海洋生物多糖在医学中的应用与研究
关键词: 海洋生物多糖;应用;研究对策
多糖类物质是广泛存在于动物、植物和微生物细胞壁的天然大分子物质，是生命有机体的主要组成部分，并在控制细胞分裂和分化、调节细胞生长和衰老以及维持生命有机体正常代谢等方面具有重要作用。近年来对植物、真菌多糖的研究较多，并证明许多植物和真菌多糖具有广泛的生物活性，如香菇多糖具有抗肿瘤的作用，地黄多糖是一种免疫抑瘤的活性成分，并能增强机体的免疫功能 〔1〕 。海藻多糖是重要的多糖类物质，种类多、来源丰富，它不仅能提高机体免疫功能，而且具有抗肿瘤、抗病毒、抗辐射、降血脂及抗凝血等多种生物活性 〔2〕 。随着多糖的进一步开发和海洋药物的日益重视，对海洋生物多糖的研究也日益增多。目前研究较多的海洋生物多糖主要是海藻多糖和海洋动物多糖，主要有琼胶、卡拉胶、褐藻胶、褐藻琼胶、螺旋藻多糖和甲壳素。这些多糖是由多个相同的或不同的单糖通过糖苷键形成的高分子碳水化合物，它们与植物、动物、微生物多糖一样也具有多种生理活性。本文对海洋生物多糖在医学上的应用加以综述，并对海洋生物的开发提出研究对策，为今后海洋生物的综合开发利用提供一定的。
1 海洋生物多糖在医学中的应用
1.1 提高机体免疫力，增强抗癌作用
海藻多糖能增强哺乳动物特异性免疫功能和非特异性免疫功能，增强小鼠腹腔巨噬细胞的吞噬能力及对细胞免疫和体液免疫的功能 〔3〕 。海带Laminaria japonica的热溶多糖提取物能促进小鼠脾细胞DNA的合成活性，并对小鼠的抗金黄色葡萄球菌的吞噬细胞的消化活性具有促进作用，对脾细胞多克隆抗体（lgM和lgG）的生成也有促进作 用 〔4〕 。
海藻多糖的免疫调节性质对补体系统也有影响。高分子量的硫酸盐多糖对补体活化有作用 〔5〕 ，而补体活化直接参与AS形成过程，因此其研究为AS的防治提供了新的策略 〔6〕 。
海洋活性多糖能诱导白细胞介素-1（IL-1）和肿瘤坏死因子（TNF）的生成，从而发挥免疫调节作用。从皱纹盘鲍中提取鲍鱼多糖能够明显增加吞噬细胞的吞噬能力，增强迟发超敏反应，这种免疫增强作用可能是其抗癌作用的机理 〔7〕 。羊栖菜多糖对荷瘤小鼠的红细胞免疫功能有促进作用，红细胞的免疫功能主要是通过红细胞膜上所含的C36受体（CR1）介导来实现的 〔8〕 ;紫菜多糖具有促进免疫功能活性而具抗癌的作用 〔9〕 。
褐藻多糖具有抗肿瘤的活性。鼠尾藻Sargas-sum thunbergii的热水抽出物，用乙醇沉淀，Stphadex-G-100柱层析，分离的抗肿瘤多糖，主要含有岩藻糖、半乳糖、葡萄糖醛酸、木糖、甘露糖的硫酸杂多糖，对接种艾氏腹水瘤20天的小鼠具有明显的抑瘤作用 〔10〕 。
螺旋藻多糖蛋白提取物对体外癌细胞生长有抑制作用，可显著抑制小鼠体内腹水肝癌细胞的增殖。螺旋藻多糖以0.3～0.5g/L对B37乳腺癌细胞的抑制率最高，可达68%，对K652白血病细胞抑制率为46% 〔11〕 。
1.2 抗病毒作用
从海藻Gelidum cartilagenium提取出的多糖和卡拉胶具有抗流感B病毒和腮腺炎病毒的作用。红藻多糖（RP1，RP2）对牛免疫缺陷病毒（BIV）的生长具有明显的抑制作用，其抑制率分别为85.96%和88.65%，与临床批准使用的抗AIDS药物叠脱氧胸腺嘧啶（89.52%）近似 〔11〕 。Gonzale报道 〔12〕 从海藻中提取得到的原卡拉胶族的多糖硫酸酯体外实验证明，对正常细胞无不良影响，但能阻断病毒对细胞的吸附，以及抑制人类免疫缺陷病毒（HIV）的逆转录酶，这样对病毒所引起的疾病将是一大突破。从微红藻中提取的多糖可以阻止病毒在寄主细胞中的复制，并可有效地防止病毒侵入正常细胞 〔13〕 。
Beress等研究表明，海藻多糖具有抗HIV等多种药物作用。Ca2SP能够抑制少数有包膜病毒的复制。这些病毒包括单纯疱疹病毒I型、人巨细胞病毒、麻疹病毒、流行性腮腺炎病毒、流行性感冒病毒和HIV 2 。Ca2SP能选择性抑制病毒在宿主细胞中的复制与传播。其中，形成钙离子螯合物和硫酸根是Ca2SP抗病毒效果所必需的 〔14〕 。红藻多糖对BIV的复制具有明显的抑制作用，其抑制率分别为85.96%和88.65% 〔15〕 。太平洋裂膜藻Schizyminia pacifica中的硫酸多糖是HIV病毒逆转录酶的特异性抑制剂。其浓度为2000IU/ml时，对病毒逆转录酶活性的抑制率高达92%，而对宿主细胞DNA和RNA的合成无影响。这一物质不仅可抑制HIV逆转录酶，而且对其他病毒的逆转录酶也有抑制作用 〔16〕 。从鹿角藻Pelvetia fastigiata及墨角藻Fucus disticus提纯的硫酸多糖可以在体外与肝病毒（HBV）抗衡 〔17〕 。
1.3 调节人体新陈代谢，提高机体解毒能力
褐藻酸酯能加快食物通过肠道的速度，缩短了营养成分的吸收过程，由此减少脂肪、糖和胆盐的吸收，降低血清胆固醇、血中甘油三酯和血糖的作用，可预防高血压、糖尿病、肥胖症等。同时褐藻糖胶和褐藻胶可络合Sr、Pb、Cu、Ba等金属离子，因此具有解毒和清肠作用 〔18〕 。
1.4 抗辐射作用
紫球藻胞外多糖（polysaccharide of por-phyidum sp，PSP）能显著提高小鼠NK细胞杀伤活性和IL-2活性，提高小鼠免疫功能，还可以提高辐射后机体NK细胞杀伤活性，增强其抗辐射能力 〔19〕 。用钝顶螺旋藻多糖处理的小鼠其抗辐射能力大大提高，在受到致死剂量 60 Coγ射线照射后的小鼠存活率比对照组提高33%，表明螺旋藻多糖能促进照射后小鼠造血功能的恢复 〔20〕 ，说明海洋多糖具有很强的抗辐射能力。
1.5抗氧化作用
生物自由基损伤与肿瘤、衰老、心血管等重大疾病均有密切关系，海洋多糖可以清除自由基对生物体的伤害。海藻硫酸多糖（SPS）具有清除活性氧的作用，是有效的自由基清除剂。低浓度的SPS（1g/L和5g/L）对多形核白细胞（PMN）呼吸爆发产生的活性O 2- 的作用是直接清除，高浓度的SPS（10g/L）除直接清除PMN和呼吸爆发产生的O 2- 外，尚能部分抑制PMN的活性，阻止O 2- 的生成 〔21〕 。季宇彬等 〔22〕 研究表明，羊栖菜多糖能提高白血病L 615 小鼠SOD和CAT的活性，减少脂质过氧化物（LPO）的含量，进而抑制红细胞膜蛋白与收缩蛋白的交联高聚物（HMP）的形成。壳多糖对氧自由基导致的人脐静脉内皮细胞损伤具有一定的保护作用，其机理可能是由于壳多糖在内皮细胞膜表面形成一层糖屏障，保护膜结构的完整性，从而防止受到氧阴离子自由基的损伤，也可能是它直接抑制氧自由基的产生 〔23〕 。因此，海洋生物多糖作为人体的抗氧化剂具有抗衰老与防止疾病的作用。
1.6 海洋生物多糖的其他作用
海洋生物多糖除了以上的主要作用外，还具有抗菌消炎作用，莼菜提取物加其他的辅料制成的糖果、口香糖对口腔咽部有抗菌消炎作用。同时还具有防基因突变、抗疲劳作用。
2 海洋生物药物综合开发及研究对策
利用海洋生物多糖开发海洋药物有许多途径，海洋生物来源丰富，可直接提取、分离、纯化而得到纯天然药物。但随着资源的不断开发以及人类掠夺式开发，再加上灾害的影响，可能引起资源的严重匮乏，并引起水质的严重污染，严重威胁着人类的生存，更为严重的是影响了海洋生物的可持续开发和海洋的。为避免以上不利因素，可以采取以下对策，开发海洋生物多糖和海洋其他药物。
2.1 利用细胞工程原理
利用细胞工程主要是对海洋生物通过细胞培养、原生质融合杂交技术以及组织培养技术来进行大规模培养，并对培养物进行活性物质提取。首先对海洋生物进行采集、分离，然后采取一定的培养基进行培养，通过反复离心，加入抗生素等方法除菌，进行反复培养，可筛选出含有高活性成分的品系。或者利用植物细胞的全能性，采用组织培养技术对海洋藻类的原生质体进行培养。紫菜叶状体的细胞和组织培养取得了成功 〔18〕 。
2.2 利用基因工程原理
对海洋生物的染色体DNA分离、纯化，并用适当的限制性内切酶酶切，然后在连接酶的作用下和适当的载体连接起来，导入合适的受体细胞中进行复制表达，并对重组DNA进行鉴定、筛选，筛选出高表达的克隆，通过发酵进行大规模培养;或者可用分子生物学手段对目的基因进行改造，使之更适合人体的需要;如在不影响正常功能的前提下，对基因进行突变改造，尽量减少其毒副作用，对某些非蛋白的活性物质如多糖也可以通过基因重组技术改变其代谢途径，经过转基因技术得到大量的活性物质，螺旋藻的基因工程研究取得了一些成果。范晓等 〔18〕 从螺旋藻中分离出藻蓝蛋白（all-phycocyanin）基因，首次从螺旋藻中分离到质粒，并证明质粒与藻丝体形态有一定的关系。因此利用基因工程原理培养海洋生物良种前景十分乐观。
2.3 对现有的海洋生物多糖进行结构改造，以提高生物活性
为提高多糖的生物活性，多糖的分子修饰和结构改造具有重要意义。主要是利用现有多糖残基上的羟基、羧基、氨基等基团运用化学方法进行衍生化，可能会提高多糖的活性，降低毒副作用。褐藻硫酸酯多糖其抗凝血活性比肝素强 〔24〕 ，低分子量的右旋硫酸酯具有抗凝血作用，并作为抗血栓药已应用于临床，它的抗病毒作用在艾滋病上得到证实。羧甲基化为多糖增加了溶解度和电负性，能给多糖增强新的活性或带来新的活性。半纤维素是一种杂多糖，经羧甲基化能显著增加巨噬细胞的吞噬功能，能促进巨噬细胞酸性磷酸酯酶的合成，对巨噬细胞有直接激活作用 〔2〕 。动物多糖在结构上有氨基和糖醛酸构成的重复单元，如糖原、甲壳素、透明质酸等都具有抗肿瘤、抗凝血、可以促进巨噬细胞造血等多种功能。同时这些多糖应用在药物辅料方面，如赋型剂、包衣材料、化妆品基质、包埋剂和药物传递系统的载体，临床上还用于防止手术后粘连，促使创口愈合 〔7〕 。
总之，浩瀚的海洋蕴涵的生物种类繁多，但所含的活性物质甚微，且具有较强的药理作用，因此开发海洋药物具有重要意义。以海洋生物的可持续发展为战略，综合利用，合理开发，通过细胞工程、基因工程，以现有多糖为分子模型进行化学修饰，多渠道寻找高效活性物质是今后海洋药物以及其他天然药物的研究方向。
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