifungal metabolites from the mariana trench sediment-associated actinomycete Streptomyces sp. SY1965[J]. Marine Drugs， 2020， 18（8）： 385.

Wang P， Wang D， Zhang R， et al. Novel macrolactams from a deep-sea-derived Streptomyces species[J]. Mar Drugs， 2020， 19（1）： 13.

Karim M R U， In Y， Zhou T， et al. Oku N， Igarashi Y. Nyuzenamides A and B： Bicyclic peptides with antifungal and cytotoxic activity from a marine-derived Streptomyces sp[J]. Org Lett， 2021， 23（6）： 2109-2113.

彭書海， 盧余盛， 姚光山. 海洋真菌Cochliobolus lunatus中環(huán)十酯肽化合物cyclopeptolide 1的發(fā)現(xiàn)及其抗真菌活性研究[J]. 中國海洋藥物， 2020， 39（3）： 21-25.

Shi Z Z， Liu X H， Li X N， et al. Antifungal and antimicroalgal trichothecene sesquiterpenes from the marine algicolous fungus Trichoderma brevicompactum A-DL-9-2[J]. J Agric Food Chem， 2020， 68（52）： 15440-15448.

Yamazaki H， Yagi A， Takahashi O， et al. Antifungal trichothecene sesquiterpenes obtained from the culture broth of marine-derived Trichoderma cf. brevicompactum and their structure-activity relationship[J]. Bioorg Med Chem Lett， 2020， 30（17）： 127375.

Wu J S， Shi X H， Yao G S， et al. New thiodiketopiperazine and 3， 4-dihydroisocoumarin derivatives from the marine-derived fungus Aspergillus terreus[J]. Mar Drugs， 2020， 18（3）： 1-10.

Du F Y， Ju G L， Xiao L， et al. Sesquiterpenes and cyclodepsipeptides from marine-derived fungus Trichoderma longibrachiatum and their antagonistic activities against soil-borne pathogens[J]. Mar Drugs， 2020， 18（3）： 165.

Yang B， He Y， Lin S， et al. Antimicrobial dolabellanes and atranones from a marine-derived strain of the toxigenic fungus Stachybotrys chartarum[J]. J Nat Prod， 2019， 82（7）： 1923-1929.

Cao F， Meng Z H， Mu X， et al. Absolute configuration of bioactive azaphilones from the marine-derived fungus Pleosporales sp. CF09-1[J]. J Nat Prod， 2019， 82（2）： 386-392.

Zheng Y Y， Liang Z Y， Shen N X， et al. New naphtho-γ-pyrones isolated from marine-derived fungus Penicillium sp. HK1-22 and their antimicrobial activities[J]. Mar Drugs， 2019， 17（6）： 322.

Xu K， Wei X L， Xue L， et al. Antimicrobial meroterpenoids and erythritol derivatives isolated from the marine-algal-derived endophytic fungus Penicillium chrysogenum XNM-12[J]. Mar Drugs， 2020， 18（11）： 578.

Touati I， Ruiz N， Thomas O， et al. Hyporientalin A， an anti-candida peptaibol from a marine Trichoderma orientale[J]. World J Microbiol Biotechnol， 2018， 34（7）： 98.

Ding L， Xu P， Li T， et al. Asperfurandiones A and B， two antifungal furandione analogs from a marine-derived fungus Aspergillus versicolor[J]. Nat Prod Res， 2019， 33（23）： 3404.

Liu Y， Ding L， Zhang Z， et al. New antifungal tetrahydrofuran derivatives from a marine sponge-associated fungus Aspergillus sp. LS78[J]. Fitoterapia， 2020， 146： 104677.

Gargouch N， Elleuch F， Karkouch I， et al. Potential of exopolysaccharide from Porphyridium marinum to contend with bacterial proliferation， biofilm formation， and breast cancer[J]. Mar Drugs， 2021， 19（2）： 66.

Kim K H， Yu D， Eom S H， et al. Fucofuroeckol-A from edible marine alga Eisenia bicyclis to restore antifungal activity of fluconazole against fluconazole-resistant Candida albicans[J]. J Appl Phycol， 2018， 30（1）： 605-609.

Acharya S， Patra D K， Pradhan C， et al. Anti-bacterial， anti-fungal and anti-oxidative properties of different extracts of Bruguiera gymnorrhiza L. （Mangrove）[J]. Eur J Integr Med， 2020， 36： 1-8.

Oliver S P. Foodborne pathogens and disease special issue on the national and international pulsenet network[J]. Foodborne Pathog Dis， 2019， 6（7）： 439-440.

Martínez K A， Lauritano C， Druka D， et al. Amphidinol 22， a new cytotoxic and antifungal amphidinol from the dinoflagellate amphidinium carterae[J]. Mar Drugs， 2019， 17（7）： 385.

Calabro K， Kalahroodi E L， Rodrigues D， et al. Poecillastrosides， steroidal saponins from the mediterranean deep-sea sponge poecillastra compressa （Bowerbank， 1866）[J]. Mar Drugs， 2017， 15（7）： 199.

尚卓， 王斌貴. 海洋真菌來源的抗菌活性物質(zhì)研究： 方法與進展[J]. 生命科學， 2012， 24（9）： 997-1011.

金黎明， 金鑫浩， 侯熙彥， 等. 具有抗菌活性的海洋真菌天然產(chǎn)物研究進展[J]. 中國海洋藥物， 2017， 36（4）： 66-74.