台州宾美生物科技有限公司
中文 | English 生物服务在线 服务热线:0576-85795755

藻蓝蛋白生理活性的研究进展
 岭 岭 郝 玮(综述),潘 凌(审校)
(河北医科大学第二医院血液内科,石家庄050000)
中图分类号:R282.71      文献标识码:A      文章编号:1006-2084(2006)02-0111-03
  摘要:藻蓝蛋白是从海水螺旋藻中提取的海洋生物活性物质,是当今海洋医药发展中研究的地
前沿和热点。本文就近年来螺旋藻藻蓝蛋白的生理活性尤其是抗癌活性、抗炎、抗氧化、免疫调节等
方面的研究进展情况作一综述。
关键词: 藻蓝蛋白;抗癌作用;抗炎作用
Advances of Studies on the Physiology Activities of Phycocyanin in Spirulina HAO Wei,PANLing.(Depar-
tment ofHematology,the SecondHospital ofHebei Medical University,Shijiazhuang,050000,China)
  Abstract:Phycocyanin is a phycobiliprotein extracteol fromspirulina that hasbeen recently reported to exhibit
a variety of pharmacological properties.In this regard,a study progress of latest yearswas reviewed on antitumor ef-
fect,ant-i inflammatory property,antioxidation and immunity regulation effect of phycocyanin in spirulina.
Key words:Spirulina; Phycocyanin; Antitumor effect; Ant-i inflammatory property
 藻蓝蛋白是一类普遍存在于蓝藻细胞中的光合辅助色素,是一种重要的色素蛋白,由开链四吡咯化合物和脱辅蛋白通过硫链键结合,是螺旋藻细胞中起重要光合作用的天然色素,在螺旋藻中的含量高达10%~20%。临床研究结果表明,藻蓝蛋白具有提高机体免疫力,促进动物细胞再生,抑制癌细胞的作用。因此,深入研究藻蓝蛋白的生理活性具有重要意义。目前研究的焦点主要集中在抗癌活性的研究上,同时在其他活性研究上也取得一定进展。现将近年来藻蓝蛋白的生理活性特别是其抗肿瘤作用等方面综述如下。
1 抗癌活性
1.1 藻蓝蛋白体外抗癌实验研究 王勇等[1]研究发现藻蓝蛋白对体外培养的Hela细胞有较强的抑制生长作用,且随着培养体系中藻蓝蛋白浓度从10mgPL增高至80mgPL,抑制率逐步提高,可从3.5%升至31%。并用流式细胞技术(FCM)进一步对活细胞的细胞周期进行检测,从细胞的DNA合成活性来检测藻蓝蛋白的抗癌活性,发现藻蓝蛋白使Hela细胞由S、G2、M期向G1期转变和积聚,这是DNA合成静止期,说明DNA合成逐步衰减,并初步认为这是藻蓝蛋白抑制癌细胞生长的机制。张成武等[2]运用半固体琼脂培养法和MTT检测法测定了螺旋藻藻蓝蛋白对体外培养的人白血病细胞株HL-60、K-562、U-937生长的影响,研究显示螺藻藻蓝蛋白对这三种白血病细胞均有不同程度的抑制作用,并存在浓度剂量效应,高浓度抑制作用强。Reddy等[3]发现,藻蓝蛋白可选择性抑制环过氧化物酶-2(COX-2)活性,已知COX-2在炎症和肿瘤时高表达,且COX-2抑制剂可诱导细胞凋亡。故他们用脂多糖(LPS)刺激RAW264.7吞噬细胞株,观察螺旋藻藻蓝蛋白的作用,结果表明藻蓝蛋白具有剂量依赖性
抑制RAW264.7细胞株增殖作用;FCM检测RAW264.7细胞呈现凋亡表现,初步认为这种凋亡是由线粒体释放细胞色素C及独立的Bc-l 2表达所致。
1.2 藻蓝蛋白体内抗癌实验研究 1982年,Iijima[4]首先发现了给注射有肝肿瘤细胞的实验小鼠口服藻蓝蛋白后,小鼠的成活率明显提高,且淋巴细胞活性明显高于对照组。目前此项研究仅见于唐书明等[5]报道的应用基因重组别藻蓝蛋白(rAPC)对小鼠S180肉瘤的抑制作用。他们发现给皮下接种S180肉瘤细胞的小鼠每天分别灌胃及腹腔注射RAPC13.4mgPkg,6.7mgPkg,3.4mgPkg,共10d,第11d处死小鼠称瘤重和胸腺,计数白细胞。发现rAPC对小鼠S180肉瘤有明显抑制作用,抑制率在45%~64%之间。灌胃及腹腔给药均有效,对荷瘤小鼠的白细胞数目及胸腺指数均无影响。
1.3 光固定化藻蓝蛋白的抗癌实验研究 藻蓝蛋白虽具有生理活性,但普遍认为不如螺旋藻的另一重要生理活性物质螺旋藻多糖显著。关燕清等[6]采用光固定法固定藻蓝蛋白到组织培养聚苯乙烯基板上,制备生物材料,研究此种新材料对体外肝癌细胞402及人胰腺癌细胞SW1990的抑制作用:初始固定化藻蓝蛋白质量浓度为20LgP孔时,对7402细胞的抑制率达到55%,质量浓度继续升高,对癌细胞抑制率反而下降;当藻蓝蛋白质量浓度达到0.5mgP周和1mgP周时,抑制率又回升到55%和66%;而在含天然螺旋藻藻蓝蛋白(0.5mgP周)的无血清培养基中,只有很少量的细胞内出现空泡及解体现象,癌细胞抑制率约为6%。通过显微镜观察到,在固定高浓度蛋白质的情况下,组织培养聚苯乙烯材料表面的藻蓝蛋白对肝癌细胞的贴壁生长有一定的阻害作用。固定的藻蓝蛋白能避免被细胞内吞、消耗,保证与细胞表面受体可以长时间接触,这可能提高了对癌细胞的抑制率。关燕清等[7]还对比
研究了光固定化硒化藻蓝蛋白的抑癌作用与天然光固定化藻蓝蛋白的抑癌作用,发现在低浓度(<0.05mgP周)时,对肝癌细胞起抑制作用的主要因素是固定化藻蓝蛋白,而在高于0.05mgP周时,固定化硒化藻蓝蛋白抑制作用最快、最强,在0.25mgP周时抑制率达56%,光固定化藻蓝蛋白仅26%,表明在高浓度范围内硒与藻蓝蛋白共同起作用。
1.4 藻蓝蛋白的化疗增敏作用 在肿瘤化疗中,肿瘤细胞产生的对药物耐受性是临床肿瘤化疗失败的主要原因之一。辛华雯等[8]研究了藻蓝蛋白对氨甲蝶呤和顺铂的体外增敏作用,结果显示:藻蓝蛋白浓度与Hep-2细胞存活率之间存在良好的线性关系(r=-0.935)。藻蓝蛋白在100mgPL时对Hep-2细胞没有明显毒性,它与氨甲蝶呤合用后显著增强后者的细胞毒性,随着氨甲蝶呤浓度提高,其增效作用也增强,无藻蓝蛋白与加用藻蓝蛋白的细胞存活率之间存在高度显著性差异。浓度为100mgPL的藻蓝蛋白和10mgPL异搏定均没有明显的细胞毒性;上述浓度的藻蓝蛋白与异搏定分别和氨甲蝶呤相互作用后,二者均增强氨甲蝶呤的细胞毒性,有非常显著差异,在增敏作用之间差异无显著性,但异博定的毒副作用远远高于藻蓝蛋白。
1.5 藻蓝蛋白的光敏抑癌作用 1988年Morcos等[9]用0.25gPL藻蓝蛋白处理培养小鼠骨髓瘤细胞,再经514nm激光辐照(300JPm2),发现细胞存活率仅15%,而单纯采用激光辐射或藻蓝蛋白处理细胞存活率为69%和71%。国内蔡心涵等[10]
用藻蓝蛋白处理两种癌细胞进行体内外激光治癌实验:将人大肠癌细胞株HR8348培养后用100Lg、50Lg、25Lg的藻蓝蛋白
处理,经光波为630nm的铜激光辐照12JPcm2,用MTT法检测癌细胞的存活率为22.2%,37.6%和89.7%,表现出有效的剂量效应;对S180移植瘤小鼠分别予藻蓝蛋白注射2mg或口服20mg后,经铜激光辐射癌细胞15d后,有效率分别为58%和53%,与对照组比较具有显著性差异。故体内外实验证明藻蓝蛋白确实具有光敏作用且无毒无副作用,可作为优质光敏剂。原因可能与其分子结构有关,藻蓝蛋白的载体蛋白以共价键方式联结着开链四吡咯发色团,与我国目前应用的光敏剂血卟啉衍生物如癌光啉的结构类似。
2 抗炎作用
关于藻蓝蛋白抗炎作用的实验研究,国内外均有开展。国内黄峙等[11]观察了含硒藻蓝蛋白对四氯化碳(CCl4)致小鼠急性肝损伤的拮抗作用。以2%的CCl4油灌胃复制小鼠急性肝损伤模型。各组分别腹腔注射硒化藻蓝蛋白、螺旋藻藻蓝蛋白,无机硒,7d后测定血及肝组织中无机硒、谷胱甘肽过氧化物酶(GPx)、超氧化物歧化酶(SOD)、丙二醛(MDA)、谷丙转氨酶(ALT)、一氧化氮(NO)水平,结果示硒化藻蓝蛋白组比CCl4组血和肝中无机硒、GPx、SOD水平显著升高,血ALT、血和肝中MDA及NO-2PNO-3水平显著下降,且高剂量硒化藻蓝蛋白组对上述指标影响更大;相关分析发现,小鼠血无机硒水平与GPx活性呈显著正相关,血GPx活性与MDA、NO-2PNO-3、ALT水平呈明显负相关,血ALT活性与MDA、NO-2PNO-3水平呈显著正相关,故认为硒化藻蓝蛋白可能结合增高硒酶活性及抗炎双重功效对CCl4致鼠肝的氧化损伤有拮抗作用。国外对藻蓝蛋白抗炎作用的研究开展得较多。Romay等[12,13]第一次报道了藻蓝蛋白具有抗炎、清除氧自由基的作用,他们研究证明藻蓝蛋白在12种炎症实验模型中表现出剂量相关的抗炎效应:可以减轻炎症组织的水肿。抗炎作用可能与减少组胺释放、减轻髓过氧化物酶(MPO)活性及前列腺素(PGE2)的水平、轻度降低磷脂酶A2(PLA2)、清除氧自由基和抑制COX-2有关。Gonzalea等[14]用1mL 4%醋酸灌肠建造结
肠炎模型,在30min前给予藻蓝蛋白口服150、200、300LgPkg,24h后测定MPO活性,对结肠组织行病理组织学及超微结构
检查,结果显示藻蓝蛋白可减轻MPO活性,微观检查提示藻蓝蛋白抑制炎性细胞侵入减轻结肠组织损伤。Vadira等[15]报
道,藻蓝蛋白对CCl4致小鼠肝损伤有保护作用,可以使血清肝酶水平与对照组几乎相同。具有肝酶保护作用使6-磷酸葡
萄糖酶及微粒体细胞色素P140丢失水平下降。
3 抗氧化、抗辐射作用
关于藻蓝蛋白的抗辐射作用,张成武等[16]研究发现,给予小鼠受致死剂量60CoC射线照射前5d每天注射藻蓝蛋白50mgPkg,可比对照组小鼠提高存活率约28%,并发现藻蓝蛋白可以刺激照射后的小鼠粒单系祖细胞和造血干细胞的形成,增加骨髓有核细胞的数量,增加小鼠外周血细胞的总数,但对外周血红细胞数和血红蛋白量无显著影响。对于其抗辐射作用,国内郭宝江认为与藻蓝蛋白对DNA损伤的修复作用有关。此种作用主要表现为对自由基如(O-2.及OH-等的清除作用上。Romay等[12]研究表明,藻蓝蛋白可以清除烷基、羟基、过氧基,可以抑制由Fe2+、坏血酸致微粒体脂质过氧化,其抗氧化作用与抑制肿瘤坏死因子A(TNF-A)及NO产生有关。Bhat等[17]认为,藻蓝蛋白还可以清除ONOO-,且其清除氧自由基作用与其发色团有关。
4 免疫调节
唐玫等[18]实验证实,藻蓝蛋白能够促进植物血凝素(PHA)刺激淋巴细胞转化的作用,恢复T细胞受环磷酰胺损伤后E玫瑰花环形成能力,特别是对活性E玫瑰花环的形成能力有较好的恢复作用;并可显著提高正常鼠和氢化可的松处理的免疫功能低下小鼠脾细胞中抗体形成细胞的数量和产生抗体的能力。
5 促进细胞生长的作用
张成武等[19]研究表明, 藻蓝蛋白能够提高粒单系祖细胞集落形成单位(CFU-GM)的增殖水平,促进粒单系祖细胞的生成。体外实验结果表明, 藻蓝蛋白不能直接刺激粒单祖细胞的形成,因此其可能通过增加粒单系祖细胞对集落刺激因子(GM-CSF)的敏感性,从而使祖细胞进入细胞增殖阶段所致。
6 神经保护作用
Rimbau等[21]发现,给红藻氨酸致神经损伤小鼠投与藻蓝蛋白后,小鼠神经功能异常得到改善,故认为其可作为氧化应激致神经损伤的修复剂,可应用于神经退化性疾病如帕金森病。总之,我国对藻蓝蛋白的研究始于20世纪70年代,经过30多年的研究有了较大程度的进展,但大都处于实验室水平。今后一方面需要继续深入研究藻蓝蛋白的理化特性,从而探究其生理活性;另一方面,根据研究成果,将藻蓝蛋白的开发扩展到功能性食品及药品上来,以便更深层次的利用其价值。
参考文献:
[1] 王勇,钱峰,钱凯先,等.藻蓝蛋白抗癌活性研究[J].浙江大学
学报,2001,35(6):672-675.


[2] 张成武,刘宇峰,王习霞,等.螺旋藻藻蓝蛋白对人血癌细胞株
HL-60、K-562和U-937的生长影响[J].海洋科学,2000,24(1):
45-48.
[3] Reddy MC,Subhashini J,Mahipal SV,et al.C-phycocyanin,a selective
cyclooxygenase-2 inhibitor, induces apoptosis in lipopolysaccharide-
stimulated RAW264.7 macrophages[J].Biochem Biophys Res Com-
mun,2003,304(2):385-392.
[4] Iijima N,Fuji N.Shimamatsu Aatitumor alagents containing phycobiuin
[J].Dainippon Iuk Chem,1983,4(1):6-7.
[5] 唐书明,黄芳,窦昌贵,等.基因重组别藻蓝蛋白对小鼠S180肉
瘤的抑制作用[J].药物生物技术,1999,6(3):168-170.
[6] 关燕清,徐和德,郭宝江.光固定化藻蓝蛋白对体外肝癌细胞
7402的抑制作用[J].离子交换与吸附,2000,16(6):547-552.
[7] 关燕清,郭宝江.硒化藻蓝蛋白生物材料抗肝癌作用的研究
[J].华南师范大学学报,2001,3(1):40-44.
[8] 辛华雯,王润帮,欧阳沙怀,等.藻蓝蛋白对氨甲蝶呤和顺铂的
体外增效作用[J].湖北医科大学学报,1998,19(1):22-24.
[9] MorcosNC,BernsM,HenryWL.Phycocyanin laser activiation cytotoxic
effects and uptake in human athersclerotic plague[J].Lasers Surg
Med,1998,8(1):7-10.
[10] 蔡心涵,何立明,蒋家伦,等.螺旋藻藻蓝蛋白对癌激光疗法增
敏作用的实验研究[J].中国海洋药物,1995,53(1):15-18.
[11] 黄峙,郑文杰,向军俭,等.含硒藻蓝蛋白抗小鼠实验性肝损伤
的作用[J].中国病理生理杂志,2002,18(7):819-822.
[12] Romay Ch,Gonzalez R,Ledon N,et al.C-phycocyanin: a biliprotein
with antioxidant,ant-i inflammatory and neuroprotective effects[J].Curr
Protein Pept Sci,2003,4(3):207-216.
[13] Romay Ch,Ledon N,Gonzalez R.Effects of phycocyanin extract on
prostaglandin E2 levels in mouse ear inflammation tests[J].Arzneimit-
telforschung,2000,50(12):1106-1109.
[14] Gonzalez R,Rodriguez S,Romay Ch,et al.Ant-i inflammatory activity
of phycocyanin extract in acetic acid-induced colitis in rats[J].Phar-
macol Res,1999,39(1):1055-1059.
[15] Vadiraja BB,Gaikwad NW,Madyastha KW.Hepatoprotective effect of
C-phycocyanin: protection for carbon tetrachloride and R-(+)-pule-
gone-mediated hepatotoxicty in rats [J].Biochem Biophys Res Com-
mun,1998,249(2):428-431.
[16] 张成武,曾昭琪,张媛贞,等.钝顶螺旋藻藻蓝蛋白对小鼠急性
放射病的防护作用[J].营养学报,1996,18(3):327-331.
[17] Bhat VB,Madyastha KM.Scavenging of peroxynitrite by phycocyanin
and phycocyanobilin from Spirulina platensis: protection against oxida-
tive damage to DNA[J].Biochem Biophys Res Commun,2001,286
(1):228.
[18] 唐玫,金鹰,郭宝江,等.螺旋藻藻蓝蛋白对小鼠免疫功能的影
响[J].暨南大学学报,1998,19(5):93-97.
[19] 张成武,曾昭琪,张媛贞,等.藻蓝蛋白对小鼠粒单系祖细胞生
成的影响[J].中国海洋药物,1996,60(4):25-28.
[20] Rimbau V,Camis A.Protective effects of C-phycocyanin against kainic
acid-induced neuronal damage in rat hippocampus[J].Neurosci Lett,
1999,276(2):75-78.