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编号:10497159
鲨鱼软骨活性物质研究进展
http://www.100md.com 《中国海洋药物》 2000年第4期
     作者:李东霞 张双全

    单位:李东霞 张双全(南京师范大学生命科学学院,南京 210097)

    关键词:鲨鱼软骨,U-955,抗肿瘤,抗凝血,溶血栓

    中国海洋药物000414 摘要 鲨鱼软骨含有大量粘多糖和活性蛋白因子,其粘多糖具有抗凝血、溶血栓、提高机体免疫力功能等作用,活性蛋白因子能抗肿瘤、抑制新生血管生成,因而鲨鱼软骨有希望成为治疗肿瘤的新型药物。

    在18世纪,挪威渔民就知道鲨鱼软骨可以治疗一些疾病,对深海中的鲨鱼极少生病这一现象很感兴趣。80年代末,Langer及Lane发现鲨鱼软骨中含有阻止肿瘤血管形成的物质。1992年在古巴、美国用鲨鱼骨粉作临床药用于治疗晚期癌症,效果良好。此后,有关其抗癌及其药理作用方面的研究越来越多。本文就鲨鱼软骨活性物质(多糖和活性蛋白因子)的提取及其药理作用等方面的研究进展作一简要综述。
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    1 鲨鱼软骨活性成分的提取分离

    1.1 软骨活性物质的粗提 鲨鱼软骨经1mol.L-1盐酸胍抽提48h,8000r.min-1离心30min,45%~65%丙酮分级沉淀,1×104~30×104 Amicon 膜超滤,可以得到具有抗肿瘤作用的鲨鱼软骨粗提物(SCATP),其成分主要是蛋白多糖和一些活性蛋白[1]

    1.2 活性蛋白质因子的提取分离 根据改良的Lee和Langer[2]方法,Sheu等用含1mol.L-1 胍和0.02mol.L-1(MES) 的溶液在32℃抽提鲨鱼软骨粉末3d,30kD 膜超滤,多次离心后用60%(NH4)2SO4盐析,沉淀溶解后上TSK W-50柱,收集有抑制血管生成活性的组分,用CM-Sephadex G-50再次分离,收集有活性部分,上Sephadex G-75层析柱,得到两个峰,第一个峰有抑制血管生成活性,命名为U-995。SDS-PAGE证明U-995由两种小肽组成,其分子量分别为10kD和14kD。
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    1.3 酸性粘多糖的提取分离 将鲨鱼软骨粉碎,稀碱浸提,离心,上清液用胰酶降解,然后用活性碳或白陶土脱色除杂,收集上清液,三次有机溶剂沉淀,脱水干燥,可得到鲨鱼软骨多糖粗品。柴向华等[3]以粤东海域鲨鱼加工后的废骨为原料,通过正交试验确定提取鲨鱼软骨多糖的适宜条件:6%的碱浓度,碱液与原料比为6:1,酶用量为1%,水解时间为10h。经过鉴定,证明提取得鲨鱼软骨多糖含有硫酸基、氨基己糖、己糖醛酸等,主要成分是硫酸软骨素D。

    2 鲨鱼软骨活性物质的药理学研究

    2.1 抗氧化作用 自由基能引起脂类、蛋白质和核酸的氧化损伤,涉及到几种代谢性疾病的发生,而抗氧化剂,能阻止自由基链锁反应启动和蔓延,终止自由基反应过程,阻止代谢性疾病的发生。Felzenszwa等[4]发现鲨鱼软骨制剂能保护质粒DNA不产生由SnCl2引起的单链断裂。SnCl2处理的pUC9.1质粒转入E.coliAB1157感受态细胞,与对照组比较其转化率降到60%以下,加入鲨鱼软骨制剂后,转化率恢复到对照组水平,说明鲨鱼软骨制剂可以保护DNA免受自由基引起的损伤。
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    Gomes等[5]用H2O2处理的大肠杆菌BW9091和BH20,实验组加鲨鱼软骨制剂,对照组加DMSO,发现鲨鱼软骨制剂保护细胞免受H2O2的致死作用。在大肠杆菌内H2O2至少通过两种途径引起DNA损伤;一种是不依赖于离子的损伤,在这个过程中有Fpg蛋白参与;另一种是离子依赖型的损伤,核酸内切酶Ⅲ参与了这种损伤,推测鲨鱼软骨制剂是通过抑制这两种途径保护细胞免受H2O2损伤。同时用TA97、TA98、TA100、TA1535菌的Salmonella/mammalian微粒体实验和大肠杆菌PQ37的SOS显色法证实鲨鱼软骨提取物有抗诱变的功能。

    2.2 抗肿瘤作用
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    2.2.1 基础实验研究 沈先荣等[1]用SCATP作用于HeLa细胞后进行扫描电镜观察,发现HeLa细胞骨架发生凝聚和固缩,破坏了其结构完整性,从而影响细胞的一系列功能,并且SCATP能一定程度地降低荷瘤小鼠血浆中6-Keto-PGF1a和TXB2水平,而不改变两者之间的比值平衡。吕家本等[6]发现SCATP对C57BL/6J小鼠的B16黑色素瘤经血道进行肺转移有明显的抑制作用,其肺校重及肺转移灶数均低于对照组。于志洁等[7]用鲨鱼软骨提取物(SCAE)对移植荷瘤小鼠(口服和注射)和肺癌荷瘤小鼠(注射)进行实验,发现SCAE能明显抑制这两种肿瘤在小鼠体内的生产,延长小鼠的寿命。

    Sheu等[8]研究了U-995对人脐动脉内皮细胞(HUVEC)在体外的迁移和扩散及TNF-α诱导产生的鸡胚尿囊绒毛膜血管生成影响,发现U-995(15和30mg.L-1)显著抑制HUVEC的迁移和扩散,并在15-50mg.L-1范围内使HUVEC细胞对3H-TdR摄入率有浓度依赖性降低关系,但对B16-F10小鼠黑色素瘤细胞和人纤维细胞的扩散并没有抑制作用,说明U-995是通过专一作用于HUVEC来发挥;当把U-995加到NTF-α诱导产生的新血管中,引起新血管的中断和破裂。同时发现,S180荷瘤小鼠和C57BL/6小鼠进行口服和腹腔注射U-995,能显著抑制这两种肿瘤在小鼠体内的生长,但口服U-995并没有抑瘤作用。
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    沈先荣等[9,10]用血管内皮细胞的骨架形成、内皮细胞的迁移、鸡胚绒毛尿囊膜血管的生成等实验对鲨鱼软骨血管生成抑制剂(SCP)及其血管生成抑制因子(SCAIF-I)的作用进行了研究,发现SCP和SCAIF-I可以显著抑制内皮细胞骨架系统及内皮细胞的运动迁移,对鸡胚绒毛尿囊膜血管的生成具有明显的抑制作用,并且0.5mg.L-1的SCAIF-I对血管内皮细胞迁移的抑制效应比50mg.L-1 SCP强,1.0μg的SCAIF-I对鸡胚绒毛尿囊膜血管生成的抑制效应相当于5μg的SCP。

    2.2.2 临床应用 鲨鱼软骨抗肿瘤研究早在80年代中期就已开始,临床效果明显,美国已进入Ⅱ期临床研究,加拿大已进入Ⅲ期临床研究。高国俊[11]等从94年起应用鲨鱼软骨胶囊治疗各种晚期实体瘤81例,并对乳腺癌和肺癌设治疗对照组,发现52例(64.2%)患者肿瘤缩小活消失,其中乳腺癌和肺癌的疗效分别为83.3%和71.4%,并且全部病人在服用鲨鱼软骨胶囊后没有发现任何毒性反应和不良反应。
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    2.2.3 机制探讨 动物软骨是一种特殊的结缔组织,由软骨细胞、纤维和基质构成。其中基质的比例较大,而细胞的密度则很低。软骨中含有大量粘多糖、胺基糖及丰富的活性蛋白,其中有多种抗肿瘤有效成分:如血管生成抑制因子、抗入侵因子和肿瘤细胞抑制因子等。

    软骨抗入侵因子通过抑制肿瘤细胞微管微丝的形成,使其失去运动或迁移能力,继而使瘤细胞的浸润受阻。软骨血管生成抑制因子通过抑制胶原酶、蛋白酶、胰蛋白酶等的活性,阻止血管内皮细胞的增殖和迁移,从而有效的阻止已着床的瘤细胞建立新生血管网络,使之保持在无血管静止状态。当肿瘤组织的血管生长受到抑制时,肿瘤组织就会因血管生长受到抑制而无法生长,也会造成肿瘤细胞的代谢废物无法排除,这些积累在肿瘤组织内的代谢废物对肿瘤细胞是有毒的,会杀死肿瘤细胞,导致肿块消失,从而起到防癌、抗癌作用。

    近年来发现鲨鱼软骨成分中还含有丰富的胺基糖、粘多糖和高效的抑菌酶,可以激活免疫系统,以活化T、B细胞和巨噬细胞攻击癌细胞的能力,提高机体免疫能力,弥补了化疗、放疗后因机体的免疫能力下降而造成抵抗力低弱的不足,这是鲨鱼软骨活性物质抗肿瘤的另一原因。在一些肿瘤患者体内,前列腺素和血栓素水平比正常人明显提高,且比值发生变化,从而引起血小板凝聚,导致肿瘤扩散,而前列腺素合成抑制剂能明显抑制试验动物肿瘤的生长和转移。SCATP能一定程度地降低荷瘤小鼠血浆中6-Keto-PGF1a和TXB2水平,而不改变两者之间的比值平衡,说明鲨鱼软骨可能通过不止一条途径来抑制肿瘤的生长和扩散。
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    2.3 免疫功能 用鲨鱼软骨多糖(SCAMP,蛋白质含量0.2%,由本实验室制备)给小鼠腹腔注射,7d后活杀小鼠,完整取出胸腺和脾脏,称重,发现SCAMP能促进小鼠胸腺和脾脏的生长,并有一定的浓度依赖关系。当剂量为5g.L-1时,胸腺和脾脏指数非常显著增大,而环磷酰胺对照组的胸腺指数和脾指数则分别为下降和显著下降,说明鲨鱼软骨多糖对胸腺和脾脏具有刺激作用,能提高机体免疫功能。同时,取小鼠腹水巨噬细胞,进行巨噬细胞形态扫描电镜观察,并测定其酸性磷酸酶(ACP)和谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活性,发现SCAMP能刺激巨噬细胞,使其活化,表面伸出较粗大的伪足;与生理盐水对照组比较,SCAMP能显著提高ACP和GSH-Px活性。

    2.4 抗凝血及溶血栓作用 郝秀兰等[12]从姥鲨Celorhinus maximax (Gunner)软骨、结缔组织提取分离得到的鲨鱼软骨粘多糖(MSP),通过实验其对家兔(体内和体外)和小鼠(体内)进行凝血时间的影响,发现各剂量组给药后能明显延长凝血时间,与药量呈正相关,并且体内试验效果更显著。同时,对凝血酶原、凝血酶、白陶土部分凝血活酶进行测定,发现MSP在凝血过程中能显著延长这些酶和酶原凝血时间,且与剂量呈正相关。
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    对照组测定凝血活酶时间正常,说明受试血浆中Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ、Ⅸ等因子无缺陷,并且无影响凝血活酶生成的抗凝物质存在;此外,体内外试验结果也表明,未注射MPS之前凝血酶原时间正常,说明不缺乏Ⅰ、Ⅱ、Ⅴ、Ⅶ、Ⅹ因子和不存在抗凝血酶物质,但同样的受试对象注射MPS后,抗凝血活酶、抗凝血酶时间延长,说明MSP具有抗凝血活酶和抗凝血酶作用,且作用机制与肝素类似。

    付德华等[13]发现给大鼠注射不同浓度的CMAMP,1h后腹动脉取血,然后用XSN-RⅡ两用仪进行体外血栓的形成,结果表明用CMAMP大鼠腹腔给药及家兔静脉给药均可显著抑制血栓形成,但抑制机理目前还不清楚。

    3 展望

    目前肿瘤治疗,主要是根据肿瘤细胞和正常细胞不同的生物学特征、基因特征、代谢特征,强调治疗肿瘤的个性,而忽视了其共性,甚至整体原则,从而影响了治疗效果。因而,许多化疗及放疗药物在杀死肿瘤细胞的同时,降低了机体的免疫功能,使残存的肿瘤细胞急剧繁殖,影响了治疗效果。所以,我们在考虑肿瘤治疗时,必须注意加强机体的免疫功能。鲨鱼软骨直接来源于动物,没有明显的毒副作用,能抗凝血、溶血栓、提高机体免疫力,并且显著抑制肿瘤的生长和扩散,有希望成为肿瘤治疗的新型药物。
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    参考文献

    [1]沈先荣,贾福星,王玲,等.鲨鱼软骨抗肿瘤制剂的反应及其作用机制.中国生化药物杂志,1997,18(3):123

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    [3]柴向华,余刚哲,吴克刚,等.鲨鱼软骨多糖的提取工艺研究.中国生化药物杂志,1999,20(1):38

    [4]Felzenszwalb I, Pelielo de Mattos J C,Bernardofilho M,et al.Shark cartilage-containing preparation:protection against reactive oxygen species.Food and chemical toxicology,1998,36:1079
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    [5]Gomes E M,Souto P R F,Felzenszwalb I.Shark-cartilage containing preparation protects cell against hydrogen peroxide induced damage and mutagensis.Mutation research,1996,367:203

    [6]吕家本,蒋定文,于志洁,等.鲨鱼软骨提取物对C57BL/6J小鼠B16黑色素瘤肺转移的影响.中国生化药物杂志.1998,19(6):387

    [7]于志洁,苏福强,吕家本,等.鲨鱼软骨提取物对肿瘤的抑制作用.中国生化药物杂志,1998,19(2):85

    [8]沈先荣,贾福星,王玲,等.鲨鱼软骨制剂抑制血管生成的研究.生物化学与生物物理进展,1997,24(2):155
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    [9]Sheu JR, Chang C Fu,Meil Tsai,et al.Effect of U-995,a potent shark cartilage-der-ived angiogenesis inhibitor,on anti-angiogenesis and anti-tumor activities.Anticancer research,1998,18:4435

    [10]沈先荣,吉冬梅,贾福星,等.鲨鱼软骨血管生成抑制因子的纯化和功能.生物化学和生物物理学报,2000,32(1):43

    [11]高国俊.鲨鱼软骨制剂的临床应用.中国生化药物杂志,1999,20(6):309

    [12]郝秀兰,叶淑芳,吴钟高,等.鲨鱼软骨粘多糖抗凝血作用.中国海洋药物,1992,44(4):17

    [13]付德华,何志坚,李领华,等.鲨鱼酸性粘多糖抗栓作用的研究.中国海洋药物,1992,43(3):18

    (收稿日期:2000-03-20), http://www.100md.com