海洋微生物产物在医药卫生方面的开发利用概况

【摘 要】由于经济和人口的增长，人类正面临着日益严重的资源紧缺问题。资源的减少以及需求的增长使陆地微生物资源越来越不能满足人们的需要，由此研究者的目光自然而然地转向了海洋微生物。海洋微生物在医药卫生、工业生产、海水养殖、环境保护等方面都有重要作用，海洋微生物资源在医药卫生方面的开发利用前景十分广阔。

【关键词】海洋微生物；医药卫生；开发利用

0 前言

由于经济和人口的增长，人类正面临着日益严重的资源紧缺问题。自从1929年青霉素的发现开始，人类已着手从微生物中提取生物活性物质。而以前由于研究手段的局限，大多数研究者把注意力集中在陆地微生物的代谢产物上。抗生素的滥用使病原微生物获得抗药性的速度远快于人类从陆生微生物中获得新抗生素的速度，资源的减少以及需求的增长使陆地微生物资源越来越不能满足人们的需要。由此研究者的目光自然而然地转向了海洋微生物。

地球面积的71%是海洋，开放、复杂、多变的海洋环境使海洋微生物产生了许多独特的生理生化模式，其更有可能产生与陆地环境中微生物所不同的生理代谢物。海洋微生物种类繁多，分布于海洋的不同部位，如海水中、海洋底泥中、海洋动植物体表及内部等，其中以海洋底泥中居多。海洋微生物主要由细菌、真菌和放线菌组成。其中海洋细菌在海洋微生物中数量最大，分布最广。深海由于具有极端的温度、压力和pH等，对微生物的细胞膜形成、蛋白质结构、核酸结构都产生影响[1]，并使深海微生物的种类与多样性远远超出我们的想象。充分利用海洋微生物的各种优势研究开发出各种生物制剂前景十分广阔。

1 海洋生物活性物质

海洋生物活性物质主要包括新型抗菌物质、抗肿瘤化合物、抗病毒物质，维生素、酶抑制剂及极端酶等。近年来，已在海底污泥、海藻、海绵及海螺等中分离到具有产生生物活性物质的海洋细菌和海洋真菌，而有价值的次生代谢物的来源很大可能是这些微生物而非海藻与海绵等。共生和附生的海洋微生物，可产生各种生物活性物质，保护宿主免遭外敌侵害。例如，从海绵Dysidea herbacea中提取的多溴化联苯乙醚抗生素是由内生的藻青菌Oscillatoria spongeliae产生的[2]。此前，国内外寻找海洋药物的研究对象主要是海藻和海洋动物，但由于其含量较低，生物量有限，分离提取的生产成本较高，使得许多研究成果的应用推广受到一定的限制。因此，可以利用海洋微生物繁殖快、易培养等优点，结合现代发酵工程技术，使之工业化生产、降低海洋药物的生产成本。

1.1 抗菌物质

1889年Giaxa指出海洋微生物能产生抑制细菌生长的物质，使海水能抑制霍乱弧菌和炭疽杆菌的生长[3]后，海洋微生物抗菌物质研究发展迅速。目前，已知许多海洋微生物可产生抗生素，包括多肽和蛋白类、糖类、脂类萜类和生物碱等。越来越多的产抑菌物质细菌正在被发现和分离。聂亚峰等[4]2008年从连云港海域分离出一株抑菌谱馆且抑菌活性强的海洋细菌PY-sw-1；2012年Zheng等[5]对来源于中国南海的软珊瑚的真菌Alternaria sp.的次级代谢产物进行研究，从该菌中分离得到的已知化合物alterporriol C，macrosporin和altersolanol C对E.coli和Vibrio parahaemolyticus均表现出强的抑制活性。

1.2 抗肿瘤化合物

海洋中发现能产生抗肿瘤物质的微生物种类包括放线菌、真菌和细菌。微生物抗肿瘤药物具有活性强、毒性低并兼有抗菌效果，其结构主要是蒽环类和烯二炔类。从海洋微生物中寻找新的抗癌海洋药物方面的研究，从Burkholder1966年从海洋假单胞菌分离到抗生素硝吡咯菌素（Pyrolnitrin）[6]之后，探索研究才真正开始。此后Hofle研究组从粘细菌（Sorangiumcellulosum）纤维堆囊菌中分离出epothilones系列化合物，它们是通过促使微观蛋白聚合来实现其抗肿瘤作用的[7]，目前，此类化合物已在美国进行临床试验。而国内学者对海洋微生物抗肿瘤物质的研究也逐步深入，2007年王祥敏等对热带太平洋深海微生物抗肿瘤活性进行了初步研究[8]，Gao等[9]从北冰洋沉积物样品中分离得到一株海洋放线菌BM-17，经鉴定该菌种属于诺卡氏菌属（Nocardia dassonvillei），从其次级代谢产物中分离得到一个新化合物和六个已知化合物，其中新化合物具有较高的抗白色念珠菌（Candida albicans）活性，也具有较高的肿瘤细胞（HepG2，A549，HCT-116和COC1）毒活性。有关具有抗肿瘤活性的海洋微生物代谢产物的研究表明，生物碱类、大环内酯类、萜类、醚类、肽类、酰胺类以及醌类化合物具有较好的抗肿瘤活性，也因此成为抗癌新药研发的重点。

1.3 相关药物

海洋微生物还含有丰富的多价不饱和脂肪酸，多价不饱和脂肪酸具有医疗保健作用，能抗血栓、降血脂、防止血小板聚结、舒张血管等，可用于预防和治疗癌症、炎症、风湿性关节炎、肾炎、糖尿病等疾病，DHA还能促进脑细胞的生长发育，改善大脑机能，用于中枢神经疾病的预防和治疗。一些深海细菌的代谢产物如Mac-rolactinesA具有抗HIV活性[10]。从海洋微生物如假单胞菌属Pesudomonas、微球菌属Micrococcus的细菌以及某些链霉菌、真菌中也分离到多种抗病毒活性物质[11]。Cathestatin是海洋细菌产生的一种热稳定性的组织蛋白酶抑制剂，在治疗骨病方面具有一定的应用前景[12]。更多的抗感染次级代谢产物正在被发现和分离，并能对已有的“超级致病菌”起作用[13]。由于海洋生物源胶原具有低免疫原性、促进细胞增殖、促进血小板凝聚、可生物降解、高安全性等特点，使其成为生物医学材料领域优良的原料，具有巨大的市场前景，可应用于骨科、眼科、心血管、真皮再生、神经修复、止血和伤口愈合及药物载体等多方面[14]。

2 展望

海洋微生物资源在医药卫生方面的开发利用前景十分广阔，不断提高研究手段，以更好地开发海洋生物资源已成为人类的新目标。然而，近年上市的海洋药物却并不广泛，这可能是由于很多海洋微生物在实验室环境中无法培养，因而限制了其产物的分离与进一步研究。随着生物技术的发展和海洋微生物资源开发利用的进一步深入，以海洋工程技术研发为突破口，促进海洋生物资源深度开发，应用细胞工程、发酵工程、基因工程等技术必然能为为生物医用材料的开发提供源源不断的原料来源。利用科技资源、创新平台、工业制造、投资体系等陆地资源开发海洋微生物资源，加强产学研合作，整合政府、企业和科研院所的力量，发展海洋生物材料和海洋生物工程，建立陆海经济联动发展模式，形成以海洋生物医用材料和海洋生物工程等为主的海洋生物产业集群，抢占生物医用领域的制高点，以期研制出一批具有自主知识产权、具有国际竞争力的海洋微生物药物和医用材料。

【参考文献】

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[8]王祥敏，叶德赞，林文翰，李明，孙佳，黄翔玲.热带太平洋深海微生物抗肿瘤活性的初步研究[J].中国生物工程杂志，2007，27（10）：81-86.

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[14]李龙，陈俊德，易瑞灶，高然，许诺华，郑美华，余琳.海洋生物源胶原的医学应用研究进展[J].中国海洋药物，2014（33）：77-83.

[责任编辑：王楠]

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