生物醫(yī)藥活性肽研究進(jìn)展

生物醫(yī)藥活性肽研究進(jìn)展

近年來，生物活性物質(zhì)的開發(fā)非?；钴S，現(xiàn)在有許多產(chǎn)品。來自海洋生物的活性肽盡管研發(fā)歷史較短,但因其具有的獨(dú)特生理功能而異軍突起,成為活性肽領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)?，F(xiàn)就有關(guān)海洋生物活性肽的最新研究進(jìn)展作一簡要綜述。1生物營養(yǎng)等生物代謝產(chǎn)物來自海洋生物的活性肽有兩大類,一類是自然存在于海洋生物中的活性肽,主要包括肽類抗生素、激素等生物體的次級代謝產(chǎn)物,骨骼、肌肉、免疫系統(tǒng)、消化系統(tǒng)、中樞神經(jīng)系統(tǒng)中存在的活性肽等。另一類是海洋生物蛋白質(zhì)酶解產(chǎn)生的活性肽。由于天然存在的活性肽含量較少,提取也較困難,因此,從海洋蛋白酶解產(chǎn)物中尋找生物活性肽就成為人們關(guān)注的重點(diǎn)。1.1海帳多肽和巖魚多糖目前,該類活性肽中研究較多的有魚精蛋白、海綿多肽、海鞘多肽、海葵多肽、芋螺多肽、海藻多肽及魚類多肽等。魚精蛋白是存在于許多魚類成熟精細(xì)胞中的一種堿性蛋白,相對分子質(zhì)量較小,約為4000~10000,精氨酸占其氨基酸組成的2/3以上。海綿多肽是存在于離海綿目、外射海綿目、石海綿目、軟海綿目以及硬海綿目等海綿中的環(huán)肽化合物,目前已分離得到近百種。其中有些海綿多肽的結(jié)構(gòu)已經(jīng)清楚,如TheonellamidesIa-Ie是一種環(huán)十三肽,富含丙氨酸和一個(gè)封閉的N末端;PhakelistatinI是由(Pro-D-Thr-Phe-Ile-Phe-Ser)組成的環(huán)肽;FenestinsA是由(L-Pro-L-Pro-L-Leu-L-Ile)組成的環(huán)肽。海鞘多肽是存在于海鞘中的環(huán)肽,自1980年從海鞘Lissoclinumpatella中發(fā)現(xiàn)環(huán)肽Ulithiacyclamide以來,又從加利福尼亞海域及加勒比海群體海鞘Trididenumsp.中分離出3種環(huán)肽DideminA~C,從Lissoclinum屬海鞘中分離出環(huán)肽Lissodinamide4~8,從Lissoclinumbistratum屬海鞘中分離得到環(huán)肽BistratamideA,B。從海葵中分離得到了3類活性肽:(1)存在于16種?？械那柿字种菩詨A性多肽,平均相對分子質(zhì)量在15000~21000之間;(2)從Metridiumsenile屬?？蟹蛛x得到的具有膽固醇抑制活性肽,平均相對分子質(zhì)量在80000左右;(3)從Aiptasupallida屬?？蟹蛛x提取的多肽AiptasiolisinA。芋螺多肽是存在于芋螺中的有毒物質(zhì),也即芋螺毒素。目前已發(fā)現(xiàn)的芋螺毒素有近百種,大多為由10~30個(gè)氨基酸殘基組成的小肽,富含2對或3對二硫鍵,是迄今發(fā)現(xiàn)的最小核酸編碼的動(dòng)物神經(jīng)毒素肽,也是二硫鍵密度最高的小肽。主要有α-芋螺毒素、μ-芋螺毒素、ω-芋螺毒素及δ-芋螺毒素等。海藻多肽已從綠藻、藍(lán)藻等中分離得到。據(jù)報(bào)道,綠藻水提物一種制劑,內(nèi)含活性多肽成分。從培養(yǎng)的藍(lán)藻中也分離出一種生理活性肽。另外,還從海藻Pyymnesiumpatelliferum屬中提取出一種毒素肽Hormothamin,從藍(lán)-綠海藻屬Lyngbyamajuscula中分離得到具有細(xì)胞毒活性的環(huán)肽MajusculamideC。其他多肽還包括從銅吻藍(lán)鰓太陽魚中分離得到的4種具有緩激肽活性的肽類,從大西洋鱈魚、虹鱒、歐洲鰻魚等魚類的嗜鉻細(xì)胞組織中提取到的一系列活性肽;從海星所分泌的體液中分離純化得到一種自主刺激因子;從印度海兔中分離得到10種細(xì)胞毒性環(huán)肽Dollabelatin1~18;從海洋貝類的神經(jīng)元中提取到2種神經(jīng)肽Pd5和Pd6。1.2海洋蛋白活性肽來源于陸地蛋白酶解產(chǎn)物的活性肽已有多種,如乳蛋白活性肽、乳酪蛋白抗高血壓活性肽、大豆多肽、玉米醇溶蛋白肽、抗菌肽等。但是,來源于海洋蛋白酶解產(chǎn)物的活性肽還很少,目前已分離得到的海洋蛋白活性肽主要有從沙丁魚中分離得到的8、11肽,從金槍魚中分離得到的8肽,從南極磷蝦中分離得到的3肽,從鯖魚中分離得到的鯖魚多肽,從東方狐鰹魚蛋白中分離得到的多肽,從虹鱒魚皮中得到的核蛋白肽,從鱈魚排中分離得到的相對分子質(zhì)量分別為30,10,5K和3K的4種活性寡聚肽等。本實(shí)驗(yàn)室近年來也已分別從羅非魚魚皮、牡蠣和海參的酶解物中先后分離純化出幾種具有抗ACE,抗氧化等活性的肽。2活性成分的檢測不論是天然存在于海洋生物中的活性肽,還是經(jīng)過酶解海洋蛋白質(zhì)得到的活性肽,都具有不同的生理活性,諸如易消化吸收(比氨基酸更易吸收)、保護(hù)胃黏膜及抗?jié)冏饔?、抗過敏、降血壓、降膽固醇、抗衰老、抑制腫瘤細(xì)胞生長、促進(jìn)傷口愈合、增強(qiáng)骨強(qiáng)度和預(yù)防骨質(zhì)疏松、預(yù)防關(guān)節(jié)炎、促進(jìn)角膜上皮損傷的修復(fù)和促進(jìn)角膜上皮細(xì)胞的生長等。2.1環(huán)肽的體外藥養(yǎng)和活性肽多種活性肽具有抗腫瘤活性。從Jaspis屬海綿中分離出來的環(huán)肽Japamide具有殺傷線蟲活性(LD50<1μg·mL--1)和細(xì)胞毒活性,對喉上皮組織癌細(xì)胞的IC50為0.32μg·mL-1。用500μg·mL-1從Discodermilakilensis屬海綿中分離得到的環(huán)肽DiscoderminsA與1μg·mL-1大田酸合用,可使荷瘤小鼠的腫瘤數(shù)從4.7降至1.1,具有顯著的抑瘤作用。從加勒比海綿Discodermiasp.中分離得到的環(huán)肽PolydiscamideA對培養(yǎng)的人肺癌A549細(xì)胞具有細(xì)胞毒活性,其IC50為0.7μg·mL-1。從加利福尼亞海域及加勒比海群體海鞘Trididenumsp.中分離出的3種環(huán)肽DideminA-C,均具有體內(nèi)和體外抗病毒和抗腫瘤活性,其中DideminB的活性最強(qiáng),對白血病細(xì)胞L1210的IC50為7.5×10-4μg·mL-1。在0.1μg·mL-1時(shí),對乳腺癌、卵巢癌具有明顯的抑制活性。從Lissoclinumbistratum屬海鞘中分離得到的環(huán)肽BistratamidesA和B,對人體MRC5CV1成纖細(xì)胞和T24膀胱癌細(xì)胞的細(xì)胞毒性IC50在50~100μg·mL-1之間。Pettit等從印度洋的耳狀截尾海兔(Dolabellaauricularia)中先后分離到18種微量的抗腫瘤活性成分,均為多肽類,命名為海兔毒素(dolastatin)1~18。Dolastatin類化合物能抑制微管聚合,促進(jìn)其解聚,干擾腫瘤細(xì)胞的有絲分裂,并對多種癌細(xì)胞有誘導(dǎo)凋亡作用,是一種新型的細(xì)胞生長抑制劑。其中的Dolastatin10、15正在美國進(jìn)行Ⅰ期和Ⅱ期臨床試驗(yàn),對卵巢癌和乳頭狀腺癌細(xì)胞有很強(qiáng)的抑制作用,其IC50分別為2.3×10-10和2.1×10-9mol·L-1。海參(Holothurian)屬無脊椎動(dòng)物棘皮動(dòng)物門(Echinodermata)。新近研究表明,海參體壁中含有多種活性多肽。如從海參上皮組織中分離獲得的由亮氨酸、脯氨酸、絲氨酸、精氨酸構(gòu)成的五肽(其中個(gè)別氨基酸為D-構(gòu)型),相對分子質(zhì)量568.1,具有抗腫瘤和抗炎活性。李鵬等從牡蠣勻漿液中分離到具有抗腫瘤作用的低分子活性肽。實(shí)驗(yàn)表明,此肽可以明顯抑制胃腺癌和肺腺癌細(xì)胞的生長和分裂增殖,使癌細(xì)胞形態(tài)發(fā)生改變,失去原有的惡性表型,細(xì)胞周期檢測出現(xiàn)凋亡峰。洪鵬志等研究發(fā)現(xiàn),翡翠貽貝肉蛋白酶水解物在實(shí)驗(yàn)劑量為320mg·kg-1體重時(shí),對昆明小鼠移植性腫瘤S-180的抑制率達(dá)到50.6%,并且還具有增強(qiáng)免疫功能的活性。2.2魚類的抗菌肽水生動(dòng)物抗菌肽的研究主要集中于甲殼綱動(dòng)物,Saito等從鱟(Lumiluspolyphemus)體中分離得到一個(gè)79肽,與兔和牛的嗜中性白血球防御素相似;Noga等認(rèn)為美洲藍(lán)蟹(Callinectes)的血細(xì)胞具有抗菌活性;Chisholm等研究包括龍蝦和對蝦在內(nèi)的8種甲殼動(dòng)物的血細(xì)胞溶泡上清液對數(shù)種細(xì)菌的殺菌作用,證明其含有能殺滅細(xì)菌的因子;Schnapp等從青園蟹(Carcinusmaenas)的血細(xì)胞中分離得到3種具有殺菌作用的肽,它們能夠選擇性地作用于細(xì)菌外層細(xì)胞膜的某些組分,如帶陰離子的磷脂,增大其滲透性而殺死或抑制細(xì)菌的生長;Song等發(fā)現(xiàn)羅氏沼蝦(Macrobrachiumrosenbergii)受感染后會(huì)誘導(dǎo)產(chǎn)生類似殺菌肽類的物質(zhì);Destoumieux等從養(yǎng)殖的南美白對蝦(Penaeusvanname)的血細(xì)胞和血漿中分離出幾種抗菌活性因子,其中3種具有抗真菌和抗細(xì)菌尤其是抗革蘭陽性菌的活性。最近的研究發(fā)現(xiàn),魚類中也存在大量的抗菌肽。Oren等從豹鰨(Paradachirusmarmoratus)中分離得到一種33肽的抗菌肽,具有比蜂毒素更強(qiáng)的抗菌活性,其作用可與其他天然的抗菌肽如蛙皮素、殺菌肽等相比;電鏡觀察顯示其抑菌機(jī)理是溶解細(xì)菌的細(xì)胞壁。Conlon等從海七鰓鰻(Petromyxonmarinus)的皮膚上分離得到富含半胱氨酸和精氨酸的多肽,其氨基酸序列與老鼠的抗菌肽corticostatinR4和兔的抗菌肽corticostatinR1結(jié)構(gòu)相似。Azumi等從一種海鞘Halocyamineroretzi的血細(xì)胞中分離得到的抗菌肽HalocyamineA不僅在體外可抑制某些魚RNA病毒的生長,也能抑制某些海水細(xì)菌的生長;Park等從泥鰍中分離到一個(gè)21肽misgurin,具有較強(qiáng)的體外廣譜抗菌活性,且沒有明顯的溶血作用,其抗菌活性是蛙皮素的2~6倍。Park等發(fā)現(xiàn)鯰(Parasilurusasotus)受傷后上皮黏膜細(xì)胞層分泌一種相對分子質(zhì)量為2000.4的抗菌肽parasinI,具有廣譜抗菌性,其抗菌活性是蛙皮素2的12~100倍。Fernandes等從虹鱒魚皮中分離得到一種具有抗菌作用的核蛋白肽,在抵御胞內(nèi)或胞外病毒方面起著關(guān)鍵作用。該肽的抗菌作用如表1所示。研究表明,DiscodermiakilensisDiscodermin海綿中存在的環(huán)肽DisoderminA具有抑菌活性,在濃度為3,1.6μg·mL-1時(shí)可分別抑制枯草桿菌和奇異型桿菌(IC50在3.5×10-7~7.0×10-7mol·L-1之間);加勒比海綿Discodermiasp.中分離得到的環(huán)肽PolydiscamideA也具有顯著的抑菌活性,它對枯草桿菌的MIC為3μg·mL。從軟體動(dòng)物貝類Mytilusedulis的血液中提取到2種富含陽離子與胱氨酸的抗菌小肽,其中1種含有34個(gè)氨基酸殘基,命名為Mytilin,結(jié)構(gòu)如下:Gly-Cys-Ala-Ser-Arg-Cys-Lys-Ala-Lys-Cys-Ala-Gly-Arg-Arg-Cys-Lys-Gly-Try-Ala-Ser-Ala-Ser-Phe-Arg-Gly-Arg-Cys-Tyr-Cys-Lys-Cys-Phe-Arg-Cys;另一種含35~43個(gè)氨基酸殘基,屬于昆蟲防御家族肽,與上述的Mytilin的結(jié)構(gòu)相似,這種富含8個(gè)胱氨酸的新肽具有廣譜抗細(xì)菌、抗真菌活性。2.3藥物的降壓效果采用酶工程技術(shù),研究人員已從多種海洋生物中分離出具有抗高血壓作用的活性肽。在沙丁魚、金槍魚、鰹魚、小蝦、螃蟹、海藻的酶解物中均發(fā)現(xiàn)了具有新的氨基酸序列的降壓肽。Fujita等利用嗜熱菌蛋白酶消化鰹節(jié)得到8種具有不同血管緊張素轉(zhuǎn)化酶(ACE)抑制活性的肽類,其中LKPNM(IC50=2.4μmol·L-1)可通過ACE水解得到ACE抑制活性提高8倍的產(chǎn)物L(fēng)KP(IC50=0.32μmol·L-1)。通過給SHR小兔口服LKPNM,LKP及卡托普利(captopril),發(fā)現(xiàn)LKPNM和captopril在口服4h后具有最強(qiáng)的降壓效果,且效果可持續(xù)到口服之后6h。但是,在急性對照實(shí)驗(yàn)中,LKP在口服2h后即可表現(xiàn)出最大的降壓效果。LKPNM,LKP及captopril的最小顯效劑量分別為8,2.25,1.25mg·kg-1。另外,雖然在體外實(shí)驗(yàn)中,LKPNM和KP的ACE抑制活性僅相當(dāng)于卡托普利(IC50=0.022μmol·L-1)的0.92%和7.73%,但是在體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中,它們表現(xiàn)出相當(dāng)高的ACE抑制活性。You-JinJeon等研究了鱈魚排酶解得到的多肽的ACE抑制活性。發(fā)現(xiàn)ACE抑制活性隨其相對分子質(zhì)量降低而顯著增加,相對分子質(zhì)量為3K的多肽具有最強(qiáng)的ACE抑制活性,其IC50值達(dá)0.08mg·mL-1。Hee-GukByun等以阿拉斯加狹鱈魚皮膠原蛋白為原料,采用三步循環(huán)膜反應(yīng)器,分離得到相對分子質(zhì)量為0.9~1.9K的肽,具有ACE抑制活性。他們進(jìn)一步采用凝膠過濾、離子交換色譜及反相高效液相色譜法得到2種肽,分別由Gly-Pro-Leu和Gly-Pro-Met構(gòu)成,其IC50值分別為2.6,17.13mg·mL-1。作者采用定向復(fù)合酶解技術(shù),從鱈魚皮、羅非魚皮等的膠原蛋白中分離得到相對分子質(zhì)量為1K左右的具有ACE抑制活性的寡肽,并得出序列中含有疏水性氨基酸的肽有較高活性的結(jié)論。此外,從大豆、牛奶等食物中得到的許多ACE抑制肽基本上由疏水氨基酸和芳香氨基酸殘基組成,溶解性較差,苦味很強(qiáng),很難應(yīng)用。但是,從鱈魚排酶解物中得到的ACE抑制肽具有很好的水溶性,且無苦味,因此,更易投入實(shí)際應(yīng)用。對于牡蠣水解液中的ACE抑制肽也有很多研究。Bordenave等將太平洋牡蠣(Crassostreagigas)用胃蛋白酶水解,檢測水解物抑制ACE的能力,該水解物對ACE活力的IC50是72mg·L-1,水解物經(jīng)反相高壓液相色譜分離收集到7種組分,其中組分6的IC50是5.3mg·L-1。于婭采用酶水解法制備了對ACE具有較好抑制作用的短肽,質(zhì)量濃度為0.4mg·mL-1的牡蠣功能短肽的ACE抑制率為51.4%。2.4靜脈血樣的ldl活性測定和生物活性Iwamoto等研究了鯖魚肽對低密度脂蛋白(LDL)氧化的抑制作用。結(jié)果表明,鯖魚肽能夠顯著延長氧化反應(yīng)的誘導(dǎo)期(由對照組的34.1min延長到實(shí)驗(yàn)組的59min)。另外,他們還對16名平均年齡為19歲的女性志愿者進(jìn)行了體內(nèi)抗氧化實(shí)驗(yàn)。這些志愿者在對照期內(nèi)食用含酪蛋白的食物,在實(shí)驗(yàn)期內(nèi)食用含鯖魚肽的食物,劑量按16.9g蛋白/d,共10d。其他膳食的組成