海洋微生物抗癌活性物质研究本科学位论文.docx
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海洋微生物抗癌活性物质研究本科学位论文
郑州大学自考本科毕业论文
专 业 药学
姓 名
准考证号
论文题目海洋微生物抗癌活性物质研究
2012年09月20日
海洋微生物抗癌活性物质研究
摘要：
癌症已经成人类健康的最大杀手，为了了解当今世界抗癌工作的发展现状，在资料的查询过程中认识到海洋微生物的研究进入到一个比较快速的发展进程中，在海洋细菌、真菌放线菌和共生微生物具有很大优势，但在临床的应用上还有一定的距离。
本文对国内外近20年来海洋微生物活性物质的文献资料进行研究，发现多种的海洋微生物活性物质对实验性小鼠癌细胞和人工培养特种癌变细胞株有不错的杀灭或抑制分裂的作用，而随着细胞工程、基因工程发酵工程联合应用实现活性物质的量产，表明海洋微生物抗癌活性物质应用于临床具有很有大的潜力。
关键词：
癌症；海洋微生物；抗癌活性物质
TheresearchofanticanceractivesubstancesfromMarinemicroorganisms
Abstract:
cancerhasbecomethebiggestkillerofhumanhealth,inordertounderstandthecurrentsituationofthedevelopmentoftoday'sworkworldcancer,intheprocessofdataquerytorealizeMarinemicroorganismsresearchintoarelativelyrapidgrowthprocess,intheMarinebacteria,fungi,actinomycetesandsymbioticmicrobeshavebigadvantage,butthereisacertaindistanceinclinicalapplication.Athomeandabroadinthispaper,theMarinemicroorganismsactivesubstancesoftheliteratureinrecent20years,foundthatmanykindsofactivesubstancesfromMarinemicroorganismsonexperimentalcancercellsinmiceandartificialcultivationofspecialcancercelllineshavegoodkillorinhibittheroleofdivision,andwiththecellengineering,geneengineering,fermentationengineeringjointapplicationimplementationofactivematerialproduction,showedantitumoractivityfromMarinemicroorganismshasbecomeamaterialappliedtoclinicalhastheverybigpotential.
Keywords:
cancer;Marinemicroorganisms;Anticanceractivesubstances
目录
绪论5
1癌症的研究现状6
1.1什么是癌症6
1.2癌症的发病原因6
1.3癌症的分类6
2常用治疗方法6
2.1：
传统疗法的优缺点7
3：
海洋微生物抗癌活性物质的研究7
3.1海洋微生物抗癌物质类型8
3.2海洋微生物抗癌物质抗癌机理8
4来源于海洋各类微生物的抗癌活性物质10
4.1来源于海洋细菌的抗癌活性物质10
4.2来源于海洋真菌的抗癌活性物质11
4.3来源于海洋共栖微生物的抗癌活性物质11
5海洋微生物抗癌活性物质的发展前景12
结论13
参考文献14
绪论
目前，癌症是威胁人类健康的一大因素。
癌细胞能无限制、不停地分裂繁殖，没有正常细胞的存活周期。
它能不断地释放多种毒素，使人体常胜一系列症状,如导致人体消瘦、患者感觉无力、食欲不振、发热以及严重的脏器功能受损等癌症。
细胞还可以破坏组织、器官的结构和功能，引起坏死出血合并感染，患者最终由于器官功能衰竭而死亡即被称为癌症。
传统治疗癌症的方法有:
手术治疗、放射治疗、化学治疗、中医治疗等。
随着科技的不断发展，对抗癌症的方法也是越来越多。
尤其是应用自然界的活性物质抗癌微生物来进行抗癌。
微生物抗癌活性物质是最多的，而海洋中的微生物的种类远远的多于陆地微生物，因此，更多的科学家高度关注海洋的微生物活性物质的研究。
地球表面绝大部分是海洋覆盖。
据统计，已知的海洋生物大约有300000种，海洋是生命的发源地。
而我们已经发现的物种仅仅是海洋生物物种的一部分，海洋物种的多种多样，为抗癌症天然药物资源化学多样性提供了基础。
海洋的复杂生活环境使得海洋生物形成了一种特殊的代谢途径喝机体防御机制。
因此，更多的科学家及学者高度关注海洋微生物的活性物质的研究。
1癌症的研究现状
1.1什么是癌症
癌症是恶性癌的统称。
癌细胞的特点是无限制、无止境地增生，使患者体内的营养物质被大量消耗；失去了正常细胞的接触抑制。
癌细胞释放出多种毒素，使人体产生一系列症状细胞还可以破坏组织、器官的结构和功能，引起坏死出血合并感染，患者最终由于器官功能衰竭而死亡即被称为癌症。
1.2癌症的发病原因
癌症是机体正常细胞在多原因、多阶段与多次突变所引起的疾病。
癌症的发病原因有很多种说法，人们普遍认同的说法是:
每个细胞都有原癌基因的，在一般情况下这个基因是不表达的。
机体在环境污染、化学污染（化学毒素）、电离辐射、微生物（真菌、病毒等）及其代谢毒素、遗传特性、内分泌失衡、免疫功能紊乱等等各种致癌物质、致癌因素的作用下导致原癌基因的突变，身体正常细胞发生癌变的结果，常表现为：
局部组织的细胞异常增生而形成的局部肿块。
癌症是机体正常细胞在多原因、多阶段与多次突变所引起的一大类疾病。
1.3癌症的分类
癌症通常分为能够对皮肤、粘膜、腺体及其他器官造成影响的瘤癌，造成血液疾病的血癌，对肌肉、结缔组织及骨头造成影响的肉瘤，对淋巴系统造成影响的淋巴癌。
常见的癌症有骨癌、血癌（白血病）、食道癌、淋巴癌（包括淋巴细胞瘤）、肠癌、肝癌、肺癌、（包括纵膈癌）、脑癌、胃癌、盆腔癌（包括子宫癌，宫颈癌）、神经癌、大肠癌、肾癌。
2常用治疗方法
就目前的医疗状况，常用的治疗方法有以下几种：
（1）手术治疗：
包括姑息性手术，探查性手术，根治性手术。
手术治疗是很多早期患者的首选传统癌症治疗方法，最大优点是快捷了当地将癌切除，解决了机体当前的致命伤。
手术切除对局部治疗效果极佳，对全身治疗与机体防御反应的提高毫无作用。
（2）放射治疗：
利用高能电磁辐射线作用在生命体上，改变生物分子的结构，从而癌细胞进行破坏一种治疗方法。
放射能治疗癌症是因为癌细胞对放射线敏感。
目前临床上应用的放射线有X线治疗和r线治疗两种。
（3）化学治疗：
经血管把药物代谢全身，会影响到身体的所有细胞这种疗法有时也称为“胞毒疗法”，因为所有药物都是有害，甚至是带毒性的，体内细胞，无论是恶性癌细胞还是正常细胞都受到破坏
（4）自然疗法：
就是通过使用自然因子----空气负氧离子对癌症进行治疗的一种方法，首先众多医学研究及临床实验证明:
人体细胞电子被抢夺是万病之源，活性氧（自由基ROS）是一种缺乏电子的物质（不饱和电子物质），进入人体后到处争夺电子，如果夺去细胞蛋白分子的电子，使蛋白质接上支链发生烷基化，形成畸变的分子而致癌。
该畸变分子由于自己缺少电子，又要去夺取邻近分子的电子，又使邻近分子也发生畸变而致癌。
这样，恶性循环就会形成大量畸变的蛋白分子。
这些畸变的蛋白分子繁殖复制时，基因突变，形成大量癌细胞，最后出现癌症。
而当自由基或畸变分子抢夺了基因的电子时，人就会直接得癌症。
利用自然界的小粒径负离子调节癌症患者体内的酸碱平衡，维持体内环境的稳定性，促进正常细胞的代谢，是一种抗氧化疗法。
（5）中医疗法：
中医治疗癌症分为「扶正」与「祛邪」两方面。
「扶正」即通过调节自身免疫功能，来达到抗癌目的;「祛邪」则直接对付病灶，抑制癌生长。
2.1：
传统疗法的优缺点
手术治疗方法简单比较成熟的方法具有普遍性对于比较特殊的癌危险性比较的大例如（脑癌），患者的恢复周期中需要忍受开刀后的痛苦；不过，对全身治疗与机体防御反应的提高毫无作用。
放疗是用放射线局部照射使癌组织破坏或缩小，对区域敏感性癌有较好疗效，毒副作用相对较小。
然而，放疗对身体损伤极大，但它杀伤癌细胞的同时也同样杀伤正常细胞，造成免疫系统损伤;癌部位局限性较大;对微小病灶、亚临床转移无效。
放疗不能减轻化疗的毒性作用，化疗也不能减少放疗的损伤作用，而且二者都会产生局部的骨髓抑制，病人常常因骨髓抑制而无法继续治疗。
自然疗法基于调节平衡对人体基本无伤害是一种比较好的治疗方法，但是在自然条件下负氧离子较少无法起好的治疗效果，而人工制造技术并不成熟，具有较大的发展前景；中医疗法利用中理论调人体的阴阳五行，在不伤害患者的前提下对癌细胞用梳理脉络加以药物调理身体的平衡改善体质对癌细胞进行抑制和杀灭，其缺点就是一个漫长的过程对于恶性癌的效果不大，并只对个别研究较深的癌效果较好，但中医的用药为临床的用药研究提供了研究的对象。
3：
海洋微生物抗癌活性物质的研究
中华医药源远流长，当今的许多疾病都可以在古方中找到相应的解决方案，癌自古有之，同时有了抗癌的药方，如中药中常用真菌，科学家从中提取了相应的活性成分；灵芝中含有的多种多糖物质和干扰素的诱导剂，能抑制癌细胞的增殖；而香菇、金针菇、猴头菇、银耳等人们已知的真菌药材或食用菌都有不错的提高免疫力和对癌瘤的抑制。
作用近年的科学研究发现茯苓提取物B茯苓聚糖可增强免疫功能，有抗癌瘤的作用。
微生物是比较原始的物种，毕竟陆地的资源有限，海洋是生命的起源之地，海洋的原始生物能给我们更多启发。
人们从海洋微生物发现了许多具有抗癌活性的物质，如；海洋微生物多糖。
3.1海洋微生物抗癌物质类型
通过对海洋微生物研究，有关活性物质的提取，经过结构分析与研究根究其目核结构可大致分为喹啉类，聚酮类、吩嗪类、吡咯类、吡啶类，蒽环类、胺类、肽酸酯类、大环内脂类等。
除此之外还分离出倍半萜类，生物碱类、二萜类、萘醌类、酮类，噻唑生物碱类等等。
海洋微生物活性物质的抗癌机理。
在海洋微生物的研究过程中，有关物质的提取的提取，对比其母核基团结构的差异性，绝大多数都以结合成多糖的形式存在，而这些海洋微生物多糖才具有比较好的活性。
3.2海洋微生物抗癌物质抗癌机理
（1）引起癌细胞周期阻滞：
细胞周期（cellcycle）是指细胞从上次分裂结束到下一次分裂完成所经历的整个序贯过程。
细胞在细胞周期中依次经过G1期、S期、G2期和M期,完成其分裂过程。
现已清楚,细胞周期的调控是通过细胞周期关卡实现的,细胞周期关卡是指控制细胞增殖周期中的限速位点,这些细胞周期关卡可分为:
（1）G1期关卡,阻断或延缓细胞从G1期进入S期;
（2）S期关卡,放慢S期DNA复制子的起动率;（3）G2期关卡,延缓G2期细胞进入有丝分裂期。
细胞周期关卡在DNA复制和有丝分裂前负责确定DNA合成的完整性,监控DNA的复制、DNA损伤修复和阻断细胞进入有丝分裂期,从而精确调节细胞周期进行,以防止增殖周期中发生错误。
目前认为,癌的发生可能与关卡失控有关,使本来应停止增殖或发生凋亡的细胞中其DNA损伤及复制错误未能纠正,并使细胞不停地进入细胞周期造成恶性增生[8]。
因此,细胞周期关卡是抗癌药物的潜在靶点之一。
（2）：
干扰癌细胞微管活性
研究发现许多海洋生物中含有抑制微管活性物质。
（1）抑制微管聚合:
海绵中的三肽物质（hemiasterlinA）及糖蛋白（pachymatismin）、海兔中的五肽物质（dolastatins10）、含珠藻类中的cryptophycin-1及海鞘中的二环肽物质（vitilevuamide）均能抑制细胞微管聚合和有丝分裂[1～5]。
其中hemiasterlinA通过抑制细胞纺锤体微管而发挥细胞毒作用其引起微管解聚的作用与长春新碱相似;pachymatismin体外能诱导人前列腺癌细胞（DU-145）微管解聚,抑制微管重新聚合,此作用可能与其结合微管蛋白有关;dolastatins10体外也能抑制人前列腺癌细胞（DU-145）微管聚合及引起G2/M阻滞,但不引起细胞凋亡,裸鼠体内实验亦表明dolastatins10具有治疗癌作用;cryptophycin-1不仅能干扰细胞微管聚合和有丝分裂,亦能抑制鼠类白血病细胞（L1210）增殖;vitilevuamide对多种人癌细胞系均有细胞毒性作用,且能明显抑制微管聚合,引起细胞周期阻滞于G2/M处,但其与秋水仙碱（colchicine）、长春新碱（vincaalkaloids）及dolastatin10作用机制不同。
（2）促进微管聚合:
海绵中的大环内酯类物质（pelorusideA）具有与紫杉醇相似的促微管稳定作用,能使细胞周期阻滞于G2/M期,诱导细胞凋亡,其化学结构与当前已进入临床试验抗癌物质epothilone相似[6];从软珊瑚中分离出的aeleutherobin作用于人结肠癌细胞后亦能诱导细胞微管聚合,导致有丝分裂停止,电镜显示其诱导微管增粗及数量增多的作用与紫杉醇的作用相似,且其IC50也类似[7]。
可见,海洋生物中有些通过抑制微管聚合,使纺锤体不能形成,从而使细胞分裂停止在有丝分裂中期;有些通过促进微管聚合,抑制微管解聚,使有丝分裂中止。
最终通过抑制微管活性而抑制癌细胞的分裂与增殖,从而达到抗癌的效果。
但这些物质是通过哪些机制干扰微管活性尚未完全清楚,有待进一步深入研究。
（3）：
诱导癌细胞凋亡
目前认为癌的发生发展不仅是细胞增殖失控和细胞分化异常的结果,同时也与癌细胞凋亡失衡有关,即癌细胞凋亡相对或绝对减少。
因此,诱导癌细胞凋亡是癌治疗策略之一。
一些学者研究发现,地中海海鞘（cystodytesdellechiajei）中的生物碱ascididemin能显著诱导白血病细胞（HL-60和P388）发生凋亡,此可能与其激活caspase-3途径有关[12];有些学者发现红藻类（amphiroazonata）提取物对白血病细胞有选择性细胞毒性作用,而对正常细胞没有毒性作用,且能引起人白血病细胞系（MOLT-4）细胞凋亡,其靶点可能是DNA拓扑异构酶Ⅰ（topoisomeraseⅠ）[13];也有些学者发现总合草苔虫（bugulaneritina）的大环内酯类化合物苔藓台素1（bryostatin1）有下调蛋白激酶C（PKC）,促Bcl-2磷酸化而诱导人白血病细胞凋亡作用[14]。
前述的海绵提取物pelorusideA及红树海鞘中的ET-743亦具有诱导癌细胞凋亡作用。
这些研究提示了海洋生物亦含有丰富多样的诱导细胞凋亡活性物质,为寻找新的抗癌活性物质提供了较好的思路。
（4）:
提高免疫功能
具有改善机体免疫功能的海洋抗癌活性物质种类众多。
1996年Kobayashi等[15]研究发现海绵（agelasmauritianus）中的酰胺类化合物（agelasphin-11,AGL-11）能明显延长荷B16瘤小鼠的寿命,正常小鼠及荷B16瘤小鼠体内试验显示AGL-11还能明显提高NK细胞的活性。
在国内,1999年吕昌龙等[16]发现乌贼墨及其提取物可提高癌坏死因子-α（TNF-α）和白细胞介素1（IL-1）的分泌水平,增加NK细胞的杀伤活性,从而起到抗癌作用。
2000年曲显俊等[17]研究证实了螺旋藻多糖对B37乳腺癌细胞及K562白血病细胞均有抑制作用,体内试验也显示螺旋藻多糖对小鼠S180肉瘤、EAC小鼠腹水癌及H22小鼠肝癌均有抑瘤作用,有明显提高淋巴细胞转化率和促进NK细胞杀伤靶细胞的作用,对脾淋巴细胞TNF-α诱生作用有较好的剂量-效应关系及能增强荷瘤小鼠脾淋巴细胞产生白细胞介素-2（rlL-2）的功能。
机体免疫功能低下是癌得以发生发展的因素之一,癌一旦发生后往往又反作用于机体免疫功能系统,致使免疫功能紊乱或低下。
因此,提高机体免疫功能对癌治疗具有重要意义。
上述海洋生物中抗癌活性物质通过增强免疫细胞（如NK）的活性和/或诱导细胞因子的分泌等不同方式来提高机体的免疫功能,是较好的生物反应调节剂,深入研究具有现实意义。
国内外的科学家已从海洋微生物中分离到很多活性物质，能使癌细胞内的染色体因自身的酶分解而萎缩，间接杀死癌细胞，延长患者的寿命。
例如：
美国利桑那州立人学海洋微生物研究工作者从海洋生物苔藓中提取了一种多糖化合物，命名为布拉欧斯泰AZ，经过研究该化合物能杀死癌细胞，可延长患白血病、淋巴病、景色素留等实验鼠的寿命。
4来源于海洋各类微生物的抗癌活性物质
4.1来源于海洋细菌的抗癌活性物质
海洋细菌是海洋微生物抗癌活性物质的一个重要来源，主要集中在假单胞菌属、弧菌属（Vibrio）、微球菌属、芽孢杆菌属、肠杆菌属（Enterubacrerium）、交替单孢菌属（Alteromonas）、链霉菌属、钦氏菌属、黄杆菌属和小单孢菌属（Micromonospora）。
Sesbanimide是CHIKATAKAHASHI等f3l1从两株海洋土壤杆菌（分别分离自加勒比海海鞘Ecteinascidiaturbinata及Turkish海岸Polycit0hide属海鞘）的脂溶性代谢产物中分离到两个有显著抗癌活性的化合物SesbanimideA
（1）和C
（2）。
1999年，CanedoLM等1321又从该属中分离到的抗癌噻唑生物碱化合物Agrochelin（3），体外对小鼠白血病P388细胞、人（A549、HT29、MEL28）癌细胞有显著细胞毒性（O.05—0.2mg／L），但其乙酰化衍生物的细胞毒性却大大减少（3～7mg／L）。
Macrolactins是从深海（一1000m）细菌中分离到的系列大环内酯类化合物．其中macrolactinA组分是一种配糖体母体，即有抗菌活性又能抑制B16—F10黑色素癌细胞，还能保护T一淋巴细胞防止人类免疫缺陷病毒（HIV）的复制，具有抗癌、抗病毒、抗菌等功能。
Halobacillin是从一株海洋芽孢杆菌（分离自墨西哥Guaymas海湾一124m深海污泥中）发酵物中分离到的Iturin族酰基化多肽，结构特征是具有极性的环状七肽和亲脂的B一酰氧基或B一氨基脂肪酸，对人结肠癌细胞有中等细胞毒性（IC50=O.98mg／L）。
Homocereulide和cereulide是从分离自潮间带蜗牛体表的B.cereus的脂溶性提取物中分离到的2个具有极强细胞毒性的环肽，对P388和结肠26细胞的IC50为1—35pg／mL。
PM一94128是从来自海洋污泥的芽孢杆菌（PhM—PhD一090）发酵液中分离到新的isocoumarin化合物，能抑制DNA及蛋白质合成（对DNA的IC50=2.5μmol／L，对蛋白质的IC50=0.1μmol／L），对多种癌细胞均有明显的细胞毒性（P388、HT29、MEL28的IC50均为0．05μmol／L）。
AlteramideA是从海洋互生单胞菌属Aheromonassp．（分离自日本北海道海绵Halichondriaokadai）中分离到的的四环内酰胺生物碱，在体外对小鼠白血病P388细胞、人淋巴瘤L1210及人表皮癌KB细胞有细胞毒性（IC50分别为0.1，1.7,5.0mg／L）。
Macrolactins是从深海（一1000m）细菌分离到的一组抗菌抗癌抗病毒化合物，是罕见的24元大环内酯，含有3对两两共轭的烯键。
其中MacrolactinA不但有抗菌活性，而且在体外有显著抑制B16一F10黑色素瘤细胞活性（IC5o=3.5mg／L）。
Pelagiomicins是从海洋新属革兰氏阴性海洋嗜盐菌Pelagiobacterariabilis（分离自帕劳群岛的巨藻Pocockiellavariegata）分离到的一组吩嗪类化合物其中PelagiomicinsA在体内对宫颈癌Hela细胞,BALB3T3及BALB3T3／H—ras细胞有显著的细胞毒性（Ic50分别为0．04，0.2，0.07mg／L），但在体内对P388细胞仅有微弱的抗癌活性。
4.2来源于海洋真菌的抗癌活性物质
海洋真菌在海洋中的分布十分广泛，主要来源于海水、底泥、海洋漂木及海洋动植物的体表或组织内部。
从已有研究来看，海洋真菌产生的代谢产物主要有生物碱、甾体、萜类等类型的化合物，其中很多都具有明显的抗氧化、抗癌、抗菌等生物活性［１３－１６］，在医药领域具有广泛的应用前景。
本实验选择用分离自东海海域海水的真菌作为研究对象，以抗癌生物活性模型筛选活性菌株，获得了若干株具有较高生物活性的菌株，为进一步从海洋真菌中分离活性化合物奠定了基础。
据统计，海洋真菌至少有１ ５００种，而到２０００年为止，被研究过的海洋真菌仅有４４４种，其中有１７７属３６０种属于子囊菌类、５１属７４中为半知菌类（青霉和曲霉）［１７］。
在本次研究中，筛选获得的具有较强抗癌活性菌株主要集中在青霉菌（１２０１０１０１）、曲霉菌（１２０１０１０４）以及毛霉菌（１２０１０１０２和０８０１０１０１）。
而子囊菌类几乎没有，这可能于其生活环境及代谢机制有一定的关系。
此次筛选活性菌株，有５０％的菌株均表现出较强的抗癌活性，提示这些菌株的代谢产物中可能存在着高体外抗癌活性的化合物，具有进一步研究和开发的价值。
4.3来源于海洋共栖微生物的抗癌活性物质
Canedo[47]等从加勒比海海鞘Ecteinascidiaturbinata及土耳其海岸Polycitonide属海鞘分离到2株土壤杆菌,并从脂溶性代谢产物中分离得到2个有显著抗癌活性的生物碱类化合物SesbanimideA和C,对L1210细胞的IC50达08mgL-1。
Peter[48]等从地中海海绵Axinellaverrucosa中分得的真菌Penicilliumsp中分离得到2个新的衍生物communesinsC和D,通过MTT法测试发现2个化合物对6种白血病细胞有细胞毒活性,其中C对MOLT3、D对SUPB15的ED50值分别为86、90mgL-1。
Lee[49]等从1种未鉴定的海绵中分离获得的1株放线菌Streptomycessp中分得2个新的环肽显示弱的抑制sortaseB酶的活性。
Mitchell[50]从分离于海洋沉积物的链霉菌saureaverticillatus发酵产物中分离到天然产物Aureoverticillactam,而KStritzke等[51]从新几内亚巴布亚岛附近的海洋沉积物分离的链霉菌中获得化合物Caprolactones,该化合物有望在癌治疗临床前和临床试验中发挥积极的作用。
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