摘要:昆蟲毒素是一類寶貴的藥用資源,具有巨大的開發(fā)利用潛力。綜述了昆蟲毒素的主要活性成分、藥理作用及臨床應用進展,并對其發(fā)展前景進行了展望。
關(guān)鍵詞:昆蟲毒素;活性成分;藥理作用
中圖分類號:965.9文獻標識碼:A文章編號:0439-8114(2012)08-1524-04
昆蟲是地球上種類最多、數(shù)量最大、生長繁殖最快的生物類群[1]。據(jù)估計,自然界中現(xiàn)存昆蟲種類約1 000萬種,其中具有藥用價值的昆蟲有800余種[2]。在漫長的進化、適應環(huán)境、抵御各種生物侵害的過程中產(chǎn)生了多種生物活性物質(zhì),如昆蟲抗菌肽、昆蟲酶、昆蟲毒素等,這類物質(zhì)具有抗腫瘤、抗病毒、調(diào)節(jié)免疫力等作用[3]。
昆蟲毒素由于其特殊的生理活性,已成為國內(nèi)外研究的熱點。現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)有毒素的昆蟲達700多種,其中已鑒定出的毒素有60多種[4]。如斑蝥中斑蝥素及其衍生物對原發(fā)性肝癌有明顯療效[5,6]。因此,對昆蟲毒素進行研究和開發(fā)利用,在醫(yī)藥上具有廣闊的應用前景。本文全面綜述了昆蟲毒素的活性成分及藥理作用,并對其開發(fā)前景進行了展望。
1昆蟲毒素的成分
1.1神經(jīng)毒素
昆蟲中的神經(jīng)毒素能結(jié)合昆蟲和哺乳動物的傳入神經(jīng)和傳出神經(jīng)的受體、遞質(zhì)和離子通道,對其覓食和抵御敵害具有重要作用。目前從蝎毒中鑒定了許多作用于鈉離子通道的毒素。如從蝎毒中分離出一類由60~70個氨基酸殘基組成的單鏈神經(jīng)毒素(Neurotoxic polypep-tides)[7]。
1.2多肽類
目前研究較多的主要是蜂毒。其成分主要是蜂毒肽,是一種由26個氨基酸殘基組成的、分子量為2 840的多肽溶血毒[8]。另外,螞蟻用毒素捕獲獵物、自我防御和相互交流過程中分泌具有溶血活性和細胞毒性的抗菌肽[9]。
1.3酶類
已知存在于昆蟲毒素中的酶有磷脂酶(PLA)、透明質(zhì)酸酶、酸性磷酸酶、酯酶與脂酶、α-葡萄糖苷酶、β-半乳糖苷酶等,其中以磷脂酶和透明質(zhì)酸酶最為普遍[10],磷脂酶A2幾乎存在于所有的昆蟲毒素中,如Costa等[11]首次報道了蜜蜂的磷脂酶A2,其分子量為18 500,由128個氨基酸殘基組成,有12個半胱氨酸殘基,由6對二硫鍵相聯(lián)[12]。而透明質(zhì)酸酶是昆蟲毒素中普遍存在的另一種酶,它能水解細胞核纖維間的透明質(zhì)酸,從而使皮膚、微血管等組織喪失粘結(jié)能力。從蜜蜂毒液中分離出的透明質(zhì)酸酶由349個氨基酸組成,包括4個半胱氨酸,其序列上存在3個可能的N糖基化位點[13]。
1.4萜類
萜類物質(zhì)在斑蝥類和蟻類昆蟲中較為豐富,主要成分為單萜類防御物質(zhì),常見的如斑蝥素、蟻酸等。1810年法國藥學家Robiquet從綠芫菁(Lytta vesicatoria)中首次得到斑蝥素晶體。1914年由Gadamen證實了斑蝥素的結(jié)構(gòu)為外型-1,2-順-二甲基-3,6-氧橋六氫化鄰苯二甲酸酐。
1.5生物活性胺
生物活性胺類毒素主要是腎上腺素、去甲腎上腺素等,它們與皮的軟化或硬化有關(guān),也是神經(jīng)傳導物質(zhì),或具有類激素作用。如蜜蜂毒液中含有多巴胺、去甲腎上腺素[12];馬蜂毒中含有5-羥色胺、去甲腎上腺素、多巴胺。另外,陳曉鳴等[3]報道了隱翅蟲素是一類酰胺類化合物,存在于隱翅蟲科血淋巴中,屬于該類昆蟲的防御物質(zhì)。
2昆蟲毒素的藥理作用
2.1抗腫瘤作用
大量研究證明蜂毒具有抗腫瘤作用。Hwang等[14]的研究表明,蜂毒能夠誘導人骨肉瘤細胞系MG-63細胞凋亡并抑制COX-2蛋白的表達。Saini等[15]發(fā)現(xiàn)蜂毒素裂解人單核細胞性白血病細胞U937是通過激活內(nèi)源性磷脂酶D而致;此外,蜂毒對HL60細胞和Hela細胞有殺傷作用[16,17];Harada等[18]的研究還表明,蜂毒參與抗腫瘤T細胞的應答,有望成為抗腫瘤T細胞免疫療法的靶分子。
斑蝥素的抗腫瘤作用顯著,特別是對原發(fā)性肝癌的療效較好。據(jù)報道,斑蝥素能夠誘導人高轉(zhuǎn)移卵巢癌HO-8910PM細胞發(fā)生凋亡,其分子機制與NF-κB(P65)、Caspase-3的表達下調(diào)及FAK酪氨酸磷酸化水平下調(diào)有關(guān)[19];斑蝥素促進腫瘤細胞凋亡還與斑蝥素是蛋白磷酸酶抑制劑有關(guān)[20];蛋白磷酸酶可使抑癌蛋白p53去磷酸化失活,抑制細胞凋亡,促進腫瘤生長[21]。斑蝥素對人肺癌A549細胞的周期阻滯作用,可能是通過調(diào)節(jié)cyclinB1、p21、survivin、ERK1/ERK2、phos-ERK1/phos-ERK2等蛋白的表達或改變活性引起G2/M期阻滯[22]。
2.2抗炎鎮(zhèn)痛作用
具有抗炎鎮(zhèn)痛作用的昆蟲毒素主要是蜂毒。蜂毒中的單體多肽是抗炎的主要成分,它具有類激素一樣的作用,但無激素的不良反應[23]。全蜂毒、溶血毒多肽、神經(jīng)毒多肽、肥大細胞脫粒多肽均能刺激人體垂體-腎上腺系統(tǒng),使皮質(zhì)激素釋放增加而產(chǎn)生抗炎作用。Lariviere等[24]的研究表明,蜂毒鎮(zhèn)痛作用也特別顯著,尤其是對慢性疼痛更為有效。蜂毒肽對前列腺素合成酶的抑制作用是吲哚美辛的70倍,故有較好的鎮(zhèn)痛抗炎作用,鎮(zhèn)痛強度為嗎啡的40%,是安替比林的68倍,鎮(zhèn)痛作用的持續(xù)時間亦較長,但無水楊酸類對消化道的刺激和甾體類的免疫抑制作用[25]。
2.3免疫調(diào)節(jié)作用
王忠等[26]給78周齡以上的老齡小鼠腹腔注射25%蟻液0.5 mL,用藥2~4周后發(fā)現(xiàn),蟻液能使淋巴細胞絕對值Eα、Et花環(huán)形成及ANAE陽性細胞增加。說明蟻液是良好的細胞免疫興奮劑,同時該制劑能使小鼠的胸腺、脾臟等器官增生、發(fā)育;使血液的白細胞、溶菌酶增加,提高了巨噬細胞吞噬功能,促進了非特異性免疫體系。高連臣[27]研究了蜂毒對T淋巴細胞亞群的影響,結(jié)果表明,蜂毒對T淋巴細胞亞群起著雙向調(diào)節(jié)作用,不管向哪個方向偏離,都呈現(xiàn)出回歸正常范圍的趨勢,而對T淋巴細胞亞群處于正常范圍的患者影響不大,認為蜂毒是理想的免疫調(diào)節(jié)劑。還有研究表明,斑蝥素對免疫系統(tǒng)存在一定的影響,去甲斑蝥素顯著抑制體外刺激因子CoA或脂多糖(LPS)引起的小鼠淋巴細胞的增殖及混合淋巴細胞反應[28]。
2.4抗菌、抗病毒作用
云月利等[29]研究了斑蝥素對部分植物病原菌的抑菌活性,結(jié)果顯示500 mg/L的斑蝥素溶液對所測的9種植物病原細菌無抑制作用,對所測的8種植物病原真菌中的6種有明顯抑制作用,說明斑蝥素對某些常見植物病原真菌的菌絲生長和菌核萌發(fā)具有抑制作用。有研究表明,蜂毒能抑制20~30種革蘭氏陽性和陰性病原微生物的生長繁殖,并能對抗對青霉素耐藥的金黃色葡萄球菌,還能增強磺胺類和青霉素類藥物的抗菌能力[30]。近年來有研究表明其對某些病毒亦有抑制作用。Wachinger等[31]評估了蜂毒素在亞中毒劑量時,對HIV-1在急性感染細胞中的復制和基因表達的影響,分析表明蜂毒素對細胞相關(guān)病毒產(chǎn)物的作用是降低gag抗原和HIV-1 mRNAs的水平。而含報告基因(由HIV長末端重復序列LTR驅(qū)動)的質(zhì)粒一過性轉(zhuǎn)染試驗顯示,蜂毒素對HIV LTR的活性有直接的抑制作用;用表達蜂毒素的逆轉(zhuǎn)錄病毒質(zhì)粒定轉(zhuǎn)染的人細胞中HIV LTR的活性也減低,說明蜂毒素通過抑制HIV-1基因的表達而抑制HIV LTR的細胞相關(guān)性產(chǎn)物[31]。
3昆蟲毒素的臨床應用
3.1治療腫瘤
孫偉芬等[32]觀察斑蝥酸鈉注射液治療晚期癌癥48例,結(jié)果表明,輕、中、重度疼痛緩解率分別為100.00%,80.95%,50.00%;生活質(zhì)量評分提高者占91.67%,其中提高>10分者達75.00%;KPS評分提高者占91.67%,其中提高>20分者達77.08%;治療前后外周血的白細胞變化(上升)差異有顯著性。表明斑蝥酸鈉注射液在提高晚期癌癥患者的生活質(zhì)量,緩解疼痛方面有較好的療效。此外,有人將螞蟻提取的口服液應用于肝癌患者,結(jié)果發(fā)現(xiàn)能提高患者生存質(zhì)量,延長存活時間,明顯減輕放療、化療的不良反應,且抑癌率達到38.00%[33]。
3.2治療風濕病及類風濕關(guān)節(jié)炎
據(jù)嚴序炳等[34]的報道,應用蜂毒注射液治療86例風濕性和類風濕性關(guān)節(jié)炎,1個月為1個療程,1個療程后臨床顯效18例,有效49例,無效19例,總有效率為77.9%。
3.3治療艾滋病
蜂毒的優(yōu)勢是可以直接從內(nèi)部抑制艾滋病病毒的產(chǎn)生[35]。德國采用蜂毒破壞病人體內(nèi)艾滋病病毒的促進劑對病毒轉(zhuǎn)錄,從而根除病毒擴散體系。研究證明,蜂毒可減少70%基因轉(zhuǎn)錄,使病毒的產(chǎn)生減少99%。
4昆蟲毒素的應用前景
迄今為止,人類使用的藥物絕大多數(shù)來自植物。而昆蟲是地球上種類最多的生物,其種類約占自然界中生物種類的4/5以上。昆蟲毒素是受人矚目的發(fā)現(xiàn)新藥物的潛在領域,昆蟲毒素在藥物上具有很廣闊的應用前景。現(xiàn)階段昆蟲毒素的研究方式也由廣泛篩選轉(zhuǎn)向?qū)Χ舅氐某煞?、結(jié)構(gòu)、藥理進而提取、人工合成或通過生物技術(shù)來生產(chǎn)醫(yī)藥昆蟲毒素的研究。昆蟲毒素雖已在治療癌癥、類風濕關(guān)節(jié)炎、乙肝等疑難雜癥方面取得了一定進展,從蜜蜂和斑蝥等昆蟲的開發(fā)中也研制出了一大批治療藥物,但從總體上看,目前我國昆蟲毒素研究開發(fā)還不夠深入。一是對昆蟲毒素的活性成分研究不多,僅局限于斑蝥、蜜蜂幾種昆蟲;二是昆蟲毒素藥理作用的研究還不夠全面,多數(shù)是關(guān)于抗癌、抗病毒等方面的研究。三是對有毒昆蟲的開發(fā)利用還偏少。因此昆蟲毒素作為藥物開發(fā)利用將成為藥物學研究的熱點,有可能導致新藥研究的重大突破。
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