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海洋抗菌活性物质


福建海洋研究所的方金瑞教授等首次报道由海洋耐盐、嗜碱放线菌 产生的抗菌物质,包括两个部分,其中一部分经鉴定后,是种新型的 氨基糖苷类抗生素,称为丁酰苷菌素。过去报道是由环状芽孢杆菌产 生,由海洋微生物产生还是首次的报道。对许多细菌具有强抑制作用, 主要这对氨基糖苷类抗生素的化学改造开辟了新的途径,成为我国首 次发现的海洋新抗菌药。 林亲雄等对海洋放线菌M326次生生物代谢产物进行了初步研究,发 现次生生物代谢产物对G+菌有较强的抑菌活性,对G−菌、耐药菌均有不 同程度的抑菌活性,且抗菌物质的极性较强。

1889年De Giaxa首次报道了海水中存在有潜在的抑制炭疽、霍乱病 原菌的细菌。过了近60年后,Rosenfeld 和 Zobell描述了一些海洋细 菌可产生抗生素. 后来Krassil ni kova和Buck的工作进一步确证了海 洋细菌的抗菌作用,其中Buck的研究表海洋细菌对酵母有抑制作用. Burkholder 等从海洋含溴假单胞菌(Pseudomonas bromoutilis)中 分离到抗生素硝吡咯菌素pyrolnitrin(1), 掀开了海洋微生物活性物质 研究的序幕, 随后有多种海洋微生物所产生的抗生素被发现。 Isnansetyo和Kamei从海洋细菌Pseudoalteromonasphenolica sp. nov. 中得到1个新的抗生素 MC21-A(2), 该化合物对耐青霉素的葡萄球 菌有杀菌作用, 其作用效果与万古霉素相当, 但是作用机制与万古霉素 不同,MC21-A主要是通过透化细菌细胞膜来发挥作用的。 Choi等从韩国济州岛潮间带的海泥中分离到一株海洋细菌Hahella chejuensis, 运用多种色谱分析的方法从乙酸乙酯提取物中得到2个新 的17环的大环五烯化合物chejuenolides A 和 B(3, 4)。研究表明, 这 2种大环五烯化合物具有抗枯草芽孢杆菌、金黄色葡萄球菌、白色念珠 菌的抗菌活性, 同时他们对蛋白质酪氨酸磷酸酶1B(PTP1B)表现出较弱 的抑制作用, 在浓度为150 μg· mL−1时的抑制活性在65%-75%。PTP1B 的 抑制剂被认为是治疗Ⅱ型糖尿病及其相关的代谢综合症的一种很有潜力 的化合物。

曾春民等从大亚湾分离到细菌Pseudomonas,能产生化合物 灵菌红素(Prodigiosin), 该色素可作为天然色素或抗菌 素来开发。

郑志成等从厦门地区红树根际海泥中分离到1株链霉菌, 该菌产生的抗生素对革兰氏阴性菌和真菌具有抑制作用。
三、海洋真菌
海洋真菌的定义在不同的文献中 有所不同,目前被广泛接受的是 Kohlmerer 提出的。他把海洋真菌 分为,专性海洋真菌和兼性海洋真菌 ,专性海洋真菌是只能在大洋和河口 地区生长和形成孢子的真菌,兼性海 洋真菌是指那些来自淡水和陆地环 境,又能在海洋环境中生长和形成孢 子的真菌。 依据近些年来的文献报道,从海洋 资源中分离到的不同属的真菌数量, 绘制了海洋真菌分布图。从图中,不 难看出来自海绵的真菌显示出了高 度的种属多样性,其次来自海洋漂浮 的木材上的海洋真菌,也显示出了 很高的种属多样性。
二、海洋细菌

海洋中常见的细菌主要属于以下几个系统类群:变形细 菌类群、革兰氏阳性细菌类群(包括高G+C和低G+C)、噬纤 维菌属黄杆菌类群、浮霉状菌/衣原体类群、疣微菌类群及 一些人工尚未培养成功的系统类群等。其他一些细菌类群 也存在于海洋生态环境中,但研究报道较少。 许多海洋细菌可产生抗生素,包括链霉菌属、交替单胞 菌属、假单胞菌属、黄杆菌属、微球菌属、着色菌属、钦 氏菌属及许多未定菌。已报道海洋细菌产生的抗生素有溴 化吡咯、3-氨基-3-脱氧-D-葡萄糖、靛红、对羟苯基乙醇、 醌等,其中有些种类在陆生菌中未见过。
海洋抗菌活性物质 的研究进展
20 世纪医药界的巨大成就之一是抗生素的发现,自1929年 Fleming发现青霉素以来,各种不同化学结构类型和不同生物活性的 抗生素相继问世,为人类健康做出了巨大贡献。 然而随着抗生素的广泛应用甚至滥用,在临床上引起两个问题: 一、细菌耐药性逐渐增加,甚至出现了一些超级细菌,致使一些 抗生素的疗效降低乃至无效。
四、海洋微藻

海洋微藻是海洋生态系统中的主要初级生产者,种类多,繁 殖快 ,在海洋生态系统的物质循环和能量流动中起着极其 重要的作用。海洋微藻是海洋生态系统中的最主要初级生 产者,也是海洋生物资源的重要组成部分。

目前,国外对微藻生物活性物质的研究集中在蓝藻(又称 蓝细菌)和甲藻,从中发现了许多具有潜在药用价值的活 性次级代谢产物,表现为抗肿瘤、抗病毒和免疫抑制活性。
1945年,Giuseppe Brotzu着手调查Sardinia湾排污口处的海水样 品,从中分离到一株真菌即顶头孢霉,其发酵液具有很好的抗菌活性, 这直接导致cep halosporin C(头孢霉素C)的发现。 在接下来的几十年里,放线菌一直成为药物研究关注的主要对象。 但在1976年cyclosporin A 从Toly pocladium inflatum(一种霉菌) 中被分离,以及1983年cyclo sporin A(环孢霉素A)被批准可以作为 免疫抑制应用与临床,重新激起了人们研究真菌的兴趣。 尽管cep halosporin C是最早从海洋真菌中分离到的抗生素,然而 直到上世纪90年代,有关海洋真菌方面的化学报告很少。近几年来,有 关这方面的报道,成指数增长。到目前为止,研究学者们从中发现了 272种新的自然产物,包括一些具有新颖的碳骨架。因而,有足够的证 据证明,海洋真菌在发掘医药先导化合物方面有很大的潜能。
抗菌活性物质主要包括抗细菌、抗真菌、抗病毒物质三 类,其中主要以抗细菌活性物质为主。已报道的海洋抗菌活 性物质主要来源于海洋放线菌、海洋细菌、海洋真菌及海洋 微藻等。 一、海洋放线菌 二、海洋细菌 三、海洋真菌 四、海洋微藻
一、海洋放线菌
放线菌是一类高(G+C)%的革兰阳性细菌,与人类关系 密切。自1875年Cohn从人泪腺感染病灶中分离到一株链 丝菌(streptothrix)以来,放线菌由于其拥有独特的合 成多种结构复杂的次生代谢产物的能力引起了人们的广 泛关注。 海洋放线菌主要包括链霉菌(Streptomycetes)、小 单孢菌属(Micromonospora)、红球菌(Rhodococcus)、 诺卡氏菌(Nocardia)以及游动放线菌(Actinoplanetes) 等稀有属种。 目前的天然抗生素大约有2/3来自放线菌,近年来不 断有新的海洋放线菌菌种及其产生的新抗生素的报道。
1975年,Okami研究小组首次从海泥样品中分离到一株可以产生抗肿 瘤活性物质的放线菌———成紫硬块钦氏菌(Chainia purpurogena)SS228。 1979年,Okami研究小组又从海泥中分离到一株链霉菌属 S.tenjimariensis,其产生的氨基糖苷类抗生素istamycins(天神酶素) ,对革兰氏阳性菌和阴性菌都有很强抑制作用. Federica Sponga等对约40000株来自全球不同海域的海洋微生物的研 究结果表明:对于能产生活性物质的放线菌,31%属于链霉菌,69%属于稀有 放线菌(主要是小单胞菌属)。 Robert等从夏威夷可爱岛浅水区沉积物样品中分离到一株放线菌 Nocardiopsis dassonvillei BH-609,该菌可以产生两种新的吲哚核苷 kahakamidesA和B,这2个化合物属于neosidomycin(赛吲哚霉素)类抗生 素。该化合物对革兰氏阳性菌枯草芽孢杆菌有较强的抑菌活性。 Bister等从海洋放线菌Verrucosispora的发酵液中得到1个新的多环 聚酮类抗生素Abyssomicin C,该化合物有很强的抗革兰氏阳性菌的活性。 Abyssomicin C 是对氨基苯甲酸生物合成的抑制剂,是比已知的人工 合成的磺胺类药物在合成通路上较早的抑制叶酸的合成。Abyssomicin C 被认为是很有潜力的抗耐药性病原体的抗生素。
刘晨临等从青岛侧花海葵和绿海葵体分离到23 株真菌,并对其 产生的抑菌活性物质进行了初步测试。从23 株真菌中筛选出3株有较 好抗植物病原真菌活性的菌株,其中青11-1的代谢产物对立枯丝核菌 Rhizoctonia solani有较强的抑制作用。 李淑彬等从南海海泥中分离出一株编号为M182的霉菌,初步鉴定 为青霉Penicilliwn sp.该菌所产生的广谱抗生素M-182A,对细菌、 酵母真菌及丝状真菌均有抑制作用。
20世纪40年代起,国外学者就开展有关微藻抗菌活性的研究工作, Prattr 等是最早从微藻中分离抗生素的研究者,1944 年他们从小球藻 Chlorella中分离到小球藻素(chlorellin)脂肪酸混合物,该混合物具 有抗细菌和自身毒性的功能。 1962年Starr等发现夏威夷蓝藻Lyngbya majuscula的甲醇提取物具 有抗菌活性。 此后Susann研究不同的蓝藻,发现其能产生多种抗菌物质,可作为 抗生素的重要来源。。 1988年Murakami从甲藻Alexandrium hiranoi中分离得到goniodomin A,具有较强的抗真菌活性。 Kellam等在1988年对132种海水微藻和400种淡水微藻的有机溶剂提 取物进行抗菌活性筛选,结果发现其中18种海水微藻及6种淡水微藻具 有抗菌活性,表明海水微藻更具开发潜力; 1989年,Kellam等又从132种海洋微藻种发现27种具有抗菌活性,且海 洋微藻的有机相提取物对细菌有较强抑制效果,而水相提取物几乎都没 有抗菌活性。 1999年,Naviner 等发现硅藻中的中肋骨条藻Skeletonema costatum 的水相提取液能抑制大肠杆菌、枯草杆菌、金黄色葡萄球菌及一些海洋 细菌的生长。 2006年,Herrero等从杜氏盐藻中发现了15种不同的挥发性化合物( 主 要是棕榈酸、α-亚麻酸、油酸等离到一株Pestalotia sp(盘多毛孢属) 菌,当它处于周围有抗性细菌存在的培养条件下,它能产生一种抗性物质。 这种抑菌物质对MRSA菌(耐甲氧西林金黄色葡萄球菌)最小抑菌浓度 37ng/ml,对VREF菌(耐万古霉素粪肠道球菌)最小抑菌浓度78ng/ml。微 生物之间的相互拮抗作用,对于从真菌中发现新颖的抗生素也许是非常有 用的。 Keissleriella sp YS4108是从中国黄海沉积物中分离到的一株真菌 ,发酵液分离提纯得到几种抗真菌次级代谢产物,其中一种聚酮类物质,拥 有全新的碳骨架,且显示出了对C.albicans(人白色念珠菌) ,Tricophyton rubrum(红色毛癣菌)和Aspergillus niger(黑曲霉)三 种菌的最小抑菌浓度分别为40,20和80μg/ml。 Proksch研究组从海绵Niphates olemda组织中分离出真菌Curvularia lunata(新月弯孢菌),液体培养液中分离出一系列化合物,其中lunatin 和cytoskyrin两个蒽醌类衍生物。Lunatin在琼脂平板试验中对金黄色葡 萄球菌、大肠杆菌和枯草杆菌都有抑菌活性,5μg/mL时对三种菌的抑菌圈 直径达到8~9mm。
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