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New progress in study on melittin

蜂毒素的研究新进展



全 文 :破壁前        破壁后
图 1 山茶花粉 (放大 1 000倍 )
籽到动物角、皮、骨以及矿物盐、土、砂等等。其中大部分是干
性、具有一定脆性的物料 ,但也有不少属于韧性、柔性、粘性
及刚柔混合型的物料。 面对五花八门的中药材 ,如何选择合
适的设备和工艺是十分关键的。中药材的超细粉碎从工艺流
程上可大致分为如下几个加工单元 (图 2)。
预处理包括挑选出杂质、清洗、干燥等过程。破碎过程主
要针对大块、大片状的生药进行切片、斩段、锤碎等处理 ,确
保处理后的物料径长小于 2 cm。 粗粉碎及预应力处理可使
物料进行常规粉碎并使物料内部出现微裂纹 ,有利于下一步
超细粉碎工序的进行。 粗粉碎后的物料要进行筛分 ,一般用
60~ 120目的筛网即可 ,料头重新粉碎直至通过筛网 ,因为
超细粉碎设备对进料的细度都有较高的要求 ,过筛的目的是
确保超细粉碎工序的顺序进行。超细粉碎过程的关键是根据
生药的物理特性判断合适的粉碎力场从而选择最有效的超
细粉碎设备 ,因为能进行超细粉碎的设备品种很多 ,最常见
的有气流粉碎机、高速旋转式粉碎机、介质搅拌式碾磨机、辊
碾式粉碎机以及最近开发的液流式粉碎机和激波粉碎机等。
一般来说 ,粒度较大或中等的坚硬物料采用压碎、冲击
的方式 ,粉碎工具具有形状不同的结构 ;粒度较小坚硬的物
料采用压碎、冲击、碾磨的方式 ,粉碎工具的表面无齿牙 ,是
光滑的 ;粉状或泥状的物料采用剪切、压碎、碾磨的方式 ;韧
性材料采用剪切或快速打击的方法 ;多成分的物料采用冲击
作用下的选择粉碎 ,也可将多种力场组合使用。
目前我国超细粉体工程正处在向中药业引进、推广的阶
段 ,其中已经得到较好解决的技术是: 1)针对各种物性不同
的生药 ,纤维型、刚柔混合型、粘性和韧性生药的不同特性 ,
选择合适的手段 ,有效解决粗碎和超细粉碎问题。 2)粉碎安
全技术 ,因为对于植物根茎类生药 ,粉料中有大量的植物纤
维、淀粉等易燃物 ,在静电火花以及摩擦火星引发下容易发
生粉尘爆炸 ,一定要加以控制 ,以及对那些具有一定毒性的
药物采取有效的措施 ,防止粉碎过程的污染和扩散。 ( 3)超细
粉碎后药材粉体的研究 ,药材微粉化后在制药作业中将带来
一些不利因素 ,如粉尘的飞扬 ,粉体的团聚和流动性问题等 ,
这些都基本上得到有效解决。今后粉体工程在中药业中发展
的重点是药粉的复合和如何有效地使用粉体 ,发挥药效。 据
国外文献报道药物微粉通过粒子复合以后可以具有很好的
缓释效果 [3, 4 ] ,粉体处理还可使一些难溶性药物的溶解性增
强 [5 ]。 “粒子设计”是目前国际粉体界的热点 ,通过粒子设计
可使粉体具有各种功能 ,从而可使药物粒子具有缓释、靶向
性、控释等诱人的功能。
4 结束语
中药超细粉体技术的引入将带来中药传统剂型的革新
和发展。以生药入药的传统剂型有汤剂、丸剂、丹剂、膏剂、散
剂等 ,随着超细粉碎技术的应用 ,可以拓宽以生药入药的剂
型 ,如片剂、胶囊剂、颗粒剂、软膏剂、吸入剂 、膜剂等 ,也可促
进先进制剂技术 (如固体分散技术、药物缓释技术等 )在这些
“生药”剂型中的应用。
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蜂毒素的研究新进展
李绍祥 ,李 琦 ,凌昌全

(第二军医大学附属长海医院 中医科 ,上海  200433)
摘 要:  蜂毒素是一种昆虫抗菌肽 ,具有抗菌、消炎、抗辐射、抗关节炎及对心血管方面等作用 ,论述了近年来在
研究蜂毒素的结构、构效关系及抗肿瘤、抗病毒作用等诸方面的最新进展。
·942· 中草药  Chinese Traditiona l and He rbal Drug s  2001年第 32卷第 10期
⒇ 收稿日期: 2000-11-04作者简介:李绍祥 ( 1968-) ,男 ,河北省邯郸人 ,现职称为医师。 1992年毕业于河北医科大学预防医学系 ,获学士学位 ,从事临床 4年后于
1996年考取河北医大组胚专业研究生 , 1999年毕业获硕士学位 ,同年考取上海第二军医大学中西医结合临床专业博士研究生 ,课题方向为肝癌防治。 Tel: ( 021) 25072108; 25070720   E-mai l: sh xli@ 263. net
关键词: 蜂毒素 ;构 -效关系 ;抗肿瘤 ;抗病毒
中图分类号: R994. 5   文献标识码: A   文章编号: 0253 2670( 2001) 10 942 04
New progress in study on melittin
L I Shao-xiang , LI Qi , L ING Chang-quan
   ( Depa rtment o f TCM , Affiliated Changhai Hospital of Second M ili ta ry Medica l Univ er sity , Shanghai 200433, China )
Key words: melittin; structur e-effectiv e relationship; antitumo r; antivirus
  蜂毒素是意大利蜜蜂蜂毒的主要成分之一 ,占蜂毒干重
的 50% ,具抗菌、消炎、抗辐射、抗关节炎作用及对心血管方
面等作用。 近年来发现尚有抗肿瘤及抗艾滋病毒作用 ,引起
了人们的极大关注 ,但是因蜂毒素具有溶血的副作用而限制
了其应用。 如何减小或消除其溶血作用保留甚至增强其抗
菌、抗肿瘤作用成为医药学家研究的热点。
1 蜂毒素结构
1. 1 一级结构:蜂毒素由 26个氨基酸组成 ,相对分子量为
2 849,氨基酸的排列顺序为: 甘 -异亮 -甘 -丙-缬 -亮 -赖 -缬 -
亮 -苏 -苏 -甘 -亮 -脯-丙 -亮 -异亮 -丝 -色 -异亮 -赖-精 -赖 -精 -谷 -
谷 ,强碱性 ,兼性分子 ,溶于水。
2. 2 二级结构:蜂毒素在水中存在两种形式即在低浓度、低
离子强度形成单体的自由结构 ;在高浓度、高离子强度则形
成四聚体。蜂毒素的构象通过 X-射线晶体衍射观察呈螺旋 -
弯曲 -螺旋结构 ,弯曲部位于第 11~ 15氨基酸残基 , 1~ 10残
基与 16~ 26残基形成的二螺旋的轴线间的交角约为 120°。
从氨基 -末端起前 20个残基中只有 7位的 K残基带电荷 ,此
部分呈高度疏水性。相反 ,羧基 -末端的 6个氨基酸残基部分
呈高度阳离子化 ,有两个 K残基 ,两个 R残基 ,两个 Q残基 ;
氨基 -末端的螺旋则是兼性的。
2 构效关系
据报道 1968年发现蜂毒素具有广谱抗菌作用 ,但对其
结构与抗菌及溶血作用之间关系的研究近些年方见诸报道。
全右旋蜂毒素的溶血和抗菌作用与其左旋对映体相当 ,
表明显现生物学活性毋须手性识别 [1]。 结构 -功能研究表明
将 14位的 P残基换成 A,可使弯曲消失 ,溶血作用比蜂毒素
强 2. 5倍 ,但形成的电压依赖性通道的稳定性降低 ,从而说
明通道形成并不一定意味着溶血 [2 ]。 1~ 20残基区域中的兼
性螺旋在蜂毒素的活性中似乎仅起构成作用 ,因为代以其它
与之同源性很小而能形成兼性螺旋的序列 ,分子的活性并无
降低。 1~ 20残基部分虽有膜活性 ,但无裂解作用 ,阳离子化
的 20~ 26片段也是没有作用的。
从蜂毒素中删除单个氨基酸可得到 24个蜂毒素的类似
物 ,分析它们的抗菌活性和溶血作用 ,发现去掉 L ( 6) , K( 7) ,
V ( 8) , L ( 9) , L( 13) , L ( 16) , I( 17)和 W( 19) ,溶血活性下降相
当大 ,而去掉弯曲区的氨基酸则不影响溶血作用。 上述改变
也导致抗菌作用降低 ,但此种降低较之溶血作用的降低 ,程
度轻微得多。令人注意的是 ,去掉羧基 -末端片段中的单个氨
基酸对活性没有影响。 HPLC保留时间分析表明 ,去掉那些
能使溶血活性降低的氨基酸 ,则兼性程度也降低 (兼性程度
降低与早期保留时间相关 ) ,提示对于溶血作用来说是需要
有兼性结构的。 各种类似物的抗菌力表明 ,抗菌作用对兼性
结构的需要程度与溶血作用相比为弱 [3]。
W19在蜂毒素生物学活性中作用至关重要 ,对删除单
个氨基酸的蜂毒素类似物的研究揭示 ,不论是化学修饰抑或
是代以 L都使得活性大降 ,从而证实了此残基的重要性 [4 ]。
进一步的荧光研究提示 W残基位于脂质双分子层头部基团
之下 [5] ,可以认为这一方向对活性来说是很重要的。但 W在
序列中的位置对活性显得并非很重要 ,因为 W残基分别位
于 9位 , 11位或 17位的蜂毒素的类似物也具有溶血作用 ,
它们的强度依次为 mel-W17> mel-W19= mel-W11> mel-
W9。
K7对活性似乎也很重要 ,蜂毒素以四聚体存在于溶剂
中时 ,其 7位的 K是完全暴露的 ,对 K7被替换后的各种类
似物的构象 、聚集性及生物学作用进行观察发现 ,当代之以
I, L或 V残基则导致抗菌与溶血作用大减 ;代之以 A, D, E
或 G则溶血作用较之蜂毒素轻度下降 ,抗菌力也有下降 ; K7
被 W代替 ,溶血作用仍与蜂毒素相当 ,而抗菌活性相当低。
兼性螺旋对溶血活性是必要的 ,而抗菌作用并非如此 ,
此点在研究蜂毒素的非对映异构体、反式和反式对映体中业
已证实 [6, 7]。 非对映异构体蜂毒素螺旋性很低 ,不具溶血性 ,
但有抗菌作用。
1~ 7片段在调控蜂毒素的生理学及生物学特性方面似
乎很重要 ,而 8~ 26肽片段就不增加脂质模型的通透性 (此
片段的抗菌和溶血作用尚不清楚 )。
在研究蜂毒素的各种片段和天蚕抗菌肽组合成的杂合
肽时 ,发现由蜂毒素的 1~ 13区域和天蚕抗菌肽 A的 1~ 10
位 N端兼性片段组合成的杂合肽 ,具有广谱抗菌作用和很
低的溶血作用。
3 抗肿瘤作用
目前使用蜂毒素抗肿瘤主要有以下几种方式:
3. 1 直接使用蜂毒素作用于肿瘤细胞: 主要是研究其分子
机制。 Saini发现蜂毒素裂解人单核细胞性白血病细胞 U937
是通过激活内源性磷脂酶 D而致 [8]。 Aro ra证明蜂毒素激活
磷脂酶 A2 ( PLA2 ) ,解除肝癌细胞对缺氧的抵抗 [9]。 Kubo发
现蜂毒素可杀伤 K562和 HL-60细胞 [10 ] ,蜂毒素插入 K562
细胞的胞膜中形成孔道 ,引起 Ca2+ 内流 ,胞内 Ca2+ 浓度升
高 ,细胞裂解 [11]。 蜂毒素可诱导大鼠神经角质瘤 C6细胞
HSP27和 HSP70的表达 [12] , HSPs是 CN8+ T细胞应答诱
导辅助分子 [13]  ,参与抗肿瘤 T细胞应答 ,有望成为抗肿瘤 T
细胞免疫疗法的靶分子 [14 ]。 蜂毒素通过增加 Ca2+ 内流高度
·943·中草药  Chinese Traditiona l and He rbal Drug s  2001年第 32卷第 10期
激活 ras转化细胞的 PLA2 ,选择抑制其 ras蛋白表达水平和
ras基因的拷贝数 ,同时使其向正常形态逆转。也有谓蜂毒素
优先激活 ras癌基因转化细胞的 PL A2 ,致其选择性破坏 [15]。
蜂毒素的作用也受细胞组织学来源的影响 ,蜂毒素在 1
μmo l /L浓度时阻止肿瘤细胞的增生 ,而不抑制正常细胞的
生长和克隆率 [16]。
蜂毒素抗肿瘤的作用机制众说纷纭 ,目前尚无定论 ,也
提示可能是多种机制共同起作用的结果。
3. 2 将蜂毒素分子加以改型:参见构效研究。
3. 3 将蜂毒素分子与肿瘤特异性抗体偶联成免疫毒素:
Dunn-RD将编码抗体片段 ( scFv )的基因和编码蜂毒素的寡
核苷酸构建成复合基因 ( svFv-mel) ,将其插入载体 p POW
并使其在大肠杆菌 ( TOPP2)中表达。 重组的免疫毒素具有
与抗体特异性一致的结合和杀伤特性 ,此外 ,其裂解细胞作
用显著大于天然的蜂毒素 [17]。 将蜂毒素与抗体片段相联克
服了蜂毒素的非特异毒性 ,同时重组的免疫毒素对携有抗原
的靶细胞具有特异的毒性。免疫毒素的细胞毒作用比游离的
毒素要强 ,这意味着此种方法有望成为一种有效的疗法。
3. 4 将蜂毒素或其前体的基因导入肿瘤细胞:蜂毒素具有
抗肿瘤作用 ,但为了达到治疗水平需要反复给药。Winder将
编码蜂毒素两种前体 (蜂毒素原与前蜂毒素原 )的基因导入
人膀胱癌细胞系 ,得到的细胞克隆注入裸鼠体内分析其致癌
性 ,发现肿瘤生长减慢 ,或无肿瘤生长 ,提示通过载体将蜂毒
素基因引入肿瘤细胞 ,可使某些克隆的致癌性减弱或丧失 ,
在癌症的治疗上不失为一种有用的方法 [18]。
3. 5 将蜂毒素与其它抗菌肽组合成杂合肽分子: 目前主要
是与天蚕抗菌肽组合成杂合肽分子 ,天蚕抗菌肽 A( 1~ 8)和
蜂毒素 ( 1~ 12)的杂合肽 CA( 1-8) -M E( 1-12)具有很强的抗
肿瘤和抗菌作用 [19]。
Shin用 3个小细胞肺癌细胞系来评估 C A( 1~ 8) -ME
( 1~ 12)的结构与抗肿瘤作用的关系 ,发现当肽的 16位残基
是疏水的 L或 V , 18和 19位残基均是碱性的 K时 ,具有更
强的抗肿瘤作用 ;第 12位残基与溶血作用有关而与抗肿瘤
作用无关 ;第 4位的 P使兼性程度增加从而增强了溶血作
用 ,但抗肿瘤作用无明显改变 [20 ]。
4 其它作用
4. 1 抗艾滋病毒作用:抗菌肽是先天性免疫的效应器 ,使宿
主对寄生物迅速产生非特异性的抵抗力。蜂毒素以剂量依赖
方式减少持续感染人类免疫缺陷病毒 1( HIV-1)的 T淋巴
瘤细胞 HIV-1产物的量 ,蜂毒素减小病毒感染性并非由于
其对病毒颗粒的作用 ,而是该肽的胞内作用。 蜂毒素易被摄
入胞内 ,使 gag /po l前体的加工被削弱 [21]。
Wachinger等评估了蜂毒素在亚中毒剂量时 ,对 HIV-1
在急性感染细胞中的复制和基因表达的影响 ,分析表明蜂毒
素对细胞相关病毒产物的作用是降低 gag抗原和 HIV-1
m RN As的水平。含报告基因 (由 HIV长末端重复序列 LTR
驱动 )的质粒一过性转染试验显示 ,蜂毒素对 HIV LTR的
活性有直接的抑制作用 ;用表达蜂毒素的逆转录病毒质粒稳
定转染的人细胞中 HIV LTR的活性也减低。由此可认为蜂
毒素通过抑制 HIV-1基因的表达而抑制 HIV LTR的细胞
相关性产物 [22]。
4. 2 对细胞膜跨膜离子转运的作用: 蜂毒素能与胞膜相互
作用引起细胞功能发生巨大变化 ,如红细胞溶血、血管通透
性增加以及肌肉收缩性改变。 蜂毒素以其阳电荷羧基-末端
结合在带负电荷的磷脂上 ,对可兴奋组织的电生理特性影响
很大 ,并在脂膜中形成电压依赖性阴离子选择性孔道 [23]。蜂
毒素能抑制各种组织中的 ATP酶特别是 Na+ , K+ -ATP酶
和 H+ , K+ -ATP酶的活性 ,许多证据显示蜂毒素可跟
PLA2、肌钙蛋白和钙 -钙调素等结合 ,近来研究表明蜂毒素
也可影响 Na+ -Ca2+ 交换系统 [24 ]。
5 存在问题
蜂毒素直接肌注 ,即使有抗肿瘤作用 ,也是通过免疫调
节起作用 ,而用介入法行瘤体内注射也有造成溶血的危险。
蜂毒素改型保留抗肿瘤作用 ,去除溶血作用 ,理论上可
行实际也难两全。有人认为抗肿瘤作用与溶血作用都是通过
裂解细胞膜 ,没有溶血作用也就没有了抗肿瘤作用。
因为抗体本身是蛋白 ,也具抗原性 ,制成免疫毒素会引
致抗 -抗体的产生 ,重复使用有致敏的可能 ,且易被抗 -抗体
结合 ,不易到达肿瘤局部。
基因疗法在有些肿瘤前景很好 ,如对 AFP阳性肝癌 ,可
将蜂毒素基因置于 AFP调控元件之下 ,以病毒为载体转染 ,
因 AFP调控元件只在 AFP阳性肝癌细胞中起作用 ,也只有
AFP阳性细胞方能合成蜂毒素 ,使该细胞被选择性杀伤 ,如
再有旁观者效应效果当会更佳。 且蜂毒素基因序列短小 ,易
于转染。此外 ,即使无其它因子协助 ,蜂毒素单独也具有杀伤
作用。
6 结语
目前对蜂毒素的研究多是基础性研究 ,且体内实验尚
少 ,临床实验几乎没有 ,因此体内实验与临床实验将是今后
研究的重点。
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滇白珠及其同属药用植物研究进展
马小军 1 ,赵 玲 1* ,杜程芳 1 ,施冰玉1* ,郑俊华1 ,陈新滋 2

( 1. 北京大学药学院 天然药物学系 ,北京 100083;  2. 香港理工大学 应用生物及化学科技学系 ,香港 )
摘 要:  综述民族药滇白珠及同属药用植物的资源、化学、药理、临床、产品开发等方面的研究。 国内外对同属 15
种药用植物 ,特别是平铺白珠树和芳香白珠进行过研究。 今后应着重在治疗风湿性关节炎方面进行药理和临床研
究 ,以便开发成中药新药。
关键词: 滇白珠 ;白珠树属 ;药用植物
中图分类号: R282. 71   文献标识码: A   文章编号: 0253 2670( 2001) 10 0945 05
Advances in studies onGaultheria leucocarpa var. yunnanensis
and medicinal plants ofGaulther ia L.
M A Xiao-jun1 , ZHAO Ling1 , DU Cheng-fang1 , SHI Bing-yu1 , ZHENG Jun-hua1 , CHEN Xin-zi2
   ( 1. Depar tment o f Natura l Medicines, Schoo l o f Pha rmaceutical Sciences, Beijing Univ ersity, Beijing 100083, China; 2.
Depar tment of Applied Biolog y and Chemica l Technolog y , Hong Kong Po lytechnic Univ ersity , Hong Kong , China )
Key words: Gaultheria leucocarpa Bl. va r. yunnanensis ( Fr anch. ) T. Z. Hsu & R. C. Fang ; Gaultheria L. ; medicinal
plant
  滇白珠 Gaultheria leucocarpa Blume va r. yunnanensis
( Fr anch. ) T. Z. Hsu & R. C. Fang是杜鹃花科白珠树属
一种药用植物 [1] ,为西南地区白族、侗族、傈僳族等 9个民族
习用 ,始载于明初兰茂所著的《滇南本草》 [2] ,我国已有 540
·945·中草药  Chinese Traditiona l and He rbal Drug s  2001年第 32卷第 10期
⒇ 收稿日期: 2001-03-09
* 分别为 2000年和 1999年毕业实习生