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行業新聞

2019-10-31中藥---天然生物活性寡肽之庫

天然活性寡肽類成分具有良好的成藥性,對機體生命活動具有重要的作用,可被人體腸道直接吸收,比氨基酸更容易進入血液中,受到國內外化學家和生物學家的廣泛關注,如具有抗腫瘤活性的酪絲亮肽[1]、具有保肝活性的谷胱甘肽[2],具有提高免疫活性的胸腺五肽[3]等。但是寡肽類藥物的發現和設計具有一定的瓶頸,如寡肽類藥物的設計理論不成熟、發現途徑遠不如其他類型藥物寬闊,尤其是天然活性寡肽的發現非常局限,導致近年來此類藥物進展緩慢[4-6],目前,尋找小分子活性寡肽作為藥物或先導化合物已成為國內外藥學領域研究熱點之一[7]

而中藥作為優質的天然寡肽庫,其結構的多樣性和長期的臨床應用是主要特色,對其中寡肽類活性成分的研究已經引起國內外學者密切關注。現代研究表明,中藥寡肽具有神經保護、保肝、抗腫瘤、抗凝血、抗氧化、增強免疫力等重要的生物活性。如人參屬影響神經活性類寡肽[8-9]、苦蕎中抗血管緊張素轉化酶(ACE)三肽[10]、鱉甲保肝活性寡肽[11-13]、天龍抗腫瘤寡肽類[14]、鹿茸中促進成骨細胞增殖活性寡肽[15]、蚯蚓抗腫瘤寡肽[16]、水蛭抗凝血寡肽[17]以及珍珠母抗氧化活性寡肽[18]等。

 

本文主要根據國內外近10年來對中藥寡肽類成分的研究進展,并根據天然寡肽所源自的中藥臨床功效進行分類,對各類中藥寡肽的序列、生物活性進行綜述,并探索活性寡肽與中藥分類之間的關聯,以期對中藥作為天然活性寡肽寶庫進行深入挖掘。
 
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1  10年中藥寡肽的研究概況

經查閱文獻,近10年來中藥寡肽研究主要集中在19種中藥,根據中藥臨床功效共分為10類。其中研究報道的寡肽序列、相關活性見表1


2  生物活性

2.1  抗凝血活性

近年來心腦血管、血栓性疾病發病率和致死率居高不下,對中老年人健康產生嚴重威脅,目前,抗凝治療是應對血栓栓塞性疾病的主要措施[53]。中藥三棱被廣泛應用于心腦血管疾病,劉貝等[20]從三棱醇提液中分離得到3個環二肽類成分,分別為cyclo-(Tyr-Leu)cyclo-(Phe-Phe)cyclo-(Phe-Tyr),將3種環二肽進行抗凝血活性測定,結果在體外顯著延長大鼠血漿凝血酶原時間(PT)、活化部分凝血活酶時間(APTT)、凝血酶時間(TT),表現出抗凝血活性,以cyclo-(Phe-Tyr) 的抗凝血作用尤為顯著并呈現出一定的量效關系。水蛭是臨床常用活血化瘀中藥,萬明[43]針對寬體金線蛭抗凝血活性寡肽做了大量研究,提取分離得到相對分子質量為1 880.6的寡肽,并認定相對分子質量為1 880.6的多肽為寬體金線蛭發揮抗凝血活性的物質基礎之一,可以顯著延長大鼠血漿PTAPTT,其作用機制為干擾內、外源性凝血因子的活性,從而抑制凝血酶原向凝血酶的轉化,使纖維蛋白原向纖維蛋白的轉變過程受到抑制。

2.2  耐缺氧活性

當機體缺氧時,不但會影響機體內諸多生理功能,如內分泌、神經、呼吸、消化等系統,并且會使機體內多種能量物質的代謝紊亂,導致疾病發生,影響人們的健康[54-56]。因此,尋找有效的耐缺氧藥物具有十分重要的意義,研究人員通過用BALB/C小鼠進行常壓耐缺氧實驗、亞硝酸鈉中毒存活實驗以及急性腦缺血性缺氧實驗,進而來探索人參低聚肽(GOP)的耐缺氧效果,結果發現GOP可以延長小鼠常壓耐缺氧存活時間,亞硝酸鈉所致缺氧存活時間和急性腦缺血性缺氧存活時間都顯著延長,表明GOP具有很好耐缺氧作用,有作為一種新型耐缺氧制劑的潛力[22]

2.3  保肝活性

酒精是所有肝臟疾病最主要的危險因素,攝入過量或有害的酒精會導致肝損傷,進而引起一系列疾病。劉睿等[23-24]擬采用大鼠急性酒精中毒模型,來研究GOP對急性酒精中毒和早期肝損傷的保護作用,通過記錄翻正反射,檢測乙醇代謝酶與血生化指標,發現GOP可以降低模型大鼠翻正反射消失的比率,降低由酒精引起的血清丙氨酸轉氨酶(ALT)、天冬氨酸轉氨酶(AST)的升高,可以提高肝臟乙醇脫氫酶活性,進而抑制酒精導致的血清炎癥因子水平的升高,提示GOP具有保護肝細胞與改善肝功能的作用。Wang[13]從傳統中藥鱉甲里分離得到鱉甲七肽OC1GAGPHGG),研究其對CCl4導致的急性肝損傷時發現,sc OC10.34 mg/kg)顯示出比ig聯苯雙酯(100 mg/kg)更好的保肝活性。同時OC1能夠顯著抑制血清中轉氨酶(ALTAST)的升高,減少丙二醛(MDA)的形成,提高谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-Px)的活性。同時小鼠sc OC1的半數致死量(LD50)超過6.8 mg/kg。楊瑩[49]采用CCl4導致的急性肝損傷模型研究從鱉甲中分離得到的七肽I-C-F-6AAHGPCG)肝保護活性時發現,與正常組相比,模型組小鼠的肝、脾質量明顯增加,肝、脾指數顯著升高(P0.01)。與模型組比較,鱉甲寡肽化合物I-C-F-6各劑量組小鼠肝、脾指數顯著降低(P0.01),并呈現劑量依賴性,表明I-C-F-6能夠明顯對抗CCl4所致的肝損傷小鼠肝、脾指數和胸腺指數的升高。進一步研究發現I-C-F-6可以明顯降低CCl4所致肝損傷小鼠血清AST活性(P0.01)。采用CCl4導致的慢性肝損傷模型研究七肽I-C-F-6肝保護活性時發現,I-C-F-6給藥組可明顯提高SOD的活性,減少MDA的生成。表明I-C-F-6具有保護肝臟、治療慢性肝損傷的作用。徐士勛等[11]研究鱉甲寡肽I-C-F-6抗酒精誘導的小鼠急性肝損傷活性時發現,I-C-F-6顯著降低ig酒精后小鼠血清ALTAST含量和肝勻漿MDA含量(P0.05),顯著升高肝勻漿SOD活力(P0.05),減輕肝臟病理損傷。從而表明鱉甲寡肽I-C-F-6對小鼠急性酒精性肝損傷具有一定的預防和保護作用。

2.4  抗炎活性

慢性炎癥和過量炎癥會導致很多炎癥疾病的發生,如動脈粥樣硬化、類風濕性關節炎、哮喘和腸炎等[57-58]。天然寡肽可能有很好的抗炎潛力,王依楠[46]針對大豆寡肽QRPRGln-Arg-Pro-Arg)進行了一系列抗炎活性評價,發現QRPR可以降低炎癥因子的表達;通過大豆寡肽QRPR激活自噬減弱炎癥反應可以發現,其抗炎作用是通過細胞自噬實現的,激活RAW264.7細胞模型中的自噬,自噬標志蛋白LC3Beclin1表達量上升,并呈現出劑量依賴性;通過MDC熒光染色實驗顯示,QRPR組顯示出更高的熒光強度和更多的MDC標記的自噬顆粒。在蛋白水平上,最終確定QRPR對蛋白激酶BAkt)和雷帕霉素靶蛋白(mTOR)表達產生抑制作用;在基因水平上,最終確定隨著QRPR處理時間的增長,Akt、磷脂酰肌醇-3-羥激酶(PI3K)和mTORmRNA表達均顯著下調,說明QRPR激活自噬的機制是抑制了PI3K/AKT/mTOR通路,為大豆活性寡肽在抗炎方面的應用提供了一定的理論基礎。陳啟賀等[25]通過對大小鼠采用不同劑量的GOP水溶液進行干預,以此觀察GOP的清咽效果時發現,GOP對大鼠的大鼠棉球肉芽腫凈量與足趾腫脹率顯著減小,2個實驗結果陽性說明GOP有良好的清咽功能,清咽作用的機制為干預咽部炎癥反應,推測GOP也具有抗炎活性。

2.5  抗疲勞活性

加強機體抗疲勞能力可提高機體的運動能力,劉娜等[45]以小鼠游泳力竭時間來反映動物運動疲勞程度,來探討大豆寡肽的抗疲勞作用及其可能的作用機制,實驗數據表明中、高劑量的大豆寡肽可以延長小鼠游泳時間,延緩運動小鼠疲勞的出現時間,進而提高小鼠耐力運動能力。探討大豆寡肽的抗疲勞的作用機制可能為通過增加小鼠體內肌糖原和肝糖原儲備,維持機體運動時血糖水平,從而為機體提供更多的能量來達到抗疲勞的目的。鮑雷等[28]通過對小鼠采用不同劑量的GOP水溶液進行干預,采用全自動生化儀測定小鼠血清尿素氮含量與乳酸脫氫酶活性,檢測小鼠血乳酸水平與肝糖原含量,結果各項指標均表現出GOP具有緩解實驗小鼠疲勞程度的功能。

2.6  提高性功能活性

性功能障礙在中醫學稱之為陽痿,并認為陰莖的勃起是由一系列臟腑、經絡及氣血津液相互協調作用的結果[59]。據大數據統計,全球范圍內患不同程度性功能障礙的男子至少有數億人[60],可見尋找安全、有效的治療性功能障礙的天然藥物尤為重要。連曉媛等[61]研究了人參皂苷Rb1對雄性小鼠反復應激誘導的性缺陷的影響,發現在每次應激前30 min用人參皂苷Rb1治療可防止重復應激誘導的性缺陷和提高血漿睪酮水平,并且人參皂苷Rb1的保護作用機制可歸因于其維持正常血漿睪酮水平的作用。鮑雷等[29]在此基礎上,通過對雄性小鼠采用不同劑量的GOP水溶液進行干預,觀察GOP對小鼠性功能障礙的影響。在連續ig 30 d后,檢測血清中NO和睪酮含量,發現血清中的NO和睪酮濃度顯著提高;記錄交配實驗交配潛伏期及20 min內交配的次數,發現小鼠交配潛伏期有不同程度的縮短及交配次數增加,提示GOP可以提高雄性小鼠性功能。

2.7  增強免疫功能

人體免疫系統是人體抵御病原菌侵犯、保持健康、避免發生各種疾病的防御系統。而低聚肽在人體內不需消化可直接吸收,比單個氨基酸吸收更有效,可直接參與蛋白質的合成。人體內的白細胞介素(interleukin)與干擾素(interferon)是人體內的一些可以活化與調節免疫反應的多肽。而中藥成分中的一些寡肽片段也被發現具有免疫活性。何麗霞等[30]研究了GOP對小鼠的免疫調節作用,從特異性免疫和非特異性免疫兩方面觀察GOP對小鼠免疫器官相對質量、細胞與體液免疫功能、單核-巨噬細胞功能和NK細胞活性的影響。實驗結果顯示GOP顯著提高了刀豆蛋白AConA)誘導的小鼠脾淋巴細胞增殖能力、遲發型變態反應能力、小鼠的體液免疫功能;通過小鼠碳粒廓清實驗和小鼠腹腔巨噬細胞吞噬雞紅細胞實驗,發現巨噬細胞吞噬率和吞噬指數、NK細胞活性顯著升高(P0.05),且效果優于乳清蛋白。提示GOP通過增強細胞免疫功能、體液免疫功能、單核-巨噬細胞吞噬能力和NK細胞活性來發揮增強免疫力的作用。李玲玲等[50]探究了薏苡仁醇溶蛋白源小分子肽(CPP)的降壓及免疫方面的生物活性,發現CPP可促進小鼠脾臟淋巴細胞增殖,影響機體免疫功能。

2.8  抗氧化活性

氧化應激是指機體在受到各種有害刺激時,體內的氧化系統和抗氧化系統失去平衡,導致機體組織細胞及蛋白質和核酸等生物大分子損傷,從而導致心血管疾病、糖尿病、血液系統疾病、癌癥、自身免疫性疾病的發生[52-66]。因此,避免氧化應激,尋找抗氧化作用的先導化合物顯得尤為重要。抗氧化肽是一種具有抑制生物大分子過氧化或清除體內自由基產物功效的肽類。任金威等[26]探索了GOPD-半乳糖過氧化損傷大鼠抗氧化作用的影響,發現GOP具有抑制大鼠肝臟MDA生成,減少細胞損傷的作用,并且GOP可以顯著降低大鼠脂質氧化產物和蛋白質氧化產物水平,顯著提高大鼠抗氧化酶活力和抗氧化物質含量(P0.05),且效果優于乳清蛋白,認為GOP能夠增強機體的抗氧化能力,有作為一種新型抗氧化制劑的潛力,但是有關其抗氧化作用的深層機制尚有待進一步研究與探討。柯珂等[44]采用超聲波破碎結合雙酶水解制備了牡蠣的活性短肽,該活性短肽對羥自由基的清除率達到22.6%,具有良好的抗氧化活性。

2.9  降血糖活性

糖尿病是一組以高血糖為典型特征,由機體胰島素分泌不足從而引起的以脂肪、糖、蛋白質代謝紊亂為主的內分泌疾病,中醫稱之為“消渴證”,并且中醫認為人參能夠治療“消渴證”。孫彬等[27]GOP出發,通過對造模成功的糖尿病大鼠采用不同劑量的GOP水溶液進行干預,來觀察GOP的降血糖效果。通過正常動物降血糖實驗與糖尿病模型動物降血糖實驗對比,觀察兩組分別給葡萄糖后各時間點血糖曲線下面積(AUC)的變化,采用全自動生化儀檢測血清糖化血清蛋白、三酰甘油(TG)、總膽固醇(TC)含量,采用放射免疫法檢測血清胰島素(INS)含量。結果發現GOP對正常大鼠空腹血糖幾乎無影響,但是對糖尿病大鼠的胰島素、糖化血清蛋白、TGTC0.5 h血糖和AUC都有明顯的下調作用,說明GOP對糖脂代謝紊亂具有明顯的改善作用,具有降血糖作用。

2.10  降血壓活性

隨著生活水平的提高,飲酒、吸煙、高鹽、高糖、高脂的飲食以及長期處于高壓力的工作環境下,導致高血壓的患病人數越來越多,并且高血壓是常見的心血管疾病[67]。王靈芝課題組[50]探究體外酶解條件下,薏苡仁醇溶蛋白源小分子肽(CPP)在降壓方面的生物活性,結果顯示終質量濃度0.1 mg/mL時,CPP對血管緊張素轉化酶(ACE)的抑制率顯著高于其他對照組,證明CPP具有顯著體內外降壓作用。后期課題組成員又進行相應的穩定性研究[51],發現CPP具有較高的溶解性和穩定性,為國內外在薏苡仁降壓肽上進一步的開發與研究提供充足的理論支持。岳文明[52]采用生物轉化方法制備薏苡仁抗高血壓肽,同時也更加確定了薏苡仁活性肽良好的體外抗高血壓活性,為抗高血壓藥的進一步研究提供參考。

2.11  抗真菌活性

近年來,由于抗生素和激素的不合理應用,以及化療藥物與器官移植后免疫抑制劑的廣泛使用,真菌感染發生率大大增加,因此開發新型抗真菌藥物成為抗真菌治療中的重要部分[68]Tian[37]從金鐵鎖的根中分離出3種新的環肽,即tunicyclin BD和已知的環肽psammosileninB,通過質譜和核磁分析闡明了新環肽的結構。在活性研究方面,發現環肽tunicyclin D對白色念珠菌SC5314、白色念珠菌Y0109、熱帶假絲酵母、近平滑念珠菌和新型隱球菌(BLS108)具有廣譜抗真菌活性,最小抑菌濃度(MIC)分別為4.016.00.251.01.0μg/mL

3  結語與展望

中藥中寡肽的生物活性十分可觀,寡肽相對分子質量小,組織穿透力較強,溶解性較好、穩定、可大量制備,口服或注射效果都比較理想,且免疫原性差,因此寡肽的這種吸收優勢具有很大的潛在藥用價值。在抗凝血、耐缺氧、保肝、抗炎、抗疲勞、提高性功能、抗氧化、增強免疫力、降血壓、降血糖、抗真菌等方面都顯示出良好的生物活性。筆者根據大量文獻總結3點規律來推測中藥中天然活性寡肽活性,進而為中藥活性寡肽新藥的開發提供新方法、新思路。

3.1  從中藥分類推測寡肽成分的生物活性

根據天然寡肽所來源中藥的臨床功效分類和寡肽生物活性進行對比分析,可以推測中藥分類屬性和寡肽生物活性之間的關系,如三棱和水蛭屬于活血化瘀藥,其中的三棱里的環二肽和水蛭寡肽都展現了很好的抗凝血活性;人參和鱉甲都屬于補虛藥,GOP和鱉甲七肽都具有良好的保肝活性;因為牡蠣里的牡蠣短肽有抗氧化活性,進而可以推測同為平肝息風藥的扇貝中扇貝寡肽(SPs)也會有抗氧化活性。

3.2  從中藥主要的藥效功能推測寡肽成分的生物活性

李雯等[34]為了探索壁虎發揮藥效作用的物質基礎,從壁虎中分離得到4個環二肽,即環(脯氨酸-亮氨酸)[cyclo-(Pro-Leu)]、環(丙氨酸-脯氨酸)[cyclo-(Ala-Pro)]、環(甘氨酸-脯氨酸)[cyclo-(Gly-Pro)]、環(丙氨酸-纈氨酸)[cyclo-(Ala-Val)]。近年來對壁虎臨床研究發現壁虎可廣泛用于治療胃癌、食道癌、肝癌等多種癌癥,但化學成分方面的報道較少,筆者推測壁虎中分離得到4個環二肽可能具有較好的抗腫瘤活性。

3.3  通過修飾寡肽序列來增強寡肽的生物活性

煙草青枯病是煙草生產上的主要病害,江仕龍等[69]為了解決煙草青枯病的防治這一難題,在天蠶抗菌肽(cecropin)的基礎上,通過修飾天蠶抗菌肽肽序,設計了5種寡肽,并且采用抑菌圈測定法測定抑菌活性,結果編號為228的寡肽(WKLFKKILKYL)效果最好,有望成為新的青枯病生物防治藥劑。蚯蚓在其獨特的生存環境當中,經過長時間的進化適應形成了有別與其他生物的防御微生物機制和抗菌譜。可見,經過修飾的天然寡肽可能會有更好的生物活性。

建議研究人員對中藥中已經報道的寡肽類成分進行活性測試,并且可以通過肽序修飾來增強生物活性,進一步豐富天然產物寡肽庫,對富含寡肽類中藥的深入研究與開發具有重要的理論價值和現實意義,并且對中醫藥現代化和國際化有一定的借鑒意義。

參考文獻(略) 
來  源:郭文博,徐  冰,劉一蔓,周  菲,蔡德生,黃雪梅,賈曉慧,張文曦,王鵬龍,雷海民. 中藥——天然生物活性寡肽之庫 [J]. 中草藥, 2019, 50(18):4477-4484.
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