蜚蠊目昆虫的化学成分与药理活性研究概况

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  【摘要】蜚蠊目昆虫具有多种生物活性,随着对其活性成分及药理作用研究的深入,蜚蠊目昆虫必将具有更广阔的应用前景。现将近年来国内外学者对其的化学成分和药理作用的研究进行文献综述,以期为该昆虫资源的进一步研究和开发利用提供较为全面的依据。
  【关键词】蜚蠊目;昆虫;化学成分;药理作用
  中医中药历史久远,具有很大的研究价值,但是相对与西药来讲中药的研究开发却很少。近年来,随着世界性范围的传染病如艾滋病,SARS以及禽流感大肆爆发,中药重新引起了世界各国的关注。这40年来研究成功的不少新药,其中绝大多数(可能70%~80%)是直接来源于天然产物,或者以天然产物为先导物衍变而来,可见以天然产物为重点来研究开发新药的重要性。在中药的研究方面,植物和海洋生物化学研究较多,昆虫化学的研究还相对薄弱。昆虫种类繁多,数量巨大,在研究开发方面有植物和海洋生物无可比拟的优势,具有很好的研究前景。本文仅对蜚蠊目昆虫的化学成分与药理活性的研究现状进行综述。
  蜚蠊目(Blattaria)隶属于节肢动物门昆虫纲。最常见的药用昆虫有蜚蠊和地鳖(分别俗称为蟑螂和土鳖)。蜚蠊目分为4科:蜚蠊科(Blattidae)、光蠊科(Epilampridae)、地鳖科(Polyphagidae)和折翅蠊科(Blaberidae)。蜚蠊为蜚蠊科(Bxattidae)昆虫,在我国室内常见的有东方蜚蠊(B.orientalis)、澳州蜚蠊(Periplaneta australasiae)、德国小蠊(Blattella germanica)、热带蠊(Supella Supellecti Lurn)及美洲大蠊(P.americana)5种[1]。土鳖虫,又称地鳖虫,民间有多种称谓,如土元、土鳖子、地乌龟等,在我国具有悠久的药用历史。常用于入药的土鳖虫有中华真地鳖(Eupolyphaga sinensis Walker)、冀地鳖(Polyphaga plancyi Boliver)和金边土鳖(opisthoplatia orientalis Burmeister)。
  1 化学成分
  1.1 生物活性成分
  近日英国诺丁汉大学发表公告说,该校研究人员在蟑螂的大脑和神经组织中发现了一些特殊分子,它们可以杀死致病性大肠杆菌和具有抗药性的耐甲氧西林金黄色葡萄球菌,但却不会伤害人类细胞。研究人员西蒙-李在英国普通微生物学会的学术会议上报告了这项成果。他说,研究小组已发现9种上述杀菌分子,希望能在此基础上研发新的抗生素,用于替换疗效不佳的药物,同时减少某些副作用。西蒙-李指出,蟑螂经常生活在不干净的环境中,身上有多种细菌,据报道[2],在蟑螂体内有多于100种的细菌被发现和分离。但它们自己进化出了一套分泌抗生素对抗有害微生物的机制,因此从这类昆虫入手寻找杀菌药物是合情合理的。英国的这一发现为研制新型抗生素提供了新途径。关于这项报道有待继续关注。早在1975年Brown等[3]从美洲大蠊中分离得到神经肽原肛肽(proctolin)后,至今已从美洲大蠊中分离鉴定出50多种神经肽。昆虫抗菌肽是昆虫体液免疫中的一类有生物活性的短链多肽,具有分子量小、对热稳定、广谱抗菌等特点,可以抑杀多种细菌、真菌、病毒及原虫,还对多种癌细胞及动物实体瘤有明显的杀伤作用,而不会损伤正常细胞[4]。蓝江林[5]用不同诱导源诱导美洲大蠊,结果成功诱导了抗菌肽的生成。
  土鳖虫体内含有纤溶活性成分。日本学者松田秀秋等最先报道土鳖虫甲醇提取物具有溶解血栓的作用。随后李卫星等[6]以中华真地鳖活虫为原料,从其水溶液中分离纯化到一种相对分子质量(M)为68000的纤溶酶原激活蛋白(EPA),证明其属于丝氨酸蛋白酶类。王淑敏等[7]从该虫的水浸醇沉提取物中分离纯化到两种相对分子质量(M)分别为34600和39800的纤溶活性成分,并证明其既具有直接降解纤维蛋白的作用,又具有纤溶酶原激活剂样作用。韩雅莉等[8]通过硫酸铵分级分离、DEAE-纤维素柱和非变性PAGE制备电泳等方法从雌性地鳖虫活体内分离纯化得到三种纤溶活性成分:EFF-1、EFF-2和EFF-3,其中EFF-1具有纤溶酶原激活性质,而无纤溶酶活性,而EFF-2和EFF-3则兼有纤溶酶原激活性质和纤溶酶性质。
  1.2 营养化合物
  美国科学家Sheila M.Sowa and Larry L.Keeley[9]从蟑螂血淋巴中得到20种氨基酸。脯氨酸、丙氨酸、甘氨酸、亮氨酸和酪氨酸等等,其中脯氨酸含量最高,含量高于10mM。关于脂类,Eliyahu D、Nojima S和Capracotta SS等人[10]在蟑螂体内分离出2种脂质性激素,11-Methylheptacosan-2-one和27-Oxo-11-methylheptacosan-2-one。廖吉在中国专利“蜚蠊油脂在保健食品和医药上的应用及制备方法”(CN1500495A)公开发明书中报道:蜚蠊的不饱和脂肪酸含量高达72%,其中含油酸、亚油酸、亚麻酸、二十碳酸、二十二碳酸、十五碳酸、十九碳酸、二十一碳酸、脑磷脂等。利用这些特殊活性成分制成油脂软胶囊,具有多种保健、治疗作用。
  土鳖虫中主要成份为氨基酸,氨基酸总量约占土鳖虫的40%。金氏等从土鳖虫分离出3个原体,经鉴定为胆甾醇,棕柄酸和5,4二羟基-7-甲氧基黄酮。还有报道,以干重计,中华真地鳖蛋白质含量高达60%以上,是典型的高蛋白食品。周彦钢等[11]对土鳖虫氨基酸成分分析结果表明,土鳖虫所含的氨基酸成分种类齐全,几乎包含了构成蛋白质的所有氨基酸。其中人体必需的8种氨基酸(包括婴儿必需的组氨酸)占氨基酸总量的34.5%,含量最高的前6种氨基酸依次是甘氨酸、谷氨酸、天冬氨酸、酪氨酸、精氨酸和賴氨酸。上述报道均未指明是何种土鳖虫,结果有一定差异。关于脂类,许景娥等[12]研究表明地鳖及冀地鳖中含棕榈油酸、油酸、软脂酸、豆蔻酸、硬脂酸及少量亚油酸等脂类成分。   1.3 其他
  蜚蠊體内还含有信息素、壳聚糖、碳酸钙、糖类(如粘多糖等)、蛋白酶、淀粉酶、酯酶等,还有维生素、细胞色素、甲壳素、辅酶A、烟酸、钙、镁、铁、锌等人体所必需的18种物质。
  土鳖虫中还含有天然产物生物碱,药效实验表明,土鳖虫总生物碱能够直接扩张血管,使外周阻力下降,心脏负荷降低;能够提高心肌和脑对缺血的耐受力或(和)降低心脑组织的耗氧量[13]。田军鹏[14]对中华真地鳖生物碱成分做了初步研究,从中分离l4种生物碱成分,其中甾体类1种,氯基酸衍生物类3种,哌啶类2种,其他类8种。除此之外,还有脂溶性维生素和无机元素、高级醇及其衍生物等其他成分。
  2 药理活性
  2.1 抗菌作用
  2004年,蓝江林等[15]用美洲大蠊中提取分离得到抗菌肽成分,进行抑菌效应实验,结果发现大肠杆菌的数量随时间延长而逐渐减少,结合电镜观察,美洲大蠊抗菌肽能使菌体崩解、死亡。说明美洲大蠊抗菌肽对大肠杆菌不是一般的抑菌作用,而是杀菌作用。自1975年Boman等首次从惜古比天蚕提取出抗菌肽至今,已有170余种昆虫抗菌肽被发现,并有数十种已被分离、提纯、测定了一级结构[16,17]此外,最新发现,美洲大蠊提取物具有抗乙型肝炎病毒的功效[18]。近日英国诺丁汉大学发表公告说,可借鉴蟑螂抗菌能力研制新型抗生素。
  索相敏等人[19]的研究表明中华真地鳖抗菌物质对细菌有一定的抑制作用。中华真地鳖抗菌物质对白菜软腐菌和枯草芽孢杆菌也有一定的抑制作用。具体表现与大肠杆菌和金黄葡萄球菌一样:对数生长期延迟,菌量增长速度明显低于对照。说明中华真地鳖抗菌物质不仅对人体致病细菌有抑制作用,对植物病原细菌也有一定的抑制作用。
  2.2  抗肿瘤作用
  已有报道证明,抗菌肽对细菌、真菌、原虫和肿瘤细胞等均有抑制作用[20]。已有许多学者对抗菌肽的抗肿瘤细胞作用进行了研究。杨晓红等人[21]对家蝇(Musca domestica)幼虫、蛹及德国蜚蠊(Blattella germanica)、美洲蜚蠊(Periplaneta americana)若虫采用针刺感染大肠杆菌诱导产生抗菌肽,经研磨、层析提取其抗菌肽,并通过流式细胞仪测定各种抗菌肽对人髓样白血病细胞(K562)的作用。家蝇幼虫和蛹的抗菌肽对K562有一定的杀伤作用,而美洲蜚蠊和德国蜚蠊不仅不能杀伤K562,在某种程度上还有减少其死亡和促进其生长的作用。
  邹玺等[22]研究发现土鳖虫醇提物对黑色毒瘤、胃癌、原发性肝癌等多种肿瘤细胞生长有明显的抑制作用。他们认为土鳖虫抗肿瘤有效成分为脂溶性脂肪酸,并将其制备成脂肪乳剂型,观察其对s180简瘤小鼠移植瘤生长的影响,结果发现土鳖虫各剂量组均有抑制肿瘤生长的作用,并呈剂量相关性,说明土鳖虫抗肿瘤有效成分在体内也有一定的抑瘤作用。
  2.3 抗肝损伤和抗乙肝病毒
  高永翔等[23]通过制备肝损伤动物模型,给予蟑螂提取物后分离血清,测定血清ALT和AST活性,麻鸭给药后分离血清,将血清加入体外培养的HBV-DNA克隆转染人肝癌细胞(HepG2),检测不同浓度药物对HepG2细胞分泌HBsAg、HBeAg的抑制作用。试验结果表明,蟑螂提取物同时具有抗HBV作用及抗肝损伤作用,其作用机理可能与免疫调节作用有关。
  2.4 抗凝血和抗血栓
  周春风等[24]按低、中、高剂量分别给大鼠灌胃土鳖虫水浸膏,连续10天,可明显降低大鼠实验性血栓重量,明显延长大鼠凝血时间,说明土鳖虫具有抗凝血和抗血栓作用对预防和治疗血栓性心脑血管疾病有重要作用。另有实验研究给家兔灌胃土鳖虫提取液 5天后,土鳖虫提取液在家兔体内、外均能使血浆白陶土部分凝血时间(KPTT)、凝血酶原时间(PT)及凝血酶时间延长,其作用随土鳖虫提取液浓度的增加而增强,抗凝活性不依赖于抗凝血酶(AT-Ⅲ),即其作用可能是对凝血酶的直接抑制作用。由于凝血酶在血栓形成中具有重要地位。因此,土鳖虫提取液的直接抗凝血酶作用对于血栓性疾病和心脑血管缺血性疾病的防治将可能具有重要价值[25]。
  土鳖虫还有调血脂、抗氧自由基及保护血管内皮细胞的作用、对血液流变性作用(有效的降低全血黏度和血浆纤维蛋白原,抑制血栓形成,抑制血小板聚集,增加红细胞表面电荷,改善红细胞变形能力)、抗缺血缺氧、抑制血管生成及抗肿瘤活性、抗突变作用、治疗骨折创伤作用等等。
  3. 结语
  综上所述,蜚蠊目昆虫具有很好的生物活性和药用价值,目前国内外对蜚蠊的研究主要集中在种群调查、生长繁殖及情况[26]、防治、药用价值开发的研究[27]、化学成分及其提取、分离纯化、鉴定、生理功能[10]、蜚蠊基因表达及过敏作用方面等等。对土鳖的研究仅限于其广泛的药理活性,得到鉴定的有效活性成分也是极为罕见。因此,对于蜚蠊目昆虫体内活性成分的研究还存在很大的空间。从昆虫化学方面来说,关于昆虫次生代谢物的研究凤毛麟角,蜚蠊目昆虫次生代谢产物的研究也鲜有报道,研究证明,相对于植物化学和海洋生物化学,昆虫小分子化合物同样是寻找天然药物来源的一个更为珍惜的资源。昆虫活性化学成分对天然有机化学研究领域中拓展昆虫化学是天然产物研究方向提供了科学依据,因此蜚蠊目昆虫有着广阔的研究空间。
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