海草生物活性成分的研究進展

黃麗絲，賀 飛，王 萍，漆淑華，*

1中國科學院南海海洋研究所，廣州510301;2中國科學院研究生院，北京100049

海草屬于沼生目(Helobiae)，是唯一淹沒在淺海水下的被子植物，它與海藻不同，屬于較進化的維管束植物，其花在水下結果，然后再發芽。海草廣泛分布于溫帶和熱帶的海岸帶水域，我國海草分布基本位于西太平洋區系，南中國海的海草分布則處于溫帶西太平洋區系和印度-太平洋區系的重迭區［1］。目前全球海草共有12屬51種，其中9屬為眼子菜科(Potamogetonaceae)，3屬為水鼈科(Hydrocharitaceae)，我國共有9屬，其中海南有4屬。據調查，海南的海草床中海草的主要種類有喜鹽草、海菖蒲、泰萊藻和二藥藻4種。

在熱帶和亞熱帶地區，海草場、與紅樹林和珊瑚礁一樣，是三大典型海洋生態系統。海草在海洋生態環境中的作用非常重要，其生態功能包括:改善了水的透明度，控制淺水水質;許多動物的直接食物來源;為許多動物種類提供了重要的棲息地和隱蔽保護場所;棲息著許多重要的底棲生物;抗波浪與潮的能力，是保護海岸的天然屏障。據國際上研究結果，海草的經濟價值遠高于紅樹林和珊瑚礁的經濟價值，其直接經濟價值體現在海草是飼料、化妝品、工藝品的很好的生產原料［2］。

近二十多年來，海草在幫助人類評價各種生態系統的生態和經濟價值中起到重要作用，國內外學者對海草的資源分布、生產力與生物多樣性以及生境特征方面的研究逐年增加，但有關海草中次生代謝產物的化學與生物活性的研究報道卻不多，我國在這方面的研究更是寥寥無幾。據文獻報道一些海草的粗提物具有抗菌、抗氧化、抗病毒、細胞病毒、抑制海藻生長等活性，并從中發現一些活性化合物。本文將著重對海草中生物活性成分的研究情況進行綜述，以利于對海草植物資源的進一步研究開發。

1 海草的生物活性及其活性成分

海草的生物活性顯示多樣性，有抗菌、抗氧化、細胞病毒、抗病毒、抗炎、抗糖尿病、抑制海藻生長、抗污損、昆蟲拒食性等活性。海草中普遍富含脂肪酸和甾醇類次生代謝產物［3］，此外，已研究的不同物種中活性成分主要有苯酚類、黃酮類和二萜類化合物。由于只有幾篇有關海草中新化合物的報道，故整理在活性成分中概述。

1.1 抗菌

對海草生物活性研究最多的是其抗菌活性。許多研究發現一些海草的粗提物有抑制細菌和真菌生長的作用。比如，從加拿大溫哥華南部的羅伯茨海岸采集到的大葉藻Zostera marina L.的粗提物對金黃色葡萄球菌 Staphylococcus aureus、黃桿菌 Flavobacterium sp.、假單胞菌Pseudomonas sp.的生長有抑制作用［4，5］。從地中海西部采集到的三種海草聚繖藻(Posidonia oceanica)、大葉藻(Zostera noltii)和海神草(Cymodocea nodosa)的粗提物對真菌Candida albicans和Aspergillus niger的生長有很強的抑制作用［6］。在對熱帶大西洋的海洋植物抗微生物的研究中，發現海草Halodule beaudettei的粗提物能顯著抑制細菌Heosemys spinosa、Schizochytrium aggregatum和Pseudoalteromonas bacteriolytica的生長，海草Syringodium filiforme的粗提物對 S.aggregatum和P.bacteriolytica的生長有一定抑制作用，而海草Thalassia testudinum的粗提物只對H.spinosa的生長有抑制作用［7］。從坦米爾納德采集的海草Cymodocea serrulata、Halophila ovalis和Zostera capensis的粗提物對人體病原體Staphylococcus aureus、Bacillus cereus、B.subtilid、Escherichia coli、Salmonella paratyphi、Salmonella typhimurium和Micrococcus luteus的生長有不同程度的抑制作用［8］。

此外，海草可通過體內代謝產物阻斷細菌或真菌的附著從而達到抗污損的作用。S.H.Bhosale等人在研究抗海洋生物污損中發現，海草Cymodocea rotundata的粗提物有阻止海洋細菌桿菌Bacillus cereus、B.circulans、B.pumilus和假單胞菌Pseudomonas vesicularis、P.putida附著的作用［9］。

在對采自希臘阿提卡的海草Cymodocea nodosa的生物活性成分研究中，分離到四個苯酚類衍生物(1-4)和一個二萜(5)，它們對細菌 Staphylococcus aureus、Mycobacterium phlei、Mycobacterium smegmatis和Mycobacterium fortuitum的生長有不同程度的抑制作用，其中化合物3活性最強，對M.fortuitum、M.phlei和M.smegmatis的最小有效抑制濃度MIC值為16 μg/mL［10］。在對中國南海海菖蒲 Enhalus acoroides的化學成分研究中，發現其主要化學成分是甾醇和黃酮類化合物，其中化合物apigenin(6)、luteolin 4’-glucuronide(7)對海洋細菌 Loktanella hongkongensis的生長有一定抑制作用［11］。P.R. Jensen等人在對海草 Thalassia testudinum的研究中，發現其粗提物可抑制細菌 Schizochytrium aggregatum的生長，并阻斷S.aggregatum的附著，采用活性追蹤的方法，從T.testudinum中找到其抗菌活性成分黃酮糖苷硫酸鹽Thalassiolin A(8)［12］。

1.2 抗病毒

D.C.Rowley等人采用活性追蹤法從海草Thalassia testudinum的水提取物中分離到三個黃酮糖苷硫酸鹽Thalassiolins A-C(8-10)，它們都是HIV cDNA整合酶抑制劑，有抗 HIV病毒活性，其中Thalassiolin A活性最強，在抑制HIV cDNA整合酶催化鏈轉移反應中IC50值為0.4 μM，抗HIV的IC50值為30 μM［13］。

1.3 抗氧化

由于海草富含黃酮和苯酚類化合物，故海草的抗氧化活性也是研究者關注的重點。A.Sureda等發現海草Posidonia oceanica在受到大型海藻Lophocladia lallemandii入侵時，會引起氧化應激反應，表現在氧化應激水平的提高和抗氧化性防御系統的增強［14］。E.I.Khasina等從海草Zostera marina中提取到一種有抗氧化活性的低醚化膠質，它可使肝臟中的丙二酸二醛和谷胱甘肽還原酶、谷胱甘肽過氧化物酶恢復到正常水平［15］。L.N.Sonina等發現Z.marina中膠質有對鉛中毒致細胞脂質過氧化損傷的拮抗作用，可減少肝中鉛濃度，降低肝臟中脂質過氧化作用，使血清和肝中膽固醇和甘油三酸酯水平恢復正常［16］。

在對采自拉孔查海灘的海草Thalassia testudinum的研究中發現，其粗提物對受UVB照射而受損的小鼠皮膚有很好的修復作用［17］，并采用活性追蹤的方法，從中分離到有抗氧化活性的黃酮糖苷硫酸鹽Thalassiolin B(9)，在小鼠試驗中使用240 μg/ cm2的Thalassiolin B能顯著減少因UVB照射而受損的小鼠皮膚。從韓國西海岸采集的海草Zostera marina L.中分離得到 apigenin-7-O-β-D-glucoside (11)、chrysoeriol(12)和luteolin(13)，它們可清除放射性物質1，1-diphenyl-2-picrylhydrazyl(DPPH)和過氧化物，抑制基質金屬蛋白酶-1的表達［18］。

1.4 細胞毒性

從海草Cymodocea nodosa中分離得到的兩個苯酚類衍生物cymodienol 1(4)和cymodiene 2(14)對肺癌細胞株NSCL-N6和A549有不同程度的細胞毒性，其中cymodienol 1的活性較強，對NSCL-N6和A549的IC50分別為84.0 μM和114.6 μM［19］。從采自波羅的海的海草Zostera marina L.中分離到富含芹菜糖的果膠多聚糖zosterin(15)，它可抑制人體表皮狀癌細胞的增值，其IC50值為3 μg/mL，還可以抑制此癌細胞遷移和侵入［20］。從海草Halophila stipulacea中分離得到的結構新穎的大環化合物syphonoside1(16)可抑制多種人和鼠癌細胞株中高密度誘導的細胞凋亡。

1.5 抑制海藻生長

海草可以通過抑制海洋微藻的生長，調整整個海洋生態系統的動力學。P.G.Harrison和T.Chan發現從海草Zostera marina葉子中提取出的粗提物可以抑制微藻Platymonas sp.的生長［4，5］。從那不勒斯附近沃爾徹諾 河采集的海草Ruppia maritima中分離得到七個半日花烷型二萜(17～23)，它們對綠藻Raphidocelis subcapitata有不同程度的抑制活性，其中化合物17的抑制活性最強，IC50值為0.8 μM，化合物21抑制活性也很強，IC50值為1.45 μM［23］。

1.6 其他活性

從中國南海海菖蒲E.acoroides中分離得到的三個黃酮apigenin，luteolin 4’-glucuronide和luteolin 3’-glucuronide能使斜紋夜蛾三齡幼蟲產生拒食［11］，且其黃酮苷有效部位有抗海洋污損生物藤壺幼蟲附著的活性，這說明海草確實能產生化學防御物質來抵御外界的侵蝕。此外，海草還具有抗炎［24］和抗糖尿?。?5］等活性。

2 結語

綜上所述，海草有抗菌、抗氧化、抗病毒、細胞病毒、抗炎、抗糖尿病、抑制海藻生長、抗污損、昆蟲拒食性等多種生物活性，苯酚類、黃酮類和二萜類這與其特殊的海洋生存環境密切相關，這也為我們尋找藥物先導化合物提供了新源泉。目前對海草化學成分的研究還較少，有待我們加快對海草中活性物質的研究，從而促進海草植物資源的開發利用。

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