海洋生物活性物质研究简述

2012年第2期构直农世斜数83海洋生物活性物质研究简述陈曦,陈秀霞,陈强,林能峰(福建省农业科学院生物技术研究所350003)摘要:海洋生物已成为天然药物的重要来源之一,从各类海洋生物中可提取分离到具有各种药用活性的化合物,具有开发成新药的潜力。该文对海洋生物活性物质主要种类、研究方法和具体应用进行了简要阐述,同时对海洋生物活性物质的研究方向及前景进行了展望。关键词:海洋生物;活性物质;抗菌;抗肿瘤Brief description to active material of marine organismCHEN Xi, ChEn Xiu-xia, CHEN Qiang, LIN Neng-fengBiotechnology institute, Fujian Academy of agriculnces350003)Abstract: Marine organism has become one of important source of natural medicines. Medicinal active compounds extractedand separated from which have the potential of being new medicines. In this paper, the main kinds, research method andconcrete application of marine organism were briefly expounded, and the research direction and foreground of marine organ-m in near future wereKey words Marine organism; active material; antibacterial; antitumor海洋约占地球表面积的71%,生活着20多万从前根本不可实现的速度进行分子的提取与鉴定。种生物。在高盐、高压及缺氧的环境下,很多海洋日本海洋生物技术研究院及海洋科学和技术中生物在长期进化过程中能够代谢产生一些结构独特心每年用于海洋生物活性物质开发的经费为1亿多的化学物质,其中具有重要作用的生物活性物质虽美元。在海洋生物活性物质方面的研究发展很快然众多,但真正进入临床应用的却非常稀少。随着对海洋微生物、微藻类、海绵、芋螺、海参等多种生物技术的发展,运用现代生化分离与分析手段,海洋动植物和微生物等所产生的活性物质进行研通过细胞培养、DNA重组等技术,可能从海洋中获究,其中以海绵和海藻类研究最多。取大量低毒、高效的活性物质。目前,海洋生物活欧盟制订了海洋科学和技术计划,重点资助项性物质的主要活性研究侧重在抗癌与抗菌等方面,目中有“从海洋生物资源中寻找新药”,近年来,而具有生物活性的主要海洋生物资源是海洋无脊椎发现了450多个具有不同生物活性的新海洋天然产动物,如草履虫、海兔、海鞘、海绵、海藻(包括物,其中31个化合物具有明显的抗肿瘤活性。每微藻)及海洋微生物等。年用于海洋药物开发的经费也有1亿多美元2。1国内外海洋生物活性物质研究现状我国利用海洋生物资源入药治疗、健体强身的历史非常悠久。但现代海洋药物研究则始于20世美国是最早研究海洋生物抗菌肽物质的国家之纪70年代。1997年我国启动海洋高技术计划,海。随着“回归自然”浪潮的出现,人们越来越关洋药物的开发被列为重点,从而以沿海城市为中心环境生态与污染、化学致癌物等的关系。天然产心,形成科研、生产、开发技工贸一体化的生产网物的化学分离与化学分析的长足进步,使现在能以络。2海洋生物江收稿日期:2011-12-20YH中国煤化工里作用作者简介:陈曦,男,1982年生,助理研究员。2.1抗菌肽CNMHG1972年生,博士,副研究员抗菌肽是动物机体具有天然免疫力的重要原(E-因,其抗菌机制推测是其— helix结构可在细菌的2012年第2期细胞膜上形成阳离子通道,从而杀死病原体。目肿瘤细胞得不到氧和营养物供应,可达到抑制肿瘤前,已有百余种抗菌肽被分离,有些抗菌肽不仅具生长的作用?。有很强的杀菌能力,还能杀死肿瘤细胞,由于使用2.4抗氧化因子抗生素会导致人类致病菌对抗生素产生耐药性,所研究表明,环境污染、紫外线、放射线以及包以使用抗菌肽代替抗生素是将来生物医学发展的必括细胞呼吸在内的一些正常的代谢过程都可以产生然,具有无限的发展前景。自由基,而自由基可导致活细胞和组织的氧化损通过生物活性监测的方法,发现了有某些抗菌伤。自由基的存在,也可加速衰老的进程。抗氧化肽可以杀死线虫。而利用HPIC、电泳等手段,还活性肽通过减少氧自由基、羟自由基,从而达到抗可以从被囊动物海鞘的血细胞中提取到含有α螺旋衰老的功能。海洋动物中含量丰富的超氧化物歧化结构的系列肽 Clavanins A、B、C、D。抗菌试验证酶(SOD)、过氧化酶(CAT)和过氧化物酶(如明,天然来源与合成的抗菌肽均具有广谱抗菌活Se-GSH-PX),在细胞体内形成抗氧化防御体系性。特别是超氧化物歧化酶(SOD),更是目前研究热研究表明,至少7种甲壳纲动物里存在抗病点毒、抗真菌的物质;扇贝柱提取物具有显著的抗菌2.5心血管活性肽活性;岸边蟹的颗粒血细胞里存在抗菌因子,对多水产蛋白酶解产物的降压机制一般是作为血管种革兰氏阳性和阴性菌都有灭活作用;从东方鲎的紧张素转换酶(ACE)的竞争性抑制剂,阻碍具有血细胞经破碎后提取的鲎试剂,对真菌、流感病毒升血压作用的血管紧张素Ⅱ的生成,抑制具有降血A、口腔疱疹病毒、HⅣV都有一定的抗性。压作用的血管舒缓激肽的分解,使血压下降。与其2.2海洋生物毒素他抗高血压合成性ACE抑制剂类药物相比,它们海洋生物毒素对人类活动影响很大,尤其是海对正常状态下的肾、血管作用很小,具有安全性洋有毒生物至今仍威胁着人类海上的生活和生产。高、无不良反应等特点。现已成功地从磷虾、金枪但是,海洋生物毒素具有重要的理论和应用研究价鱼、沙丁鱼、鲣鱼中分离获得了ACE抑制肽8。值。这是由于它一方面可为神经生理学研究鉴定受体及其细胞调控分子机理提供丰富的工具药,如特3海洋活性物质药物研究开发的技术方法异作用于Na通道的高生物活性物质大部分均来自3.1基于分子生物技术和基因工程技术的大规模海洋生物毒素,包括河豚毒素、石房蛤毒素、芋螺筛选毒素等,另一方面则对攻克人类面临的重大疑难疾目前,国际上主要是以分子水平的药物模型为病具有重要意义,如将海洋生物毒素直接开发为天基础的大规模筛选技术,即使用生命活动中具有重然药物或作为先导化合物用于新药设计要作用的受体、酶、离子通道、核酸等生物分子作已发现的重要海洋生物毒素主要包括:河豚毒为大规模筛选的作用靶点,来进行活性物质的筛素、石房蛤毒素、膝沟藻毒素、鱼腥藻毒素、海参选;借助基因工程技术,采用基因工程受体,如以毒素、冠柳珊瑚毒素、大田软海绵酸、海兔毒素、癌基因和抑癌基因为作用靶点进行抗肿瘤药物筛选岩沙海葵毒素、刺尾鱼毒素、轮状鳍藻毒素、扇贝等。毒素、短裸甲藻毒素和西加毒素等。3.2利用生物表达系统解决海洋活性物质的生产2.3抗肿瘤因子问题来源于海洋生物的抗肿瘤因子的抗肿瘤机制多海洋药物研究与开发的瓶颈是药源问题。目而复杂,目前已知的有免疫抑制(抗淋巴细胞癌前,国际上对生物技术在海洋生物活性物质研究和变)、免疫增强、抑制血管生成、诱发癌细胞凋亡开发中应用研究得最多的是基因工程,即分离、克等6。这些物质的抗癌机制是抑制血管形成,从而隆活性物质的基因转人高效、廉价的表达系统进抑制肿瘤生长。试验证明肿瘤周围血管丰富程度与行生产,以中国煤化工确保海洋生物肿瘤细胞转移相关。血管生成抑制因子通过抑制细资源的持续CNMHG洋生物发酵工胞骨架的形成,阻止内皮细胞的运动迁移,从而抑程、生物反应器以及酶工程等均是解决海洋药物药制血管生成。肿瘤周围毛细血管生长受到抑制,使源难题的有效途径。2012年第2期衣*斜33海洋生物活性物质的分离、纯化及制备新方法用作食品风味添加剂。通过酶解生产的海鲜调味品近年来,许多新技术应用于海洋生物活性物质是纯天然食品,比人工合成的风味添加剂更受消费的分离、纯化及制备过程中,如超临界流体萃取、者青睐,具有广阔的发展前景。双液相萃取、灌注层析、分子蒸馏、膜分离技术4.3保健食品等,还有能提高化合物活性的分子修饰、组合技海洋生物独特的生存环境使其形成许多功能特术,加速药物研制的计算机辅助药物设计技术等。异、结构新颖的生理活性物质,海洋生物资源成为3.4建立海洋生物资源中心及样品库功能保健品的原料宝库。目前,国内外利用海洋生在政府的支持下,组织人力财力,联合海洋生物研究和开发的海洋保健品已形成多个系列,如鱼物学家对海洋生物进行大规模采集,并建立起海洋油系列、水解蛋白系列、海藻系列、贝类系列等。生物资源样品库,是进行海洋药物研究的基础。4.4动物饲料3.5大力开展海洋生物活性物质的化学研究海洋蛋白的水解产物中的氨基酸种类齐全、含这是被称为“以活性检测为引导的天然产物研量均衡,有些还有促进动植物生长、提高动物免疫究”,主要有如下3种方式:①组成引导型。可力的特殊功能,因此可制成高品质的饲料添加剂,将海洋生物活性物质次生代谢物作为新药的结构模以提高饲料的品质。式,对其进行化学修饰,以寻找高效、低毒的新化合物。②化学结构引导型。按构效关系,对化合物5展望的衍生物进行研制,开发一系列新的海洋生物药用海洋生物活性物质往往具有独特的化学结构和活性物质。③活性引导型。突破了传统的研究框很高的生物活性,可直接开发为天然药物或作为先框,完全是以利益为目的,即在研究之前先明确目导化合物用于新药设计,肽链结构的微弱变化就可标物质的功效、市场、竞争对手以及筛选成功的风以有效地调节其生物活性,这为寻找高选择性的药险等。物或农药提供了重要线索。但是海洋生物活性物质3.6高通量药物筛选技术般都以微量形式存在,从而限制了对它的获取和应用高通量药物筛选技术,对采集到的海洋生生产,通过扩大筛选生物活性物质的海洋生物的范物提取物进行大规模、高效率、有秩序、多靶点的围,进行系统化的筛选,利用人工养殖海洋生物和活性筛选。由于容易采集,在已发现的海洋天然化应用生物技术扩大药源则有望突破这一难关。近年合物中,海藻、腔肠动物、棘皮动物和海绵这4大来大量的生源学及生态学研究表明,海洋生物活性类海洋生物占90%以上。虽然被囊动物和海洋微生物质的最初来源绝大部分为低等海洋生物,如藻类物因不易采集而所占的比例不高,但由于这类生物及其共生菌类。运用生物培养、基因工程、细胞工的次生代谢物所具有的极强的生物活性,必将成为程、发酵工程、DNA重组等生物技术手段可以培植今后海洋药物研究的热点。新的海洋生物,从而获得大量的海洋生物活性物4海洋肽类活性物质的应用质,这是在海洋药物的研究与开发过程中打破资源限制,解决药源问题的一条现实可行的途径。4.1药物应用今后对于海洋生物活性物质研究的重点将是天然药物海洋蛋白高值化的最主要研究方向就继续通过加深对海洋生物的生态分布规律及其多样是筛选纯天然的生物活性肽类药物,包括抗高血性的了解,寻找和发现新型化合物;确定活性物质压、促进生长、免疫调节、抗氧化、抗衰老、抑制初级和次级代谢的遗传、营养和环境因素,作为开肿瘤等等。近十几年来,通过对海洋生物中天然存发新的、高级产品的基础;鉴定具有生物活性的化在的活性物质的提取、分离和纯化,我国已有一大合物,并确定它们的作用机理和天然功能,为一系批海洋药物投放市场。列新的、有选择的活盾车拈和化工上的应用4.2海鲜调味品提供模型;进中国煤化工程、细胞在过去的20年中,人们从鱼类、甲壳类中分工程、DNA重维.L厦NMH所的海洋生离出来6000多种挥发性风味组分,包括醛类、酮物,以获得大量的海洋生物活性物质,实现海洋生类、醇类、含氮含硫的组分、呋喃类等化合物,并物活性物质的规模化生产。诟且衣舒数12年第2期龙岩市野生厚叶五味子资源的开发利用陈淮川(福建省龙岩市农业科学研究所364000)摘要:介绍野生厚叶五味子的生物学特征及在龙岩市的分布,分析其化学成分、药理作用及利用价值,并提出开发利用龙岩市野生厚叶五味子资源的建议。关键词:野生;厚叶五味子;开发利用;龙岩市Development and utilization of wild thick- leaf Schisandra chinensis in LongyanCHEn Huai-chuanLongyan Agricultural Science Institute, Fujian Province 364000)Abstract: In this paper, the biological characteristics and distributions of wild thick-leaf Schisandra chinensis in Longyanwere introduced, the chemical constituents, pharmacological function and utilization value were analyzed, and the sugestionsabout development and utilization of wild thick -leaf Schisandra chinensis in Longyan were put forwardKey words: Wild; thick-leaf Schisandra chinensis; development and utilization; Longyan city厚叶五味子属双子叶植物纲原始花被亚纲,木明厚叶五味子还含有抗癌和艾滋病等多种成分;厚兰科、五味子亚科、南五味子属。又名黑老虎、叶五味子叶色浓绿、花色鲜艳、果型奇异,还可作过山龙、大钴、臭饭团、冷饭团2,其果苗语称为为景观攀援植物。野生厚叶五味子在龙岩市分布广布福娜”,意思是美容长寿之果③。我国野生厚叶泛、种质资源丰富,对其开发利用具有很高的经济五味子主要分布在福建、广东、广西、湖南、江效益。西、云南等省。自古以来人们就有用厚叶五味子来1野生厚叶五味子在龙岩市的分布及生物治疗风湿痛、妇女痛经等的历史;现代医学研究证学特征收稿日期:2011-11-15龙岩市位于北纬24°23′至26°02′、东经115°作者简介:陈淮川,男,1953年生,农艺师参考文献7]沈先荣,贾福星.鲨鱼软骨制剂抑制血管生成的研究[J][1] KYOKO S, RYUICHI K, HISASHI K, et al. 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