海葵毒素的藥理活性研究進展

張亞茹　吳宗澤　羅李王等

摘要海葵是一種海洋中比較原始的動物，屬于腔腸科，廣泛分布于我國沿海海域。近年來，研究發現多種具有生物學活性的物質富含于海葵中，所以它成為海洋藥物的研究焦點之一。對海葵神經毒素、溶細胞毒素、抗腫瘤毒素等物質的藥理學生物活性進行了綜述。

關鍵詞海葵；毒素；藥理活性

中圖分類號S986.2文獻標識碼A文章編號0517-6611（2015）28-122-03

Advances in Researches on the Pharmacological Activity of Sea Anemone Toxin

ZHANG Yaru， WU Zongze， LUO Liwang， YANG Zuisu*

（Zhejiang Provincial Engineering Technology Research Center of Marine Biomedical Products， School of Food Science and Medicine of Zhejiang Ocean University， Zhoushan， Zhejiang 316022）

AbstractSea anemone is a kind of more primitive marine coelenterate animals which are widely distributed in the sea areas of China. In recent years， the study found that there were rich in a variety of biological active substances in the sea anemones. Thus， it has become one of the hot spots in the research of marine drugs. In this paper， the pharmacology biological activities of sea anemones including neurotoxins， cytolysins， antitumor toxins were reviewed.

Key wordsSea anemone； Toxin； Pharmacological activity

海葵（Sea anemone），別名海菊花，屬于腔腸科的一種海洋動物，共有6科37種，分布廣泛，主要分布在溫熱帶及熱帶海域，其主要是在海中的巖石上或泥沙中固著[1]。海葵身體和觸手中分布著特有的刺絲囊，與其他刺胞動物一樣能分泌大量用于捕食及抵御外敵的毒液。人們在20世紀70年代就開始了對海葵化學成分的探索研究，發現海葵體及其觸手中含有大量蛋白質和多肽類化合物，且它們具有神經毒和細胞毒等生物學活性[2]。筆者對海葵中提取毒素的藥理活性進行了綜述。

1神經毒素類

海葵的神經毒素主要是通過改變細胞膜上特定的離子通道（如Na+、K+通道）的活性，從而發揮其特定作用[3-4]。

1.1鈉離子通道

海葵的神經毒素通過促進鈉離子內流，使細胞內鈉離子濃度升高，并進一步通過Na+-Ca2+交換和觸發的鈣通道開放刺激內鈣釋放，致使直接增加了細胞內的鈣離子濃度，增強了心肌收縮的功效，但對心率和血壓幾乎沒有產生影響。禚如朋等[5]

研究表明海葵多肽RSAPⅠ、RSAPⅡ對豚鼠心室肌細胞鈉通道表現出活性，且二者所起的作用恰好相反。Gur Barzilai M等[6]研究了海葵毒素多肽AV3顯示出節肢動物特異性的電壓-門控鈉通道（Navs），結果表明AV3的結合并非僅依賴于關聯的DI / SS2-S6；且海葵鈉離子通道毒素由3對分子內二硫鍵組成，分子量大約5 kD左右。Norton[7]將海葵中鈉離子通道毒素據氨基酸序列的差異分為3種類型（1型、2型及3型），并且還從海葵中分離到1型鈉離子通道毒素，包含有ApA、ApB 及ATX Ⅱ等。Andre Junqueira Zaharenko等[8]利用電刺激法從Bunodosoma cangicum中得到3種1型鈉離子通道毒素：CGTXⅡ、δAITXBcg1a 和δAITX Bcg1b，該3種多肽類毒素對鈉離子通道的特異選擇性，可將其開發為具有鈉離子通道特異性的探針。Mikiko Maeda 等[9]

提取并分離了3種海葵，分別得到1個δTLTXCa1a 毒素、2個δTLTXHh1a 和δTLTXHh1c 毒素、1個δTLTXTa1a毒素，并且它們還是海葵毒素2型鈉離子通道中新發現的成員；3型鈉離子通道毒素也發現了DaI、DaII 及ATX Ⅲ 等。黃雅俊等[10]對rhk2a的N末端進行了一定的修飾，結果表明rhk2a在強心上的作用雖有所減弱，但其穩定性有所增強、毒性相對減弱，且與毛花苷的強心效果相比顯得更加明顯。楊林等[11]從舟山黃海葵（AnthopLeura xanthogrammica）中分離并純化到一種新的多肽毒素AX1，結果表明它不僅能夠使大鼠背根神經節細胞的鈉離子通道的失活得到抑制，而且能使鈉離子通道的電流得到顯著增加，由此可見其具有較為良好的興奮性作用，有望開發成為潛在的強心藥。

近年來，人們對海葵的研究不斷深入，研究人員又發現了越來越多的新型蛋白肽類毒素。Armando Alexei Rodriguez等[12]利用反相色譜法和質譜技術等方法鑒定出5種同一型的鈉離子通道海葵毒素以及具備同種作用的新發現的APETx多肽類神經毒素，并發現了海葵類最小肽類毒素（小于2 kD）。

1.2鉀離子通道

根據氨基酸不同的一級結構，研究人員陸續從海葵中發現十幾種鉀離子通道的抑制劑，它們均為短肽鏈，由35～37個氨基酸組成，鏈內有6個半胱氨酸且形成3對二硫鍵。從加勒比海海葵中提取分離的ShK K+通道毒素能特異性地抑制T細胞上的K+通道，從而抑制Ca2+刺激所引起的T淋巴細胞增殖，為治療一些慢性自體免疫疾病（如Ⅰ型糖尿病、風濕性關節炎等）提供一種新的治療方案[13]。同時，將K+通道毒素分為1型、2型及3型這3種類型。目前，1型K+通道毒素AETX K[14]是從海葵中分離到并主要對外向延遲整流鉀離子通道（Kv）發生作用 [15]，而迄今為至關于2型和3型的K+通道毒素發現較少。Steve Peigneur 等[16]得到1種新的含63個氨基酸殘基的毒素APEKTx1；此外，海葵2型鉀離子通道多肽毒素是通過3個二硫鍵相互交聯以及能夠阻斷雙重功能的活性物質且具有Kunitz型蛋白酶抑制劑和電壓-門控的K+通道。APEKTx1不但能特異性阻斷Kv1.1 K+通道，而且是能夠競爭性地抑制胰蛋白酶的一種抑制劑。鉀離子通道毒素能專一地與不同亞型的K+通道膜外蛋白結合，引起鉀通道的關閉，還能促進神經傳導細胞的乙酰膽堿釋放。Kvl3鉀通道亞型被認為是治療T細胞介導的自身免疫性疾病（如多發性硬化癥等）以及預防慢性移植物排斥的分子受體，在自身免疫性疾病治療方面具有良好的應用前景。

此外，還有部分海葵多肽類神經毒素是通過影響細胞鉀離子電流使心肌收縮力得到增強。黃焰等[17]研究發現APQ能夠影響大鼠以及豚鼠心室肌單個鉀離子電流，說明APQ 可以增大Ito、IK1及IK，也就是說APQ具有能使心肌收縮增強的作用。另外，還有些神經毒素（如APHC1[18]）則可以作用于其他離子通道（除鉀離子、鈉離子外）或神經類毒素多肽[19]（分子質量為2.0～3.5 kD ）。

2溶細胞毒素類

海葵溶細胞毒素是海葵毒素中的一大類，具有心肌毒性、血小板聚集、細胞毒、抗菌、抗腫瘤等廣泛的生理活性。它是一類具有水溶性成分的分泌蛋白，具有很強的溶細胞作用，主要是通過在細胞上成孔進而導致細胞以及細胞器的裂解、消失。根據分子量大小可將海葵溶細胞毒素分為4類：第1類由具有抗組胺活性且分子量為5～8 kD的多肽構成；第2類是包括一些堿性蛋白、研究最多也相對較透徹的一類分子量在20 kD左右的海葵溶細胞毒素；第3類由帶有或不帶有磷脂酶且分子量為30～40 kD的溶細胞素；第4類由分子量在80 kD左右的單一溶細胞素構成。第1類毒素的溶血活性不被鞘磷脂阻斷，而第2類和第4類溶細胞活性都可被磷脂阻斷，其中第4類還可被膽固醇阻斷[2]。Hong Q等[20]介紹了膜孔的形成過程：由于同種電荷相互排斥、異種電荷相互吸引，因此正電荷的毒素與負電荷的磷脂雙分子層表面由于相互吸引而靠近；112～116位的色氨酸豐富區與膜初步結合，其中Trp116與膜結合較Trp112更為牢固，該過程不導致陽離子通道的形成，為可逆過程；“不可逆過程”則為可變換構象的N端雙親性螺旋區插入到膜內，致使一定濃度的毒素蛋白聚合而成三聚體或四聚體，進而形成陽離子通道。Subramania等[21]研究表明這4種海葵的粗提物均能溶解雞紅細胞和羊紅細胞。Del MonteMartínez A等[22]從海葵中提取到的STI STII的磷脂酶A2（PLA2）的活性相對較高（1.85 U/mg），并具有Ca2+依賴性。T GARCA等[23]也證實了這2種溶細胞素均具有神經活性和心臟的毒性，且在軟體動物的神經元機制方面似乎與溶細胞活性相關。陸佳等[24]應用生物信息學軟件對已經報道的17種海葵溶細胞素的氨基酸組成、理化性質、結構特征和系統演化關系等進行了分析與預測，結果表明不同的海葵溶細胞素在氨基酸組成及理化性質上具有一定的相似性，但其在結構上也存在一定的差異。

3抗腫瘤毒素

袁兆新等[25]研究表明海葵毒素（PsTX）可能通過Fas途徑誘導U251細胞凋亡，從而對人神經膠質瘤細胞（U251）的增殖發揮抑制作用。Mahnaz Ramezanpour等[26]研究發現公主海葵毒液對A549細胞表現出強有效的細胞毒性，使細胞周期阻滯，其作用機制是通過線粒體途徑激活Caspases和降低線粒體膜電位，從而誘導細胞凋亡。胡波等[27]從海葵Stichodactyla gigantea 觸手中分離出了一種新型溶細胞毒素Gigantoxin4，對乳腺癌MCF7細胞和胰腺癌SW1991細胞具有很強的殺傷作用，其機制主要是發揮溶細胞作用直接導致細胞的壞死。

4其他毒素

S Thangaraj等[28]研究表明海葵提取物抗菌性能良好，有望成為治療一些細菌和真菌病的藥物來源。舟山黃海葵其體內富含多種毒素分子，已得到1種興奮性多肽毒素和多種具有強殺蟲活性及低哺乳動物活性的殺蟲肽[11，29]，是進行海洋生物藥物開發的理想對象。

5小結

綜上所述，海葵含有多種具有廣泛生物活性的化合物，除了神經毒素類、溶細胞毒素類、抗腫瘤毒素、抗菌毒素等生物活性成分外，還含有神經酰胺、甾醇、甘油酯、生物堿和多糖等化合物。基于我國沿海豐富的海葵資源，很有必要加大對海葵各活性小分子物質的深入研究，一些蛋白多肽類類毒素有望開發成治療心血管疾病藥物和抗癌藥物，這就為研究與開發新型海洋藥物提供了新思路。

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