第23卷第5期海洋通報Vol 23, No52004年10月MARINE SCIENCE BULLETINoct,2004海鞘中的抗腫瘤生物活性物質(zhì)李志軍,薛長湖,王長海(1.中國海洋大學(xué),山東青島266003:2煙臺大學(xué),山東煙臺264005)摘要:綜述了海鞘中發(fā)現(xiàn)的數(shù)上種抗腫瘤活性物質(zhì),包括其活性、來源等,對其中重要者,如:Ecteinascidin743和 Psedodistomins D-F等活性物質(zhì)抗腫瘤的作用機(jī)理作了較詳細(xì)的介紹。并概述了國內(nèi)該領(lǐng)域的研究狀況關(guān)鍵詞:海鞠:抗腫瘤:生物活性:研究進(jìn)展中圖分類號:R9791;Q5文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1001-63922004)05008205海洋是生物進(jìn)化的發(fā)源地,海洋中蘊(yùn)藏著極其豐富的海洋生物資源,約占地球生物物種總數(shù)的80%。海洋生物以它獨(dú)特的生活方式—一棲息、運(yùn)動、洄游、攝食、排泄、繁殖生長、御敵等,生活在復(fù)雜而多變的海洋環(huán)境里,獨(dú)特的生活環(huán)境和漫長的進(jìn)化歷程可使這些海洋生物體內(nèi)蘊(yùn)含了許多結(jié)構(gòu)新穎、活性獨(dú)特的化合物。至今已發(fā)現(xiàn)的具有抗腫瘤、抗病毒、調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)以及作用于心腦血管系統(tǒng)等生理活性的海洋生物活性物質(zhì)5000余種。僅以抗腫瘤方面活性為例:估計約有10%的海洋動物和35%的海洋植物的提取物,表現(xiàn)出刈P38白血病細(xì)胞、KB細(xì)胞(口腔表皮癌細(xì)胞)等哺乳動物腫瘤細(xì)胞的細(xì)胞毒活性。自20世紀(jì)60—70年代以來,已從海洋生物海綿中發(fā)現(xiàn)一系列具有生理活性的化合物,從而掀起了海洋天然產(chǎn)物研究的熱潮。同時,人們的目光也投向了海鞘和珊瑚。近年來,在海鞘中發(fā)現(xiàn)了許多結(jié)構(gòu)新穎、活性獨(dú)特的化合物,引起了天然產(chǎn)物化學(xué)和藥物化學(xué)研究人員的高度重視。海鞘化學(xué)成分的研究遂漸成了海洋天然產(chǎn)物化學(xué)研究的熱點(diǎn)之一,海鞘也成了除海綿之后人類獲取有顯著生理活性物質(zhì)的重要海洋生物資源。本文對海鞘中具細(xì)胞毒活性的化合物主要有生物堿類、肽類、聚醚類、萜類、大環(huán)內(nèi)酯類及多硫化合物等進(jìn)行了綜述。1國外海鞘抗腫瘤活性物質(zhì)研究進(jìn)展1.1生物堿從海鞘分離出的化合物其抗腫瘤活性研究是重點(diǎn)之一,而且具有抗腫瘤細(xì)胞毒活性最多的當(dāng)屬生物堿類化合物。20世紀(jì)70年代初,人們就發(fā)現(xiàn)海鞘 Ecteinascidia turbinata提取液具有體外細(xì)胞毒活性和體內(nèi)的腫瘤抑制活性。從 Ecteinasidia turbinata中分離出的生物堿Ecteinasidins(簡稱E)729,743在體內(nèi)外試驗(yàn)中均顯示抑癌活性,對鼠白血病細(xì)胞株P(guān)38的Cs為093μgmL。美國國家癌癥研究所(NC的 Yves pommier博士認(rèn)為:E743的作用機(jī)制是全新的,不同于現(xiàn)有的抗癌藥物。E743已被歐盟承認(rèn)為治療組織肉瘤的罕用藥物。目前,該藥還處于治療乳腺癌、直腸癌、卵巢癌、非中國煤化工黑色素癌、骨肉瘤和皮瘤的一期試驗(yàn)。除 Ecteinascidians743外,手活性的生物堿CNMHG收稿日期:20030718;收修改稿日期:20031225期李志軍等:海鞘的抗腫瘤生物活性物質(zhì)豪具細(xì)胞毒活性化合物(海蔚生物堿)Tab. I Cytotoxic compounds from ascidian(alkaloids)名稱來源生物活性/μg·mtPseudodistominsAPseudodistoma kanokkoC:2.5(L)DiplamineDiplosoma sp0.02(L2m)ClavepictinesCl-10(L12m)Clavering sp/Cu: 0.5(HCTu)Lkianol AAkademik oparin/Csn: I(KB)ICn: -0.25(P,kk, Asg)CystamineCystodytes dellechiajeiIC,: 1.0(CEM)E: latinIC, 53(HCT)Staurosporine aglyconeEudistoma sp20(As3.2(P1y)PseudodistomicPseudodistom ic kankoC23(L1)26(KB)SulcationMicrocosmus /ulgar見表1)。同時人們?nèi)栽诓粩嗟蒯娪眯碌姆椒◤牟煌暮Ｇ手袑ふ倚碌目鼓[瘤活性的生物堿。例如從 Micronesian ascidian中發(fā)現(xiàn)了具有DNA損傷誘導(dǎo)活性的哌啶生物堿Psedodistomins D-F;從 Didemnum種海鞘中發(fā)現(xiàn)了海鞘綱第一個吡咯丫啶( Pyrroloacridine)生物堿 Plakinidine D。另一方面,對這些生物堿的作用機(jī)理展開了深入的硏究,如發(fā)現(xiàn)Et743和 Ascididemin對多藥物抗性( Multidrug Resistance MDR)細(xì)胞等同樣具有細(xì)胞毒作用,而MDR是影響腫瘤治療效果的一個重要因素,其物質(zhì)基礎(chǔ)是腫瘤細(xì)胞表面P糖蛋白的過量表達(dá)。試驗(yàn)結(jié)果同時顯示,該生物堿作用于富含GC的DNA片段,其對腫瘤細(xì)胞的抑制作用與拓?fù)洚悩?gòu)酶I,Ⅱ無關(guān),而早期卻曾有研究顯示它在75 mmol/L濃度時能抑制拓?fù)洚悩?gòu)酶ⅡI。1.2肽類海鞘中的生物活性肽以環(huán)肽居多。第一個得到的有細(xì)胞毒作用的環(huán)肽是Ulithiacyclamide,是從 lis soclinum patella分離得到的。它對白血病細(xì)胞L的!C0為0.35μgmL。隨后, Rinehart等從 Didemnide科的 Trididemnmum solidum中成功地分離得到環(huán)肽 Didemnins,并證實(shí)它們具有抗腫瘤細(xì)胞毒活性。通過對抗腫瘤活性最強(qiáng)的 Didemnin作用機(jī)理的研究表明, Didemnins既能抑制蛋白質(zhì)的合成,也能抑制 DNA, RNA的合成,對黑色素瘤B6細(xì)胞周期作用的研究表明,它可殺傷各期細(xì)胞,尤以G至S期細(xì)胞敏感。Didemnin B在11年開始的I/Ⅱ期臨床試驗(yàn)中顯示,其對非何杰金淋巴瘤和腦膠質(zhì)母細(xì)胞瘤有一定療效,遺憾的是,在隨后進(jìn)行的針對變態(tài)前列腺癌、了宮頸鱗狀細(xì)胞癌、小細(xì)胞肺癌、骨髓瘤和卵巢癌等癌癥的廣泛臨床試驗(yàn)表明, Didemnin B疔效欠佳且有明顯的惡心,嘔吐等副作用。為此,人們又以合成,半合成或從其他海鞘中分離等多種方式得到了許多 Didemnin的同系物。對多達(dá)42種 Didemnin類化合物進(jìn)行的結(jié)構(gòu)與功能的對比研究表明,天然環(huán)肽核為其生物活性所必需,而對側(cè)鏈的化學(xué)修飾則會明顯地影響其活性強(qiáng)弱,如脫氫 Didemnin b的體內(nèi)外抗腫瘤活性比 Didemnin強(qiáng)許多, Didemnin親脂取代后會顯著降低其細(xì)胞毒性。 Didemnin A,B,C、脫氫 Didemnin、含 Didemnin的藥物配方以及 Didemnins同系物的半合成、全合成方法均已申請或獲得了專中國煤化工Patellamides, lissoclinamides, Ulicylamide, TawicyCNMHGlimum patella中分離出的環(huán)肽,它們多具有中等細(xì)胞毒活性,兒9但在數(shù)μgmL乙間。其中的Patellamide d能明顯地提高人白血病MDR細(xì)胞株對抗癌藥物的敏感性, Patellamide F對海洋通報23卷NCI的60個人類腫瘤細(xì)胞株〖C30值平均為13μgmL。 Cycloxaoline是來自 L. stratum的環(huán)六肽。 Shiori等在研究了數(shù)種環(huán)肽后發(fā)現(xiàn),惡唑啉環(huán)在環(huán)或非環(huán)狀肽類化合物表現(xiàn)細(xì)胞毒活性中有重要作用,無惡唑啉環(huán)的 Tawicyclamides刈人類結(jié)腸崺細(xì)胞株僅有輕微的細(xì)胞毒活性(C90:30μgmL)而 L bistratum中所含一環(huán)六肽 Cycloxaoline細(xì)胞毒活性最強(qiáng)(CougmL, MRCSCⅥ成纖細(xì)胞和Tx膀胱癌細(xì)胞)從澳大利亞海鞘的代謝產(chǎn)物中分離出環(huán)七肽Mollamide,其對P,As,HT29和cV細(xì)胞瘤的C30分別為1,25,25和25μgmL。另外Mollamide還能抑制RNA的合成(Cso:lμgmL),這些研究成果均支持上述結(jié)論。機(jī)理研究表明, Ulithiacyclamide主要抑制蛋白質(zhì)合成,而對DAN合成基本沒有影響從 Diazonide科海鞘 Diazong chinesis中分離出含氯環(huán)肽 Diazonamides,其中Diazonamide a刈人結(jié)腸癌細(xì)胞株HCT及鼠黑色素瘤細(xì)胞株B的C50均為0015ugmL,但 Diazonamide b的活性則較弱。 Diazonamide a和 Diazonamide b均由酪氨酸、頡氨酸的衍生物組成。來自 Lissoclinum屬海鞘的化合物 Patellin6對P8,AsHT和CV等癌細(xì)胞有中等細(xì)胞毒性(Cs:2μgmL)并對局部異構(gòu)酶Ⅱ有抑制作用(Cs:2.5ug/mL)海鞘中發(fā)現(xiàn)的線性肽相刈較少,且多活性不強(qiáng)。從 Botryllus中分離出的線性肽Botryllamides A-D,屬苯丙氨酸衍生物,其中只有化合物D對HTCs細(xì)胞有抑制作用(Cs:17pgmL)。聚小肽 Eusynstyelamide對人結(jié)腸癌細(xì)胞株HTC-16有微弱的細(xì)胞毒活性,lC30為100μgmL?？蒲腥藛T還從新西蘭產(chǎn)的海鞘 Leptoclinides dubius t中發(fā)現(xiàn)了5個對KB細(xì)胞和Ps8細(xì)胞有弱毒性的線肽化合物。13聚醚類化合物Gouiffer和Fose先后報道從 lissoclimum屬海鞘中發(fā)現(xiàn)聚醚類化合物 Bistramide a。隨后Bard報道發(fā)現(xiàn)了 Bistramide b,C,D,K。 Bibistramide b是A的乙?；a(chǎn)物,其體內(nèi)外抗腫瘤活性分別為Cs:0.07μgmL(膀胱癌細(xì)胞株T2)和LDs:1.5mg/kg(小鼠)。Bistramide a在10~100mm會引起人HL60細(xì)胞株的不完全分化,對該細(xì)胞株的Cs424 nmol/L,對肺癌As和乳腺癌MCF7細(xì)胞株lC:1.0~29mmoL,且在5 nmol/L濃度會引起As細(xì)胞株形成集落,該生物活性是由蛋白激酶C(PKC)介導(dǎo)。深入研究表明,Bistramide a能于擾微管組裝,且推測是通過磷酸化作用的影響,同時還能引起DNA損傷。 Bistramide a,B,C,D,K,對人體小細(xì)胞肺癌細(xì)胞株 NSCLC-N6等6個腫瘤細(xì)胞有細(xì)胞毒活性作用,其中 Bistramide A活性最強(qiáng),lC為0.03μgmL, Bistramide K能在Gl期阻斷 NSCLC-N6細(xì)胞株的生長14萜類化合物來自 Aplideum sp.的花類化合物 Aplidiasphingosine對KB細(xì)胞,L0細(xì)胞具有中等細(xì)胞毒活性, L. Vareau中的含氯萜 Dichlorolissoclimide細(xì)胞毒活性分別為lCs0:0.014ugmL(KB細(xì)胞,Cs0.001ugmL(Ps8)。從海鞘H. roretzi血液中得到萜類化合物HaA.B,以16mo/L濃度作用24h可完全殺死體外培養(yǎng)的神經(jīng)纖維瘤N18胞 cyanine1.5其它類型化合物除前面介紹的4類抗腫瘤活性化合物外,從海鞘中還分離出許多具有細(xì)胞毒活性的化合物,包括大環(huán)內(nèi)酯類、多硫化合物、醌類、酚類衍生Patellazole是分離自 L patella的含有噻唑的中國煤化工值在ng/mL數(shù)量級。而 lejimalide是從海鞘 frigida分離得到的CNMH Geimalides a b的細(xì)胞毒活性分別為:Cs:0.062μgmL(L0),Csc:0022pmL(L)。5期李忐軍等:海鞘中的抗腫瘤生物活性物質(zhì)從海鞘L. Vareau中得到的有機(jī)硫化物Ⅴ arain A是第一個報道的該類天然產(chǎn)物,對細(xì)胞癌細(xì)胞株HCT6的Cs為0.05ug/mL。而1,2,3 Trithiane和 Lissoclinotoxin a分別來自Aplidium sp.和 L perforatum,它們均具中等細(xì)胞毒性。香葉基氫醌( qexanyl hydroquinone)是從 Aplidium sp,中分離出的具有體內(nèi)抗腫瘤活性的物質(zhì)。 Carroll等從海鞘中分出了四氫大麻酚衍生物,對P38,Asn,HT9和CV的LC50約為10pgmL。 Didemnum moseleyi中的含共軛多烯側(cè)鏈的羥基內(nèi)酯 Didemnilactone可與人多形核白細(xì)胞表面的白三烯B4受體結(jié)合。綜上所述,從世界各地不同的海鞘中發(fā)現(xiàn)了近百種具有細(xì)胞毒活性的物質(zhì),所研究的海鞘以內(nèi)性目( Enterogona)居多,包括 Didemnidae科的 Didemnin, lissoclinun, Diplosome sp,Leptoclinidea sp, Trididemnum sp.等屬種, Polycitoridae科的 Cystodytes, Eudistoma sp,polycitorella等屬種, Polyclinidae科的 Aplidium, Polyclinum屬, Pseudodistomidae科的Pseudodistoma屬, Ritterellidae科的 Rimerella屬, Clavelinidae科的 Clavering屬Diazonidae科的 Diagonal屬, Pterophoridae科的 Ecteinascidia turbinata等,對側(cè)性目Peuragona)中有研究的有 Styelidae科中的 Dendrodoa grossularia, Cnemidocarpe sp.Po! lyandrocarpe sp.等屬種。2國內(nèi)海鞘抗腫瘤活性物質(zhì)研究進(jìn)展國內(nèi)刈海鞘的研究始于20世紀(jì)80年代,早期主要集中于生理、生態(tài)及資源方面的調(diào)查研究。鄭成興"(1995)較為全面地報道了中國沿海海鞘的物種及分布調(diào)奩結(jié)果。這一調(diào)查成果對我國海鞘的進(jìn)一步研究起到了推動作用。根據(jù)文獻(xiàn)[13-18]顯示,我國對海鞘的化學(xué)成分及其活性研究始于20世紀(jì)90年代。在化學(xué)成分方面,主要對海鞘 Herdmania momus、長紋海鞘( Longistrata)、冠瘤海鞘( Styela cα opus)、柄海鞘(Sσ ela clava)等海鞘中部分化合物進(jìn)行了分離鑒定研究。在活性硏究方面,僅遲玉森和耿越~報道了柄海鞘被囊粗提物貝有抑制小鼠S-180實(shí)體瘤的活性,抑制率達(dá)72%左右,魏振滿則報道了黃海產(chǎn)柄海鞘提取物具有提高小鼠免疫功能的作用?？梢?國內(nèi)對海鞘的研究,尤其是海鞘中的天然產(chǎn)物的分離及其活性方面的研究尚處于起步階段,不論在深度和廣度上都有待提高。我國地跨暖溫帶、亞熱帶、熱帶三個氣候帶,有記載的海洋生物約2萬種。其中海鞘有65種,分屬2目11科,特別是柄海鞘、玻璃海鞘、乳突皮海鞘等三大優(yōu)勢種,分布廣,數(shù)量多,是潛在的海洋藥物資源。我國海鞘的許多屬種在國際上未見研究報道,如果選擇一些原料易得并具有明顯生態(tài)、形態(tài)特征,如:Sela,Pwra, Morgul, Hartmeyeria等屬海鞘,在匕較廣泛的初步篩選基礎(chǔ)上,深入開展化學(xué)及其生理活性的研究,可望發(fā)現(xiàn)全新的、有重要生物活性的化合物,從而進(jìn)一步開發(fā)成為新藥或作為藥物設(shè)計的先導(dǎo)化合物,也可為基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)等生命科學(xué)研究提供有價值的工具藥。隨著海洋技術(shù)及醫(yī)藥研發(fā)技術(shù)的飛速發(fā)展,開發(fā)海洋的步伐正在逐漸加快。海洋將成為21世紀(jì)重要的藥物資源寶庫參考文獻(xiàn)[敬志峰,程公,陽藩等海鞘中的抗腫瘤牛物活性物質(zhì)小生物中國煤化工[2]焦炳華全國第二屆海洋生命活性物質(zhì)與尺然藥物學(xué)術(shù)討論會論文eHCNMHG[3]Rashid M A, Gustafson K R, Cardellina l J Het al. 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Ocean University of China, Qingdao 266003, Shandong, China; 2. Yantai University, Yantai 264005, Shandong, China)Abstract: About tens of antineoplastic compounds from ascidians have been reviewed withemphasis on the antitumor mechanisms of some important ones such as Ecteinascidians 743Psedodistomins D-F and their activities and sources中國煤化工 on ascidians inChina have been summarizedCNMHGKey words: ascidian; antineoplastic bioactivity; research progress