抗菌抗病毒海洋活性物质研究进展

抗菌、抗病毒海洋活性物质研究进展班级：生物工程1311班姓名：张坤煌学号：201321042023摘要：进入21世纪以来，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。海洋多变复杂的环境导致了海洋生物的多样性。近年来,在对海洋生物的研究中发现了许多独特的生物活性物质。通过对这些生物活性物质的提取、药理研究，为新药的开发和各种疑难疾病的治愈提供了新的希望。本文就海洋生物活性物质的几种重要生物活性，如抗菌、抗病毒，分别进行概述，概括了海洋生物活性物质的研究方法以及存在的问题，同时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，对前景进行了展望。关键词：海洋生物、活性物质、抗菌、抗病毒。Abstract:Sincethe21stcenturymarineorganismhasbecomeoneofimportantsourceofnaturalmedicines.Medicinalactivecompoundsextractedandseparatedfromwhichhavethepotentialofbeingnewmedicines.Theenvironmentofseaischangeableandcomplex,whichcausesthediversityofmarinemicroorganism.Inrecentyears,manyuniquebioactivematerialswerefoundintheresearchesofmarinemicroorganism.Theextractionandpharmacologyofthesebioactivematerialswerestudied,whichprovidenewhopeforthedevelopmenttoofnewmedicinesandthecureofdifferentdiseases.Severalkindsofimportantbioactivityofactivematerialsfrommarinemicroorganismwereintroduced,suchasanti-tumor,antibacterial,enzymeandenzymeinhibitoractivity.Andtheresearchmethodsandexistingproblemsofactivematerialsfrommarinemicroorganismweresummarized.Inthispaper,themainkinds,researchmethodandconcreteapplicationofmarineorganismwerebrieflyexpounded,andforegroundofmarineorganisminnearfuturewereprospected．Keywords:Marineorganism；Activematerial；Anti-bacteria；Anti-virus海洋是生命的发源地，约占地球表面积的71%，其中生物种类20多万种，其多样性远远超过陆地生物的多样性。由于海洋环境具有高盐度、高压、低营养、低温和无光照等条件，从而形成了海洋生物与陆地生物不同的生长方式和代谢系统。近年来，随着人们对海洋生物研究的不断深入，发现了多种多样的生物及许多具有新颖、特异化学结构的生物活性物质。海洋生物活性物质主要包括生物信息物质、生理活性物质、海洋生物毒素及生物功能材料等。目前，从海洋生物中已相继发现300余种新型化合物，结构新颖并具有多样性：有枯类、聚醚类、当醇类、皂昔类、生物碱、多糖、小分子肤、核酸及蛋白质等，并具有丰富的生理及药理活性，包括抗菌、抗病毒等多种功能。多年来，国内外一直致力于这方面的研究，试图从中开发结构明确，疗效肯定的新型生物活性物质，以用于攻克人类面临的重大疑难疾病，其中具有高生物活性和高选择性的海洋生物毒素备受重视，成为研究的热点。1.国内外海洋生物活性物质研究现状1.1国外海洋生物活性物质研究现状美国是最早研究海洋生物抗菌肽物质的国家之一。随着“回归自然”浪潮的出现，人们越来越关心环境生态与污染、化学致癌物等的关系。天然产物的化学分离与化学分析的长足进步，使现在能以从前根本不可实现的速度进行分子的提取与鉴定。日本海洋生物技术研究院及海洋科学和技术中心每年用于海洋生物活性物质开发的经费为1亿多美元。在海洋生物活性物质方面的研究发展很快，对海洋微生物、微藻类、海绵、芋螺、海参等多种海洋动植物和微生物等所产生的活性物质进行研究，其中以海绵和海藻类研究最多。欧盟制订了海洋科学和技术计划，重点资助项目中有“从海洋生物资源中寻找新药”，近年来，发现了450多个具有不同生物活性的新海洋天然产物，其中31个化合物具有明显的抗肿瘤活性。每年用于海洋药物开发的经费也有1亿多美元。1.2我国海洋活性物质的研究概况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世纪70年代。1997年我国启动海洋高技术计划，海洋药物的开发被列为重点，从而以沿海城市为中心，形成科研、生产、开发技工贸一体化的生产网络。据初步统计,我国近海已发现具有药用价值的海洋生物达700多种。总的来看,虽然我国对海洋生物活性物质的研究投入了大量的人力物力,但是到目前,在海洋药物开发方面真正达到临床应用和产业化生产的却很少,能获得一类新药证书的更是寥寥无几。但在海洋保健品和功能食品的研究和开发方面,近年来国内外却取得了不少成绩。无论是海洋药物还是海洋保健品开发,最多的都是集中在抗癌和防治心脑血管病两个方面。1.3我国在该领域存在的主要问题与应采取措施目前我国海洋生物活性物质的研究和开发与世界先进国家相比还有差距，主要表现在：（1）活性物质筛选等基础性工作薄弱。1976年以来，全世界从海洋生物中分离得到的新型化合物达3000多种，而我国进行海洋生物活性物质筛选的单位不多，分离得到单体且属新型化合物的很少，其原因是筛选需要大量的投入，而且短期内难以见到经济效益；（2）活性物质的分离、纯化等技术与国外存在较大差距，设备落后、质量差、速度慢；（3）利用基因工程、细胞工程、酶工程、生化工程等生物技术手段进行海洋生物活性物质开发刚起步，大部分项目还处于研究的初期。（4）产业化水平低。国内虽已开发出了一些海洋药品，但真正能称为海洋一类新药者很少，多属于中药类，而且大部分的长期疗效有待进一步观察；开发出的海洋保健食品，只有少数是功能因子已知的第三代保健食品；海洋化妆品、海洋生物分子材料的研究开发则更少。很多研究开发项目常常出现一窝峰而上的现象，很多是低水平重复。为加快我国海洋生物活性物质研究和开发的速度，需增加经费支持，国家和地方政府应加大资金投入，相关企业从自身利益出发也应给予充分的重视，提前介入有关的研究与开发；全国应建立相应的海洋生物活性物质研究开发中心或基地，中心既要有较高水平的研究队伍，又要配备比较先进齐全的设备；要发挥高校、科研院所和生产企业三方面优势，共同努力，加快培养相关的研究技术人才，同时，要吸引更多从事本领域研究和开发的留学人员回国参与该领域工作；建立全国从事海洋生物活性物质研究开发的协调组织和全国海洋生物活性物质数据库。2.抗菌、抗病毒海洋生物活性物质的种类与生理作用2.1具有抗菌作用的海洋生物活性物质海洋中具有抗菌活性的物质主要存在于海绵、海藻、海洋纤毛虫、海洋细菌等生物中。已报道的抗菌活性物质的活性成分大多为生物碱、多糖类、脂类、蛋白质、萜类等化合物,如Matsunaga等从红海海绵(Theonellaswinhoei)中分离得到2种新的具抗菌作用的血浆纤维多糖;EllaiahP等从印度本地不同泥层中分离到罕见的放射菌类,并研究了所有分离株的抗菌活性和酶活性,结果表明有34种分离物(占所有分离物的36.95%)具备极好的抗菌活性;Iijima等从印度海兔(Dolabellaauricularia)的皮肤及其粘液中分离到一种被命名为DolabellaninB2的抗菌肽,由33个氨基酸残基组成,当这种肽的浓度达到2.5～100mg/mL时,即对致病微生物具有细胞毒作用,同时对裂殖酵母(Schizosaccharomycespombe)IFO1628和热带假丝酵母(Candidatropicalis)TIMM0313这2个菌株极为敏感。另据报道,从小鹅卵石中分离出一种海洋细菌X153,其天然培养液对引起人类皮肤病的致病菌,以及包括鱼类致病弧菌在内的海洋细菌有很高的活性,在细菌细胞内和培养液中均发现有活性物质。通过离子交换层析等4个步骤得到纯化的抗菌蛋白,由SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳确定X153蛋白分子质量为87kDa,带负电荷,鱼类致病弧菌实验表明,X153细菌能降低双壳类幼虫的死亡率。EndoT等从海绵(Agelassp.)中分离出8种新的二聚溴吡咯生物碱(nagelamidesA-H)和一种单体生物碱(9,10-dihydrokeramadine),nagelamidesA-H对革兰氏阳性细菌(G+)有抗菌活性。Pan等从双齿围沙蚕(PerinereisaibuhitensisGrube)匀浆液中分离到一种命名为Perinerin的新抗菌肽,Perinerin由51个氨基酸残基所组成,从结构上看具有高度的碱性和疏水性,对G+和革兰氏阴性细菌(G-)及真菌都有显著抗菌活性。蜡样芽孢杆菌QNO3323产生的YM-266183和YM-266184,对包括耐药菌株在内的葡萄球菌和肠球菌有抗菌活性,但对G-没有活性,质谱和核磁共振分析表明,YM-266183和YM-266184为包含噻唑、嘧啶及若干特殊氨基酸的环状含硫肽类物质。AassilaH等报道从海洋无脊椎动物中分离出来的一种生物碱对鱼类致病性鳗弧菌(Vibrioanguillarum)具有抗菌活性,其MIC为0.017mm。我国在开发海洋抗菌活性物质方面也取得了一些进展,近年来已开发了系列头孢菌素、玉足海参素渗透剂等海洋抗菌药物。从海参中提取的海参皂苷,其抗真菌有效率达88.5%,是人类历史上从动物界找到的第一种抗真菌皂苷。此外,海洋放线菌HSL-6能产生对金黄色葡萄球菌有强烈抑制作用的活性物质。另据报道,从海洋分离出的一种相对分子质量小于5000的抑菌肽活性物质C03,对金黄色葡萄球菌(26001)、甲型链球菌(32213)、乙型链球菌(32204)、肺炎双球菌(31108)等多种传染性细菌表现出了较好的抑制作用,可望开发出一种抗菌海洋新药。抗病毒海洋生物活性物质主要存在于珊瑚、海鞘、海藻、海绵等海洋生物中。已报道的抗病毒海洋生物活性物质的活性成分主要为萜类、生物碱、甾醇类、核苷类等化合物。第一个抗病毒海洋药物阿糖胞苷(Ara-C,Cytarabine)于1955年被美国FDA批准用于治疗人眼单纯疱疹病毒感染。当前,艾滋病在全球蔓延的趋势正在加剧,它是由人类免疫缺陷性病毒(HIV)引起的。对海洋天然产物抗HIV活性的筛选结果表明,这可能是一条寻找抗HIV药物或先导化合物的重要途径。研究者们已先后在海绵、藻类等海洋生物中发现了数十种抗HIV活性物质,如从贪婪倔海绵(Dysideaavara)中分离到的Avarol及其氧化产物Avarone具有抑制HIV逆转录酶活性的作用,且对病毒装配和释出也有阻断作用,当Avarol的浓度为5μg/mL时,对该逆转录酶的抑制率可达82%,而对正常细胞无细胞毒活性,并有细胞保护作用。该药目前已应用于临床。此外,Patil等从来源于加勒比海域的海绵中分离出一系列的呱呢啶类生物碱BatzelladineA-D,BatzelladineA和BatzelladineB抗HIV的活性比BatzelladineC和BatzelladineD强,其作用机理是能有效阻止病毒糖蛋白GP120与宿主细胞的CD4抗原分子选择性结合,从而阻止HIV进入宿主细胞,抑制HI