黃佳升，原麗紅

（廣東藥科大學(xué)生命科學(xué)與生物制藥學(xué)院，廣東 廣州 510006）

開發(fā)海洋資源，提高海洋科技創(chuàng)新水平，是我國海洋強(qiáng)國戰(zhàn)略的重要組成部分。海洋生物為了適應(yīng)高壓、高鹽、黑暗、缺氧、低溫、局部高溫等極端的生存環(huán)境，進(jìn)化形成了結(jié)構(gòu)奇特、活性多樣且功能顯著的海洋天然產(chǎn)物，這些天然產(chǎn)物為現(xiàn)代創(chuàng)新藥物的研發(fā)提供了重要的物質(zhì)基礎(chǔ)，是多種人類重大疾?。ㄈ缒[瘤、心腦血管疾病、免疫系統(tǒng)疾病和神經(jīng)系統(tǒng)疾病等）預(yù)防和治療藥物篩選的重要源泉。

海參是無脊椎動物，屬于棘皮動物門（Echinodermata）、海參綱（Holothuroidea），全球共有1 000多種，我國海域約有140種，其中可食用海參20余種。海參被列為“八珍”之一，具有補(bǔ)益養(yǎng)生的功效。近年來，隨著科技的飛速發(fā)展，越來越多的海參天然產(chǎn)物（如膠原蛋白、海參多糖、海參皂苷、海參肽和腦苷脂等）被分離出來。研究表明，這些活性物質(zhì)具有抑瘤、抗氧化、抗菌、抗病毒、抗凝、降血糖及調(diào)節(jié)免疫活性等作用，在生物醫(yī)藥和保健品領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。目前，以海參為原料的產(chǎn)品多為保健品和護(hù)膚品，藥用產(chǎn)品極少?，F(xiàn)檢索了1989—2020年國內(nèi)外海參活性物質(zhì)相關(guān)的專利成果，分析其分布和研究方向，旨在為海參生物資源開發(fā)和利用提供參考。

1 海參相關(guān)專利分析

目前國內(nèi)外海參產(chǎn)品研發(fā)較少，主要為保健食品和護(hù)膚品，僅有一款玉足海參藥物（絡(luò)通）正在進(jìn)行三期臨床研究。以海參、海參多糖和海參皂苷為關(guān)鍵詞，分別在世界知識產(chǎn)權(quán)組織（WIPO）和國家知識產(chǎn)權(quán)局（CNIPA）數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，統(tǒng)計(jì)分析了海參各領(lǐng)域的專利現(xiàn)況，檢索日期截止至2021年1月14日。

在WIPO中檢索到涉及海參的相關(guān)專利共3 268項(xiàng)，其中中國擁有2 707項(xiàng)。2000年以來，隨著我國科技的發(fā)展和國家政策的支持，我國海參專利發(fā)布量迅速增加，于2017年達(dá)到峰值（圖1）；在海參專利的申請國家中，我國以84%的占比居于首位，其次是韓國（10%），其余各國均不超過1%，反映了海參市場主要以中、韓為主（圖2）。我國可利用海參資源優(yōu)勢研發(fā)相關(guān)產(chǎn)品，打造中國品牌，開拓海外市場。

圖1 1989—2020年國內(nèi)外海參相關(guān)專利申請量對比分析

圖2 1989—2020年各國海參相關(guān)專利占比

從海參相關(guān)專利所屬領(lǐng)域看，主要涉及A23L（食品或非酒精飲料的制備或處理），A61K（化妝品、含有效成分的醫(yī)藥配置品），A01K（培養(yǎng)或飼養(yǎng)所有動物或獲得其產(chǎn)品的設(shè)備與方法），A61P（化學(xué)化合物或藥物制劑的特定治療活性），A23K（專門適用于動物的喂養(yǎng)飼料的生產(chǎn)方法），A23B（保存、催熟或罐裝產(chǎn)品），C12P（發(fā)酵或使用酶的方法來合成所需的化學(xué)化合物或組成，或從消旋混合物中分離光學(xué)異構(gòu)體），A23P（未被其他單一小類所完全包含的食料成型或加工），C12G（果汁酒、其他含酒精飲料的制備）等。在這些領(lǐng)域中，國內(nèi)相關(guān)專利申請依舊占主導(dǎo)（圖3）。當(dāng)前，海參的利用主要集中于食品加工，藥用物質(zhì)的提取與利用相對較少，其中以多肽和多糖為主（圖4）。在食品加工和藥用物質(zhì)提取與利用領(lǐng)域，我國分別占了85.4%和90.4%（圖5）。

圖3 國內(nèi)外海參相關(guān)專利所屬領(lǐng)域?qū)Ρ确治?/p>

圖4 海參相關(guān)專利在各產(chǎn)業(yè)申請量分析

圖5 國內(nèi)外海參相關(guān)專利在各產(chǎn)業(yè)申請量分析

通過對海參相關(guān)專利現(xiàn)況進(jìn)行分析，不難看出，當(dāng)前全球海參生物資源開發(fā)利用的方式主要為捕撈和海水養(yǎng)殖，主要用于滿足水產(chǎn)品消費(fèi)需求。傳統(tǒng)的海參資源開發(fā)利用方式不僅不利于提高我國海洋生物資源深度開發(fā)和利用能力，也不利于提升海洋經(jīng)濟(jì)的發(fā)展質(zhì)量和促進(jìn)海洋產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級。因此，大力發(fā)展醫(yī)藥領(lǐng)域的海參生物資源研發(fā)應(yīng)是今后的主導(dǎo)方向。

2 海參生物活性物質(zhì)研發(fā)與利用

2.1 海參食品加工

海參作為天然補(bǔ)品，具有多種補(bǔ)益養(yǎng)生功能，富含氨基酸、維生素等營養(yǎng)成分，還具有皂苷、多糖等生物活性物質(zhì)，深受消費(fèi)者喜愛。因此，海參食品開發(fā)種類較多，而食品加工技術(shù)門檻較低，因此海參食品加工領(lǐng)域?qū)＠暾埩枯^高。

在海參加工過程中，傳統(tǒng)加工方法有糖干、鹽干、料干和淡干等，所得海參為即食海參、半干海參、干海參、糖干海參和凍干海參。加工會導(dǎo)致海參部分營養(yǎng)成分流失，而且海參食品口味也不同，因此在最大限度地保留營養(yǎng)成分的前提下，海參食品的加工樣式尤為重要。如2020年12月22日發(fā)布的一種海參果凍，以海參素和果蔬提取物、卡拉膠等輔料制備而成，具有抗腫瘤、降血壓、改善免疫功能等功效，不但能有效遮蓋海參的腥味，而且保留了食品風(fēng)味和保健功能，對開拓海參市場具有一定意義。除此之外，還有海參罐頭、含海參多糖的糖果等海參食品，具有抗腫瘤、降血壓和降血糖等保健功能。綜合看來，我國海參食品領(lǐng)域的專利申請量雖然高，但尚未形成品牌效應(yīng)，生產(chǎn)規(guī)模小，產(chǎn)業(yè)鏈不完善。因此應(yīng)大力開發(fā)營養(yǎng)、實(shí)惠、美味的海參保健食品，以價格和風(fēng)味優(yōu)勢開拓市場。

2.2 海參藥用物質(zhì)提取與利用

海參具有多種生物活性物質(zhì)，如膠原蛋白、海參多糖、海參皂苷、海參肽和腦苷脂等，其中，海參多糖和海參皂苷是當(dāng)前關(guān)注的熱點(diǎn)。

2.2.1 海參多糖

海參多糖是海參體壁的主要組成成分，含量僅次于海參蛋白，主要以海參糖胺聚糖和海參巖藻多糖組成，具有抗腫瘤、抗凝血等作用。李天等用不同濃度的海參多糖處理人腎癌細(xì)胞A498，并采用MTT細(xì)胞增殖試驗(yàn)、黏附試驗(yàn)等多種檢測方式探究海參多糖的抗癌作用，結(jié)果顯示海參多糖對人腎癌A498有很強(qiáng)的細(xì)胞毒性，而且表現(xiàn)出劑量依賴性，即海參多糖濃度越高，對人腎癌A498細(xì)胞的抑制作用越強(qiáng)；同時還初步探究了其作用機(jī)制，可能是通過抑制NF-κB信號通路下調(diào)MMP-9和VEGF的表達(dá)，來發(fā)揮抗癌作用。張佩文通過從玉足海參中提取的單一成分（酸性黏多糖）的凝血試驗(yàn)及體內(nèi)外試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)該酸性黏多糖具有很強(qiáng)的凝血活性，小劑量即可有效，其效能與肝素相似，具有作為新抗凝劑用于血管外科及治療血栓性疾病的藥理基礎(chǔ)。

2020年9月15日發(fā)布的一種海參多糖在抗新型冠狀病毒中的應(yīng)用，通過真假病毒模型證實(shí)了海參多糖能夠通過與SARS－CoV－2病毒表面的S蛋白結(jié)合，防止機(jī)體細(xì)胞的細(xì)胞膜對SARS-CoV-2病毒進(jìn)行吸附和內(nèi)化，從而阻止SARS-CoV-2病毒感染機(jī)體細(xì)胞，表明海參多糖具有預(yù)防和治療新型冠狀病毒感染的肺炎的效果。該發(fā)明可用于制備海參多糖吸入劑，加入護(hù)手乳液配方或制成口服液，用來預(yù)防和輔助治療新型冠狀病毒。

2.2.2 海參皂苷

海參皂苷是海參的主要次級代謝產(chǎn)物，也是海參化學(xué)防御的基礎(chǔ)，由苷元和糖鏈通過β-糖苷鍵結(jié)合而成，大多數(shù)為海參烷型皂苷，其中又以羊毛甾烷型三萜皂苷為主，少數(shù)為非海參烷型皂苷。通過研究其構(gòu)效關(guān)系發(fā)現(xiàn)，苷元為海參烷型以及靠近該基團(tuán)的氧基，對于保持皂苷的生物活性有重要意義。海參皂苷具有抗腫瘤、細(xì)胞毒作用和溶血作用等多種藥理活性。有關(guān)海參皂苷對不同類型的細(xì)胞和細(xì)胞系，包括人類腫瘤細(xì)胞系的細(xì)胞毒活性的研究較多。已發(fā)現(xiàn)三萜皂苷在體外對幾種人腫瘤細(xì)胞有抑制作用，如白血病P388、淋巴細(xì)胞性白血病L1210、人肺癌A-549細(xì)胞、人結(jié)腸腺癌HT-29細(xì)胞、人腎透明細(xì)胞癌皮膚轉(zhuǎn)移細(xì)胞CAKI-1等。Hoang等研究表明，越南海參（）皂苷對HepG2（肝癌）、KB（表皮樣癌）、LNCaP（前列腺癌）、MCF7（乳腺癌）和SK-Mel2（黑色素瘤）5種癌細(xì)胞均具有一定的細(xì)胞毒作用。Omran等從地中海沿岸海參中提取出的一種非硫酸鹽六皂苷對結(jié)腸腺癌細(xì)胞系HCT116和乳腺癌細(xì)胞系MCF7具有殺傷作用。2016年8月24日發(fā)布的黑乳海參中新的抗腫瘤化合物黑乳海參皂苷研究，涉及了該化合物的結(jié)構(gòu)，可為研制新的抗腫瘤藥物提供先導(dǎo)化合物，對中國海洋藥用生物資源的開發(fā)利用具有重要價值。海參皂苷類物質(zhì)逐漸成為抗腫瘤藥物的重要儲備。

2.2.3 海參肽

海參肽是海參蛋白降解產(chǎn)物，有抗氧化、調(diào)節(jié)免疫、降低血糖、延緩衰老等活性。周婷等連續(xù)8周給小鼠頸背部皮下注射大劑量D-半乳糖以建立衰老小鼠模型后，分別用低、中、高三個含量（125，250，500 mg/kg）海參肽進(jìn)行給藥，結(jié)果表明，中、高劑量海參肽使衰老小鼠的胸腺和脾臟指數(shù)上升、血清谷胱甘肽過氧化物酶（GSH-Px）活力和心肝組織的超氧化物歧化酶（SOD）活力增強(qiáng)、血清脂褐素（Lipo）含量降低，推測出海參肽對D-半乳糖誘導(dǎo)的衰老模型小鼠具有提高免疫和增強(qiáng)抗氧化能力的作用，能夠延緩小鼠衰老。盧連華等將海參肽以經(jīng)口給藥的方式灌輸給小鼠，然后測定小鼠遲發(fā)性變態(tài)反應(yīng)、小鼠血尿素氮含量、血乳酸水平和肝糖原含量等十項(xiàng)免疫調(diào)節(jié)與抗疲勞指標(biāo)，結(jié)果表明：海參肽能有效增強(qiáng)小鼠單核巨噬細(xì)胞作用、體液免疫和細(xì)胞免疫功能，增強(qiáng)小鼠機(jī)體的抗疲勞能力。Gong等通過模擬胃腸消化海參蛋白來獲得水解產(chǎn)物，并用液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜、分子對接等技術(shù)，檢測到水解產(chǎn)物可促進(jìn)3T3-L1細(xì)胞和高胰島素誘導(dǎo)的胰島素抵抗Hep G2細(xì)胞對葡萄糖的攝取，釋放的多肽與二肽基肽酶IV（DPP-IV）抑制劑Anagliptin具有相似的結(jié)合方式，預(yù)示著海參可以制成降血糖功能食品，食用后通過胃腸消化釋放降血糖肽，從而達(dá)到降血糖的目的。

海參肽專利成果多數(shù)以營養(yǎng)品形式存在，如2020年7月28日發(fā)布的一種腫瘤患者海參肽營養(yǎng)補(bǔ)充劑及其加工方法，由海參肽、濃縮乳清蛋白、玉米油和中鏈甘油三酯等原料配制而成，可以滿足腫瘤患者的營養(yǎng)需求，也具有提升免疫力的潛力。2019年10月22日發(fā)布的一種預(yù)防老年疾病的海參肽酵素復(fù)合制劑，由海參肽、酵素、益生菌和山梨糖醇等原料制成，可有效預(yù)防老年疾病的發(fā)生，提高身體素質(zhì)。

2.2.4 海參腦苷脂

海參腦苷脂（AMC）是存在于海參體壁中結(jié)構(gòu)獨(dú)特的鞘脂類化合物，主要成分為葡萄糖腦苷脂和半乳糖腦苷脂，有較強(qiáng)的生物活性，具有協(xié)調(diào)神經(jīng)生長因子誘發(fā)神經(jīng)軸突生長的能力。Du等通過研究AMC的體內(nèi)外抗腫瘤活性，發(fā)現(xiàn)海參腦苷脂通過誘導(dǎo)S180細(xì)胞凋亡來抑制細(xì)胞增殖，與對照組相比，AMC給藥組的小鼠壽命增加了55.28%，證明AMC是用線粒體介導(dǎo)的凋亡途徑誘導(dǎo)細(xì)胞死亡，具有潛在的抗腫瘤活性。王美玲等通過噻唑藍(lán)法和乳酸脫氫酶試驗(yàn)等多種方式研究海參腦苷脂對前脂肪細(xì)胞的抑制作用和機(jī)制，結(jié)果顯示，海參腦苷脂可以明顯抑制3T3-L1細(xì)胞的增殖與分化，并初步證明其機(jī)制可能與轉(zhuǎn)錄因子PPARγ、C/EBPα以及Wnt/β-catenin通路有關(guān)。張蓓等通過對比海參與海星腦苷脂對大鼠急性肝損傷的試驗(yàn)，證明通過攝食AMC能顯著提高谷胱甘肽過氧化酶（GSH-Px）和過氧化氫酶（CAT）活性，明顯降低肝臟中丙二醛（MDA）含量，增強(qiáng)氧化體系來抵抗CCl4所致氧化損傷，而攝食海星腦苷脂不能見效。海參腦苷脂相關(guān)專利成果較少，現(xiàn)有專利發(fā)明均顯示出其具有顯著的生理活性，如2020年8月18日發(fā)布的海參腦苷脂及其衍生物在改善血腦屏障損傷制品中的應(yīng)用，通過試驗(yàn)證明了海參腦苷脂具有顯著降低缺血再灌注導(dǎo)致的血腦屏障損傷和醋酸鉛導(dǎo)致的血腦屏障損傷的功效，首次驗(yàn)證了海參腦苷脂及其衍生物在改善血腦屏障中損傷的作用，為血腦屏障的治療提供了新的途徑。

3 展望

海參是國際公認(rèn)的藥用/保健用海洋生物，近年來全球范圍內(nèi)對高端海參產(chǎn)品的需求不斷擴(kuò)大，海參食品加工已有一定規(guī)模，但目前基于海參的藥物研究總體較少且水平較低，尚無相關(guān)藥物進(jìn)入臨床試驗(yàn)。“十三五”期間，中國海洋生物醫(yī)藥行業(yè)質(zhì)量齊飛。從中央到地方對海洋生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)高度重視，政策扶持力度不斷增加，巨大的行業(yè)潛在發(fā)展空間吸引了眾多資本聚集，海洋生物醫(yī)藥的發(fā)展速度明顯加快。我國專利已逐漸步入高質(zhì)量發(fā)展階段，專利數(shù)量已經(jīng)不能滿足我國海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求，應(yīng)該進(jìn)一步向高質(zhì)量、高技術(shù)含量方向發(fā)展。今后研發(fā)的重點(diǎn)應(yīng)為解析海參相關(guān)活性成分及其藥用機(jī)理，開發(fā)海參相關(guān)藥物。此外，由于海參的種類繁多，營養(yǎng)和藥用成分含量差異較大，如果能有一個完善的海參藥用活性成分檢測和分析標(biāo)準(zhǔn)，將大大提高海參品種的開發(fā)和利用水平。