海洋天然產(chǎn)物

1、海洋天然產(chǎn)物,,為什么利用海洋天然產(chǎn)物,海洋占地球面積的71 %，地球80 %以上的生物繁衍生息在海洋中；海洋生態(tài)環(huán)境和陸地有很大差異，海洋生物往往生活在高鹽、高壓、低溫和無(wú)光照的封閉體系中，因此，其生物體中蘊(yùn)藏著大量化學(xué)結(jié)構(gòu)新穎、生物活性強(qiáng)烈的天然物質(zhì)。,海洋生物是人類尚未充分開(kāi)發(fā)的資源寶庫(kù)，它不僅蘊(yùn)藏著巨大的食物資源，而且蘊(yùn)藏著豐富的海洋活性物質(zhì)資源。主要有：海洋多糖、海洋活性蛋白、活性肽、氨基酸、海洋脂類、生物堿、海洋生物毒素等

2、。 生物活性：抗真菌，抗病毒，止血，抗凝血，抗腫瘤等活性。,如何利用海洋天然產(chǎn)物,天然產(chǎn)物模擬；天然產(chǎn)物提取。,海洋天然產(chǎn)物的類型,海洋高分子材料和酶,瓊脂與瓊脂糖；卡拉膠；褐藻膠；耐高溫酶。,瓊脂原料,瓊脂和瓊脂糖,瓊脂:幾種半乳糖交聯(lián)而成的高分子化合物；瓊脂糖：不同類型吡喃半乳糖聚合而成的多糖；從瓊脂中提取出來(lái)；因其多孔凝膠性質(zhì)，已廣泛用做生物大分子電泳技術(shù)的支持材料。,卡拉膠,用角叉菜等紅藻提取的、由1，3-

3、β-D-吡喃半乳糖和1，4-β-D-吡喃半乳糖相間結(jié)合而成的直鏈多糖硫酸酯；有抗凝血和降血脂作用；果凍常用的凝膠劑。,褐藻膠,從海帶、馬尾藻等褐藻中提取的褐藻酸的鈉鹽、鉀鹽、鈣鹽、鎂鹽等制品的統(tǒng)稱；褐藻酸鈉與氯化鈣反應(yīng)，褐藻膠酸鈣凝膠，是細(xì)胞或酶的固定化材料。,耐高溫的酶,海底熱噴泉中的細(xì)菌可在140度的海水中生活；分離出多種耐高溫酶，如蛋白水解酶、合成酶、醛縮酶、淀粉酶等；高溫發(fā)酵，提高反應(yīng)速度、防止雜菌污染；Taq

4、 DNA 聚合酶。,我國(guó)歷代本草收載的海洋藥物有100多種。《黃帝內(nèi)經(jīng)》：以烏賊骨為丸，飲以鮑魚(yú)汁治療血枯。《神農(nóng)本草經(jīng)》《本草綱目拾遺》《本草綱目》記載了90多種海洋藥物。,海洋藥物,海洋藥物,現(xiàn)在，《中華人民共和國(guó)藥典》收載了海藻、瓦楞子、石決明、牡蠣、昆布、海馬、海龍、海螵蛸等10余個(gè)品種。其他主要還有玳瑁、海狗腎、海浮石、魚(yú)腦石，紫貝齒及蛤殼等?！巴呃阕印?，毛蚶的外殼；“石決明”，鮑魚(yú)的外殼；“生牡蠣”、“煅牡蠣”

5、：牡蠣外殼。 2000年，國(guó)外出版專著——《Drugs from the Sea》。 目前，中國(guó)海洋大學(xué)管華詩(shī)院士主持編纂的《中華海洋本草》，收錄一千多種海洋藥用資源。,海洋藥物學(xué)是一門(mén)交叉應(yīng)用學(xué)科，研究?jī)?nèi)容廣泛，包括： 應(yīng)用多種生物篩選技術(shù)對(duì)海洋生物進(jìn)行系統(tǒng)的活性篩選，如抗腫瘤、抗病毒、抗菌等活性篩選，從中發(fā)現(xiàn)具有生物活性的海洋生物樣品。 對(duì)具有生物活性的海洋生物樣品，運(yùn)用現(xiàn)代的提取分離方法，結(jié)合

6、活性追蹤，從中分離活性部位和活性單體化合物；應(yīng)用現(xiàn)代光譜測(cè)定技術(shù)結(jié)合化學(xué)方法測(cè)定化合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)及空間立體構(gòu)型。 對(duì)活性單體化合物或活性部位進(jìn)行新藥臨床前研究（如藥學(xué)、藥理學(xué)、毒理學(xué)等）和臨床試驗(yàn)、申報(bào)新藥。,以活性單體化合物作為先導(dǎo)化合物進(jìn)行結(jié)構(gòu)修飾或結(jié)構(gòu)改造，以發(fā)現(xiàn)活性更強(qiáng)、毒性更小的新活性成分，再進(jìn)一步開(kāi)發(fā)新藥。 采用化學(xué)合成方法、人工養(yǎng)殖和生物工程（如細(xì)胞工程、基因工程等）技術(shù)解決某些藥用資源不足的問(wèn)題。 應(yīng)用多種生物技術(shù)

7、進(jìn)行海洋生物功能基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、化學(xué)生態(tài)學(xué)、分子生物學(xué)及生物信息學(xué)等研究。,海洋藥物分類,抗腫瘤藥物；神經(jīng)作用物質(zhì)；心血管作用物質(zhì)；抗AIDS海洋藥物；免疫抑制、抗結(jié)核作用物質(zhì)。,1. 抗腫瘤物質(zhì) 主要為大環(huán)內(nèi)酯、聚醚類和海洋多肽化合物，從海鞘、海綿、海兔、軟珊瑚等海洋生物中得到。,2. 神經(jīng)作用物質(zhì) 主要為海洋毒素，如河豚毒素、海兔毒素等，作用于離子通道，對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)起作用。,3. 心血管作用物質(zhì)

8、 核苷類化合物，如巖沙?？舅?，具有減慢心率，舒張冠脈血管，持續(xù)降血壓的作用。另外，硫酸多糖類，如藻酸雙酯鈉可以降血脂、改善心腦供血。,4. 抗AIDS海洋藥物 主要為海洋萜類和硫酸多糖類化合物，具有抑制HIV逆轉(zhuǎn)錄酶活性，且對(duì)病毒的裝配和釋放也有阻斷作用。,5. 免疫抑制、抗結(jié)核作用物質(zhì)，來(lái)源于海洋微生物。,1. 抗腫瘤藥物,阿糖胞苷（cytrarabine, Ara-C）是最成功的海洋抗腫瘤藥物，是從海綿Cryp

9、totethya crypta中分離得到的核苷類化合物。,阿糖胞苷的結(jié)構(gòu)式,美國(guó)國(guó)立腫瘤研究所每年篩選的3萬(wàn)個(gè)新型抗腫瘤藥物中，約有5％來(lái)自海洋生物。已證實(shí)，海洋動(dòng)物提取物中至少有10％具有抗P-388淋巴細(xì)胞、白血病細(xì)胞和KB細(xì)胞的活性；3.5％的海洋植物提取物中有抗腫瘤或細(xì)胞毒活性。 目前已從海綿、海鞘、海兔、海藻、珊瑚等海洋生物中分離獲得大量具有抗腫瘤活性的物質(zhì)，覆蓋包括萜類、酰胺類、肽類、大環(huán)內(nèi)酯、聚醚、核苷等多種類型的

10、化合物。,抗腫瘤作用機(jī)制： 干擾腫瘤細(xì)胞有絲分裂和微管聚合 抑制蛋白質(zhì)合成 調(diào)節(jié)蛋白激酶C的合成 增強(qiáng)機(jī)體自身免疫能力 抑制腫瘤新生血管形成 使細(xì)胞骨架肌動(dòng)蛋白解聚 抗MDR（多藥耐藥）,,,,,,,2. 神經(jīng)作用物質(zhì) 多數(shù)海洋生物毒素具有獨(dú)特的化學(xué)結(jié)構(gòu)，是研究進(jìn)展最為迅速的領(lǐng)域，對(duì)生物神經(jīng)系統(tǒng)或心血管系統(tǒng)有高特異性作用，是發(fā)現(xiàn)新的神經(jīng)系統(tǒng)或心血管系統(tǒng)藥物的重要導(dǎo)向化合物。 河豚毒素和石房蛤毒

11、素是最早研究的海洋毒素，隨后，巖沙海葵毒素、西加毒素、短裸甲藻毒素、刺尾魚(yú)毒素等相繼被發(fā)現(xiàn)并確定結(jié)構(gòu)。最主要的海洋生物毒素可歸納為海洋生物堿、聚醚類和肽類毒素等。,海洋生物毒素,河豚毒素；章魚(yú)毒素;魚(yú)肉毒素；海參毒素。,,25屬，120余種,紅鰭東方鲀，屬鲀形目，鲀科，東方鲀屬，俗稱“河鲀”。紅鰭東方鲀的肉質(zhì)細(xì)膩，味道鮮美，歷來(lái)有“魚(yú)中之王”的美稱，性腺、肝臟、脾臟、眼睛、皮膚、血液等，誤食可致死。,河豚毒素（ tetrodoto

12、xin，TTX）,最知名的海洋生物毒素；通常只需氰化鉀五百分之一就可置人于死地；河豚毒中毒后，潛伏期短、病死率高，吸收后迅速作用于末梢神經(jīng)和中樞神經(jīng)系統(tǒng)，使神經(jīng)傳導(dǎo)障礙，首先感覺(jué)神經(jīng)麻痹，后運(yùn)動(dòng)神經(jīng)麻痹，嚴(yán)重的腦干麻痹導(dǎo)致呼吸循環(huán)衰竭。,1964年查明了分子結(jié)構(gòu)；1972年成功合成了河豚毒素。,,在有機(jī)溶劑和水中都不溶解，僅溶于醋酸等酸性溶劑，并且在堿性和強(qiáng)酸性溶劑中不穩(wěn)定；,河豚毒素的毒理作用,選擇性地阻斷鈉離子透過(guò)神經(jīng)細(xì)胞膜，

13、從而阻斷了神經(jīng)系統(tǒng)的興奮傳導(dǎo)；,TTX分布,TTX分布于陸地和海洋的許多動(dòng)物中，包括毫不相干的脊椎動(dòng)物、無(wú)脊椎動(dòng)物的體內(nèi)和體表，甚至海底沉積的生物中，如熱帶刺鰣魚(yú)、蟾蜍、哥斯達(dá)黎加的箭毒蛙、藍(lán)斑章魚(yú)、多棘槭海星、馬蹄形蟹、花紋愛(ài)潔蟹、腹足綱軟體動(dòng)物如硰羅法海螺、日本東風(fēng)螺、環(huán)節(jié)動(dòng)物以及其他的軟體動(dòng)物和線蟲(chóng)。,TTX起源（四種假說(shuō)）,內(nèi)因假說(shuō) 主張內(nèi)因說(shuō)的學(xué)者認(rèn)為河豚等含有的刺胞、毒腺中的蛋白質(zhì)毒素是內(nèi)源性毒素的來(lái)源。推測(cè)河豚魚(yú)

14、體內(nèi)有特定功能或微生物能將攝入的食物轉(zhuǎn)化為毒素。Matsumura 用人工授精法從河豚魚(yú)( Fugu niphobles) 卵母細(xì)胞發(fā)育的胚胎中發(fā)現(xiàn)河豚毒素的毒性隨胚胎發(fā)育不斷增高,提出TTX 是河豚魚(yú)胚胎的產(chǎn)物但始終沒(méi)有更多證據(jù)證實(shí)這種說(shuō)法,因此內(nèi)因說(shuō)沒(méi)有得到廣泛認(rèn)可。,,外因假說(shuō) 是日本學(xué)者清水、松居最早提出的。他們用含TTX 的餌料投喂養(yǎng)殖的無(wú)毒河豚及人工采苗飼育的河豚，結(jié)果發(fā)生毒化現(xiàn)象，推測(cè)毒素的起源可能是外因性的。,

15、食物鏈假說(shuō) 食物鏈假說(shuō)是由橋本野口發(fā)現(xiàn)并提出的，他從海螺、海星及花紋愛(ài)潔蟹( A tergatisf lori dus) 檢出高濃度的TTX ,為食物鏈起源假說(shuō)提供了證據(jù)。Noguchi 證實(shí)白法螺( B oshubora) 體內(nèi)的毒素是進(jìn)食了含TTX 的海星積累的,這是食物鏈假說(shuō)的又一例證。但這些動(dòng)物含毒程度為何因地區(qū)個(gè)體的不同有很大差別呢? 毒素起源于含毒餌料假說(shuō)也有不少難以自圓之處。,微生物起源假說(shuō) 由石灰藻和毒蟹的

16、內(nèi)臟分離的假單胞菌屬( Pseudomonas) 細(xì)菌培養(yǎng)液中得到2 個(gè)有毒成分,確證分別與河豚毒素及脫水河豚毒素一致,堿液分解也生成C9堿;高壓液相,紅外光譜、質(zhì)譜分析確證是TTX;分別注射小鼠腹腔,顯示了與河豚毒素和脫水河豚毒素相對(duì)應(yīng)的致死率,從而證實(shí)TTX是細(xì)菌的代謝產(chǎn)物,這是TTX起源于共生微生物的最早證據(jù)。迄今已發(fā)現(xiàn)很多產(chǎn)TTX 的微生物類群。因此主張微生物起源假說(shuō)的學(xué)者越來(lái)越多。,,1986 年日本學(xué)者野口和安元又首次從微生

17、物發(fā)現(xiàn)TTX 。隨后眾多的微生物如弧菌屬、假單胞菌屬、發(fā)光菌屬、氣單胞菌屬、鄰單胞菌屬、芽胞桿菌屬、不動(dòng)桿菌屬、鏈霉菌屬等中發(fā)現(xiàn)了TTX 及其類似物,從而支持了Mosher 的假設(shè)。,TTX的臨床用途,臨床上，河豚毒素針劑可代替嗎啡、度冷丁、阿托品和南美筒箭毒。用于治療神經(jīng)痛，起效較嗎啡慢，但鎮(zhèn)痛時(shí)間可達(dá)12-20小時(shí)。,一、用作鎮(zhèn)痛劑、麻醉劑，對(duì)于神經(jīng)痛、肌肉和關(guān)節(jié)創(chuàng)傷產(chǎn)生的疼痛，對(duì)晚期癌痛有顯著鎮(zhèn)痛作用，且不成臆。用于局部麻痹要比一

18、般局部麻經(jīng)強(qiáng)上萬(wàn)倍，比普魯卡因強(qiáng)16萬(wàn)倍，比狄布卡因(DIBUCCAINE)強(qiáng)1萬(wàn)倍。 二、用作搔癢鎮(zhèn)靜劑，對(duì)皮膚搔癢癥可以止癢而促其痊愈。三、用于呼吸鎮(zhèn)靜劑，治氣喘和百日咳。 四、用于鎮(zhèn)痙劑，治療松馳肌肉痙攣，胃痙攣和破傷風(fēng)痙攣等病的特效藥。五、由于河琢毒素具有充血作用，對(duì)陽(yáng)萎和婦女陰冷也有效。 六、具有尿意鎮(zhèn)靜作用，對(duì)遺尿癥有良效。 七、這種毒素還是生化試劑和皮膚防皺劑。,如何提取,河豚卵巢→水提取→除蛋白質(zhì)

19、→離子交換→脫色→活性炭吸附→濃縮→精制→結(jié)晶 。每100公斤河豚卵只能提取1克粗品，而將粗品純化成精品，其損耗率將是50%。由于河豚毒素得率低微，故全球每年的河豚毒素產(chǎn)量很少，有不少報(bào)道說(shuō)每年只產(chǎn)25克。,大量提取河豚毒素？？,可以從含有TTX的細(xì)菌中直接提取TTX。到時(shí)候，人們可以采用生物工程技術(shù)大量繁殖這類含有TTX的細(xì)菌，從而能保證TTX提取的原料來(lái)源。,章魚(yú)毒素,蛋白質(zhì)神經(jīng)毒素；唾液腺中發(fā)現(xiàn)；能舒張血管，使血流更暢通，

20、效果比硝酸甘油強(qiáng)1000倍；還能防止血栓形成。,魚(yú)肉毒素,又稱雪卡毒素；大分子聚醚化合物；毒性比河豚毒素大40~50倍；神經(jīng)毒素，通過(guò)激活鈣離子通道，使神經(jīng)細(xì)胞過(guò)度興奮；少量可作興奮劑；源于具毒擬翼藻，通過(guò)食物鏈進(jìn)入珊瑚礁魚(yú)體內(nèi)。,海參毒素,海參毒素,居維氏器或內(nèi)臟、皮膚、肌肉含毒；神經(jīng)毒素，阻斷神經(jīng)傳導(dǎo)；抗腫瘤和抗菌作用。 鮮活海參不可吃！,,3. 作用于心腦血管的藥物 多不飽和

21、脂肪酸（PUFA）：降低血小板黏性、增加血液流動(dòng)性、防止凝血、降血脂、降膽固醇。 角鯊烯：阻止體內(nèi)膽固醇的合成，降低膽固醇和三酰甘油的水平。 褐藻多糖：藻酸雙酯鈉、甘糖脂、D-聚甘酯、褐藻淀粉硫酸酯 酸性黏多糖、殼聚糖、蝦青素,?？舅?1）聚醚化合物（巖沙?？貉苁湛s、血壓升高，強(qiáng)心的作用；腫瘤促長(zhǎng)劑；2）十肽（黃海葵）：增強(qiáng)哺乳動(dòng)物心臟收縮力、抗癌。,4. 抗菌、抗病毒海洋藥物 頭孢菌素C是從