抗肿瘤海洋多糖研究进展.doc

1、抗肿瘤海洋多糖研究进展作者：史大华，刘玮炜，陶传洲，赵跃强，唐丽娟， 曹志凌【摘要】 海洋生物中存在许多天然活性多糖，由于生长环境特殊，这些海洋来源的多糖与陆地生物的多糖在结构和组成上存在明显差异，因此具有很多独特的生物学活性。海洋多糖抗肿瘤活性是其众多生物学活性中的研究热点，文章综述了国内外海洋多糖抗肿瘤作用的研究进展。【关键词】 海洋多糖; 抗肿瘤; 海洋植物; 海洋动物; 海洋微生物海洋中蕴藏着丰富的生物资源，海洋生物的种类约占地球生物总量的 87 %。这些生物生活在一个具有一定水压，较高盐度，较小温差，有限溶氧，有限光照的海水化缓冲体系中。由于特殊的生活环境，导致海洋生物体内多糖的合成

2、过程与陆地生物不同，并产生许多结构新颖作用特殊的活性物质1。多糖是其中一大类海洋生物活性物质，由各种海洋生物中分离的多糖，从来源可分为海洋动物多糖、海洋植物多糖和海洋微生物多糖。海洋多糖已证明其具有抗肿瘤、抗病毒、抗心血管疾病、抗氧化、免疫调节等多种生物活性和药用功能2。抗肿瘤海洋药物研究在该领域研究中一直起着主导作用，现已发现海洋生物提取物中至少有10%具有抗肿瘤活性，从海洋植物获得的化合物中 3.5%具有抗肿瘤或细胞毒活性3。海洋多糖物质的抗肿瘤活性也越来越受到关注。本文就海洋多糖在治疗肿瘤疾病方面的研究进展作一综述。1 各类海洋多糖的抗肿瘤活性1.1 海洋植物多糖的抗肿瘤活性 王辉等4研

3、究了香港海域 12 种海藻的水提物抗 HL-60 和 MCF-7 细胞株增殖的活性，8 种海藻提取物能抑制 HL-60 细胞的增殖，10 种提取物能抑制 MCF-7 的增殖。其中，网胰藻Hydroclathrus clathratus 具有较好的抗肿瘤细胞增殖作用，从该藻中提取的一些多糖组分对能抑制 HL-60 和 MCF-7 的增殖。从网胰藻中提取的抗肿瘤细胞增殖的多糖组分 H3-a 能显著抑制腹水型肉瘤 S180 的增殖。螺旋藻多糖 Polysaccharide of Spirulina, PS 是从钝顶螺旋藻Spirulina platensis 中提取的具有多种生物活性的天然糖蛋白类物

4、质，与其他多糖一样具有抗癌，抗辐射和提高机体免疫功能等作用，因而得到广泛的应用。1991 年刘力生等5证明它对腹水型肝癌细胞及肉瘤S180 有杀伤抑制作用;2000 年张以芳等6证明经长时间作用, 螺旋藻多糖可逐渐解体肺癌细胞、胃癌细胞和白血病细胞。褐藻多糖具有较强的生物学活性，不仅有免疫促进和抗病毒作用，而且还具有抗肿瘤活性。亨氏马尾藻 Sargassum henslowanum 硫酸多糖对小鼠艾氏腹水瘤和腹水型肉瘤 S180 有较明显的抑制作用7。羊栖菜Sargassum stenophyllum 中提取的多糖成分 SargA 具有抗血管生成活性和抗癌细胞的细胞毒活性8。鼠尾藻 Sarga

5、ssum thunbergii 多糖具有抗癌，驱虫，抑病毒和抗溃疡的作用9。从鼠尾藻中提取的多糖组分GIV-A 是一种岩藻多糖，该多糖在 20 mg/kg 的剂量下能显著抑制埃利希腹水瘤，该多糖能够增强巨噬细胞的噬菌作用，说明岩藻多糖的抗癌活性与其免疫增强作用有关10。结合超临界萃取技术、超声提取技术、膜过滤技术和离子交换技术从海蒿子中提取出两个高硫酸化的低分子量多糖组分 SP-3-1 和 SP-3-2。这两个多糖组分对 HepG2 细胞，A549 细胞和 MGC-803 细胞具有很好的抑制活性 11。用热水从海藻 Capsosiphon fulvescens 中提取的多糖 Cf-PS 剂量依

6、赖性地抑制人胃癌细胞株 AGS 细胞的增长，显著升高 caspase-3 的活性，降低 Bcl-2 的表达，诱导细胞的凋亡。实验表明，该多糖是通过抑制 IGF-IR 介导的 PI3K/Akt 途径诱导肿瘤细胞凋亡的12。从蛋白核小球藻中分离的两个多糖组分 CPPS Ia 和 CPPS IIa 在体外对人肺腺癌细胞A549 的增殖具有很好的抑制活性。其中，CPPS Ia 活性较好，在 1 mg/ml浓度下对 A549 的抑制率达 68.7%与阳性对照 5 氟尿嘧啶(68.5%)相当13。从黄褐盒管藻 Capsosiphon fulvescens 多糖中提取的一个水溶性的多糖组分可以剂量依赖性地抑

7、制人胃癌细胞 AGS 的增殖。该多糖组分处理 AGS 细胞使细胞中的 caspase-3 活性升高，Bcl-2 活性降低，同时使胰岛素样生长因子-受体的磷酸化水平降低，通过抑制 IGF-IR 信号途径和 PI3K/Akt 途径抑制癌细胞的增殖，诱导癌细胞的凋亡14。Umemura等15从微藻 Dinoflagellate Gymnodinium sp.中提取的多糖组分 GA3P可以抑制拓扑异构酶和拓扑异构酶的活性，对多种肿瘤细胞具有细胞毒活性。叶红等16从中药海藻海蒿子 Sargassum pallidum 中提取的多糖组分 SP-3-1 和 SP-3-2 对癌细胞株 HepG2，A549 和

8、 MGC-803 细胞表现出很好的抑制活性。这两个组分具有较高的硫含量，它们的抗癌活性与其分子量和含硫量有关。1.2 海洋动物多糖的抗肿瘤活性甲壳素(Chitin)，即几丁质、甲壳质，是来源于海洋无脊椎动物、真菌、昆虫的一类天然高分子聚合物，属于氨基多糖，学名为 - (1,4) -2-乙酰胺基-D-葡萄糖。甲壳素具有良好的抗肿瘤活性，特别是甲壳六聚糖。1985 年，Suzuki 等17就用甲壳六聚糖对小鼠进行抗肿瘤测试，结果显示该多糖可刺激免疫系统，诱导产生抗肿瘤细胞因子，其作用机理为：N-乙酰-D-糖胺(GlcNAc)或 D-糖胺(GlcN)残基与巨噬细胞表面受体结合后，激活巨噬细胞释放 I

9、L-1，同时引起 T 细胞表面 IL-2 受体表达，而这又加速了 T 细胞分化成熟为细胞毒性 T 细胞从而产生抗肿瘤作用。另外，壳多糖表面多带正电荷，可中和癌细胞表面的负电荷，具有直接抑制肿瘤细胞的作用18。鲨鱼骨中含有的软骨素是一种硫酸多糖，在髻鲨和姥鲨中均含有这种软骨成分，经处理提取到以氨基半乳糖和 Pro、Gly 为主的肽葡聚糖，经动物实验证明，该成分能抑制肿瘤周围血管的生长，使肿瘤细胞缺乏营养而萎缩19。刘春晖等20从大连紫海胆 Strongylocentrotus nudus 的卵中提取了一个水溶性的多糖组分 SEP，该组分对可以显著抑制腹水型肉瘤S180 的增长。SEP 也可以刺激

10、荷 S180 肉瘤小鼠脾淋巴细胞的增殖，表明该多糖的抗肿瘤作用可能与其免疫调节作用有关。从菲律宾蛤仔Ruditapes philippinarum 中提取出两个水溶性的多糖 PEF1 和 PEF2，分子量分别为 2.0106 和 5.0103。两个多糖组分对肝癌细胞 SMMC-7721都有很好的抑制活性，且 PEF1 的活性比 PEF2 的活性好。PEF1 和 PEF2 也能剂量依赖性地抑制腹水型肉瘤 S180 的增殖21。1.3 海洋微生物多糖的抗肿瘤活性海藻表面生活菌 Flawbacterium ugliginorinactan MP-55 产生的，主要由葡萄糖、甘露糖和素角藻糖组成的中性

11、杂多糖 marinactan 能抑制腹水型肉瘤 S180 细胞的生长22。给小鼠每天注射 Marinactan1050 mg/kg，10 d 就对实体瘤 S180 的生长有抑制作用，抑瘤率为 70%90%。Masahiro 等23从海洋 Pseudom onas SP .WAK2 1 菌株的培养液中分离和纯化的硫化多糖B-1，对人类肿瘤细胞具有细胞毒性，对 39 株细胞系作用的平均半数抑制浓度为 63.2 g/ml，对中枢神经肿瘤和肺部肿瘤细胞系尤其敏感。梁静娟等24从广西北部湾红树林海洋瘀泥中筛选到一株短小芽孢杆菌 Bacillus pumilus PLM 4，该菌的发酵液对人喉癌细胞 He

12、p22、肝癌细胞 BEL27404 和舌癌细胞 TCA8123 的生长都有抑制活性。发酵液经乙醇沉淀和凝胶柱层析纯化可得到具有抗肿瘤活性的多糖纯品。从海洋真菌 YC (Keissleriella sp. YC4108, 代号: YC)中得到的多糖 YCP 可显著提高荷瘤小鼠的免疫功能，对小鼠 Lewis 肺癌移植瘤的生长有显著抑制作用25。2 展望海洋生物的多样性决定了海洋多糖的多样性，从海洋植物、动物和微生物中都分离到了具有抗肿瘤活性的多糖类物质。随着研究不断深入，相信会有更多的具有抗肿瘤活性的多糖被发现。由于多糖的结构不同，其抗肿瘤的机理也不尽相同：有的多糖通过增强机体的免疫活性产生抗肿瘤

13、活性;有的多糖直接具有细胞毒活性或诱导肿瘤细胞的凋亡;有的多糖抑制肿瘤细胞中的拓扑异构酶活性;有的多糖抑制血管的生成。研究海洋多糖的抗肿瘤机制，对于海洋多糖的开发具有重要的意义。有些海洋多糖的抗肿瘤活性不强或具有一定的毒副作用，可以通过人工修饰的方法对其进行改造。抗肿瘤海洋多糖的研究正处在发展时期，正从一般药效学向作用机制深入，由细胞水平向分子水平、基因水平深入。随着海洋生物活性多糖筛选技术的发展，将会有很多特异、高效和结构新颖的抗肿瘤活性多糖被发现和利用。【参考文献】1 徐 静，谢蓉桃，林 强，等. 海洋生物多糖的种类及其生物活性J. 中国热带医学，2006，6(7):1227.2 黄益丽，

14、郑天凌. 海洋生物活性多糖的研究现状与展望J. 海洋科学，2004,28(4):58.3 Faulkner DJ . Highlights of marine natural products chemistry (1972-1999) J. Natural product reports，2000，17(1):1.4 Wang Hui，Chiu LCM，Ooi VEC，et al. Seaweed polysaccharides with anticancer potentialJ. Botanica Marina，2008，51(4): 313.5 刘力生，郭宝江，阮继红，等. 螺旋藻多糖

15、对移植性癌细胞的抑制作用及其机理的研究J .海洋科学，1991，5:33.6 张以芳，段 刚，刘旭川. 螺旋藻及其多糖、多糖蛋白提取物对体外癌细胞的抑制作用J.海洋科学，2000，24(3):16.7 卢睿春，侯振建，刘婉乔. 亨氏马尾藻硫酸多糖抗肿瘤活性研究J. 海洋科学，1998，3: 63.8 Dias PF，Siqueira JM，Vendruscolo LF，et al. Antiangiogenic and antitumoral properties of a polysaccharide isolated from the seaweed Sargassum stenophyl

16、lumJ. Cancer Chemotherapy and Pharmacology，2005，56(4): 436.9 赵季勋. 鼠尾藻多糖化学成分及抗溃疡作用的研究J . 海洋药物，1987，1:19.10 Itoh H，Noda H，Amano H，et al. Antitumor activity and immunological properties of marine algal polysaccharides，especially fucoidan，prepared from Sargassum thunbergii of PhaeophyceaeJ. Anticancer R

17、esearch，1993，13 (6A):2045.11 Ye H，Wang K，Zhou C，et al. Purification，antitumor and antioxidant activities in vitro of polysaccharides from the brown seaweed Sargassum pallidumJ. Food Chemistry，2008，111: 428.12 Kwon MJ，Nam TJ. A polysaccharide of the marine alga Capsosiphon fulvescens induces apoptosi

18、s in AGS gastric cancer cells via an IGF-IR-mediated PI3K/Akt pathwayJ. Cell Biology International，2007，31:768.13 Sheng JC，Yu F，Xin ZH. Preparation，identification and their antitumor activities in vitro of polysaccharides from Chlorella pyrenoidosaJ. Food Chemistry，2007，10:5533.14 Kwon MJ，Nam TJ. A

19、polysaccharide of the marine alga Capsosiphon fulvescens induces apoptosis in AGS gastric cancer cells via an IGF-IR-mediated PI3K/Akt pathwayJ. Cell Biology International，2007，31:768.15 Umemura K，Yanase K，Suzuki M，et al. Inhibition of DNA topoisomerases I and II，and growth inhibition of human cance

20、r cell lines by a marine microalgal polysaccharideJ. Biochemical Pharmacology，2003，66(3):481.16 Ye Hong，Wang Keqi，Zhou Chunhong，et al.，Purification，antitumor and antioxidant activities in vitro of polysaccharides from the brown seaweed Sargassum pallidumJ. Food Chemistry，2008，111:428.17 Suzuki K，Oka

21、wa Y，Hashirmoto K，et al. Protecting effect of chitin and chitosan on experimentally induced murine candidiasisJ. Microbiol . Immunol，1984，28:903.18 竺国芳，赵鲁杭. 几丁寡糖和和寡糖的研究进展J. 中国海洋药物，2000，19(1):43.19 徐 静，谢蓉桃，林 强，等. 海洋生物多糖的种类及其生物活性J. 中国热带医学，2006，6(7):1227.20 Liu Chunhui，Lin Qinxiong，Gao Yi，et al. Charac

22、terization and antitumor activity of a polysaccharide from Strongylocentrotus nudus eggsJ. Carbohydrate Polymers，2007，67:313.21 Zhang Li，Liu Wanshun，Han Baoqin，et al. Isolation and characterization of antitumor polysaccharides from the marine mollusk Ruditapes philippinarumJ. European Food Research

23、and Technology，2008，557(1):103.22 王安利，王维娜，张亚娟，等. 海洋微生物是开发海洋药物的重要资源J. 海洋科学，2002，26(9) :7.23 Masahiro M，Takao Y，Mikihiko N，et al. Structural revision of sulfated polysaccharide B-1 isolated from a marine pseudomonas species and its cytotoxic activity against human cancer cell lines J . Marine Biotechnology，2003，5 (1):13.24 梁静娟，庞宗文，王松柏，等. 红树林海洋细菌 PLM4 抑制肿瘤细胞生长活性多糖的纯化及结构分析J. 热带海洋学报，2008，27(1):52.25 陈 真，钱之玉，郭青龙，等. 海洋真菌多糖 YCP 对荷瘤小鼠肿瘤生长及免疫功能的影响J.中草药，2006，37(2):241.