褐藻多糖药用生物活性研究进展

陈丹洁 杜梦奇 林慧敏

浙江海洋学院食品与药学系,浙江省舟山市 316004

海洋占地球总面积的70%以上,蕴藏着丰富的生物资源。从古至今,人类就有开发海洋生物作为药物的传统。在该过程中,人类逐渐从传统的利用方式中转向选取具有抗炎、抗菌、抗病毒、抗肿瘤的药物,其中部分已成为新型海洋药物。研究表明,很多海洋生物具有抗菌作用。自20世纪60年代以来,人类从大量的大型海藻中筛选出许多抗菌种类,某些主要成分已经被确认[1～4]。

褐藻是一种较高级的藻类,褐藻多糖来自于海带巨藻、泡叶藻、墨角藻等,主要包括褐藻胶、褐藻糖胶和褐藻淀粉。现代药理研究表明,褐藻多糖系其有效成分之一。多糖是生物体内除蛋白质和核酸以外的又一类重要的信息分子,具有免疫调节、抗氧化、抗衰老、抗老年痴呆等多种生物活性[5,6],已成为医药研究的热点。研究发现褐藻糖胶的许多重要的生物学效应和它本身具有修饰细胞表面性质能力有关。而硫酸酯多糖具有抗病毒、抗H IV及抗肿瘤等独特的生物学效应,受到全世界各国相关科学家的重视[7]。本文就近几年来国内外有关褐藻多糖的研究进展作一综述。

1 抗菌活性

陈灼华等对产于福建沿岸的10种红藻和褐藻(红藻门:中国凹顶藻 Lau rencia chinensis、冈村凹顶藻 L.okamu rai、帚状绒线藻Dasya scoparia、石花菜Gelidium am ansii,褐藻门:鼠尾藻 Sargassum thunbergii、羊栖菜 S.fusiform e、半叶马尾藻 Sargassum heMIphyllum、网地藻 Dictyo ta cerrico rnis、厚网藻 Pachydictyon co riaceum、鹅肠藻 Enda rachne binghaMIae)进行抗细菌抗真菌活性研究。实验结果表明:10种海藻中,褐藻门的网地藻、厚网藻对真菌具有抑制作用并且活性很强,其他8种均无抗真菌作用。红藻门的中国凹顶藻和冈村凹项藻的抗细菌活性也很强[2]。

目前,抗菌素的大量使用使环境受到严重污染,细菌因基因突变而产生耐药性,耐药率也在逐渐提高,几乎所有细菌都获得了耐药基因。解决这一日趋严重问题的主要对策,就是开发研制对耐药菌株有效的新药和新制剂以逐步代替抗菌素的大量使用。褐藻胶寡糖是由褐藻胶经过一定方法降解而成了的聚合度在3～10之间的寡糖分子[8],其具有溶解性强、稳定性好、易被机体吸收等优点。窦勇等研究发现,无论是革兰氏阴性还是阳性细菌,褐藻胶寡糖都能有效抑制其生长,表现出广谱抗菌活性,具有潜在应用价值[9]。

2 抗病毒

有学者认为,褐藻硫酸多糖抑制病毒的机理主要是通过抑制病毒在宿主细胞上的吸附,使其不能进入细胞,而在细胞外液中被杀死。Zhu等[10]从展枝马尾藻中提取到一种硫酸多糖,发现其浓度为100μg/m l时,抑制细胞吸附的活性高达 94.9%,而细胞外杀死病毒的活性达到80%。于红等[11]以不同剂量的钝顶螺旋藻多糖(PSP)作用于病毒复制周期的各个阶段,结果发现:PSP对Ve ro细胞毒性极低;对单纯疱疹病毒Ⅰ型(H SV-Ⅰ)无直接灭活作用,可干扰病毒向宿主细胞的吸附,且经PSP预处理的细胞,能明显阻滞病毒产生细胞病变;PSP可有效地抑制病毒复制,但不影响病毒的释放;PSP可明显抑制H SV-Ⅰ糖蛋白m RNA的表达。

褐藻胶也有很强的抗病毒活性,抑制程度随着褐藻胶浓度的增加而增强,且随着褐藻胶中含量的增加而增强。电镜分析表明,褐藻胶能使TM V形成“筏形”团聚物。团聚物的形成阻止了感染TMV细胞的脱荚膜过程,并阻止了TM V的RNA穿过细胞膜,从而防止感染。

3 抗肿瘤活性

褐藻是藻类进化地位最高的门类之一,藻体均为多细胞结构,呈现褐色或淡黄色,大多数是重要的经济藻类,其富含有藻酸盐。该门藻类中的聚糖类具有抗肿瘤活性。Itoh等报道从马尾藻S.Thunbergii中提取的岩藻聚糖G IV-A,在20mg/kg剂量下连续给药10d对小鼠没有毒性,而对艾氏腹水瘤EA T有抑制作用[12];在抗Lew is肺癌肺转移实验模型中,发现G IV-A的抗肿瘤效果是和C3激活、巨噬细胞激活、抑制肝微粒体药物代谢系统相联系,显示G IV-A在抗肿瘤转移方面具有开发价值。

褐藻糖胶(Fucoidan)系1913年K ylin由褐藻中发现的一种细胞间多糖。它主要是由 L-岩藻糖-4-硫酸酯组成的多聚物,并且含有不同比例的半乳糖、木糖、葡萄糖醛酸。研究发现Fucoidan对多种肿瘤细胞有抑制增殖和诱导凋亡的作用[13]。墨角藻中Fuooidan可显著抑制人结肠癌细胞H CT-15的生长,Fucoidan对人肝癌细胞也有明显的增殖抑制作用。NagaMIne T等的研究表现为,经Fucoidan处理后的人肝癌细胞H uh7中,甲胎蛋白水平下降,CXCL12(趋化因子配体12)m RNA表达下调,表明Fueoidan可通过下调 CXCL12的表达,抑制人H uh7肝癌细胞。同时,Fucoidan对肝癌细胞还有一定的阻断细胞周期和诱导凋亡的作用。

4 免疫调节作用

褐藻硫酸多糖在动物中已证实能增强特异性免疫功能和非特异性免疫功能,可显著提高小鼠的细胞免疫和体液免疫功能,增强小鼠腹腔巨噬细胞的吞噬能力。魏文青等[14]发现其可增强正常小鼠体内外淋巴细胞增殖反应,促进小鼠体内巨噬细胞产生IL-1、淋巴细胞产生IL-2,对正常小鼠自然杀伤细胞活性和溶血素生成等亦有一定的促进作用。M aruyam a H等[15]从裙带菜孢子叶中提取了岩藻聚糖,研究其对肿瘤小鼠模型和对正常小鼠T细胞介导的NK细胞活性的影响。结果发现,岩藻聚糖能明显延长荷瘤小鼠的生存期,并且显著提高了NK细胞的细胞溶解活性,T细胞产生干扰素的数量提高了大约2倍,表明岩藻聚糖的抗肿瘤作用似乎是被由干扰素激活的NK细胞所介导的。

5 抗氧化活性

褐藻多糖是具有抗氧化作用的物质,属于自由基清除剂的一个种类,自由基是机体内有机物分子的共价键通过均裂方式产生的,是具有不配对电子的原子团、分子或离子。自由基极不稳定,具有高度化学性,通过脂质过氧化作用等方式对机体造成严重损伤。冯珍鸽等提取的岩藻聚糖和Sigma产品岩藻聚糖对超氧离子的抑制率对浓度的负对数表现出良好的线性关系,并且具有很高的生物活性[16]。究岩藻聚糖对超氧离子的催化歧化作用,在超氧化物歧化酶模拟和医药学领域的研究中具有广阔的应用前景。

6 降血糖作用

链脲佐菌素是自由基激活剂可直接损伤胰岛细胞,使胰岛素分泌减少,引起糖代谢紊乱,导致血糖升高,出现糖尿病症状。通过STZ小鼠造模,引起高血糖。STZ是能够选择性的破坏胰岛β细胞,使胰岛素分泌不足,从而抑制糖原的合成,又可使己糖激酶缺乏使葡萄糖不能磷酸化,葡萄糖穿过细胞膜逸出,造成高血糖及糖尿病[17]。徐宏亮等[18]研究表明褐藻多糖能够显著降低STZ诱导的糖尿病小鼠的高血糖。褐藻多糖可能通过促进糖原合成,抑制糖原分解,抑或是通过激活肝糖原合成相关酶,还是通过影响分解中的相关酶,通过肝中cAMP等因子影响糖原分解和合成代谢等来降低血糖。此外,对饮食性高脂血症大鼠的影响实验中发现,给褐藻多糖硫酸酯的实验组的 TC、TG、LDL-C、LDL-C/HDL-C及TC/H DL-C均显著降低,而H Dl-C显著升高[19]。

7 治疗慢性肾功能衰竭

慢性肾功能衰竭(ch ron ic renal failu re,CRF)是多种原因造成的慢性进行性肾实质损害,使肾脏不能维持其基本功能,导致体内代谢产物潴留、水电解质及酸碱平衡失调、内分泌紊乱的一种临床综合病症,是慢性肾脏疾病的终末阶段。防治CRF是世界医学界亟待解决的一大难题,而西医目前尚没有一种能有效治疗和延缓CRF进展的药物,只能进行对症和维持性治疗。尿毒症时由于组织型纤溶酶原激活剂(tPA)释放减少,使得形成的血块不能溶解[20],FPS具有显著的抗凝血活性,对外源性及内源性凝血途径均具有良好的抑制作用。彭波等[21]在动物实验研究中发现FPS能够延长大鼠实验性出血时间并增加出血量,抑制大白兔体外诱导的血小板聚集,显示FPS具有明显的抗凝血和促纤溶的药理学活性,且具有浓度依赖性,可作为预防尿毒症血栓形成的有效药物。王春玲等[22]报道给小鼠连续灌褐藻多糖后能够降低血浆纤维蛋白原的含量,抑制静脉血栓的形成。

8 结语

褐藻中含有多种具有生物活性的物质,这些具有生物活性的物质很多都有良好的药用前景。这为人类开发海洋类药物,尤其是低毒、高效、副作用小的新型海洋药物以及新型海洋类保健类食品等指明了研究方向,其经济价值极其巨大。

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