螺旋藻中生物活性物质的药理作用研究进展

螺旋藻中生物活性物质的药理作用研究进展

部音利冯亚非*

（广东海洋大学食品科技学院湛江 524088）

螺旋藻属于蓝藻门、蓝藻纲、段殖体目、颤藻科、螺旋藻属，是大规模工业化生产的微藻类之一。自从1940年法国药学家克雷曼博士在非洲发现它的营养价值之后，科学家们对螺旋藻的研究就从未中断。国内外大量研究表明，螺旋藻不仅是营养成分最全面、最均衡的食品之一，而且能够增强机体免疫力、抗肿瘤、抗氧化、降血脂、防贫血，并对糖尿病、胃肠道溃疡、过敏症等有一定的疗效。螺旋藻的主要生物活性物质有螺旋藻多糖、藻胆蛋白、β-胡萝卜素、γ-亚麻酸和SOD等，近年来对它们的药理活性进行了大量研究并取得了一些成果，为螺旋藻的进一步药用开发奠定了基础。

1 螺旋藻多糖

1.1 化学结构

研究表明，螺旋藻多糖是一种酸性杂多糖，由L-鼠李糖、D-木糖、D-葡萄糖、D-半乳糖、D-阿拉伯糖、D-甘露糖和葡萄糖醛酸等组成[1]，钝顶螺旋藻多糖的相对分子质量为12590，极大螺旋藻多糖相对分子质量为29500，这两种多糖均由藻体制备，糖苷键为α型。另有研究报道，钝顶螺旋藻中分离得到硫酸酯化多糖，有D-果糖的存在。

1.2 药理活性

1.2.1 提高免疫力、抗肿瘤作用

抗肿瘤功能是螺旋藻多糖最重要的生物活性作用之一，也是研究最活跃的部分。药理和临床实验证明[2]，螺旋藻多糖具有抑制小鼠S-180肉瘤、乳腺癌细胞B37、白血病细胞Ks62、腹水型肝癌细胞和HL60人早幼粒细胞性白血病等细胞生长的生物学效应。一般认为，螺旋藻多糖不能损伤癌细胞DNA的复制模板，也不能直接杀伤癌细胞，而只是代谢性地抑制癌细胞DNA的合成，因此螺旋藻多糖的抗肿瘤作用主要是通过提高机体的免疫功能而间接抑制肿瘤的生长。螺旋藻多糖作为一种免疫增强剂，一方面能增强骨髓细胞的增殖活力，有利于巨噬细胞、T淋巴细胞和B淋巴细胞等免疫细胞的形成和活性的激活；另一方面能促进白细胞介素II的生成，通过促进血清蛋白的生物合成调节机体抗体的形成；再者，螺旋藻多糖能促进脾、胸腺等免疫器官的生长，减轻或消除免疫抑制剂对机体免疫系统的抑制作用。

1.2.2 抗氧化、抗衰老作用

自由基学说认为，人体衰老与自由基密切相关，超氧化物歧化酶(SOD)是人体内自由基清除剂。研究表明，螺旋藻多糖能提高由D—半乳糖创建的衰老型实验小鼠红细胞、脑和肝的SOD活力，并能明显改善与衰老有关的各项指标，表现出良好的抗衰老作用。李春坚的研究也表明，螺旋藻可显著提高小鼠全血SOD 和谷胱甘肽过氧化物酶的活性。对螺旋藻多糖的抗氧化特性进行研究中，发现当

*湛江市科技招标项目（0409089）

作者简介：部音利（1984—），女，硕士研究生，研究方向海洋药物。通讯方式：广东湛江市海滨大道南40#金豪花苑18D，邮编：524005，E-mail: fyfmy@https://www.360docs.net/doc/812480306.html,.

其浓度仅为2.5×10-4 g/L时即具有显著的清除脂质自由基的活性。可见，螺旋藻多糖通过提高血浆中的SOD活性，减少脂质过氧化物的生成，减弱其对细胞膜的损害程度，延缓细胞的衰老死亡，因而具有良好的抗衰老作用[3]。

1.2.3 抗病毒作用

螺旋藻多糖的抗病毒作用现己引起医药界的高度重视，尤其是硫酸化多糖的强力抗病毒活性，显示了广阔的药用前景。从螺旋藻中提取出的一种含钙的硫酸化多糖(简称为Ca-SP)能有效抑制疽疹病毒(HSV-1)和人类免疫缺陷病毒(HIV-1)等具囊膜的病毒。汪廷等研究发现，螺旋藻多糖对乙型肝炎病毒具有明显的抑制作用[4]。于红等发现螺旋藻多糖可干扰病毒向宿主细胞吸附，并可有效地抑制病毒的复制，但不影响病毒的释放；PSP亦可明显抑制HSV-1糖蛋白gG mRNA的表达。表明PSP抗病毒靶位在于阻断病毒吸附和抑制感染细胞内病毒的复制及抑制HSV糖蛋白基因的转录。PSP可抑制乙型肝炎e抗原（HB-eAg）、表面抗原（HB-sAg）的分泌及细胞HBV—DNA的复制，抑制作用具有明显的剂量反应关系。

1.2.4 降血糖作用

左绍远等[5]在研究螺旋藻多糖降血糖活性时发现，由链脲佐菌素引起的糖尿病实验小鼠分别灌胃给药100 mg/kg和200 mg/kg的PSP，连续lOd后，血糖值与对照组相比分别降低了23.6%与30.1%，达到极显著水平。同时，相同剂量的PSP还可显著抑制由肾上腺素与葡萄糖所引起的小鼠的血糖升高，从而表明PSP 可抑制肾上腺素刺激肝糖原分解及葡萄糖在肠道内吸收的作用。此外，还发现PSP能明显改善由四氧嘧啶(ALX)引起的糖尿病大鼠的高血糖与高血脂症状。1.2.5 抗辐射作用

张成武等[6]报道，腹注PSP 125 mg／kg可刺激Co60辐射后小鼠粒单系祖细胞和造血干细胞的形成，并增加骨髓有核细胞的数量，增强辐射后小鼠外周白细胞功能的恢复。庞启深等进一步用核酸内切酶实验考察了PSP对辐射损伤的保护机制。发现PSP能显著增强辐射引起的切除修复活性与程序外DNA合成，而且还能延缓以上2个重要修复反应的饱和度。许昌韶等发现，PSP可提高或保护内源性SOD，使之能够更好地对抗由辐射产生的自由基，让生物大分子免受损伤，达到抗辐射的目的。这些研究表明，PSP对放射性损伤有很好的促进修复作用。PSP具有较好的抗辐射作用，可防止肿瘤病人因放化疗引起的白细胞破坏，是肿瘤病人理想的辅助治疗药物，进一步扩大了PSP在肿瘤治疗方面的应用价值。

此外，PSP还有抗炎、抗消化溃疡、抗凝血、抗血栓、抗水肿、抗突变、降血压等多种药理作用。

2 藻胆蛋白

2.1 藻胆蛋白的结构

螺旋藻中藻胆蛋白有两种：藻蓝蛋白(PC)和别藻蓝蛋白(APC)。藻胆蛋白是由脱辅基蛋白和藻蓝素（开链的四吡咯发色团）通过一个或两个硫醚键共价连接而成的结（缀）合蛋白。每种藻胆蛋白由等摩尔量的α和β亚基构成，α亚基的大小约为13kD-20kD，β亚基约为14kD-24kD。藻蓝蛋白的α亚基含1个藻蓝素，β亚基含2个藻蓝素，而别藻蓝蛋白的每个亚基中皆只有1个藻蓝素[7]。所有的藻胆蛋白的晶体结构均十分相似，即α亚基和β亚基靠静电相互作用形成有部分重叠的“弯月”形单体(αβ)，3个单体(αβ)围绕中心轴形成一个具中央空洞的圆盘形三聚体(αβ)3，如果藻胆蛋白是六聚体形式(αβ)6，则由两个圆盘形的

三聚体(αβ)3垛叠在一起形成[8]。藻胆蛋白在生物体内以一定的顺序排列，组成藻胆体，其核心部位是别藻蓝蛋白，以别藻蓝蛋白为核心，向外放射状排列六根由藻红蛋白和藻蓝蛋白组成的天线杆，各蛋白质之间由连接蛋白连接[9]。藻胆蛋白是一种营养丰富的蛋白质，其氨基酸组成齐全，必需氨基酸含量高，占氨基酸总量的37.42%。

2.2藻胆蛋白的药理学活性

2.2.1 增强免疫力

Schwarts[10]研究发现，藻胆蛋白能促进动物血细胞再生，提高淋巴细胞活性，通过淋巴系统提高机体免疫功能，全面增强机体的防病抗病能力，可防治癌症、溃疡和血栓等疾病。张成武等人[11]的研究结果表明，藻蓝蛋白具有较高的促红细胞生成素(EPO)活性，它能直接刺激CFU-E 的形成，对骨髓造血具有刺激作用。彭卫民等[12]进行的动物试验结果显示，藻胆蛋白能提高淋巴细胞活性，通过淋巴系统提高机体免疫力，增强机体的防病抗病能力。唐玫等[13]研究发现藻蓝蛋白能促进PHA诱导的正常小鼠脾淋巴细胞增殖、增强空斑形成细胞溶血能力和血清中溶血素的含量，显著对抗氢化可的松对机体免疫功能的损伤。另外，藻胆蛋白还可以缓解化疗药物对机体的伤害。杨雨等[14]通过发酵得到的重组别藻蓝蛋白HAPC对S180荷瘤小鼠有明显的升高白细胞的作用，配伍抗肿瘤化疗药物环磷酰胺(CTX)后，能有效对抗CTX导致的白细胞减少。

2.2.2 抗肿瘤

早在1982年，日本学者Iijima和Fujii[15]就已发现，给注射有肝癌细胞的小白鼠口服藻蓝蛋白后，成活率明显提高。随着研究的深入，越来越多的试验结果表明，藻胆蛋白对多种肿瘤细胞具有抑制效果。张成武等[16]报道，PC浓度为80mg/L 时对人血癌细胞株HL-60、K-562和U-937的生长均有显著抑制作用(抑制率在30％~50％左右)；王勇等[17]报道同样浓度的PC对HeLa细胞的抑制率为31％；张少斌等[18]报道PC浓度在200 mg／L时对人白血病Jurkat细胞的抑制率接近50％。郭宝江等[19]的研究成果表明，光固定化硒化藻蓝蛋白浓度为0.5mg/well及

1mg/well时，对肝癌细胞7402的抑制率可达55%、66%。

2.2.3 光敏剂

光动力治疗(photodynamic therpy, PDT)肿瘤细胞是近年发展起来的一种新方法。其原理是利用一些荧光量子产额高的光敏剂注射入体内，有选择性地滞留在肿瘤组织中，当用适当波长的强光照射后，光敏剂吸收光子，跃迁至激发态，再将能量传给周围的氧分子产生单线态氧。单线态氧是强毒性剂，可以杀伤肿瘤细胞，以达到治疗肿瘤的目的。但大多数光敏剂存在一定的毒副作用，且为了避免正常组织受损，治疗后患者必须避光生活，这对患者的生活质量造成了极大的影响。而采用藻胆蛋白作为光敏剂的优势就在于，它的光敏效应强，治疗方便，能够特异性地聚集在肿瘤细胞周围，杀灭和抑制肿瘤细胞作用强，无毒副作用，且患者无需避光[20]。黄蓓等[21]用藻红蛋白R-PEβ亚基、藻蓝蛋白的CCP1、CCP3片段与癌光啉photofrin Ⅱ作为光敏剂，研究比较它们的PDT效果及日光光敏作用。结果显示，与市售photofrin Ⅱ相比,R-PEβ亚基、CCP1、CCP3光谱单一，PDT作用效果良好，毒副作用弱，可作为新一代光敏剂选择的对象。

2.2.4 其它

此外，藻胆蛋白还具有其它一些药理活性。王元勋等[22]发现用PC饲喂小鼠能显著提高运动耐力。张成武等[23]抗辐射动物实验证明PC有抗辐射作用，结果还说明了PC可能促进了受辐射动物造血功能的恢复。赵井泉等[24]的研究结果表

明，藻蓝蛋白对羟基自由基有强的清除作用，并测量得到清除反应速率常数在(2.8~5.6)×109L·mol-1·S-1之间。汤国枝等[25]从钝顶螺旋藻中分离得到的一种分子量为15kDa藻胆蛋白组分，具有刺激红细胞集落生成的作用。

3β-胡萝卜素

β-胡萝卜素在藻类中的存在很丰富，其中盐藻中的天然β-胡萝卜素含量最高，是水果和蔬菜的几百倍，螺旋藻中β-胡萝卜素的含量比胡萝卜的含量则高出1.5倍。目前，从盐藻、螺旋藻中提取β-胡萝卜素已取得成功。

作为食品添加剂，β-胡萝卜素主要起色素和营养强化剂的作用。联合国粮农组织(FAO)和世界卫生组织(WHO)食品添加剂委员会一致推荐并认定β-胡萝卜素是A类营养色素。目前世界上已有50多个国家和地区给以批准使用，我国也将其列人了国家标准食品添加剂。在医学上，β-胡萝卜素除了用于维生素A 缺乏症和光敏感患者的治疗外，近年来的研究还发现天然β-胡萝卜素在防癌抗癌方面和预防心血管疾病方面也有明显的作用。β-胡萝卜素不仅仅是维生素A 的前体物质，大量实验还证明，β-胡萝卜素有很强的抑制肿瘤转化的作用，可减少紫外光和化学肿瘤促进剂诱发的癌变。β-胡萝卜素对自由基有很强的瘁灭作用，这一作用可减少过氧化物对组织的损伤。β-胡萝卜素可促进吞噬细胞和淋巴细胞的功能，并可促进细胞释放一些抗肿瘤因子[26,27]，天然β-胡萝卜素还对结肠癌、口肠癌、口腔溃疡、皮肤病等有很好的疗效。β-胡萝卜对眼睛白内障和黄斑变性病以及心血管病也有一定的防护作用[28]。多吃富含β-胡萝卜素蔬菜、水果的人血清内的β-胡萝卜素高于平均水平，可降低肺癌、胃癌、食道癌、前列腺癌的发病率。美国已于1985年将天然胡萝卜素编入“美国药典”。

关于β-胡萝卜素在机体内的生理活性与防治疾病的机理，人们也进行了深入的研究与探索。现在倾向于认为β-胡萝卜素是极好的抗氧化剂，在人体内能起到清除氧自由基的作用，因而使得人体的免疫功能得到提高，并起到预防癌变、防止肿瘤转移和预防心血管疾病的作用。这已为国际癌症研究中心、美国国家癌症研究所、美国癌症学会确认。

4γ-亚麻酸

螺旋藻除含有人体必不可少的八种氨基酸及丰富的维生素外，还含有γ-亚麻酸(GLA)。螺旋藻中多不饱和脂肪酸含量很高，其γ-亚麻酸(GLA)含量占其脂肪酸的8%—25%左右[29]。它具有防止血脂沉积，抑制血小板聚集的作用，对防治心脑血管疾病和肿瘤的发生，延长人类寿命起到积极的作用。

孔秀芹等[30]利用从螺旋藻中提取的γ-亚麻酸甲酯(GLAME)，分别制成含GLAME0.25%、0.5%、1%的饲料喂饲正常大鼠和高脂膳食喂养形成的高脂血症大鼠，连续4周，测定血脂、肝脂及血浆和肝脏丙二醛(MDA)含量。结果表明：GLAME能显著降低正常大鼠和高脂血症大鼠血浆TC、TG、LDL-C含量和AI，升高HDL-C含量和HDL-C/TC，能降低正常大鼠和高脂血症大鼠血浆和肝脏MDA含量及肝胆固醇含量，降低高脂血症大鼠肝指数(肝重/体重)，但对正常大鼠的肝指数无明显影响。

5 超氧化物歧化酶

超氧化物歧化酶(简称SOD)是一类专一清除超氧阴离子的金属酶，可分为Cu,Zn-SOD、Mn-SOD和Fe-SOD。Fe-SOD主要存在于原核生物和低等植物中，有些生物体在诱导条件下也会表达Fe-SOD[31]。螺旋藻中存在Fe-SOD而不含其他类型的SOD，故从螺旋藻中分离纯化Fe-SOD最为理想。夏文超等[32]报道了从钝顶螺旋藻中分离纯化Fe-SOD的方法，得到了高纯度、高活性的Fe-SOD。

实验结果表明，螺旋藻Fe-SOD的亚基分子量约为21ku，该酶的紫外区最大吸收值为279nm，经金属元素测定及含量分析表明，酶分子仅含Fe，且每个亚基有0.7个Fe原子。钝顶螺旋藻Fe-SOD含有较多的Gly和Asp，而碱性氨基酸与酸性氨基酸之比为1∶2.7。另一个显著特点是该酶不含Cys，表明该酶的亚基间和亚基内均无二硫键存在。用邻苯三酚自氧化法测定得酶的最适pH为8.2，最适温度为25°C。

综上所述，螺旋藻作为大规模人工养殖、原料充足的藻类，随着对其药理活性的进一步深入研究，螺旋藻将拥有广阔的药用开发前景。

参考文献（略）

螺旋藻中生物活性物质的药理作用研究进展

部音利冯亚非

（广东海洋大学食品科技学院湛江 524088）

摘要：目的螺旋藻的主要生物活性物质有螺旋藻多糖、藻胆蛋白、β-胡萝卜素、γ-亚麻酸和超氧化物歧化酶等，介绍近年来对它们药理活性的研究进展。方法分类总结螺旋藻中生物活性物质的结构及药理作用研究成果。结果螺旋藻中生物活性物质具有提高人体免疫功能、抗肿瘤、辅助激光治癌、抗贫血、降低血脂、抗胃溃疡、和抗氧化等多方面的药理作用。结论螺旋藻的药用开发前景广阔。关键词：螺旋藻；生物活性物质；药理活性

Research Progress of Pharmacological Effects of Biological

Activity Substances from Spirulina

BU Yin-li FENG Ya-fei

(College of Food Science and Technology, Guangdong Ocean University, Zhanjiang 524088) Abstract:【Objective】To introduce the pharmacological effects of biological activity substances from spirulina．【Methods】The research advance of chemical structures and pharmacological effects of polysaccharide, phycobiliproteins, β-carotene, γ-linolenic acid and superoxide dismutas was reviewed.【Results】The biological activity substances from spirulina have the actions of increasing immunity, enhancing curative of tumor treatment with laser, reducing the concentration of lipoid，inhibiting anemia and gastric ulcer, antimutagensis and antioxidation, etc．【Conclusion】The make use of spirulina for medicines will be hopeful. Keywords: spirulina;biological activity substances;pharmacological effects;