全 文 ： 海洋科学/2006年/第 30卷/第 7期 82
富硒螺旋藻的抑癌及抗辐射作用
Cancer inhibition and radioprotection of selenium enriched
Spirulina
黄 峙
(暨南大学 生物工程学系，广东 广州 510632)
中图分类号：R730. 231 文献标识码：A 文章编号：1000-3096（2006）07-0082-04


螺旋藻(Spirulina)作为人类天然食品和药品资源
具有较大的开发利用价值[1]。微量元素硒(Se)在体内
的功能形式主要为 30 余种硒蛋白(selenoprotein)，特
别是十几种硒酶(selenoenzyme)[2,3]，如谷胱苷肽过氧
化物酶(Glutathione peroxdiase，GPx)家族、脱碘酶
(Iodothyronine deiodinases, ID)家族、硫氧还蛋白还原
酶家族(Thioredoxin reductases, TDR)等，它们参与机
体重要的生命代谢活动。富硒螺旋藻中有机硒含量
高，并从中分离纯化到多种含硒活性物质如含硒藻蓝
蛋白、硒多糖等[4]。进一步研究发现，硒的掺入可增
强藻蓝蛋白及多糖等天然活性物质的功能[5]。作者对
富硒螺旋藻抗癌和抗辐射研究进行综述。
1 富硒螺旋藻中的含硒活性物质
天然有机硒化合物的生物活性比无机硒显著，利
用动植物转化途径来获取有机硒已成功的实践有富
硒酵母、富硒食用菌、富硒茶等[6]。富硒螺旋藻主要
含有机硒[4]，主要含硒活性物质有含硒蛋白、含硒多
糖、含硒脂类、含硒核酸及其它含硒小分子化合物。
1.1 含硒藻蓝蛋白
含硒蛋白是良好的有机硒源。螺旋藻营养价值的
突出特点是蛋白质的质量分数高达 50% ~ 71%[1]，藻
蓝蛋白是螺旋藻的一种主要蛋白质，在藻胆蛋白中所
占比例很高，具有较好的生物活性。李乐农等[7]从富
硒螺旋藻中分离纯化的藻蓝蛋白含有硒，初步晶体学
研究得到 2种新的晶型，X-线衍射数据尚未阐明其中
硒的结合位点和结合方式。黄峙等[4]分离纯化的含硒
藻蓝蛋白有较高的含硒量（267μg / g），硒的结合未
改变藻蓝蛋白的分子量及其亚基组成，不同的纯化步
骤显著影响藻蓝蛋白中的硒含量，含硒藻蓝蛋白不同
亚基中相对硒含量也不相同，α与β亚基含硒量之比
为 1.65。进一步分析发现，蛋白含硒量与亚基相对分
子量按摩尔量推算远低于 1，即每个亚基分子中平均
远不到 1个硒原子，说明硒与蛋白质的结合可能是随
机的和不稳定的。
1.2 含硒多糖
硒多糖的研究多着眼于寻找补硒营养剂和天然
药物，由于多糖分子的结构特点，有可能与硒结合。
含硒多糖在自然界，尤其是在植物中的存在已经得到
证实，如大蒜硒多糖的生物活性明显优于多糖或亚硒
酸钠，它不仅能抑制 SiO2 对细胞的毒害作用，并且
还能抑制人胚肺巨细胞病毒。陈春英等[8]从高硒地区
生长的箬竹中提取到硒多糖，它能有效地提高血液中
的硒含量和 GPx 活性，降低脂质过氧化产物丙二醛
的含量，增强红细胞抗 H2O2氧化损伤的能力，并具
有明显的免疫增强效应。研究者[9] 从植物中提取出硒
多糖，并对其结构和功能进行了研究，其中硒以 2种
可能形式存在：硒氢基和硒酸酯。周志刚等[10]从添加
硒培养的极大、钝顶、盐泽 3种螺旋藻中分离得到胞
内多糖和胞外多糖，经测定，多糖分子中结合硒，推
测可能是硒与藻体表面多糖分子形成硒酸酯，但胞外
多糖中的含硒量较大，而胞内多糖结合硒的能力很
弱。最近，胡群宝等[11]从富硒螺旋藻中提取到一种硒
多糖，近似相对分子质量为 19500，硒质量分数为 80×
10-6，检测到其单糖构成含有 D-葡萄糖、D-甘露糖和
D-半乳糖，对于螺旋藻多糖结合硒及其意义将会有更

收稿日期：2004-09-28；修回日期：2005-03-26
基金项目：广东省自然科学重点基金项目(05103295)
作者简介：黄峙(1968-)，河南信阳人，男，博士，讲师，研究
方向: 天然活性物质，E-mail: thsh@jnu.edu.cn
Marine Sciences/Vol.30,No.7/2006 83
加深入的研究。
1.3 其它含硒活性物质
富硒螺旋藻中的硒除与蛋白质、多糖结合外，还
存在其它形式。黄峙等[4]检测到透析液中存在小分子
含硒有机化合物，可能是含硒氨基酸、硒谷胱苷肽等，
并检测到核酸中也含有少量的硒。周志刚[10]认为螺旋
藻中蛋白质含量很高，其中结合硒只不过占细胞含硒
量的 34.47%，加上脂类结合的硒，两者结合的硒只
占细胞含硒量的一半，因此，细胞中的硒可能还有其
它的结合方式，例如与核酸结合或者与小分子化合物
结合形成有机硒化合物。左银虎[12]也论述了植物中除
硒蛋白外，一部分有机硒是以 RNA 结合态存在的，
植物中已发现的 Se-RNA 确切形式都是转移核糖核
酸，结构为 5-甲胺基-2-硒代尿嘧啶。这些结果说明
了核酸中存在硒，但硒核酸的结合形式除较清楚的
sec-tRNA[ser]sec外，还没有发现 DNA 或 RNA 直接键
合硒。含硒核酸有许多要探索的问题，如硒的结合形
式、含量、生物学意义等。
2 富硒螺旋藻的抑癌及抗辐射作用
研究显示[13，14]，螺旋藻及其活性物质具有抗癌、
抗辐射、抗病毒感染及增强免疫等多种功效作用。研
究也证明[15~17]，多种硒化合物具有抑癌、防辐射功能。
理论上，富硒螺旋藻兼具硒及螺旋藻活性物质双重功
效，现有的研究结果逐步证明这一推论。唐玫等[18]
证实，富硒螺旋藻提取液可显著提高实验小鼠免疫
力，黄峙等[5]报道含硒藻蓝蛋白对小鼠实验性肝损伤
的拮抗作用明显强于硒或藻蓝蛋白。近几年来，富硒
螺旋藻的抑癌及抗辐射研究也取得可喜进展。
2.1 富硒螺旋藻的抑癌作用
据报道[19]，螺旋藻藻蓝蛋白和多糖可显著抑制血
癌、肝癌、大肠癌、胃癌、小鼠肉瘤 S180 等肿瘤细
胞的生长；另有报道[20]，螺旋藻多糖 (PS)对 CD3
McAb激活的杀伤细胞 (CD3 McAb Activated Killer
Cells，CD3AK Cells)有明显的刺激细胞增殖作用，可
提高NK细胞活性，诱导TNF-α及白细胞介素-2 (IL-2)
分泌；螺旋藻多糖还具有抗辐射和显著减轻小鼠骨髓
细胞及蚕豆根尖细胞的辐射损伤，大大降低电离辐射
引起的突变频率的作用[21]。提示螺旋藻及所含活性物
质在抗肿瘤及抗辐射治疗上有较好的应用前景。
关燕清等[22]利用从富硒螺旋藻中纯化的含硒藻
蓝蛋白，制备光固定生物材料，发现这种材料对体外
培养肝癌、胃癌细胞生长具有显著抑制作用。胡群宝
等[11]研究发现，用质量浓度为 100 mg/L的螺旋藻硒
多糖处理肿瘤细胞可诱导肿瘤细胞凋亡，随着剂量增
大，凋亡细胞所占百分比增加，对胃癌细胞 9701 和
小鼠 S180肉瘤细胞的抑制率分别达 49.4%和 45.0%，
对小鼠动物肿瘤生长模型的抑制作用与细胞培养相
一致，相同剂量处理发现，硒多糖抑癌作用明显强于
分离的藻体多糖和糖蛋白类似物。
2.2 富硒螺旋藻的抗辐射作用
富硒螺旋藻可显著提高致死剂量 60Co γ 射线照
射后小鼠 30 d 成活率，含硒藻蓝蛋白使患有急性放
射病的NIH小鼠的存活率提高到68%[23]。杨陟华等[24]
研究发现，富硒螺旋藻对大鼠胸部 γ射线照射所致早
期肺肝纤维增生具有防治效果。放射性肺炎是胸部肿
瘤放疗和骨髓移植预处理中一个并发症。尤其当病变
发展到纤维化期时，将难以逆转，辐射致肺癌也与其
诱发的慢性放射性肺炎的发生、发展有关。实验观察
到富硒螺旋藻能明显抑制照射引起的早期肺水肿，这
可能与富硒螺旋藻中含有丰富的蛋白质及维生素有
关，尤其是与富硒螺旋藻中的有机硒相互协同能有效
地清除炎性因子。实验结果还证明富硒螺旋藻能明显
地抑制放射性肺炎所引起的肺组织和肝组织中的羟
脯氨酸含量的增加，提示富硒螺旋藻在防治放射所引
起肺部和肝部的纤维化有一定的防治作用。
3 富硒螺旋藻抑癌及抗辐射作用机制
癌症的发生与辐射损伤存在密切关系，富硒螺旋
藻及其含硒活性物质具有较好的抗癌及抗辐射作用，
其作用机制是多方面的，既有广谱效应机制如抗氧化
保护，又有特异性作用如调节特定硒蛋白功能。从硒
及螺旋藻活性物质的综合功效来看，主要体现在以下
几方面。
3.1 抗氧化保护机制
普遍认为，自由基过多是癌症发生发展的主要原
因之一，辐射损伤也主要是由射线诱导产生超氧阴离
子自由基(O2·)和 OH·等自由基所致。脂质过氧化
中，以 OH·自由基引发脂质过氧化的连锁反应为主，
并造成 DNA、蛋白质和细胞膜的损伤。采用联二亚
硫酸钠自氧化产生 O2·阴离子的体系，发现富硒螺
旋藻提取液及硒藻蓝蛋白对 O2·阴离子有显著清除
作用，且与浓度成正比。采用抗坏血酸-Cu-H2O2化学
体系产生 OH·自由基，并以酵母增强化学发光的方
法研究结果表明[24]，富硒螺旋藻提取液与硒藻蓝蛋白
对 OH·自由基都有清除作用，Se-PC比 PC有更高的
清除作用，清除率可达 66%。因此，富硒螺旋藻及其
活性物质具有较强的抗氧化活性，从而对癌症的发生
及急性放射损伤起直接化学防护作用。
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3.2 硒蛋白功能
至今对硒化合物的抗癌机制还未完全阐明，硒蛋
白功能可能起主导作用。已发现哺乳动物含有 25 种
硒蛋白编码基因， 其中许多为机体重要的硒酶[17]。
硒酶 GPx 是机体内最强的抗氧化酶，可防止生物大
分子发生氧化应激反应[25]。近年来又证实硒酶 TDR
对维持细胞内还原状态非常重要[26]， 在 NADPH 存
在时，TDR-Trx构成的二硫化物还原系统具有广泛的
生理功能，调节细胞的增殖、分化及其功能。已有报
道[5]，富硒螺旋藻及含硒藻蓝蛋白对实验小鼠的 GPx
活性有显著增强作用，并提高 TDR 及超氧化物歧化
酶(superoxide dismutase, SOD )活性。说明其对自由基
清除的增强效应，是通过增强硒酶活性、固有抗氧化
活性及非含硒抗氧化酶（如过氧化氢酶硒和 SOD等）
活性来实现的。因此富硒螺旋藻及其活性成分可以通
过硒蛋白功能机制，抑制癌细胞增殖。抗氧化硒酶活
性的增强对拮抗辐射损伤，促进 DNA修复也是有益
的。
3.3 免疫调节机制
螺旋藻及其活性物质可增强吞噬细胞吞噬功能、
促进抗体分泌并提高 CTL 和 NK 细胞杀伤能力。大
量研究[27]支持缺硒可引起免疫功能低下，硒参与细胞
免疫和 B细胞功能的调节，补硒可提高淋巴细胞的抗
原反应性，促进 CTL、LAK 和 NK 细胞对肿瘤细胞
的杀伤力。硒调节免疫功能的机制可能是通过调高亲
和力白细胞介素 2受体（IL-2R）在活化的 T细胞和
NK细胞上的表达，进而增强 IL-2的调节作用来实现
的，这一作用是 T 细胞克隆增生和分化为 CTL 的关
键环节。虽然富硒螺旋藻对免疫调节的确切机制还缺
乏系统研究，但可以肯定，由于免疫活性因子硒的参
与，富硒螺旋藻及其活性物质的免疫调节作用会更
好，特别是其对局部肿瘤免疫的调节，增强 CTL、
NK、LAK杀伤力可能是其抗肿瘤的主要免疫调节机
制。富硒螺旋藻通过促进免疫活性细胞增殖，对辐射
诱导的免疫功能低下也产生积极效果。
3.4 调节细胞分化和端粒酶活性
胡群宝[28]对螺旋藻硒多糖的抗肿瘤机制进行研
究，发现硒多糖明显抑制体外培养的胃腺癌 9701 细
胞的分裂，可使 9701 细胞周期停滞于 G1 期，阻止
G1 期细胞进入 S 期，并分析认为硒多糖可能通过抑
制细胞周期素依赖性蛋白激酶 (cyclin dependent
kinases, CDKs)，诱发肿瘤细胞凋亡，发挥抗肿瘤作
用。同时检测到经硒多糖 48 h处理的 9701细胞端粒
酶活性受到明显抑制，表明硒多糖抗肿瘤的机理可能
与影响端粒酶活性有关。由于端粒酶的活性受到抑
制，细胞分裂丢失的端粒无法补充，最终导致细胞死
亡，因此肿瘤细胞生长受到抑制。张成武等[29]和王友
顺等[30]研究证实，螺旋藻多糖 SPP 对化疗及放射损
伤有一定的保护和促进恢复作用，其作用机制可能是
通过加强造血干细胞 (CFU-S)的更新和向祖细胞
(CFU-GM)分化而实现的。SPP 能促进造血细胞的增
殖与分化，参与调控造血干细胞和祖细胞的直接或间
接造血活动。刘晓梅[31]研究了螺旋藻多糖(PSP)对肿
瘤化疗后造血细胞增殖、凋亡及 Bcl 2表达的影响，
结果 PSP明显改善 CTX引起的 CFU GM减少、造血
细胞凋亡，并促进了 IL–1，IL-3和 GM CSF分泌及
造血细胞 Bcl 2表达，PSP促进内源性细胞因子的分
泌间接上调抗凋亡蛋白 Bcl 2表达可能是其促进肿瘤
化疗后造血细胞增殖并抑制其凋亡的分子机制之一。
另有研究发现[32]，硒可促进肿瘤细胞或癌前细胞凋
亡，抑制佛波酯(12-O-tetradecanoyl phorbol-13 acetate
TPA)激发的 PKC 活性，因此，具有生物活性的硒化
合物可能阻碍肿瘤促发剂诱导的信号转导的起始步
骤。从这些研究可知，富硒螺旋藻及其活性物质可能
通过调节细胞分裂周期、影响细胞分化信号传递及抑
制端粒酶活性等机制发挥抗肿瘤作用。
4 总结与展望
大量研究充分肯定了螺旋藻的营养价值、药物价
值及开发前景，利用生物转化技术生产富硒螺旋藻也
已取得实验成功。富硒螺旋藻具有明显抗肿瘤及抗辐
射诱变作用，对其抗氧化、免疫调节、影响细胞增殖、
调节细胞周期及端粒酶活性等作用机制的研究，正逐
步揭示硒与螺旋藻活性分子功能上的内在联系。但总
体而言，生物转化含硒活性物质这一领域的研究还处
于起始阶段，在以下几方面有待深入阐明以适应产业
化需要：(1)微藻生物转化活性硒形态的进一步确证，
现有的研究指标主要还停留在总富硒量、有机硒和无
机硒浓度的测量水平，部分研究个别含硒蛋白或硒多
糖的表征，缺乏硒与生物大分子结合形式的系统研
究；(2)富硒螺旋藻抗癌抗辐射作用机理还不十分清
楚，研究采用的细胞培养、动物模型及选择的测量指
标比较表浅，有待深入研究其作用的主要途径和确切
靶点；(3)含硒藻蓝蛋白及硒多糖是分离纯化的主要活
性成分，但结构与功能是生物大分子密不可分的两个
方面，目前的研究主要观察了它们的效用，结构的阐
明，特别是活性结构域的研究可以提供更多的生物功
能信息。同时也应谨慎地考虑硒的毒性及大量食用可
能导致的硒蓄积。
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（本文编辑：张培新）