甲殼素及其衍生物在醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域中的應(yīng)用2

1、中國海洋報學術(shù)論壇版 2007年6月15日-甲殼素及其衍生物在醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域中的應(yīng)用北京大學生命科學中心 盧永軍甲殼素又名甲殼質(zhì)、幾丁、幾丁質(zhì)、殼多糖等，化學名稱為聚-2-乙酰氨基-2-脫氧-D-葡聚糖，是一種化學結(jié)構(gòu)與纖維素類似的高分子多糖。它廣泛存在于昆蟲、甲殼類動物的硬殼以及菌類的細胞壁中，是地球上儲存量最豐富的有機物之一。近幾年來，對甲殼素及其衍生物在醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域的研究提供了許多有價值的資料，展示了其在此領(lǐng)域廣闊的應(yīng)用前景。一、甲殼素、殼寡糖的毒性吳晴齋等采用灌胃及腹腔注射法觀察甲殼素對小鼠的急性毒性，灌胃甲殼素劑量為2000毫克/公斤8000毫克/公斤體重，腹腔注射劑量為2250毫克/

2、公斤體重，相當于推薦臨床試用劑量的500倍4000倍，7日內(nèi)未見急性毒性反應(yīng)。石玲研究的結(jié)果與三田康藏研究結(jié)果、來恩國際集團公布的毒性研究、日本食品衛(wèi)生評選許可令受衛(wèi)28第2號批準的殼寡糖毒性研究結(jié)果，以及國內(nèi)青島藥物所的研究結(jié)果相一致。 二、醫(yī)學藥理作用1.抗菌抗感染 甲殼素及其多種衍生物均具有不同程度的抗感染作用，其中殼低聚糖尤以殼聚六糖為最強。殼聚糖是天然存在的唯一堿性多糖，它所形成的質(zhì)子化銨鹽與細菌帶負電荷的細胞膜作用，吸附和聚沉細菌，同時穿透細胞壁進入細胞內(nèi)，擾亂細菌的新陳代謝及合成而具有抗菌作用。王光華發(fā)現(xiàn)，殼聚糖對金黃葡萄球菌、大腸桿菌、小腸結(jié)尖耶爾氏菌、鼠傷寒沙門氏菌和李斯特單

3、核增生菌，均有較強的抑制作用。2.降脂和防治動脈硬化 北京聯(lián)合大學魏濤采用含膽固醇1和脫氧膽酸鈉0.2的合成飼料喂SD大鼠28天，在誘發(fā)高血脂癥的同時，經(jīng)口服殼聚糖觀察其對高血脂癥的影響。實驗設(shè)高脂對照組和低、中、高三個劑量試驗組，三試驗組劑量分別為殼聚糖83.3毫克/公斤、166.7毫克/公斤和333.3毫克/公斤體重。28日后高脂對照組給予白水，測其空腹血清總膽固醇、總甘油三脂和高密度脂蛋白膽固醇含量。結(jié)果表明，殼聚糖中高劑量組的血清總膽固醇含量與高脂對照組比較，均顯著降低。由于帶正電性的脫乙酰甲殼素與負電性的膽汁酸相結(jié)合而排出體外，脂肪不被乳化而影響消化吸收，降低了血清甘油三酯含量。膽固

4、醇主要在肝臟中轉(zhuǎn)化成膽汁酸，肝臟中膽汁酸減少，從而促進肝臟膽固醇轉(zhuǎn)化成膽汁酸，使血膽固醇降低。殼聚糖能升高高密度脂蛋白，有利于膽固醇的降低。3.抗病毒 許多科學家從不同方面，都證實了甲殼素硫酸酯的抗病毒活性。Derek Horton等證明氨基(NH2-上含有SO42-的甲殼素衍生物對血液病毒有顯著抑制作用。1992年Vercellotti，Sharon V等發(fā)現(xiàn)甲殼素磺化衍生物能抑制哺乳動物的病毒感染，特別是能抑制和治療HIV感染，能競爭性抑制HIV-1逆轉(zhuǎn)錄酶，抑制HIV-1復制的IC50為7微克/亳升，同時也能抑制勞舍氏白血病病毒和單純皰疹病毒。 4.抑制腫瘤 小分子甲殼素衍生物具有優(yōu)良的

5、抗腫瘤活性和多方面的生理功能，特別是殼聚六糖具有很強的抑制腫瘤的作用。日本愛嬡大學醫(yī)學部奧田教授，從C3H/Hei白鼠的脾臟中采取淋巴球，觀察殼聚糖的存在是否增加殺死YAC-1癌細胞的能力。實驗用癌細胞預先注入放射性鎘，癌細胞若受破壞，可由測定流出在細胞外的放射性的量判定。根據(jù)實驗結(jié)果，他確認，殼聚糖在64微克/毫升的濃度時就能增強淋巴球細胞殺死癌細胞的作用。鈴木茂生報道，殼聚糖能直接抑制艾氏腹水癌細胞的作用。在含有1×105的癌細胞溶液中，加入0.5毫克/毫升的殼聚糖，24小時后癌細胞完全死亡。Saiki I報道，6-O-硫酸甲殼素和6-O-硫酸羧甲基甲殼素對黑色素瘤腫瘤細胞有明顯

6、的抑制作用，且作用呈量效關(guān)系。據(jù)報道，體外試驗發(fā)現(xiàn)殼聚糖在一定濃度范圍內(nèi)對L1210白血病癌細胞有選擇性凝集作用。6-O-羧甲基甲殼素可與5-氟尿嘧啶結(jié)合，注入P388白血病小鼠的腹腔中，顯示明顯的抗癌作用。N-羧丁基-1-D-阿拉伯呋喃糖基胞嘧啶與殼聚糖可產(chǎn)生共軛結(jié)合，此共軛物對患有P388淋巴性白血病的小鼠有明顯的抑制作用。 5.抗心律失常 目前認為心律失常的發(fā)生與離子通道電流異常有關(guān)，而鉀電流的異常是心律失常的主要原因。中國醫(yī)科大學張沈麗、王麗娟等研究脫乙酰羧甲基甲殼素對豚鼠單一心室肌細胞延遲外向電流（Ik）的作用，從離子通道角度，探討其作用機理。結(jié)果表明，該化合物以濃度依賴方式抑制Ik

7、，阻斷細胞內(nèi)K+的堆積，從而延長心肌細胞的APD和ERP，發(fā)揮抗心律失常作用。她們認為脫乙酰羧甲基甲殼素在抗心律失常等心血管疾病方面具有廣泛的應(yīng)用前景。沈陽鐵路總醫(yī)院高鳳蘭應(yīng)用脫乙酰羧甲基甲殼素口服治療心絞痛5人，心律失常4人，頑固性心衰4人，均收到滿意療效。 6.抗凝血 Muzzarelli等在上世紀五六十年代就充分認識到甲殼素硫酸酯的化學結(jié)構(gòu)與肝素相似，預示此類化合物有抗凝血活性。80年代，醫(yī)藥工作者已證實C6-位磺化制得的甲殼素衍生物具有血液相容性，與抗凝血物質(zhì)相結(jié)合，抑制凝血酶和Xa因子活性。甲殼素的硫酸酯化反應(yīng)一般在非均相條件下用濃硫酸、SO3/SO2及氯磺酸等為試劑反應(yīng)制得，事實證

8、明其多種酯化產(chǎn)物都有優(yōu)良的抗凝血性能。1985年Hirano.S報道，分子量在2.6KD的O-位雙硫酸酯甲殼素抗凝血活性是肝素（174單位/毫克）的1.9倍2.2倍。這些都說明，甲殼素硫酸酯衍生物抗凝血的活性是明顯和確實的，并有希望成為抗凝血藥物的新成員。 7.其他 甲殼素及其衍生物還有其他的藥理作用。白求恩醫(yī)科大學張桂英等證明，殼聚糖具有良好的抗輻射性能。南京醫(yī)科大學蔣莉等研究表明，殼聚糖能保護肝臟，提高肝臟抗氧化能力。日本東京農(nóng)業(yè)大學制成大黑鼠糖尿病的模型，然后讓患糖尿病的大黑鼠食用殼聚糖。一段時間后，空腹時觀察測量血糖值的變化。結(jié)果試驗組大黑鼠血糖大幅降低，尿糖也減少。北京聯(lián)合大學魏濤等

9、經(jīng)研究后解釋說，由于胰島素不足引起的糖尿病，其體液呈酸性，若其pH值下降0.1，胰島素的敏感度則下降30%，糖的利用率即會降低。殼聚糖的降血糖作用可能在于將pH調(diào)節(jié)到弱堿性，從而起到了提高胰島素利用率的作用。 甲殼素6-O-硫酸酯分子的2-位NH2-與C3-OH配價結(jié)合能結(jié)合Fe2+，能增強胃腸道吸收功能，用于治療鐵缺乏癥。甲殼素硫酸酯做為活性成份用來治療貓腎衰竭癥，周后貓血尿素氨和血肌酸酐水平達到正常。三、制藥工業(yè)上的應(yīng)用甲殼素及其衍生物早就用著片劑及膠囊劑的輔料，其研究報道很多。含甲殼素60%的片劑可按零級動力學釋放藥物有效成分并完全符合藥典規(guī)定的崩解試驗要求。尺柳等將殼聚糖與乳糖、鹽酸心

10、得安混合直接壓片，井上等將難溶于水的潑尼松與殼聚糖混合后直接壓片，溶出試驗均證明在胃液中屬零級釋放。殼聚糖可制成單層或雙層膜，經(jīng)高溫消毒仍具有較高的機械強度。用殼聚糖制成多孔微粒，可用于抗癌藥物和激素類藥物的緩釋。甲殼素和殼聚糖還可以作為輔料制成微粒、微囊、粉劑及栓劑等。 span 殼聚糖因其在結(jié)構(gòu)上具有相鄰的羥基和氨基，對于一些金屬尤其是過渡金屬和稀土金屬有選擇性敖合作用，它與金屬形成的配合物，能催化某些化學反應(yīng)。如甲殼素鈀配合物對某些有機化合物氫化反應(yīng)顯高的催化氫化活性。四、在醫(yī)療衛(wèi)生方面的應(yīng)用p 甲殼素及其衍生物在醫(yī)療衛(wèi)生系統(tǒng)中已得到廣泛的應(yīng)用，主要用它們作原料做成生物醫(yī)學功能材料，如手

11、術(shù)縫合線、人工韌帶、防止組織粘連材料、人造皮膚、人造骨及多種醫(yī)用藥用敷料。上海市現(xiàn)可年產(chǎn)甲殼素及其衍生物醫(yī)用材料約50噸。 p 殼聚糖可以制成纖維做手術(shù)縫合線使用，其強度與Dexon相當，在血清、尿、膽汁、胰液中仍保持良好的拉力，使用后可被人體吸收而不過敏。由于生物組織中存在著能溶解病原菌細胞壁的溶菌酶能將其分解，因此在傷口愈合以后，縫合線可自動分解并被組織吸收。 我國是最早將甲殼素應(yīng)用并制成人造皮膚的國家之一。1986年，樓寶成等就研制成功人造皮膚，并在臨床應(yīng)用中取得可喜成果，1987年，該技術(shù)獲國家發(fā)明專利。1987年，美國High Technology雜志報導了伊利諾斯大學Viedre等

12、用蟹殼、人發(fā)等材料制成人造皮膚。動物試驗及大量臨床病例證明，甲殼素制成的人造皮膚不致敏、無刺激、無吸收中毒及占位排斥現(xiàn)象，而且透氣性能好，還具有止血、抑痛和促進皮膚生長的作用。Damour等將膠原、粘多糖及甲殼素制成的人造皮膚應(yīng)用于移植皮膚切除后的區(qū)域，然后在其上面移植剪碎的或培養(yǎng)的自體皮膚。15日后，此甲殼素人造皮膚可上皮化，并與自體培養(yǎng)的皮膚結(jié)合，修復的效果比其與剪碎的自體皮膚結(jié)合和修復的效果還要好。1994年，Muzzavelli等發(fā)現(xiàn)與咪唑基共價交聯(lián)的殼聚糖可以促進羊股骨的損傷修復。Klokkevold P.R等研究了殼聚糖在體外對成骨細胞分化和骨形成的作用。結(jié)果表明，殼聚糖能促進骨源

13、細胞的分化，并能促進骨骼的形成。仉斌等用殼聚糖制成1毫米厚的膜，然后將其環(huán)形包裹在兔橈骨骨干8毫米缺損處，以另一側(cè)橈骨骨干8毫米缺損處做對照，對愈合情況采用X射線及組織學檢查。實驗證明，殼聚糖對骨組織修復有傳導和促進作用。在神經(jīng)組織修復中，甲殼素是一種不可多得的良好的生物材料。清華大學生命科學與工程研究院范曉等證明，改造的甲殼素衍生物對神經(jīng)細胞有良好的親和性和組織相容性，能誘導神經(jīng)纖維生長。吳德升等將2%殼聚糖充入硅膠管再生室中，然后將之套接在10毫米間距的大鼠坐骨神經(jīng)缺損處，對照組以空白硅膠管再生室套接，手術(shù)后16周時，取再生室進行電鏡觀察和圖像分析。結(jié)果顯示，殼聚糖可促進再生軸突數(shù)目的恢復以及橫斷面髓鞘面積的增加，而髓鞘橫斷面積是有髓神經(jīng)再生成熟的標志，并與其功能密切相關(guān)。甲殼素衍生物的某些成員具有優(yōu)良的凝血作用，殼聚糖與普通血液、除去纖維朊的血液、添加肝素的血液以及洗凈的紅血球接觸時，都會發(fā)生凝血現(xiàn)象。經(jīng)過此殼聚糖溶液浸過的滌綸人造血管，植入人體后很快就形成凝血層，從而減少了血液的漏損和病人的痛苦