海洋天然产物研究进展

• 海洋蕴藏着丰富的药用生物资源, 海洋生物 由于生活在高盐、高压、低温、缺氧等极 端环境中,长期进化过程中形成了一些结构 独特而又有显著药理作用的次级代谢产物, 其在抗病毒、抗炎和抗肿瘤等方面作用显 著。海洋生物中的生物碱主要具有抗肿瘤 作用,其次有抗菌、抗病毒、抗氧化、抗炎 等作用,而且结构复杂多样,其作用机制具有 多样性和独特性的特征。
1.甾醇
• 甾醇是生物膜的重要组成部分，也是某些 激素的前体。自1970年从扇贝中提取出24碳-22-脱氧胆甾醇以及发现珊瑚甾醇后，海 洋甾醇的研究进展十分迅速，现已发现大 量结构独特的甾醇。它们主要分布在硅藻、 海绵、腔肠动物、被囊类环节动物、软体 动物、棘皮动物等海洋生物体内，尤以海 绵类为多
摘 要 海洋天然产物的特点 海洋天然产物的化学类型 海洋天然产物应用 展望
• 海洋资源丰富，蕴藏着许多化学 结构独特、生理活性特异的天然 产物，本文主要总结了从海洋生 物中分离得到的天然产物的特点、 类型及其应用
由于海洋环境的特殊性、复杂性，海洋产物及其 次生代谢产物具有陆生生物所没有的特征
存在大量含卤有机物
3.皂苷
• 许多陆地植物含有皂苷，而动物界中只有 海洋棘皮动物的海参和海星含有皂苷，皂 苷是它们的毒性成分。 • 海参皂苷，也称海参皂甙，是由苷元和糖 链通过β-糖苷键结合而成，苷元常为四环三 萜和五环三萜。在化学结构上，大多属于 羊毛甾醇型三萜类寡糖苷。翁怡毅等[10]应 用多种色谱技术对沙海参体内的化学成分 进行分离纯化,根据化合物的理化性质和波 谱数据鉴定其结构，分离得到三个三萜皂 苷化合物。
4.大环内酯化合物
• 大环内酯类是海洋生物特别是海洋微生物 中常见的一类化合物, 主要分布在苔藓虫、 藻类、海绵、软体动物和被囊动物中。其 特点是结构中含有一个内酯环, 环的大小由 10至62元不等,大多具有抗肿瘤活性, 但其 作用机制因分子结构不同存在较大差异。
5.聚醚化合物
• 海洋生物毒素的化学结构类型十分特殊, 且 各类毒素的化学结构差异极大，其中聚醚 类毒素是近年来研究进展中最突出一种海 洋毒素。它是一种化学结构独特、毒性强 烈并有广泛药理作用的一种天然毒素,其中 包括多种毒性极高的毒素如岩沙海葵毒素、 西加毒素、刺尾 鱼毒素。它们分别对神经 系统、消化系统、心血管系统及细胞膜发 挥较高的选择作用
• 随着有机化学、分子生物学以及现代分离 鉴定技术的迅速发展,活性物质筛选手段的 提高,人们已在海洋抗病毒活性物质的研究 方面取得了很大的进展,在海洋生物中分离 出一系列抗病毒天然产物,得到的抗病毒活 性物质包括多糖类、萜类、生物碱类、甾 醇类 、核苷等化合物,这些新型化合物为药 物设计提供了可贵的分子模型,为抗病毒药 物的开发提供了重要的先导化合物库
7.多糖和糖苷
• 多糖和糖苷参与体内细胞各种生命现象的 调节,能激活免疫细胞,提高机体免疫功能而 对正常细胞无毒副作用。具有开发潜力的 海洋多糖化合物包括螺旋藻多糖、微藻硒 多糖、紫菜多糖、玉足海参粘多糖、海星 粘多糖、扇贝糖胺聚糖、刺参粘多糖、硫 酸软骨素、透明质、甲壳质及其衍生物等。
8.生物碱
• 一些海洋毒素是海洋生物的防御物质, 由于释放后 很快被海水稀释,为了达到防御的作用,其活性往往 超强。如河豚毒素( tetrodotoxin, TTX, 1) 最初是 在1909 年因研究河豚鱼卵的神经毒性成分而发现 的,但直到 1964 年才确定其结构是一种复杂的笼 形原酸酯类生物碱 。TTX是迄今为止在自然界中 发现的最为奇特的小分子天然产物之一,不仅结构 新颖而且性质独特, 在有机溶剂和水中都不溶解, 仅溶于醋酸等酸性溶剂,并且在碱性和强酸性溶剂 中不稳定,在溶液中以两种平衡体的形式存在等
海洋生物次生代谢产物不仅含有结构独特 的骨架,有的还含有一些特殊的取代基团,如 氯代碳酰亚胺基、异氰基、胍基、环多硫 醚、过氧基以及自然界罕见的丙二烯基或 乙炔基等。这些罕见基团在海洋天然产物 中的发现使科学家大开眼界,也扩大了天然 成分中存在多种多样基团的范围。
甾醇 萜类 皂苷 大环内酯化合物 聚醚化合物 不饱和脂肪酸 多糖和糖苷 生物碱
• 从海洋生物中提取的海星皂苷， 和总皂苷 对胃溃疡的愈合作用优于甲氰咪胍。壳聚 糖衍生物对胃溃疡的疗效确切、治愈率高， 已进入临床试验。国内药厂配合中药制成 的海洋胃药在临床上取得较好效果。
• 海洋天然产物在中国的发展历史渊源,我国 海域辽阔,海洋生物资源丰富,为发展海洋天 然产物提供了坚实的物质基础。海洋生物 因其生态环境的特殊性，而具有陆生生物 所没有的特点，海洋生物种类繁多，蕴含 着结构新颖的化合物，其产物在抗病毒、 抗肿瘤、抗菌等方面有独特的作用，我们 加大对海洋天然产物的开发及研究，海洋 天然产物的应用前景必将更加美好。
6.不饱和脂肪酸
• 多不饱和脂肪酸( polyunsaturated fatty acid, PUFA) 通常指长链( 十八碳以上),含有 两个以上双键的脂肪酸。海洋多不饱和脂 肪酸的代表是鱼油中的二十碳五烯酸( EPA) 和二十二碳六烯酸( DHA) 。研究表明,这些 多不饱和脂肪酸是前列腺素类、血栓素、 白细胞三烯等机能调节因子的前体化合物, 是大脑和视网膜细胞膜脂的重要组成部分。
抗病毒药物 B
抗菌药物
A
C
抗肿瘤药物
应用
消化系统药
E D
抗心血管药
• 海洋中的抗菌活性物质主要发现在海绵、 海藻、海洋纤毛虫、海洋细菌等海洋生物 中。活性成分主要有蛋白、生物碱、萜类、 糖类、脂类和其它含氮类、杂环类化合物 等。Satitpatipan V等从泰国海绵Axinyssan sp.中,分离到两种新的含氮倍半萜烯: ( 1Z, 4Z )-7αH-11-氨基大根香叶烷-1(10) , 4-二 烯和 N, N-11-二[(1Z, 4Z)- 7αH-大根香叶烷 -1(10),4-二烯] 脲。前者对金黄色葡萄球菌、 微小杆状菌和白色假丝酵母有强大的抗菌 活性。
• 有希望的抗癌药物将来自于海洋，海洋抗 肿瘤活性物质一直是海洋药物研究的重点。 现已发现海洋生物提取物中至少有10%具 抗肿瘤活性，包括核苷酸类、酰胺类、聚 醚类、大环内酯类等化合物，其中阿糖胞 苷等已形成药物。
• 研究出多种可供预防和治疗心血管疾病的 药物，如萜类、多糖类、多不饱和脂肪酸、 肽类和核苷类等物质，均具有抑制血栓形 成和扩张血管作用。有50多种海洋生物毒 素不仅具有强心作用，而且还有很强的降 压作用，现对河豚毒素的抗心律失常作用 研究较多。此外，螺旋藻类对高血脂和动 脉粥样硬化有较好的预防和辅助治疗作用。
2.萜类
• 海洋孕育了丰富的生物资源，其中萜类化 合物是最常见的天然有机化合物，自20世 纪60年代萜类化合物在海洋动植物中被发 现以来，一直处于迅速发展的阶段，到目 前为止，从海洋生物中分离得到的萜类已 达千余种。海洋萜类主要来自海藻、海绵、 肠腔动物和软体动物。
• 海绵是自然界中二倍萜最丰富的来源，从 海绵中得到的二倍萜主要有两类：一是链 状的二倍半萜，二是新的骨架的四环或五 环二倍半萜。Willam Fenical研究小组从曲 霉属Aspergillus海洋真菌（菌株编号CNM713）分离到1个新的二倍半萜化合物 aspergilloxide,该化合物为含有25个碳原子 的新骨架。
结构独特复杂多变且生物活性强
结构中含有罕见或特殊基团
海洋天然产物最重要的特点就是元素的 组成。由于海水富含卤素, 因而导致海洋生 物含有很多共价结合的含卤有机物, 有时卤 原子的量可达分子中元素总数的70% 以上, 最常见的是含溴、其次是含氯和碘。含有 多卤素是海洋天然产物所特有的, 而有机溴 化物和碘化物迄今尚Байду номын сангаас在陆源生物的代谢 产物中发现。