1、,第二篇 海洋药物的开发,海洋巨大的天然产物宝库,地球面积,生物种类,产生并积累了大量具有特殊化学结构并具特殊生理活性和功能的物质,海洋生物,开发新型海洋药物和 功能食品的重要资源,特殊生长环境 （高盐、高压、缺氧、缺少光照）,中国海洋生物知多少,我国管辖海域:20278种海洋生物5个生物界44个生物门动物界的种类最多（12794种）原核生物界最少（229种） 占全世界海洋生物总种数的10%,海洋药物的研究历史,早在公元前三世纪的黄帝内经中就记载有以乌贼骨为丸，饮以鲍鱼汁治疗血枯。 我国最早的药物专著神农本草经、李时珍的本草纲目以及清朝的本草纲目拾遗，共收录海洋药物110余种，成为我国中医中药
2、宝库中一个重要组成部分。 近代的全国中草药汇编收录了海洋药物166种，中草药大辞典亦收录海洋药物144种。,研究进展,大约1万多种海洋天然产物被发现，其中有重要生物活性已申请专利的新化合物有300多种，在已发现的这些化合物中，不仅包括了陆生生物中已存在的各种化学结构类型，而且还存在很多特殊的新颖化学结构类型。,第一节 概述,海洋生物活性物质的概念 海洋生物活性物质的特点 海洋生物活性物质的种类,第七章 海洋生物活性物质,海洋生物活性物质的概念,海洋生物体内所含有的对生命现象具有影响的微量或少量物质。 主要包括生物信息物质、海洋药用物质、海洋生物毒素和生物功能材料等。,海洋生物活性物质的特点,结
3、构新颖独特 生物活性强 含量低微,海洋生物活性物质的种类,按化学结构分肽类、糖类、脂类、萜类甾体类、烃类醚类、皂苷类,按生理功能分抗肿瘤活性物质抗心血管疾病物质抗菌抗病毒活性物抗氧化活性物质免疫调节活性物质,一、抗肿瘤活性物质,研发意义：肿瘤是对人类威胁最大的疾病之一，从海洋天然产物中寻找抗肿瘤药物已成为现代药物研究的新热点。种类：生物碱类、萜类、大环内酯类、肽类、聚醚类、皂苷类、多糖以及糖蛋白类等。,一、抗肿瘤活性物质（续）,来源：主要来自于海洋低等生物，如海藻、海绵、海鞘、海葵、珊瑚、海兔、海参、海星、海胆、苔藓虫、鲨鱼等。,海洋动物提取物：10具抗肿瘤活性 海洋植物提取物：3.5具抗肿瘤
4、活性,进入临床或临床前研究阶段的 海洋抗癌药物：10种,（一）膜海鞘素（didemnins）,来源：由背囊动物膜海鞘 （Trididemunum soltidum） 活性：具抗DNA及RNA病毒及小鼠L1210白血病细胞活性 结构：环肽类 结构类似物种类：10余种 代表：膜海鞘素B（didemnin B）最有希望开发成抗病毒、抗肿瘤药物，目前已作为重要的抗癌药物进入II期临床试验。,（二）海兔素（dolastatins）,来源：耳状截尾海兔（Dolabella auricularia） 活性：对白血病细胞L1210有显著的抑制作用，对卵巢癌和结肠癌亦有显著活性。 结构类似物种类：20余种 代表
5、：dolastatin 10正在美国进行II期临床试验，以期用于小细胞肺癌、卵巢癌、黑色素瘤和前列腺癌等实体瘤的治疗。,（三）苔藓虫素（bryostatins）,来源：总合草苔虫（Bulula neritina） 活性：对多种白血病细胞具有显著抑制作用，对黑色素瘤和肉瘤也有明显活性。 结构：大环内酯类 结构类似物种类：20余种 代表：bryostatin 1最有开发前景，在美国已进入II期临床试验，以期用于治疗白血病、淋巴癌、宫颈癌和黑色素瘤等。,（四）其他化合物,从深水黄海绵（Lissodendoryx sp.）中获得的聚醚类大环内酯化合物isohomohalichondrin 从海绵（Di
6、scodermia dissoluta）中分离出的多羟基内酯discodermolide 从海绵（Agelas mauritianus）中获得的神经酰胺苷类化合物agelasphins 从加勒比海鞘（Ecteinascidia turbinata）中分离到的四氢异喹啉生物碱ecteinascidin743,（四）其他化合物（续）,从软珊瑚（Eleutherobia）中得到的二萜苷eleutherobin 从白斑鲨鱼（Squalus acanthias）中分离到的甾体生物碱squalamine lactate 从蓝藻（Lyngbya majuscula）中得到的类脂化合物curacin A 从海
7、洋蠕虫（Cephalodiscus gilchristi）中提取的甾体生物碱cephalostatins,二、抗心脑血管疾病活性物质,随着世界经济水平的提高，因心血管疾病而死亡的人数已占总死亡数的33，其发病率和死亡率已超过肿瘤性疾病而跃居第一，成为威胁人类生命和健康的“头号杀手”。由于心血管疾病自身发展及其病状的多样性、复杂性和顽固性，导致现有的治疗方法和药物远远不能满足人们的需要，于是人们将眼光转向了海洋生物活性物质，希望能从中寻找更多更有效的抗心脑血管疾病药物。,研发意义,二、抗心脑血管疾病活性物质（续）,种类：多糖、脂质、肽类、聚醚类、胍胺类、萜类、苷类等来源：低等海洋生物，如海藻、海
8、绵、海星、海参、海葵、海蛇、芋螺、珊瑚等特点：海洋生物活性物质具有特殊的化学结构和作用机制，在调节血脂、降压、抗凝血、溶拴、强心等方面具有独特的功效，使得它们在预防和治疗心血管疾病方面具有广阔的药用前景，有的化合物已从实验室进入到了临床验证阶段。,（一）多糖类,概述：在海洋生物中发现的抗心脑血管疾病活性物质有一半以上为多糖类物质 种类：主要有海藻多糖、海参多糖、贝类多糖、海星多糖、鲨鱼硫酸软骨素、甲壳素及壳聚糖等 活性：具抗凝血、降血压、降血脂、降胆固醇、溶解血栓、改善心肌功能、预防动脉硬化等功效,（一）多糖类（续）,代表：藻酸双酯钠，我国首创的新型类肝素半合成海洋药物（polysacchar
9、ide sulphate, PSS） 发明人：管华诗院士 功效：降血压、降血脂、降血糖、降低血液黏度、促进红细胞解聚和抗凝血的作用，还有扩展血管、改善微循环等作用，临床上用于治疗脑梗塞症、高脂蛋白症、高血黏度综合症等。 第二代产品：甘糖酯（prophylene glycol mannitase sulfate, PGMS）也已应用于临床。其副作用更小，对治疗急性脑梗塞更有效。,（二）多不饱和脂肪酸,概述：深海鱼类及其他海洋动物的油脂中，富含多不饱和脂肪酸，其中最具抗心脑血管疾病活性的物质为二十碳五烯酸（eicosapentaenoic acid, EPA）和二十二碳六烯酸（docosahexa
10、enoic acid, DHA）。 功能：具有清理血管中的胆固醇和甘油三酯、软化血管、抑制动脉粥样硬化、抑制脑血栓形成、防治老年性痴呆等功能，是防止心脑血管疾病的理想药物,（三）肽类及氨基酸,海蛇毒素为一种肽类毒素，可用于治疗血管栓塞性疾病和缺血性脑血管病。 海葵毒素具有增强心肌收缩的功能 章鱼毒素能提高冠脉血流的能力，改善心肌生化指标，静脉注射时可提高人血纤维蛋白溶解活性，防止血栓形成。 多种芋螺毒素具有强心作用 海带中的褐藻酸氨具有降压作用 海洋生物牛磺酸具有抑制动脉粥样硬化和改善充血性心力衰竭等功效。,三、抗菌、抗病毒活性物质,（一）来自海绵阿糖胞苷（arabinoside, Ara-A
11、）核苷类，经结构改造后获得1955年被美国FDA批准用于治疗因单纯性疱疹病毒、带状疱疹病毒感染的脑炎、眼炎和带状疱疹等疾病。,（二）来自海藻二萜醇类和多卤代以及多硫化合物酚类、环肽类、糖酯、烯酸、多糖等海藻硫酸多糖911为高效的HIV-I增殖抑制剂，其作用机制与抑制病毒的逆转录酶活性、干扰病毒与细胞吸附等有关。目前已完成临床前的药学、药效学和毒理学研究，现已获国家新药临床试验批文，已获准进入期临床试验，成为我国具有自主知识产权的第一个进入临床试验的抗艾滋病药物。,（三）来自海兔从海兔（Aplysis dectylomela）的消化腺中分离到的卤代倍半萜类衍生物Chamigrene能抑制单纯疱疹
12、病毒-I（HSV-I）的繁殖由黑斑海兔（Aplysia kurodai）卵中分离出的糖蛋白Aplysinin E具有抗菌和抗肿瘤双重活性。当其浓度为0.4ng/ml时，它能抑制大肠杆菌的生长；0.13ng/ml时可抑制金黄色葡萄球菌、肺炎杆菌、鼠伤寒杆菌、链球菌等革兰氏阴性菌和阳性菌的生长，具有非常广谱的抗菌活性；当浓度为2114ng/ml，还能强烈抑制肿瘤细胞的生长，而对正常细胞、白细胞无明显抑制作用。,（四）来自其他海洋生物海盘车（Asterias forbesi）和海燕（Asterina pectinifera）中的皂苷能抑制流感病毒的繁殖；从10余种海星中的多种海星皂苷成分具有抗菌和抗
13、肿瘤等活性； 加勒比海的一种海鞘（Trididemunm sp.）中分离得到的环肽类化合物Didemnin A、B、C均能抑制柯萨奇病毒与马鼻病毒（RNA病毒）和乙型单纯疱疹病毒（DNA病毒）的增殖； 由橙色群体海鞘（Aplidinm sp.）中的萜烯醇类对枯草杆菌、肺炎克雷伯尼菌等有抑制作用； 由二色桌片参中的海参皂苷Intercendenside A对白色念珠菌、热带念球菌和新生隐球菌均有抑制作用。,第二节 活性多肽,肽类是由两个或两个以上的氨基酸通过肽键连接而成的化合物，是介于氨基酸和蛋白质之间的分子聚合物。 活性肽是指能够调节生物体的代谢或具有某些特殊生理活性的肽类。,生物活性肽的种类
14、,按其来源可分为天然活性肽蛋白酶解活性肽人工合成活性肽,指天然存在生物体内的活性肽,通过蛋白酶解水解动植物蛋白后而获得的活性肽,以已知的天然活性肽或蛋白酶解活性肽为模板，通过化学合成的方法获得的活性肽。,生物活性肽的种类,按其生理功能分抗肿瘤肽抗菌肽降血压肽抗氧化肽降血脂肽免疫调节肽,一、抗肿瘤肽,从海洋动物提取的化合物有10具有抗肿瘤活性，海洋植物提取物有3.5%具有抗肿瘤和细胞毒活性。其中抗肿瘤肽具有活性高、稳定性好等特点。,海洋生物天然抗肿瘤肽的最早发现源于1980年美国科学家Ireland等人首次报道从海鞘Lissoclinnum patella 中分离得到具有抗肿瘤的环肽Ulithi
15、acyclamide。到目前为止，科学家们已从海洋生物（海鞘、海兔、海绵以及微藻等）中分离鉴定了300多种环肽化合物，成为海洋天然产物研究最活跃的研究领域之一。,来自于海鞘的抗肿瘤肽,海鞘（Ascidiacea）在分类学上属脊索动物门（Chordata）的尾索动物亚门 （Urochordata）海鞘属的动物。海鞘广泛分布于世界各海域中，总数2000种。 从海鞘中分离出的环肽大多具有抗肿瘤活性，下面简要介绍来自于海鞘的两种环肽Ulithiacyclamide 和Didemnis的结构及其抗肿瘤活性。,Ulithiacyclamide是1980年Ireland等人从海鞘Lissoclinnum p
16、atella中最早发现的一种抗肿瘤环肽化合物 它对L1210白血病细胞具有很强的细胞毒性，其IC50为0.35g/ml。,Didemnis是Rinehart等从加勒比海和加利福尼亚海域的群体海鞘Tridiemmum solidum中分离获得的，包括Didemnis A，B和C。 Didemnis对L1210白血病细胞有强烈的细胞毒作用，还能抑制RNA和DNA病毒的增值，其中Didemnis A对柯萨奇病毒与马鼻病毒（RNA病毒）以及乙型单纯疱疹病毒（DNA病毒）的ID50均为1.5ng/ml。,来自于海兔的抗肿瘤肽,海兔(Aplysia)在分类学上属软体动物门 (Mollusca) 腹足纲（G
17、astropoda）海兔属的动物，广泛分布于热带和亚热带海域。 海兔抗肿瘤活性肽的最早报道始于1987年，Pettit研究小组以小鼠白血病/淋巴瘤模型P388为筛选体系，对采自于印度洋、太平洋等海域的耳状截尾海兔（Dolabella auricularia）进行了系统的抗癌活性成分追踪分离，至今已获得18个抗肿瘤肽dolastatins。,来自于海兔的抗肿瘤肽,Dolastatins通过抑制细胞微管聚合，干扰肿瘤细胞的有丝分裂，对肿瘤细胞的生长产生强烈的抑制作用，同时还有诱导多种癌细胞凋亡的作用。 dolastatin 3对P388肿瘤细胞的ED50为2.710-7g/ml。,来自于海绵的抗肿
18、瘤肽,除海鞘、海兔以外，人们还从其它海洋生物特别是海绵中发现了大量抗肿瘤活性肽。 海绵属多孔动物门，是一大类极其原始的低等多细胞动物，无组织和器官的分化。其种类繁多，约占海洋物种总量的1/15，是海洋天然活性产物的重要来源之一。,二、抗菌肽,许多生物在受到外界环境病源微生物的刺激时，体内会产生大量具有抗菌活性的物质，从而获得对细菌等微生物的免疫能力。自1988年Nakamura等首次从中国鲎中分离出海洋生物抗菌肽鲎素以来，迄今为止科学家门已从各种海洋生物中分离得到许多很强杀菌能力的活性肽，为人类寻找新的抗生素开辟了新的途径。,鲎素和鲎试剂,鲎属节肢动物门（Arthropoda），是一类珍贵的海
19、洋药用动物，现存3个属5个种，分布在我国有中国鲎（Tachypleus tridentatus），又名东方鲎。,鲎素和鲎试剂,1988年Nakamura等采用酸提取法从中国鲎（Tachypleus tridentatus）的血细胞中获得的一种由17个氨基酸组成的阳离子抗菌肽，命名为鲎素(Tachyplesin) ，这是首次从海洋生物中发现的抗菌肽。在低pH和高温下都相当稳定，其羧基末端为-精氨酰胺，分子中有2个二硫键，具有紧密的发夹结构，分子质量为2263,鲎素的作用机理,鲎素通过和细菌脂多糖形成复合物，在低浓度下即能抑制革兰氏阴性和革兰氏阳性菌的生长。 研究表明，鲎素对沙门氏菌、大肠杆菌和金
20、黄色葡萄球菌的最小抑制浓度（Minimum Inhibition Concentration, MIC）为0.812.5g/mL。可见，鲎素是在已发现的众多海洋生物抗菌物质中颇具应用前景的一种抗菌肽。,鲎试剂,利用鲎血液能提取鲎试剂（Limulus amebocyte lysate, LAL）。 鲎试剂的成分主要包括凝血酶原、凝血酶、凝固蛋白质、抗脂多糖因子、激活因子等多种蛋白质，人们利用它遇内毒素能迅速形成凝胶的特性，将鲎试剂用于检验是否存在内毒素。 由于该方法具有灵敏快捷、简便经济、重复性好等特点，已被广泛用于生物学、医学、药学以及环境卫生学中痕量内毒素的检测。,鱼精蛋白,一种多聚阳离子肽
21、，主要存在于各类动物特别是鱼类（如鲑、鲟、鲱和鲭等）成熟精细胞组织中，与DNA紧密结合在一起，以精核蛋白的形式存在。鱼精蛋白发现于1870年，到1931年McClean才首次报道了其抑菌活性，此后有关鱼精蛋白抗菌作用的研究日益深入，并逐渐应用于食品的防腐保鲜。,鱼精蛋白的理化特性,鱼精蛋白的分子量较小，通常小于10KD，由30个左右的氨基酸组成，其中大部分是精氨酸（约占其氨基酸组成的2/3以上），因此是一种带正电荷、碱性极强的蛋白质或肽类，其等电点在1012之间。,鱼精蛋白的分类,按其氨基酸组成的种类和数量，可将分为： 单鱼精蛋白（monoprotamine）：其碱性氨基酸只有精氨酸一种，如鯡
22、精蛋白（clupeine）、鲑精蛋白（salmine）等。 双鱼精蛋白（diprotamine）：其碱性氨基酸有两种，除精氨酸外，还含有组氨酸或者赖氨酸，如鲤鱼的鲤精蛋白（cyprinine）等。 三鱼精蛋白（triprotamine)：其碱性氨基酸有三种，除除精氨酸外，还含有组氨酸和赖氨酸，如吻鲟的鲟精蛋白（sturine）等。,鱼精蛋白的抑菌活性,鱼精蛋白具有广谱的抑菌活性，在中性和碱性介质中显示出很强的抑菌能力，并有较高的热稳定性，在210条件下加热90分钟仍具有活性。 对枯草杆菌、芽孢杆菌、干酪乳杆菌、胚芽乳杆菌、霉菌、酵母、芽孢耐热菌和革兰氏阳性菌等均有较强的抑制作用。 但对革兰氏阴
23、性菌，其抑菌效果不明显。,鱼精蛋白的抑菌机理,可能是通过它吸附在细菌细胞表面，破坏细菌的细胞膜而引起的。,鱼精蛋白的应用,日本研制出一种以鱼精蛋白为主的复合天然防腐保鲜剂，具有良好的抗菌防腐保鲜效能，其主要成分为：鱼精蛋白提取物35、甘氨酸35、醋酸钠25、聚磷酸钠5，试用于马铃薯的保鲜，效果良好，已获得美国FDA等6个国家的认可。,来自其他海洋生物的抗菌肽,从Sacoglossan Mullusk Elysia rufescens、海洋微生物假单胞杆菌和管状蠕虫分离得到Kahalalide A-F、Massetolide A和Viscosin等多种环状缩醛肽，对结核杆菌均有不同程度抑制作用。
24、,迄今为止发现的3个具有抗结核杆菌活性的海洋生物活性多肽，MIC为2.510g/mL。,Discodermins AD：来自于日本伊豆诸岛海域的Discodermia kilensis 海绵 Discodermins A可抑制枯草杆菌和奇异变形杆菌的生长，有杀菌消炎的作用,Discodermins AD：来自于日本伊豆诸岛海域的Discodermia kilensis 海绵 Discodermins A可抑制枯草杆菌和奇异变形杆菌的生长，有杀菌消炎的作用,降血压肽,食源性降血压肽的发现是由Oshima等于1979年首次报道的，他们利用细菌胶原酶水解明胶并从其水解物中分离出6种具有能抑制血管紧张
25、素转化酶（angiotension converting enzyme, ACE）活性的肽类。 此后，科学家们又相继从其它食品（牛乳、大豆、玉米、鱼类、海藻等）蛋白质酶解产物中分离获得，这些肽在体外有抑制ACE的活性，在体内有明显的降压作用。,应用前景,这些以海产品为原料，采用人体内蛋白酶在温和条件下水解蛋白质而获得的降血压肽，具有很高的食用安全性，而且它们还有一个突出的优点，即对血压正常的人无降血压作用。 因此，海洋生物蛋白酶解活性肽是研究开发海洋多肽保健食品和药物的原料宝库，具有良好的商业化前景。,抗衰老肽,衰老是生命有机体的自然规律，是生物体全身各组织、器官的推行性变化，是诸多生理、病理
26、过程综合作用的结果。 有史以来，人们一直在寻找各种有效的延缓衰老、永葆青春的方法。抗衰老活性物质是指能够抗氧化，清除自由基，改善体质，增强免疫力，提高生命效率，使生命在遗传特性决定的限度内延长寿限的无机或有机物质。,抗衰老理论,根据衰老的核心理论自由基学说，大凡具有抗氧化活性的物质一般都具有延缓衰老的作用。 海洋鱼贝类中存在天然的抗氧化活性肽，但已确认其化学结构的不多，如属于三肽的谷胱甘肽（glutathione，-L-glutaminyl-L-cysteinglycine）属于二肽的肌肽（carnosine，-alanyl-L-histidine），鹅肌肽（anserine，-alanyl-
27、methyl-L-histidine），以及鲸肌肽（balenine，别名蛇肌肽ophidine，-alanyl-methyl-L-histidine）等。,抗衰老肽,其中肌肽和谷胱甘肽是大家最为熟悉的两种天然抗氧化小肽，它们能有效生物体内的清除自由基和抑制脂质过氧化反应的事实已勿容置疑，而近年来科学家又发现它们还具有明显延缓衰老、辅助治疗各种疑难疾病（如肿瘤、艾滋病等）的作用，更使它们受到比以往更广泛的关注。,肌肽,肌肽是一种天然的水溶性二肽，以较高浓度存在于有氧代谢最活跃、而细胞不分裂的组织如肌肉和脑中，由-丙氨酸和L-组氨酸在肌肽合成酶的作用下合成。在海洋硬骨鱼类鳗鲡亚目的肌肉中，肌肽的
28、含量为725mol/g，在海洋哺乳类动物须鲸和齿鲸的肌肉中分别为613和1020mol/g，且一般在白肌纤维中的含量比红肌纤维中的高。,肌肽的生理功能,早期的研究认为肌肽是一种神经传质，可激活ATP酶，具有抗氧化作用，可以保护噬菌体免受电离辐射的致死作用。 以前人们较多的关注到肌肽是生物体内的一种重要天然抗氧化剂，它可以直接捕获活性氧成分、清除自由基、螯和金属离子、抑制血红蛋白、核黄素以及脂肪氧化酶等催化的脂质氧化。 而近年，科学家们还发现其肌肽具有增加细胞分裂次数，延长细胞寿命，甚至使老化的细胞年轻化等作用。,研究实列,McFARLAND和HOLLIDAY（1994，1999）在研究L-肌肽
29、对胎儿肺二倍体成纤维细胞MRC5和其它细胞系生长的影响时发现： L-肌肽虽未能改变细胞的分裂极限，但细胞的实际增殖次数显著升高，细胞的寿命也显著延长； 衰老细胞排列不整齐，形态大小不规则，胞浆内颗粒较多，部分细胞有退行性改变，而肌肽培养的细胞即使进入老年，也未出现上述衰老表型。,研究实列, 老年细胞从普通培养基改为含肌肽培养基，然后换为普通培养基，再换成含肌肽培养基，则可观察到细胞的表型也发生相应的改变，即经历“衰老年轻再衰老再年轻”表型的变化。说明肌肽不仅具有延缓衰老的作用，而且还具有逆转老年细胞衰老形态的神奇效果。,肌肽抗衰老的机理,肌肽通过抗氧化、清除自由基、金属离子螯和、生理缓冲等作用
30、减缓衰老的进程，同时肌肽还通过有效阻止蛋白质糖基化的出现，并能清除已形成的高级糖基化终产物，同时抑制蛋白质的淀粉样变性，保护DNA不被氧化损伤等作用显著延缓机体的衰老。,谷胱甘肽,谷胱甘肽是一种广泛分布于动植物和微生物，特别是酵母、动物（包括鱼贝类）的肝脏、肌肉、血液等组织中的一种含巯基的三肽，其含量约为0.510mol/g。谷胱甘肽由谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸组成，其分子中含有一个特异的-肽键，由谷氨酸的-羧基与半胱氨酸的-氨基缩合而成。,谷胱甘肽,谷胱甘肽有还原型（GSH）和氧化型（GSSG）两种形式，在生理条件下，谷胱甘肽以还原型为主，其半胱氨酸上的巯基为活性基团，易被氧化，因而GSH具有
31、很强的抗氧化功能，可以直接自由基结合，清除体内各种有害的自由基，也可在谷胱甘肽过氧化物酶的参与下，使过氧化脂质（ROOH）和H2O2与还原型谷胱甘肽（GSH）反应，从而将它们转变为无毒的水或醇。而GSSG在谷胱甘肽还原酶作用下，由NADPH作为供氢体，又可重新生成GSH，重新参与机体的代谢。,谷胱甘肽的抗氧化作用, 清除体内自由基GSH能同多种自由基包括烷自由基、过氧自由基和半醌自由基等作用，清除自由基的毒害，从而保护生物大分子、生物膜以及DNA免受氧化损伤。其作用简式如下：R+ GSH RH + GS2GS GSSH, 保护红细胞功能免受氧化剂损伤 人体红细胞中谷胱甘肽的含量很多，GSH能阻
32、止H2O2氧化血红细胞蛋白，这对保护红细胞膜上蛋白质的巯基处于还原状态，防止溶血具有重要意义。另外，红细胞中部分血红蛋白在过氧化氢等氧化剂的作用下，其中二价铁氧化为三价铁，使血红蛋白转变为高铁血红蛋白，从而失去了带氧能力。 还原型谷胱甘肽（GSH）既能直接与过氧化氢等氧化剂结合，生成水和氧化型谷胱甘肽（GSSG），也能够将高铁血红蛋白还原为血红蛋白。因此，还原型谷胱甘肽（GSH）可保护红细胞膜蛋白、血红蛋白及酶的巯基等免受氧化剂的毒害，从而维持细胞的正常功能。其作用简式为： 2GSH + H2O2 GSSG + 2H2O, 抑制体内过氧化脂质反应 GSH能使机体内产生的脂质过氧化产物转变为无毒
33、的醇类物质，从而阻断脂质过氧化物循环反应。其作用简式为： 2GSH + ROOHGSSH + ROH + H2O,谷胱甘肽的其他作用,GSH除具有很强的抗氧化和清除自由基的作用外，还能与进入机体内的有毒化合物、重金属离子或致癌物质等相结合，并促进其排出体外，起到解毒作用，尤其是肝细胞内的GSH，能与某些药物（如扑热息痛）、毒素（如自由基、重金属）等结合，参与生物转化作用，从而把机体内有害的毒物转化为无害的物质，排泄出体外，其整合解毒作用非常重要。,谷胱甘肽的其他作用（续）,对于放射线、放射性药物或抗肿瘤药物所引起的白细胞减少等症状，GSH能够起到强有力的保护作用。 GSH还能抑制乙醇侵害肝脏产
34、生脂肪肝，辅助治疗眼角膜病和HIV，防止皮肤老化和改善性功能等 在谷氨酸、呈味核苷酸等物质共存时，GSH还能呈现强烈的肉类风味，可作为营养性的肉类风味剂。,抗氧化肽的抗衰老机理,可用衰老理论中的自由基学说来解释。 自由基学说认为，随着年龄的增长，机体组织必将逐渐发生推行性变化，这种变化是由机体内代谢产生的自由基堆积引起的。 自由基可与体内的核酸、蛋白质、脂类等生物大分子反应，生成氧化物或过氧化物，从而使生物膜的通透性改变，细胞膜破裂分解，造成细胞代谢紊乱，功能失调，引发机体的衰老。,抗氧化肽的抗衰老机理,研究表明，人体衰老、色素色斑形成、心脑血管疾病、糖尿病、肝硬化、炎症、癌症、息肉、肌瘤等8
35、0余种疾病与自由基氧化效应密切相关，自由基氧化损伤是众多疾病的真正根源。因此，抗氧化肽是通过清除体内自由基，抑制脂质的过氧化反应，防止自由基和脂质过氧化物对生命有机体的损伤，从而实现其抵抗疾病，延缓抗衰老的功效。,小结,不论是天然存在于海洋生物中的活性肽，还是经过酶解海洋生物蛋白获得的活性肽，都易于消化，甚至比氨基酸更易吸收，而且具有广泛的生理活性，如降血压、免疫调节、抗菌、抗氧化、抗衰老、抗肿瘤、促进伤口愈合、保护胃粘膜以促进抗溃疡愈合等。目前，国内外研究和开发的活性肽主要来源于陆生动植物，特别是来源于牛乳和大豆的降血压肽、抗氧化肽、免疫调节肽等，而来源于海洋生物的活性肽非常少。,小结,但这
36、并不意味着海洋生物的活性肽资源缺乏，而是长久以来没有进行很好开发。 相反，海洋生物蛋白资源远比陆地丰富，而且品质和含量普遍比陆地生物高，是研究开发海洋多肽药物与功能性保健食品的原料宝库。 随着陆地环境的恶化和生物资源的枯竭，人们对海洋生物资源的重视程度得以提高，使得人们通过生物酶解和现代分离技术开发海洋生物酶解蛋白活性肽的研究不再困难。如果对各种低值鱼以及水产加工废弃物进行酶解，开发具有各种生理作用的活性肽，这对促进人类健康和延缓机体衰老具有非常重要的社会意义和广阔的市场前景。,第三节 活性多糖,多糖（polysaccharides）是所有生命有机体的重要组分，在贮藏能量、控制细胞分裂和分化、
37、调节细胞生长和衰老以及维持生命有机体的正常代谢等方面有重要作用。 海洋生物中含有丰富的多糖，其中许多具有调节生命或代谢活动的作用，称为活性多糖。,海洋活性多糖的种类与结构,按其来源可分为海洋植物多糖海洋动物多糖海洋微生物多糖,海洋植物多糖,海藻是海洋植物的代表，是海洋中无机物的天然富集器和有机物的制造者，是天然活性糖类的生物反应器。 海藻中含糖量丰富，一般约占藻体干重的50以上。,根据多糖在藻体内存在的位置，将其分为,细胞壁多糖细胞间粘多糖细胞内贮存多糖,主要成分为纤维素，在藻体中主要起骨架支撑作用,具阴离子特性的硫酸多糖，是维持海藻生命活动所必需的基础物质，为海藻所特有,主要成分为海藻淀粉，
38、起贮存能量的作用,褐藻细胞间的粘多糖,褐藻糖胶 (fucoidan)：指存在于褐藻细胞间、可用热水或稀酸提取的硫酸多糖，是目前海藻生物活性多糖研究的热点之一。 化学本质：硫酸化的岩藻聚糖，也称含岩藻糖的硫酸化多糖（fucose-containing fulfated polysaccharides），简称岩藻聚糖硫酸酯。 组成：L-岩藻糖和硫酸酯为主，还含少量木糖、半乳糖、甘露糖、葡萄糖、鼠李糖、糖醛酸等。,褐藻细胞间的粘多糖 （续）,褐藻糖胶的生物学效应与其化学组分特别是硫酸根含量密切相关。 由不同种类褐藻制得的硫酸多糖，其单糖的组成、糖醛酸含量及硫酸酯含量差异较大。 墨角藻褐藻糖胶：岩藻糖
39、56.7、硫酸基38、半乳糖4、木糖1.5及糖醛酸3 裙带菜褐藻糖胶：岩藻糖1424、硫酸基668、糖醛酸810,红藻细胞间粘多糖,半乳聚糖或半乳糖胶（galactan）：由D-或L-半乳糖及其衍生物聚合而成的线性高分子。 琼胶类型（agar-type）：以石花菜琼脂为代表 化学本质：由（13）- D-半乳糖和（14）- L-半乳糖单位及其衍生物交替连接形成的高分子聚合物 卡拉胶类型（carrageena-type）：卡拉胶为代表。 化学本质：由D-半乳糖及其衍生物以（13）和（14）糖苷键交替连接而成的聚合物。,绿藻的细胞间粘多糖,一定含有硫酸酯。 以中性糖作为构成单位的半乳阿拉伯木聚糖（g
40、alactoarabanoxylan），其糖单位主要为D-半乳糖、L-阿拉伯糖、D-木糖等； 粘多糖的构成糖除中性糖以外，还含有糖醛酸。,海洋动物多糖,与所有动物多糖一样，海洋动物多糖也主要由粘多糖 (氨基多糖) 组成。来自于海洋动物的多糖种类很多，目前研究较为深入和广泛的粘多糖主要有类肝素硫酸多糖和壳聚糖。 粘多糖是由氨基己糖和己糖醛酸交替结合而形成得线性长链杂多糖分子，其分子上分布者组成和数量不等的羧酸根和硫酸根等酸性基团，又称聚阴离子（polyanion）。,肝素（heparin） 一类重要的动物粘多糖 由-D-葡萄糖醛酸或-L-艾杜糖醛酸与- D-己糖胺通过14糖苷键连接的一类氨基多糖
41、。 常由五糖单元聚合体重复交替而构成的,鲨鱼软骨多糖 肝素透明质酸软骨素硫酸软骨素硫酸角质素 主要由葡萄糖醛酸和乙酰氨基半乳糖构成的二糖单元聚合体重复交替而构成 其二糖单元中至少有一个带负电荷的羧酸根或硫酸根,壳聚糖（chitosan）,又名几丁聚糖，是以甲壳素为材料，通过浓碱进行脱乙酰基处理而制得。 甲壳素（chitin）又名几丁质，广泛存在于虾、蟹和昆虫等节肢动物的外壳和菌藻的细胞壁中，为自然界第二丰富的生物高分子。,壳聚糖（chitosan）的结构,壳聚糖和甲壳素的化学结构与纤维素相似，纤维素为聚-1，4-葡萄糖（又称1，4-葡聚糖），甲壳素为聚-1，4-N-乙酰基葡萄糖胺，壳聚糖为聚-
42、1，4-葡萄糖胺。,海洋活性多糖的生物活性,海藻活性多糖具有多种生理活性，常见的有抗肿瘤、抗凝血、抗病毒、抗辐射、抗氧化和增强免疫力等。,多糖的组成与活性的关系 多糖的分支度与活性的关系 多糖的分子量与活性的关系 多糖的溶解度与活性的关系 多糖的高级结构与活性的关系,活性多糖的构效关系,海洋微生物多糖,海洋黄杆菌胞外多糖，这种多糖被命名为Marinactan，具有很强的抗肿瘤活性。 该种活性多糖经化学分离和纯化，在色谱上仅呈现单一的峰，是一种天然的杂多糖，由果糖、甘露糖和葡萄糖构成，其克分子比为7:2:1。,海洋微生物多糖,经药理实验证明，Marinactan具有明显的抗小鼠S180实体瘤活性
43、，其抑瘤率大7090，同时能延长携带有各种哺乳动物肿瘤小鼠的寿命，显著增加脾脏抗体形成细胞的数量。在体外，它能刺激淋巴细胞的转化作用，活化巨噬细胞。 目前，该多糖已作为治疗肿瘤的佐剂应用于临床上。,第四节 -3多不饱和脂肪酸,来源：主要为深海和寒冷地区的海洋生物 EPA：二十碳五烯酸（eicosapentaenoic acid，C20:5 -3），能清除血管中的胆固醇和甘油三酯、抑制动脉粥样硬化和脑血栓形成，俗称“血管清道夫”。 DHA：二十二碳六烯酸（docosahexaenoic acid，C22:6 -3），能软化血管、健脑益智、促进婴幼儿大脑发育、防治老年性痴呆以及改善视力等，俗称“脑
44、黄金”。,概述,改善心血管功能 心肌梗塞病：降低死亡率30 原发性高血压：降低收缩压与舒展压 升高HDL和降低LDL 对神经系统的作用 DHA是构成脑磷脂的必需脂肪酸，与脑细胞的功能密切相关 DHA不足，会造成脑神经发育障碍，少年表现智力低下，中老年表现为脑神经过早退化。 抗肿瘤作用和抗炎症作用,EPA和DHA生理功能与作用机理,第五节 其他海洋生物活性物质,大环内酯类化合物 草苔虫素Bryostatin 1，新型抗肿瘤药物（II期临床） 萜类活性物质 来源于海绵和海藻、种类繁多、结构独特、活性强 皂苷类活性物质 来源于棘皮动物，具溶血和溶细胞等毒性 生物碱类活性物质 来源于海绵动物，具抗肿瘤
45、、抗菌、抗病毒 聚醚类活性物质 多为海洋生物毒素 ，可研制新型血管药和抗肿瘤药,Summary,海洋天然产物的种系中海藻最多海绵腔肠动物 海绵里面萜类 聚缩酮醚（腔肠动物海藻类似） 背囊动物嘌呤 混合氨基酸 聚缩酮醚。,抗菌消炎活性物质,头孢菌素开创了开发海洋新抗生素的先河（50年前） 伊他霉素广谱低毒抗生素（日本，海洋细菌中提取，并进行人工修饰与合成） 丙烯酸对革兰氏阳性细菌、酵母菌、曲霉菌等很有效的抗菌物质（棕囊藻） 海参皂甙抗真菌（动物界首例抗真菌皂甙）,抗菌消炎活性物质（续）,海星皂甙抗霉菌 马尾藻素复合物 (波纹藻粗提物)抗菌活性制霉菌素 “乳头平”从环节动物多毛纲的毛乳蛰虫中分离到
46、的含溴化合物，结构与灰黄霉素相似，现已用于临床。,抗心血管疾病活性物质,海洋生物不饱和脂肪酸EPA：ecosapentaenoic acid (C 20:5 n-3)DHA：docosahexaenoic acid (C 22:6 n-3),降低血浆甘油三酯和脂蛋白水平 防止微循环血小板聚集 抑制免疫细胞粘附 减缓动脉粥样硬化的发展,抗心血管疾病活性物质 (续）,海洋药物日 本 鸡冠珊瑚中提取出一种治疗冠状动脉硬化性心脏病的化合物，临床试验效果良好。墨西哥 珊瑚中提取出前列腺素，用于治疗高血压和动脉硬化等心脑血管疾病。中 国 藻酸双脂钠 (PSS)：抗血栓、降血脂新药东海三豪：降血脂、软化血管
47、和改善微循环脉怡康/必索/海王牌螺旋藻：高血脂/动脉硬化,海洋生物中的抗癌活性物质,（）具有抗癌作用的海洋食品鲨鱼、带鱼、河豚、黄鱼 （二）海洋生物中的抗癌活性成分抗肿瘤活性肽海兔抗癌肽dolastatins: 抗癌性很高，是目前已知来源的抗肿瘤剂中活性最强的一类。海鞘抗癌肽didemnins ：抗癌、抗病毒。海绵抗癌肽：,从水产品中提取的抗癌物质,谷胱甘肽 来源：蓝藻 抗癌机理：抗氧化 前列腺素活性物质 来源：珊瑚 抗癌机理：激活人体细胞产生前列腺素,日本青森县产业技术中心从乌贼墨汁中提取出高效活性抗癌物质粘多糖，试验结果对患纤维素恶性肿瘤鼠的治愈率达80%以上。 美国亚利桑那州立大学从海洋
48、微生物苔藓中提取能杀死癌细胞的化合物布拉欧斯泰啶，可明显延长患白血病、淋巴瘤、黑色素瘤的鼠的寿命。 日本西海岸海洋水产生物研究所从海带和褐藻中提取超强抗癌物质U-藻多糖，能使癌细胞内的染色体因自身的酶分解而萎缩。,抗肿瘤活性物质,鲨鱼软骨素：极强的生长抑制因子，能阻止肿瘤血管的生长，因而有极强的抗癌作用。“鲨鱼软骨胶囊” “鲨克胶囊”,其他活性物质,抗放射性活性物质 前列腺素 珊瑚 超氧化物歧化酶(SOD) 海藻 利用海洋生物研制医用生物材料鲎试剂河豚毒素试剂甲壳素珊瑚骨材料,海洋活性物质产品,近期产业化的重点海洋生物活性物质的分离、提取、纯化技术设备海洋生物活性物质的选育、培养和高效利用海洋
49、药物、海洋生物分子材料和诊断试剂产品的开发与生产。,研制中的几种海洋药物,药 物 来 源 用 途Teleocidin B 多种链霉菌 Streptomyces spp 抗菌剂 Okadaic acid 利马原甲藻 Prorocentrum lima 细胞毒 Didemnin B 膜海鞘科海鞘 Tridemnum solidum 抗癌药 Bryostatin 总合草台虫 Bugula neritina 抗癌药 Punaglandin 夏威夷八放珊瑚Telesto riisei 抗癌药 Avarol 贪婪倔海藻 Dysidea avara 抗AIDS,从水产品中提取抗癌物质,日本岛根大学农学部生化研究室研究利用蓝藻制作抗癌剂谷胱甘肽。通过藻类的光合作用，在蓝藻细胞内引起能量转换，使细胞内谷胱甘肽合成酶产出谷胱甘肽。 美国和日本研究开发从珊瑚中分离出有明显抗癌作用的前列腺素活性物质。大量研究证明，形成癌症的根本原因是人体细胞不能产生前列腺素。前列腺素活性物质能激活人体细胞产生前列腺素进而预防癌症。,
