丁彦明，张海涛

(广东医科大学生物化学与分子生物学研究所，广东 湛江 524023)

海洋中的物种极其丰富，世界上约80%的动物和植物生活在海洋中[1]。此外，海洋环境与陆地环境有较大差异，其高压、高盐、无光照等特殊环境使海洋生物在进化过程中形成了独特的结构，在其生长和代谢过程中能够产生具有特异性结构和特殊生理活性的天然产物[2]，如萜类、酚类、脂类、多糖和多肽类等[3-7]。红藻门是藻类植物的一门，该门只有红藻纲一纲，而红藻纲又分为两个亚纲：紫菜亚纲和真红藻亚纲。红藻绝大部分生长于海洋，是海洋大型海藻中的最大类群，绝大多数为多细胞体，极少数为单细胞体，藻体呈紫红、玫瑰红、暗红等颜色。随着研究的深入，红藻除被用作食品工业原料、肥料和饲料外，其药用生物活性物质也越来越受到人们的关注[8]。目前关于红藻提取物中生物活性物质的研究也取得一定的研究进展，红藻分布广泛、种类繁多，针对红藻门及其提取物相关生物活动的研究仍在不断增加[9-11]。现就红藻门植物提取物生物活性的研究予以综述，以期为红藻的新药开发提供依据。

1 红藻门植物提取物的活性物质

1.1多糖 多糖类化合物广泛分布于自然界，对于生物除支架作用外，还存在广泛的生物活性。海藻中多糖含量丰富，其中海藻胶占细胞干重的20%～30%[12]。以往研究表明，红藻多糖是由α-(1,3)和β-(1,4)糖苷键交替连接而成的半乳聚糖(或半乳糖胶)，富含羟基，呈现亲水性和水溶性，且羟基之间易形成氢键[13]。目前研究发现，红藻多糖具有抗氧化、抗肿瘤、抗炎、抗凝血、免疫调节等作用[14]。此外，利用红藻多糖作为载体或合成材料以发挥其相关生物活性也是较常见的研究方向，如有研究以乙二胺修饰的条斑紫菜多糖作为基因载体，与一组编码Ascl1、Brn4和Tcf3(pABT)的质粒自组装成纳米颗粒，发现基于条斑紫菜多糖的非病毒基因共传递系统是一种有前景的神经细胞生成方法，有助于修复神经损伤[15-16]。此外，他们又以紫菜多糖为单一碳源，乙二胺为表面钝化剂，合成了多功能荧光碳点，并将该荧光碳点应用于外胚层间充质干细胞的高效非病毒基因诱导，证明紫菜多糖衍生荧光碳点可被开发成一种安全高效的基因诱导成人干细胞分化的载体[15-16]。

1.2多肽 小分子多肽因分子量小、空间结构简单、稳定性高，免疫原性低甚至无免疫原性，同时易被机体吸收且具有多种生物活性而成为多肽类药物的研究热点。红藻门中的一些藻类(如紫菜、龙须菜)蛋白质含量丰富，且富含人体必需氨基酸，为开发多肽类药物提供了丰富的资源。有研究发现，大部分的生物活性肽以非活性状态存在于蛋白质长链，当采用适当的蛋白酶水解时，其分子片段与活性被释放出来[17-18]，发挥抗肿瘤、抗病毒、抗菌活性等作用，目前在多肽疫苗、心血管病等诊断方面的相关研究也取得了较大进展。

1.3酚类 海藻中的酚类物质主要为多酚或溴酚类化合物，其中红藻为溴酚类化合物的重要来源，也是海洋生物特有的卤代化合物，这种卤代化合物大多具有特殊的化学结构和独特的生物活性，是获取全新结构新药的重要化合物来源[19]。以往研究表明，该类化合物在抗炎、抗菌、抗肿瘤、α-葡萄糖苷酶抑制、蛋白酪氨酸磷酸酶抑制等方面表现出独特的生物活性[20-24]。目前临床上已将其用于糖尿病、恶性肿瘤、动脉粥样硬化等疾病的治疗，且已获得发明专利或新药批件[25-26]。

1.4萜类 萜类是海藻产生的一类次生代谢产物，大多为卤代或芳香族萜类化合物，具有抗菌、抗肿瘤等活性[27-28]。红藻中的凹顶藻属海藻是萜类化合物的重要来源，具有新颖的异戊二烯结构单元，并具备较强的生物活性。有研究显示，凹顶藻属海藻在抗菌、拒食驱虫、细胞毒和抗肿瘤方面具有较好的效果[29-30]。但由于凹顶藻次级代谢产物类型丰富，且受种属和产地等因素的影响，其次级代谢产物结构也存在差异。目前，探寻更多具有独特生物活性的凹顶藻属海藻次级代谢产物，以研究和开发更多的药物仍是研究热点。

2 红藻门植物提取物的生物活性

2.1抗氧化性 氧化自由基由人体新陈代谢或外界因子诱发产生，其发生来源多样，较常见的包括酶、线粒体和氧化还原金属离子源[31]。过量的氧化自由基能够破坏人体内的大分子物质，如细胞的磷脂膜、蛋白质和DNA等，造成生物膜系统损伤以及细胞内氧化磷酸化障碍，可能会引起人体衰老、癌症以及神经性疾病等。抗氧化活性是海藻活性研究的热点，Sudharsan等[32]从红藻S.hypnoides中分离纯化了一种分子量为16 000的硫酸化半乳聚糖，测定了其生化性质，并通过实验表明该种硫酸化半乳聚糖具有较好的抗氧化性能。Harnedy等[33]从掌形藻的蛋白水解液中鉴定出17个新的肽序列，其中丝氨酸-天冬氨酸-异亮氨酸-苏氨酸-精氨酸-脯氨酸-甘氨酸-甘氨酸-天冬氨酸-蛋氨酸的氧自由基吸收能力和铁还原抗氧化能力活性最高。Syad等[34]探究了红藻提取物对具有氧化应激表现疾病的作用，研究发现红藻Gelidiella acerosa提取物可显著恢复抗氧化剂酶水平，且可防止由β淀粉样蛋白25～35诱导的细胞内活性氧类的形成，从而保护PC12细胞免受大分子物质的损害，表明该提取物对阿尔茨海默病具有神经保护作用。Ge等[35]研究表明，三列凹顶藻的提取物溴倍半萜烯Aplysin能减轻酒精诱导的氧化应激，从而有效预防酒精性肝损伤。

2.2抗炎活性 炎症是具有血管系统的活体组织对各种损伤因子所产生的一种复杂性防御反应，通常情况下对机体是有益的，但过度的炎症反应则会对人体自身组织产生攻击，进而造成损害。

炎症是一个复杂的机体反应，常伴随白细胞介素-1β、肿瘤坏死因子-α、白细胞三烯等炎症介质水平的升高。通过降低环加氧酶-2、5-脂氧合酶等的活性从而抑制炎症介质的生成是寻找抗炎活性物质的重要途径，Antony等[36]从缢江蓠中分离出一种新的化合物methyl-16(13→14)-abeo-7-labdene-(12-oxo) carboxylate，与非甾体抗炎药布洛芬相比，其抗促炎性5-脂氧合酶(IC50=0.86 mg/mL)的活性更强；Makkar和Chakraborty[37]从红藻Gracilaria opuntia中分离出一种新的吗啉生物碱3-(2-ethyl-6-((3Z,7Z)-1,2,5,6-tetrahydroazocin-5-yl)hexyl) morpholin-6-one，与非甾体抗炎药相比，这种化合物的环加氧酶-2抑制活性(IC50=0.84 mg/mL)和体外5-脂氧合酶抑制活性(IC50=0.85 mg/mL)更强。直接抑制炎症介质的分泌也是一个有价值的途径，Alarif等[38]从钝形凹顶藻的有机提取物中分离出3种新的烯炔衍生物，即烯炔衍生物1～3，并通过抑制人外周血单个核细胞中炎症介质(如肿瘤坏死因子-α、白细胞介素-1β和白细胞介素-6)的释放发挥抗炎作用，表明分离的代谢物具有显著的抗炎作用。Yanagido等[39]研究了4个具有不同生长背景的条斑紫菜获得的多糖(D1～D4)的抗炎特性，4种多糖对脂多糖刺激的RAW264.7细胞分泌一氧化氮和肿瘤坏死因子-α的抑制活性不同，其中D2-多糖的抑制作用最高，而D3-多糖和D4-多糖几乎无活性，并根据进一步的降解实验推测分子大小是影响多糖抗炎活性的重要因素。

2.3抗肿瘤活性 恶性肿瘤严重威胁着人类的生命健康，防治恶性肿瘤成为全球最重要的公共问题之一。在恶性肿瘤的治疗中，大多数药物在控制癌细胞增殖分化的同时也会对机体其他正常细胞和组织造成严重损伤，产生严重的不良反应。因此，从自然界中寻找不良反应小的天然药物成为未来的研究方向。

抗肿瘤机制大致可以分为两种：一种是自身具有毒性，可以直接损伤而杀死肿瘤细胞；另一种是本身不具有毒性，但可以促使肿瘤细胞凋亡，红藻中提取物的抗肿瘤机制多为后者。Motuhi等[40]首次从红藻Phacelocarpus neurymenioides中分离得到化合物neurymenolide A，用其处理人骨肉瘤U-2OS细胞可以通过抑制有丝分裂纺锤体的正确形成而阻断前中期的细胞分裂，从而诱导有丝分裂灾难，导致细胞坏死和凋亡。Chaves等[41]从红藻S.filiformis中分离并鉴定了两种同工凝集素：SfL-1和SfL-2，确定了一级结构并分析了其对MCF-7乳腺癌细胞的抗癌作用，结果显示，它们通过诱导MCF-7细胞发生胱天蛋白酶依赖性凋亡而表现出抑制作用。S M等[42]对红藻Gelidiella acerosaon的提取物进行分析得出，其提取物能通过诱导肺癌A549细胞凋亡而抑制A549细胞增殖，同时还能抑制细胞迁移和定植，表明该提取物具有抗癌作用。另一方面，观察到糖原合成酶激酶-3β的激活和磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B的下调，因此该提取物被认为是磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B抑制剂的天然来源，用于涉及磷脂酰肌醇-3-激酶级联癌症的治疗。

肿瘤还可因人体内自由基的诱导而产生，由于红藻部分成分具有抗氧化活性，可以清除体内的自由基，从另一条途径实现抗肿瘤效果；另外，红藻中具有免疫调节活性的成分也可以通过刺激机体免疫反应促进免疫细胞增殖，从而达到抗肿瘤的效果。因此，红藻提取物作为新兴抗癌药物或功能性食品用于癌症的治疗具有巨大的开发潜能。

2.4抗凝血活性 凝血是生理性止血的重要环节，在正常状态时与抗凝血间维持着动态平衡，但这种平衡一旦被打破就有可能导致血栓形成，严重者会导致栓塞。

抗凝剂通过与凝血过程中参与凝血的各种凝血因子发生作用而影响凝血过程。目前，探究海藻多糖的抗凝血活性成为研究热点。Sudharsan等[32]从红藻S.hypnoides中分离纯化的分子量为16 000的硫酸化半乳聚糖除具有显著的抗氧化性能外还具有一定的抗凝活性，其抗凝活性为25 μg/mL，活化部分凝血活酶时间(activated partial thromboplastin time，APTT)和凝血酶原时间(prothrombin time，PT)分别为25.36 s和2.46 s。Tang等[43]从舌状蜈蚣藻中分离和纯化了3种水溶性硫酸多糖，即胰高血糖素样肽(glucagon-like peptide，GLP)-1、GLP-2和GLP-3，通过检测正常人血浆凝血酶时间(thrombin time，TT)、APTT和PT来确定抗凝血活性。结果表明，粗制GLP以及纯化的GLP-1、GLP-2可有效延长APTT和PT，但没有延长TT。

2.5其他生物活性 除上述生理功能外，红藻提取物还有抗高血压活性、降血糖活性、免疫调节活性等作用。抗高血压活性通常通过检测血管紧张素转换酶抑制活性体现，邓真真[44]分别研究了龙须菜和坛紫菜的酶解多肽的制备及其抗氧化活性和血管紧张素转换酶抑制活性，从前者胰蛋白酶的酶解多肽液中鉴定出了两条具有特定序列的血管紧张素转换酶的抑制肽，其通过非竞争性作用抑制血管紧张素转换酶，并且动物实验表明两个多肽还可显著降低自发性高血压大鼠的血压；而提取到的坛紫菜酶解肽段中则只有部分肽段具备血管紧张素转换酶抑制活性。上述研究结果提示，这两种多肽物质具有降血压的潜力。

降血糖活性可以通过抑制关键的碳水化合物消化酶、葡萄糖的吸收和抗糖基化终末产物的形成来实现，如Gunathilaka等[45]采用正己烷、氯仿、乙酸乙酯等对帚状江蓠的甲醇提取物进行分离，并使用多种方法评估甲醇提取物的降血糖潜力，最后通过乙酸乙酯分离得到的甲醇提取物均具备较强大α-淀粉酶抑制活性，而只有部分提取物对α-葡萄糖苷酶抑制有效。在180 min时，乙酸乙酯组分可抑制葡萄糖的扩散，氯仿和乙酸乙酯组分离获取的提取物抗糖化活性最高。此外，气相色谱-质谱分析显示通过乙酸乙酯的分离得到的甲醇提取物中含有多种有效的抗糖尿病化合物。综上所述，帚状江蓠通过多种机制发挥抗糖尿病的作用。

红藻提取物的免疫调节活性在体外可以表现为促进免疫细胞增殖、增强免疫细胞活性，而在体内则可以通过刺激机体免疫应答的方式发挥增强免疫的效果。Zhao等[46]从刺状多管藻中提取纯化了一种新型的6-O-硫酸化琼脂糖——多糖物质2，结果表明多糖物质2可以增加一氧化氮的产生并增强巨噬细胞的吞噬活性。此外，多糖物质2可以显著促进T淋巴细胞的增殖并增强自然杀伤细胞的活性。

3 结 语

海洋中丰富的植物资源和特殊的环境为新药开发中寻找生物活性化合物提供了重要来源。目前对红藻类植物提取物生物活性的研究已较为深入，涉及多种红藻类植物以及生物活性，但仍存在一些问题，主要体现为部分红藻采样较困难；化合物提取不充分，如多糖提取时不同提取条件下的产物可能不同[47-48]；目标化合物在红藻中的含量过少而难以进一步进行药理学实验，导致缺乏实用价值等。因此，未来需考虑具有分类学背景的采样人员的参与，尝试开发更多的方法进行化合物的提取，通过人工合成或生物技术手段解决目标化合物的含量过少的问题，以开发出不同用途的新药应用于临床疾病的预防、诊断和治疗。