海洋湖沼通報2006年TransactionsofOeanologyandLimnology№2文章編號:1003-6482(2006)02-0104-07海星生物活性物質(zhì)研究進展韓力揮,袁文鵬2,叢日山2,樊廷俊2(1.中國海洋大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院,青島266003;2.中國海洋大學(xué)海洋生命學(xué)院海洋生物系,青島266003)摘要:海星中含有蛋白、酶、甾類糖苷、神經(jīng)節(jié)苷酯、生物堿等生物活性物質(zhì)。在海星中已分離純化出的物質(zhì)具有多種生理活性。在這些提取物中,蛋白具有免疫活性,促細胞生長活性;甾類糖苷有細胞毒性、溶血、抗病毒、抗炎癥、魚毒素等活性;神經(jīng)節(jié)苷酯類有抗腫瘤活性;生物堿類有細胞毒性、抗病毒、抗真菌活性關(guān)鍵詞:海星;生物活性物質(zhì)中圖分類號:Q959.266文獻標(biāo)識碼:A海星亦稱星魚,是海濱最常見的棘皮動物,屬棘皮動物門( Echinodermata)、海星綱(Asteraided)。包括顯帶目( Phanerozonia),棘目( spinulosa),鉗棘目( Forciplata)等。全世界的海洋中都有海星,它們生活在潮間帶和近岸的平靜海域。大多棲息在海岸下層或水較深的岸邊。海星的種類很多,我國沿海有50~60種。海星為肉食性動物,可吞食各種軟體動物、珊瑚、海膽等,且日昋食量大,對沿海的貝類養(yǎng)殖危害巨大。近來,海星體內(nèi)的一些活性成分的相繼發(fā)現(xiàn),引起了國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。到目前為止,海星體內(nèi)及其卵細胞中已相繼獲得了十幾類化合物,如甾類糖苷、甾醇、蛋白酶、氨基酸、多肽、蛋白多糖、脂類、生物堿等。這些化合物的生物活性也引起了研究者的極大興趣,本文旨在對近年來海星中發(fā)現(xiàn)的具有生物活性的物質(zhì)作一概述1蛋白質(zhì)與酶類最早對海星提取物的研究,是從海星體內(nèi)的蛋白質(zhì)入手的。由于海星的免疫活性與脊椎動物的免疫活性具有同源性,因此,對海星免疫大分子的研究,可為進一步研究脊椎動物在免疫系統(tǒng)上的進化提供大量寶貴的資料1.1蛋白質(zhì)分子在福氏海盤車( Asterias forbesi)體腔液中發(fā)現(xiàn)有和哺乳動物補體系統(tǒng)相似的活性。研究發(fā)現(xiàn)海星體腔液對非致敏的兔紅細胞有溶血活性,但對非致敏或抗體包被的綿羊紅細胞無此活性。海星體腔液溶血活性試驗最適溫度為25度,且遵循S型溫度曲線。此溶血活性是二價陽離子依賴的(Ca2-,Mg2依賴)。體腔液的中國煤化工鏈酶聚酶、胰島素和PMSF消耗掉。另外,腔細胞裂解液有殺死塔YHCNMHG生物活性基金項目:國家教育部留學(xué)回國人員基金資助項目(No.980418)資助第一作者簡介:韓力揮(1963-),男,高級工程師**ERA:Tel:0532-82031637:Fax:0532-82031637:E-mail:tifan(@ouc.edu.cn收稿日期:2005-07-1海星生物活性物質(zhì)研究進展105在海星體腔液中還發(fā)現(xiàn)了許多與免疫活性有關(guān)的蛋白分子(表1)。1996年, Legac e從海星中提純了類IL2、TNF等具有免疫活性的蛋白分子8。1999年, Isabelle cande等人在福氏海星再生組織中提取出了一種肝磷脂結(jié)合蛋白分子( Heparin binding),此物質(zhì)是一種生長因子,可刺激纖維原細胞、表皮細胞(3T2、3HK21、 Hella cells y的增殖,這種蛋白包含4種不同的多肽,均富含Lys、Ser、Ala、Gly,經(jīng)電泳分析其分子量分別為28000,23000,17000,11000道爾頓表1海星體腔液中的免疫蛋白分子Table 1 Immune system proteins in the coelomic fluid of starfish分子量等電點免疫蛋白分子性(kDa)該蛋白在0.5mg/mL濃度下,能顯著抑制T依賴抗體的分泌,而對非T依賴抗體的產(chǎn)生無顯著作用,其作用機理是海星因子通過一種淋巴因子的分泌來阻礙T依賴抗體的克隆。另外,海星因子能有效扣制在伴刀豆球蛋白懸濁海星因子(SS液中培養(yǎng)的小鼠巨噬細胞Ia抗原的產(chǎn)生。體內(nèi)試驗也證明了海星因子可抑制Ia抗原表達,將海星因子進行李斯特菌屬感染的小鼠腹膜內(nèi)注射,結(jié)果發(fā)現(xiàn)小鼠腹膜內(nèi)巨噬細胞分泌的la抗原減少了3/41當(dāng)宿主發(fā)生炎癥反應(yīng),細胞膜離子濃度會發(fā)生變化,這過程中鐵蛋白起到了重要作用。2001年, Gregory Beck等人從福氏海星腔細胞cDNA文庫中克隆出了一種鐵蛋白急性期蛋白19.44.82分字,這種蛋白分子氮基酸序列與脊椎動物的鐵蛋白分子(鐵蛋白)有同源性。實驗發(fā)現(xiàn)當(dāng)福氏海星腔細胞被LPS刺激后,在細胞體外培養(yǎng)懸濁液中離子數(shù)量下降,此時腔細胞中鐵蛋白mRNA表達升高,結(jié)果表明這種蛋白是一種急性期蛋白IL-1是一種主要的免疫調(diào)節(jié)分子,由巨噬細胞和其它相關(guān)細跑分泌產(chǎn)生,在抵御外來入侵中承擔(dān)重要作用。這類分子與脊椎動物中IL-1有相似的活性。海星IL-1能夠刺激類IL-1蛋白4.8小鼠胸腺細胞的增生,還能刺激纖維原細胞的增及纖維蛋白的合成。同時,海星ⅡL-1可激發(fā)腔細胞的吞噬作用。海星lL-1的活性受到人的IL-1抗體的抑制,這說明海星IL1與鼠和人的Il-1有相似之處61IL-6蛋白是一類炎癥細胞因子,通過B9試驗發(fā)現(xiàn)海星IL類IL-6蛋白5.5類6能中國煤化工抗血清所抑制CNMHG2酶分子Kishimur等人在海星 Asterina amurensis的幽門盲囊中提取了一種類似于羧肽酶A后最近又提取出了類似羧肽酶B的物質(zhì),此酶分子量約在34000,催化底物為苯甲酰一甘氨酸L一精氨酸酶的最佳條件是55CpH=7.5。此酶可被Cσ3激活,被Hg2-,EDIA所抑制。N106海洋湖沼通報2006年末端氨基酸序列為 ASFDYNVYHSYQEIMNWITN0。在海星( Asterina pectini fera)體壁中提取了一種脫氫酶(TaDH),此酶類似于膂椎動物中的煙酰胺腺嘌呤氧化還原酶(NAD),TaDH是一種單體蛋白,分子量在3200,PI為5.2在pH=8.7~9.2有催化活性。在福氏海星中還獲得了一種羥化酶,催化胞苷一磷酸N乙酸神經(jīng)氨酸唾液酸( CMP-Neu5Ac)酶的最適條件在25CpH=6.412。之后,在2000年,Naoko iriyama等人從這類海星卵巢中高度純化岀一種唾液酸酶,海星唾液酸酶性質(zhì)與人胎盤中的唾液酸酶具有驚人的相似之處,且此酶較哺乳類唾液酸酶穩(wěn)定,更易于獲得1。于是,有效地得到此種酶為更深入的研究哺乳類唾液酸酶的功能和結(jié)構(gòu)提供了很好旳材料來源。有關(guān)海星分離純化岀的酶的報道日漸增多,如谷胱甘肽過氧化物酶、抗氧化物酶、ATP二磷酸羥化酶、磷脂酶A210等據(jù)最新報道,由來自英國紐卡斯?fàn)柎髮W(xué)和牛津大學(xué)的科學(xué)家組成的小組,從海星中提取出了一種環(huán)相關(guān)激酶。該酶可對健康細胞的生長和分裂過程起到開關(guān)式的控制作用,在很多癌癥的發(fā)病過程中起著關(guān)鍵作用。當(dāng)該酶被激活時,細胞會產(chǎn)生分裂,相反則細胞分裂停止。研究發(fā)現(xiàn),包括乳腺癌、腸癌和肺癌在內(nèi)的癌癥患者中有60%其控制環(huán)相關(guān)激酶旳基因都產(chǎn)生了變異結(jié)果導(dǎo)致該酶始終處于激活狀態(tài),造成細胞不受控制地分裂而形成腫瘤。因此,如能找到抑制環(huán)相關(guān)激酶的物質(zhì),則可阻止腫瘤細胞的分裂而起到抗癌效果,海星所產(chǎn)卵中環(huán)相關(guān)激酶含量尤為豐富,一只海星可產(chǎn)數(shù)以萬計的含環(huán)相關(guān)激酶的卵,可為實驗室提供大量該種酶,從而進行此酶的三維結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的研究2甾類糖苷近幾年來,許多研究傾向于海星提取物的藥理學(xué)活性及其作用機理,其中研究最熱成果最多的當(dāng)屬甾類糖苷化合物。海星中甾類糖苷化合物有多種生物活性,如細胞毒性、溶血活性、抗腫瘤活性、抗真菌活性、抗病毒活性、抗炎癥活性、魚毒素活性等,關(guān)于海星甾類糖苷化合物不同的生物學(xué)活性依賴于其所含的單糖殘基數(shù)。從海星中提取的甾類糖苷根據(jù)其化學(xué)結(jié)構(gòu)不同將其分為三類:硫酸酯甾類糖苷、多羥基甾類糖苷、環(huán)甾類糖苷凵2.1硫酸酯甾類糖苷主要分布在海星的體壁和性腺中,硫酸酯甾類糖苷其苷元部分為Δ羥基甾醇,C-3位上連有一個硫酸基團,C-6位上連接有寡糖鏈,寡糖部分通常由5~6個糖單位,C23位上連有含氧基團1。在南極海水領(lǐng)域不同種類的海星中( Halityle regularis, Cosinasterias tenuispina, Henricia laeviscula, Culcita novaeguineae, Oveaster reticulates Henriεindoαneνae)。分離岀?種硫酸酯甾類糖苷,13種多羥基甾類糖苷,14種多羥基甾醇,其中選岀了15種并對它們的生物活性進行了研究發(fā)現(xiàn)它們對體外培養(yǎng)的支氣管肺癌細胞( NSCLO-N6)有細胞毒性,硫酸酯甾類糖苷類中國煤化工1812.2多羥基甾類糖苷CNMHG這類化合物,是在多羥基化的甾體糖基上連有一個或兩個糖單位,糖的連接一般在C-3或C-26位上。多羥基甾類糖苷有硫酸化與非硫酸化兩種存在形式。在南極海水領(lǐng)域不同種類的海星中提取的13種多羥基甾類糖苷,具有3B,4a,6aα,88,15B,26六羥基甾醇結(jié)構(gòu)在C26位上有一個或兩個單糖單位。在海星( Linckia laevigata)中發(fā)現(xiàn)了兩種多羥基甾類糖苷,2期海星生物活性物質(zhì)研究進展107命名為 Linckosides a, Linckosides b.它們的立體化學(xué)結(jié)構(gòu)得到了鑒定,在C3,C29上有-單糖單位,這兩類甾類糖苷對PCl2細胞顯示岀了很強的神經(jīng)元活性,且能增強神經(jīng)生長因子對PC12細胞向神經(jīng)元分化的誘導(dǎo)。盡管 Linckosides a同 Linckosides b在結(jié)構(gòu)上只差一個糖單位,但活性上 Linckosides b明顯高于 Linckosides a2.3環(huán)甾類糖苷此種甾類糖苷在海星中含量很少,在刺海星屬的兩類海星有所發(fā)現(xiàn)。其特點是分子中沒有硫酸基團,但有葡萄糖醛酸,具有Δ-3β,6β二羥基甾體環(huán),三糖部分與C3,C6環(huán)合連3脂類海星中磷脂的含量較高一般占總脂的35%~43%,主要是1-O-烷基-1-2-?；字Ｒ掖及泛?,2-二酰基磷脂酰膽堿。還有報道,從海星中得到純的磷脂成分α另外,在海星生殖腺中還發(fā)現(xiàn)含有兩種不飽和脂肪酸EPA和DHA,這兩種分子分別占總脂肪酸的11.34%和6.25%。EPA和DHA有降血脂、降血壓、抑制血小板凝集、提高生物膜流動性、抗腫瘤、抗炎癥等生物活性,因此可將其應(yīng)用于醫(yī)藥、保健食品等生產(chǎn)中。從海星體內(nèi)相繼分離出了一系列的神經(jīng)節(jié)苷酯類的化合物,在 Asterias pectinifera中得到了GP-2,發(fā)現(xiàn)此分子可提高體外培養(yǎng)的神經(jīng)節(jié)細胞的存活率;在 Asterias amurensis中分離出了GAA-6和GAA-7,GAA-7能抑制鼠成神經(jīng)細胞瘤細胞系的生長;從 Astropecten aterspinosus中提取的神經(jīng)節(jié)苷酯LG-1和LG2,主要成分為LG-2,它有溫和的抗腫瘤活性,對體外培養(yǎng)的L.1210細胞系有抑制用。另外, Higuchi等人在 Asterias amurensis中獲得了6種腦苷酯。4生物堿生物堿是含負氧化態(tài)氮原子的存在于生物有機體中的環(huán)狀化合物,主要分布于植物界,在動物中發(fā)現(xiàn)的生物堿極少。1986年有人從海星D. imbricata中分離得到一種結(jié)構(gòu)獨特的苯基四氫異喹啉生物堿類化合物2。1995年, Elio palagiano等人在 Froma monillis和 Celeri-na heffernan2種海星中發(fā)現(xiàn)了5種五輪列胍生物堿類分子,分別命名為 Ptilomycalin A,Crambesiadin800, Fromiamycalin4, Celetomycalin和 Compound5。這5種化合物的主要結(jié)構(gòu)骨架是五輪列胍的亞精胺或羥亞精胺殘基上連接了—個線性的w羥基脂肪酸,它們對被HIV-1感染的CEM4細胞有很強的細胞毒性。前3種的濃度為0.11g/mL、第4種的濃度為0.32μg/mL時,具有明顯的細胞毒性,而化合物五的細胞毒性較弱,在濃度為2.7g/mL時才有細胞毒性。此外,這5種化合物的抗病毒、抗中國煤化工CNMHG5其它在海星體壁中還含有酸性粘多糖,經(jīng)研究表明海星酸性粘多糖具有抗凝血、降低血清膽固醇、抑制紅細胞凝聚及血栓形成、改善微循環(huán)等作用,是治療微循環(huán)障礙及冠心病、腦血栓的良108海洋湖沼通報2006年好藥物來源。在海星 Acanthaster planci毒液中提取了一種堿性糖蛋白,分子量約在2000025000道爾頓之間,糖鏈含量為3.5%,這種堿性糖蛋白具有溶血活性,對小鼠的半致死劑量為0.43mg/kg。另外,在海星中還提取出了一系列蒽醌化合物8,多胺類化合物等活性物質(zhì)。近年來,一些學(xué)者傾向于對海星體內(nèi)的毒素研究,如河豚毒素(TTX),而這些毒素是由海星體內(nèi)寄生的微生物所分泌海星分布廣泛,數(shù)量多,利于獲得,且排卵量大,易于在實驗室培養(yǎng),因此是很好的實驗室研究素材。海星富含蛋白,將其作為新的海洋蛋白源用于食品和功能性食品的硏究引起了關(guān)注,如研制岀海星明膠代血漿、海星黃等產(chǎn)品。更重要的是海星含有大量的活性物質(zhì),有些物質(zhì)具有潛在的藥用價值。最近對海星的報道日見增多,尤其是海星的細胞毒性,具有抗腫瘤的活性,為尋找新的抗癌藥物提供了參考參考文獻1]周鵬,顧謙群,王長云.海星皂甙及其他活性成分研究概況[].海洋科學(xué),2000,24(2):35-37[2 Leonard LA, Strandberg JD, Winkelstein JA. 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Steroidal glycosides have cytotoxic. hemolytic, antiviral, anti-inflammatory, and ichthyotoxic effects. And gangliosides have antitumor activity, while alkaloids have cytotoxic, antiviral, and antifungal activities.Key words: starfish; bioactive materials中國煤化工CNMHG