蜂毒肽的研究进展
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蜂毒肽对心血管系统影响的实验研究综述摘要: 综述了国外有关蜂毒肽对心血管系统影响的实验研究成果。
这些动物实验证实,蜂毒肽对心血管系统的调节受多种因素影响,效应也不尽一致,其调节机制较复杂,胆碱能系统、激肽系统、周围激素水平及细胞离子水平等均参与其中。
我国在这方面研究甚少,需加大研究力度,这样不仅可以更好地利用蜂毒肽,开发新的药物,开拓蜂毒肽治疗的适应症,还可以指导临床蜂疗,避免出现严重不良反应,同时也有助于将其与中医药更好地联合使用。
关键词: 蜂毒肽;心血管系统;动物实验蜂毒肽(melittin) 是迄今为止人类所知的抗炎活性最强的物质之一,其抗炎活性是氢化可的松的100 倍,对前列腺素合成酶的抑制作用是吲哚美辛的70 倍。
人们对于蜂毒肽的认识,很早就有了报道,但是对于蜂毒肽的药理作用,尤其是对心血管系统影响的研究,则开始于最近二、三十年。
美国、韩国及土耳其的研究人员在该领域做了较多的相关动物实验研究,积累了蜂毒肽生物活性及作用机制的大量经验,而国内在该领域的专门研究则较少。
蜂针疗法作为中国民间疗法之一,是祖国医药宝库中的重要组成部分。
蜂针疗法具有祛风湿、止疼痛、防变形等功效,对许多疾病有独特的疗效。
只要掌握其规律,避免初期的过敏及不良反应,治疗是较安全的。
作为蜂毒液(bee venom,BV) 主要成分的蜂毒肽,是蜂针治疗起效的主要物质。
故探讨其详细的药理作用机制将有助于更好、更安全地开展蜂毒的临床治疗。
现将国外有关蜂毒肽对心血管系统影响的实验研究成果综述如下。
1蜂毒肽影响心血管系统的动物实验报道在近20 余年中,许多学者把目光瞄准了蜂毒肽对心血管系统的研究,国外有大量的文献报道了其研究进展。
他们不仅在相关的实验研究领域获得了大量成果,而且也不断地实践和开拓了蜂针治疗的适应症,为我们更好地使用这一特色疗法作出了有益的尝试。
1984年Thomas 等[1]研究发现,予狗脑室内注射蜂毒肽后,不仅会明显升高血压和心率,也会增加激肽的浓度,因为蜂毒肽可以加快细胞膜中激肽释放酶的释放。
蜂毒肽@ZIF-8纳米载药体系的构建及抗肿瘤活性研究天然生物毒素蜂毒肽(Melittin,MLT)为蜂毒的主要成分,是一种由26个氨基酸组成的两亲性多肽,具有广泛的药理作用,如抗炎、抗菌、抗病毒、抗辐射、抗肿瘤等。
蜂毒肽在抗肿瘤方面具有独特的优势,它可以直接攻击肿瘤细胞,通过裂解肿瘤细胞膜来增加细胞膜的间隙,破坏磷脂膜的完整性,使得细胞内容物外溢,引起细胞死亡。
同时,研究表明蜂毒肽经过胞内递送后还可通过类似的方式作用于胞内细胞器,诱导生化变化或转录调节,它对肿瘤细胞的多种功能均可产生影响,包括抑制增殖、诱导凋亡、抑制转移和血管生成及阻滞细胞周期等,为未来的肿瘤治疗提供了广阔的前景。
然而,蜂毒肽强烈的溶血性和非特异性细胞毒性,以及易变性、体内降解快、半衰期短等问题均严重阻碍了其临床应用。
因此,如何做到减毒增效,将蜂毒肽有效递送至肿瘤组织,并降低其对正常组织细胞的毒性,对于其临床应用具有重要意义。
纳米载药体系能够有效发挥材料对药物的保护作用,协助药物跨越黏膜屏障,通过高通透性和滞留(Enhanced permeability and retention,EPR)效应增强药物在靶点部位的累积,改变药物在体内的分布,减少系统性毒性,目前已成为现代药物研究的重要方向。
金属有机框架(Metal–organic frameworks,MOFs)是一种新兴的多孔杂化材料,与传统的纳米材料比较,MOFs具有可调节的组成和拓扑结构、高度有序的孔隙、大的表面积以及优良的物理和化学性质,被广泛用于催化、化学传感、气体吸附等多个领域,尤其在药物装载和输送方面备受关注。
沸石咪唑酯骨架-8(Zeolitic imidazolate frameworks-8,ZIF-8)是MOFs材料中最具有代表性的一种,其骨架结构是由金属Zn离子与二甲基咪唑中的N原子相连形成的四面体结构。
除了具备MOFs的优势外,ZIF-8还具有更好的载药能力、更高的热稳定性、化学稳定性、良好的生物相容性以及灵敏的pH响应性,它在中性生理条件下结构保持稳定,而在肿瘤组织弱酸性的细胞环境中发生分解,使负载药物在肿瘤部位实现可控、精准释放,满足新型纳米载药体系在载药量、稳定性及药物释放等多方面的要求。
蜂毒的研究进展及其临床应用蜂毒是工蜂毒腺和副腺分泌出的具有芳香气味的淡黄色透明毒液,具有多种药理学和生物学活性的复杂混合物,主要包括多肽类:蜂毒肽(Melittin)、原蜂毒肽(Promelittin)、蜂毒明肽(Apamin)、MCD-多肽等;活性酶类:磷脂酶A2(Phospholipase,PLA,)、透明质酸酶(Hyaluronidase)、酸(碱)磷酸酶等;此外还有组胺、胆碱、甘油、氨基酸等。
蜂毒主要具有抗炎、降压、镇痛、抗病毒作用。
蜂毒疗法治疗疾病已有悠久的历史,特别是对于治疗风湿、类风湿性关节炎、肩周炎等疾病具有较好的治疗效果。
同其它动物源性的毒性物质一样,蜂毒治疗疾病存在较大的个体差异,某些患者经治疗一段时间后,还可能出现过敏反应。
因此,利用蜂毒疗法治疗疾病并没有完全达成人们的共识 j。
近年来,随着分离、纯化技术的不断提高,在研究蜂毒的组成成分、结构基础之上,进一步探讨了其作用机理及功能,为深入研究其临床应用奠定了基础,并展示了较好的应用前景。
1 蜂毒的药理作用1.1 对神经系统的作用1.2 对心血管系统的作用蜂毒有明显的降血压和扩张血管的作用,小剂量能使实验动物离体心脏产生兴奋,大剂量则抑制心脏功能1.3 对血液的作用蜂毒具有溶血和抗凝血作用,治疗剂量极少引起溶血反应;较大剂量使血液凝固时间明显延长;蜂毒直至稀释为1/10000时,其溶血作用才消失 .1.4 抗炎镇痛作用蜂毒中的单体多肽是抗炎的主要成分,它具有类激素样的作用,但无激素的不良反应。
全蜂毒、溶血毒多肽、神经毒多肽、MCD-多肽均能刺激垂体.肾上腺系统使皮质激素释放增加而产生抗炎作用。
1.5 对消化系统的作用目前研究较多的是蜂毒对大鼠实验性肝纤维化的影响,活蜂循经穴蜇刺治疗乙型肝炎和丙型肝炎引起的早期肝硬化有较好效果1.6 抗肿瘤、抗菌和抗辐射作用蜂毒对淋巴瘤、肉瘤都具有抵抗作用,对Rous肉瘤和Hela细胞均有抑制作用。
50APICULTURE OF CHINA蜂毒的主要成分及药理作用研究进展王欣雨1 赵磊磊2 耿明阳3 车苗苗2 张铭2(1 中国农业科学院蜜蜂研究所,北京 100093;2 沁水县畜牧兽医服务中心,沁水 048026;3 伊犁哈萨克自治州畜牧总站,伊犁 835000)蜂毒是由蜜蜂工蜂分泌的一种具有芳香气味的透明液体,储存在其腹部毒囊中。
蜂毒pH 值为4.5~5.5,成分极为复杂,含有多种多肽类、酶类、胺类、酸类、氨基酸及微量元素等,具有抗肿瘤、抗炎、抗病毒、抗菌、降血压等多方面作用。
本文重点综述了近年有关蜂毒的主要成分及其在医药方面的研究进展。
1 蜂毒主要成分1.1 多肽类多肽类是蜂毒中主要成分之一,其中蜂毒肽(Melittin)、蜂毒明肽(Apamin)、脱颗粒肥大细胞多肽(Mast cell degranulating peptide)等3种肽是蜂毒中主要活性肽。
蜂毒肽约占蜂毒干重的40%~60%,由26个氨基酸残基组成,强碱性(pH=10)。
蜂毒肽的羧基端是亲水的,而氨基端是疏水的。
因此,它同时具有亲水性和疏水性。
蜂毒肽的两亲性是膜结合肽和膜蛋白跨膜螺旋的基础,这个特性决定它既可以溶于水,又可以与膜自然结合,进而溶解细胞。
除此之外,它还具有显著的抗菌、抗肿瘤和抗病毒活性。
蜂毒明肽占蜂毒干重的2%~3%,由18个氨基酸组成,含有2个二硫键。
蜂毒明肽是一种很强的神经毒素,其第13~14位上的精氨酸是神经毒性所必需的组成部分,主要作用于神经系统,可以穿过血脑屏障,直接作用于中枢神经系统,有研究证明其在改善神经系统疾病方面具有潜在益处[1, 2]。
肥大脱粒肽占蜂毒干物质的2%~3%,由22个氨基酸组成,与蜂毒明肽具有相似的化学组成和结构,分子中也含有2个二硫键,但二者的活性截然不同[3]。
肥大脱粒肽能使肥大细胞脱粒沉降,释放组织胺和5-羟色胺,具有抗炎作用。
1.2 酶类蜂毒中含有55种以上酶类,主要有透明质酸酶(Hyaluronidase)、蜂毒磷酯酶A 2(Bee venom phospholipase A 2)等。
JOURNALOFBEE(Monthly)蜜蜂杂志(月刊)2007年第5期蜂毒肽的研究概述郭艳红,谭垦(云南农业大学东方蜜蜂研究所,云南昆明650201)摘要:从结构、药理作用、基因工程及分子生物学机制等方面总结了国内外对蜂毒肽的研究概况,以期为相关研究提供有益参考。
关键词:蜂毒肽;结构;药理作用;基因工程;分子生物学机制中图分类号:S896.5文献标识码:B文章编号:1003-9139(2007)05-00034-03TheReviewofMelittinResearchGUOYan-hong,TANKen(EasternBeeResearchInstituteofYunnanAgriculturalUniversity,Kunming650201,China)Abstract:Melittinisthemajoractivecomponentofbeevenomwhichhasbeenusedinmedicaltreatment,butforitshemolysistoxicity,theclinicutilitywascon-strained.Thispaperreviewsrecentstudiesonthestruc-ture,medicalaction,geneengineeringandmolecularbio-logicmechanism.Itisexpectedthatthispapercanoffersomereferencesforrelevantresearches.Keywords:melittin;structure;medicalaction;geneengineering;molecularbiologic蜂毒是工蜂毒腺分泌出来的一种具有芳香气味的成分复杂的混合物,主要含有蛋白质多肽类、酶类、生物胺类和其他物质。
蜂毒中研究较多的是蜂毒溶血肽,又称蜂毒肽(melittin)。
蜂毒肽的研究概况作者:李佳嬴来源:《科学与财富》2016年第23期摘要:蜂毒肽可以抗菌、抗病毒、消炎抗关节炎、抗辐射,结合实际,针对蜂毒肽的作用及获得途径等进行了研究。
关键词:蜂毒肽;作用;获得蜂毒中研究较多的是蜂毒溶血肽,又称蜂毒肽(melittin)。
蜂毒肽占蜂毒干重的50%,是蜂毒中主要功能物质。
蜂毒肽可以抗菌、抗病毒、消炎抗关节炎、抗辐射,近年来又有对其抗癌和抗艾滋病毒作用进行研究的报道。
1 蜂毒肽的结构蜂毒肽是由26个氨基酸残基组成的多肽,分子量为2840。
一般,蜂毒肽在水中存在2种形态,在高浓度、高离子强度则形成四聚体。
蜂毒肽既可以溶于水中,又可以与膜自然结合,进而溶解细胞。
2 蜂毒肽的功能及药理作用2.1 抗菌抗病毒作用蜂毒肽对20余种革兰阳性和阴性细菌的生长繁殖有抑制作用,蜂毒肽可以抗对青霉素具有耐药性的金黄色葡萄球菌,这引起了人们的特别注意。
2.2 对神经系统的作用蜂毒肽可作用于神经系统,使中枢神经系统突触内兴奋传导阻滞还能抑制周围神经冲动传导。
2.3 对心血管和血液系统的作用蜂毒肽有明显的降血压作用,蜂毒肽还对心肌具有正性频率和负性肌力作用。
蜂毒肽具有溶血、抗凝血和降低血栓素的作用。
2.4 抗炎镇痛作用蜂毒肽是迄今为止人类所知的抗炎活性最强的物质之一,其抗炎活性是氢化可的松的100倍。
它具有类激素样的作用,但无激素的不良反应。
2.5 防辐射作用用蜂毒肽代替蜂毒全毒不仅对辐射有预防作用,而且还有治疗作用,高纯度的蜂毒肽可以明显提高抗辐射效应,而且和全蜂毒比较差别非常显著。
2.6 抗HIV作用蜂毒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。
德国诺海贝格卫生和环境研究中心的病毒学家巴拉克.维尔纳,在对艾滋病毒的研究中发现,HIV的化学结构类似蜂毒肽结构,认为蜂毒肽通过破坏HIV促进剂的途径阻止病毒的扩散。
2.7 抗肿瘤作用蜂毒肽对肿瘤细胞的毒性作用也引起了人们的注意。
蜂毒多肽空间稳定免疫脂质体的制备及体外对肿瘤细胞的选择性蜂毒是工蜂毒腺和附腺分泌出的具有芳香气味的一种透明毒液,贮存在毒囊中,蛰刺时由蛰针排出。
其化学成分比较复杂,包括多肽类、酶类和非肽类物质。
主要有效成分是蜂毒素、蜂毒神经肽、磷脂酶A、透明质酸酶、多巴胺和组织胺等。
其中,蜂毒素足蜜蜂毒的主要成分,约占蜂毒千重的50%。
蜂毒素具有很高的生物活性,现代药理研究表明它具有抗炎、镇痛、抑制血小板凝集、抗艾滋病及抗肿瘤等多种作用。
近年来,有关蜂毒的抗肿瘤作用及其潜在的临床应用价值日益引起人们的重视。
1抗肿瘤作用机制1.1 直接杀伤肿瘤细胞张氏等应用胡蜂毒素对小鼠肿瘤模型( S ) 进行肿瘤杀伤作用和治疗作用的实验研究,发现胡蜂毒对小鼠肿瘤细胞有直接杀伤作用和一定的治疗作用。
蜂毒主要活性成分蜂毒素体外对多种实验性肿瘤有具杀伤作用,并且l/μmol/L浓度的蜂毒素,阻止肿瘤细胞的增生,而不抑制正常细胞的生长和克隆率。
通常认为蜂毒素使细胞线粒体膜溶解,使细胞的正常呼吸受到抑制,因而肿瘤组织氧化磷酸化的过程受到抑制,氧化功能被破坏,导致目肿瘤组织生长抑制。
1.2 免疫调节作用1909年,Paulehrlich提出了免疫反应是机体对抗肿瘤的主要机制的概念。
一般来说,人体免疫系统主要有三方面的功能,即防御病原微生物感染的防护功能、消除体内“杂质”的自我稳定功能和对自身或受外界刺激所产生的各类变异细胞进行识别和杀灭的免疫监管功能。
要实现上述功能,就必须使免疫系统处于相对平衡的稳定状态,一旦平衡破坏,就可能导致疾病发生。
其中,免疫监管功能与肿瘤的发生和发展有着密切的关系。
国外早有研究报道蜂毒素参与抗肿瘤T细胞应答。
朱氏等的研究表明,蜂毒0.32、0.63 mg/kg能增加加s 肉瘤鼠T淋巴细胞酯酶阳性染色率,表明具有增强T淋巴细胞功能的作用。
蜂毒0.32mg/kg 能增强s肉瘤鼠网状内皮系统(RES对碳粒廓清能力,具有增强RES单核巨噬细胞的吞噬功能作用。
蜂毒肽抗肿瘤作用研究进展作者:侯世豪杨波韦忠恒来源:《右江医学》2022年第04期【关键词】蜂毒肽;抗肿瘤;溶血中图分类号:R73 文献标志码:A DOI:10.3969/j.issn.1003-1383.2022.04.011癌症仍然是威胁人类生命安全最可怕的疾病之一,预计2040年全球新发癌症将比2020年增加47%[1]。
目前针对癌症的治疗手段,在一些早中期阶段的癌症中有所建树,对于伴有转移或复发阶段的癌症疗效欠佳[2]。
在广泛的研究中,蜂毒[3]在多种恶性肿瘤中显示出抑癌作用,蜂毒肽是蜂毒的主要活性成分和抗肿瘤成分[4]。
本文就蜂毒肽的抗肿瘤作用机制进行综述,并重点阐述蜂毒肽联合放、化疗及靶向治疗的优势和临床应用中面临的挑战和前景。
1 蜂毒肽的抗肿瘤作用机制1.1 直接杀伤肿瘤细胞蜂毒肽杀伤肿瘤细胞主要通过破坏细胞膜磷脂双层的完整性,进而改变细胞膜通透性,引起细胞损伤。
MIHAJLOVIC等[5]研究发现,蜂毒肽是直接与膜相互作用的,膜上的构型取决于蜂毒肽的肽脂比,在低肽脂比时以界面取向与膜表面结合,而在较高浓度时插入膜,插入的蜂毒肽聚集主要形成孔环状孔隙,使膜去极化,导致细胞成分泄漏,或者使膜解体或胶束化,最终杀死细胞。
发挥作用的关键基团是蜂毒肽N末端K7残基,它允许水从脂质双层的两侧进入而促进孔隙形成,K7含量低的蜂毒肽突变体的溶血活性显著降低[6]。
1.2 抑制肿瘤血管生成肿瘤血管生成是指肿瘤在生长过程中产生的新血管,不同于正常血管,新生的血管中内皮细胞连接松散,基板变薄,伴有多个开窗,使血管通透性变强,进而促进肿瘤发生侵袭和转移,血管内皮生长因子(VEGF)被认为是抗肿瘤的有效靶点。
ZHANG等[7]研究发现,蜂毒肽可以特异性地通过阻断VEGF-A/VEGFR-2/MEK1/ERK1/2信号通路,显著抑制人高转移性肝癌细胞的血管生成,进而影响肿瘤细胞的增殖和侵袭。
另一项研究[8]通过对非小细胞肺癌成瘤的裸鼠皮下注射不同剂量蜂毒肽,观察到肿瘤的生长受到不同程度的抑制,并且降低了VEGF和缺氧诱导因子1-α的蛋白表达,证明蜂毒肽的抗肿瘤活性与抑制VEGF和缺氧诱导因子信号通路的抗血管生成作用有关。
蜂毒肽@ZIF-8 纳米载药体系的构建及抗肿瘤活性研究天然生物毒素蜂毒肽 (Melittin,MLT )为蜂毒的主要成分, 是一种由26 个氨基酸组成的两亲性多肽, 具有广泛的药理作用, 如抗炎、抗菌、抗病毒、抗辐射、抗肿瘤等。
蜂毒肽在抗肿瘤方面具有独特的优势, 它可以直接攻击肿瘤细胞, 通过裂解肿瘤细胞膜来增加细胞膜的间隙, 破坏磷脂膜的完整性,使得细胞内容物外溢, 引起细胞死亡。
同时, 研究说明蜂毒肽经过胞内递送后还可通过类似的方式作用于胞内细胞器, 诱导生化变化或转录调节, 它对肿瘤细胞的多种功能均可产生影响,包括抑制增殖、诱导凋亡、抑制转移和血管生成及阻滞细胞周期等, 为未来的肿瘤治疗提供了广阔的前景。
然而, 蜂毒肽强烈的溶血性和非特异性细胞毒性, 以及易变性、体内降解快、半衰期短等问题均严重阻碍了其临床应用。
因此,如何做到减毒增效,将蜂毒肽有效递送至肿瘤组织, 并降低其对正常组织细胞的毒性, 对于其临床应用具有重要意义。
纳米载药体系能够有效发挥材料对药物的保护作用, 协助药物跨越黏膜屏障, 通过高通透性和滞留( Enhanced permeability and retention,EPR )效应增强药物在靶点部位的累积, 改变药物在体内的分布, 减少系统性毒性, 目前已成为现代药物研究的重要方向。
金属有机框架(Metal - organic frameworks,MOFs)是一种新兴的多孔杂化材料,与传统的纳米材料比拟,MOFs具有可调节的组成和拓扑结构、高度有序的孔隙、大的外表积以及优良的物理和化学性质,被广泛用于催化、化学传感、气体吸附等多个领域, 尤其在药物装载和输送方面备受关注。
沸石咪唑酯骨架-8(Zeolitic imidazolate frameworks-8,ZIF-8 )是MOF材料中最具有代表性的一种,其骨架结构是由金属Zn离子与二甲基咪唑中的N原子相连形成的四面体结构。
蜂毒肽的研究进展我国天然蜂毒主要采自意大利蜜蜂(Apis mellifera ligustica),天然蜂毒是具有苦香气味的透明液体,在室温下很快就干燥至原来重量的30%~40%。
蜂毒是一种成分十分复杂的混合物,经过各国学者几十年的研究,已知蜂毒含有多种生物活性物质,如蜂毒肽(melittin)、蜂毒明肽(apamin)、MCD肽(mast cell deganulating peptide) 等。
蜂毒肽是蜂毒的主成分,其重量占蜂毒干物质45%~50%。
蜂毒肽具有很高的生物学作用和药理作用,其半数致死量(LD50)为4.0mg/kg,现代药理研究表明蜂毒肽具有抗炎、镇痛、抑制血小板凝聚和抗肿瘤等作用。
本文重点综述了蜂毒肽的抗肿瘤作用,抗菌作用和抗HIV病毒作用的新进展。
1 蜂毒肽的物理化学性质蜂毒肽由26个氨基酸组成,分子量为2480,其一级结构为H—Gly—lle—Gly—Ala—Val—Leu—Lys—Val—Leu—Thr—Thr—Gl y—Leu-Pro—A1a-Leu—lle—Ser—Try—lle—Lys—Ary—Lys—Ary-Gl n-NH2(GIGAVLKVLTTGLPALISWIKRKRQQ—NH2。
蜂毒肽是一种不对称的线性多肽,第一位至第20位的氨基酸是疏水基团,第21位至26位的氨基酸是亲水基团。
蜂毒肽能降低水的表面张力,蜂毒肽的稀薄溶液作为单体存在,如在溶液中增加离子强度或蜂毒肽的浓度会产生不同程度的凝聚现象,直接生成疏水性四聚物。
蜂毒肽的螺旋结构(二、三级结构)和聚合作用取决于溶液的PH值、离子强度和蜂毒肽本身的浓度。
当浓度的PH值升高后,蜂毒肽能从大部分随机构象转变成。
螺旋构象,o螺旋构象含量最高可达80%。
当溶液PH处于个性状态时?蜂毒肽至少有三种构象存在。
蜂毒肽的发现及纯化程度的进一步提高以及人工合成的成功,证明了一类新的有生物活性的肽类结构,为研究多肽与脂质胶粒或细胞膜之间相互作用提供了有效的方法;同时对蜂毒肽的多种生物活性和多种药理作用提供了相关机理的解释。
文章编号:1673 ̄2995(2018)06 ̄0462 ̄03综㊀述蜂毒肽抗肿瘤作用机制研究进展王智传ꎬ陈㊀琪ꎬ刘㊀欣ꎬ谢相红ꎬ姜小凡ꎬ朱文赫∗㊀(吉林医药学院ꎬ吉林吉林㊀132013)摘㊀要:蜂毒肽是蜂毒的主要功能物质ꎬ是一种水溶性阳离子两亲性多肽ꎬ具有很高的生物活性ꎮ蜂毒肽具有多种药理作用ꎬ比如抗炎㊁镇痛㊁抗菌㊁抗病毒㊁抗肿瘤等ꎬ具有很大的潜在药用价值ꎮ近年来ꎬ蜂毒肽在抗肿瘤方面作用一直是研究热点ꎮ本文主要对蜂毒肽的抗肿瘤作用的机制做了如下总结ꎮ关㊀键㊀词:蜂毒肽ꎻ抗肿瘤ꎻ凋亡ꎻ免疫调节中图分类号:R285㊀㊀㊀文献标识码:A㊀㊀蜂毒是一种由工蜂毒腺和副腺分泌的毒液ꎬ主要含有蛋白质多肽类㊁酶类㊁生物胺类和其他物质ꎮ蜂毒肽是蜂毒中的主要功能物质ꎬ约占蜂毒干重的50%ꎬ是一种水溶性阳离子两亲多肽ꎮ蜂毒肽是由26个氨基酸残基组成的多肽ꎬ分子量为2840ꎮ蜂毒肽具有多种药理作用ꎬ比如蜂毒肽具有抗炎㊁镇痛作用ꎬ可以有效地治疗类风湿关节炎ꎬ对关节起保护作用[1]ꎮ蜂毒肽也具有抗菌作用ꎬ在体外ꎬ蜂毒肽对MRSA菌株的作用比对其他革兰阳性菌更为显著ꎬ更利于增强MRSA诱导的伤口的愈合[2]ꎮ蜂毒肽还具有抗病毒作用ꎬ其对艾滋病病毒具有杀伤作用等[3]ꎮ此外ꎬ其对肿瘤细胞的毒性作用更是引起了学者的注意ꎬ本文将蜂毒肽抗肿瘤作用的机制做了一个大致的总结ꎮ1㊀直接杀伤肿瘤细胞蜂毒肽作为单体在中性水溶液中是以随机的卷曲结构存在的ꎬ而随着pH值以及离子强度的增高ꎬ蜂毒肽自我交联ꎬ形成螺旋的四聚体结构[4]ꎮ有研究发现在不同的溶液中蜂毒肽的螺旋结构区域及螺旋间的角度是不同的ꎮ螺旋结构中螺旋的表面是前21个极性的氨基酸ꎬ螺旋的另一面是非极性氨基酸ꎮ这个两亲性是膜结合肽和膜蛋白跨膜螺旋的特征ꎮ这个特征决定了蜂毒肽容易融入和破坏天然的和合成的磷脂双分子层ꎬ从而抑制细胞生长发育ꎬ对肿瘤细胞有强烈的细胞毒素作用ꎮ因为蜂毒肽是破坏细基金项目:吉林省教育厅 十三五 科学技术项目(JJKH20170419KJ)ꎻ2016年国家级大学生创新创业训练计划项目(201613706018).作者简介:王智传(1997 )ꎬ男(汉族)ꎬ本科生.通讯作者:朱文赫(1984 )ꎬ男(汉族)ꎬ副教授ꎬ博士.胞膜而导致细胞的死亡ꎬ所以它不用进入细胞ꎬ在细胞外即可显示出其破坏肿瘤细胞毒性ꎮ郭炬等[5]学者在研究蜂毒肽对LNcap细胞的抑制作用中ꎬ发现蜂毒肽对LNcap细胞有很强的抑制作用ꎬ且蜂毒肽的浓度越高对癌细胞的抑制率越高ꎮ2㊀诱导肿瘤细胞凋亡细胞凋亡是一个细胞自杀程序ꎬ包含一系列形态学和生物化学的变化ꎬ绝大多数疾病的发病机理与细胞凋亡有关ꎮ诱导细胞凋亡的途径主要有内质网途径(如Ca2+通道的影响)ꎬ线粒体凋亡途径ꎬ死亡受体途径和其他因素(如肿瘤细胞的放射敏感性)ꎮ2.1㊀Ca2+通道的影响当Ca2+从内质网中被释放进入细胞质后会激活内质网附近的calpainꎬ然后作用于胱天蛋白酶12(caspases ̄12)使之活化并释放入细胞质ꎬ从而诱导细胞凋亡ꎮ蜂毒肽能够增加细胞膜对离子的渗透能力ꎬ尤其是Na+和Ca2+ꎮCa2+可以携带信号激活细胞来执行其程序功能ꎮSARIS[6]研究发现钙超载可以诱导细胞凋亡ꎬ并且是由多种细胞建立起来的ꎮCHU等[7]研究发现蜂毒素在人骨瘤细胞MG63中能够通过L型Ca2+通道诱导Ca2+内流ꎬ使细胞内Ca2+浓度升高ꎬ导致细胞裂解从而引起MG63细胞凋亡ꎬ而且Ca2+内流不依赖于蛋白激酶C和磷脂酶A2的活性ꎮ2.2㊀线粒体凋亡途径细胞凋亡调控的活动中心是线粒体ꎬ线粒体在凋亡因子的刺激下释放出细胞色素C等促凋亡因子ꎬ促凋亡因子再激活细胞内凋亡蛋白酶caspasesꎬ活化后的caspases又反过来作用于线粒体ꎬ促进其释放细胞色素C[8]ꎮBcl ̄2家族蛋白可以调节线粒体通透性转换孔ꎬ进而调节细胞色素C从线粒体释放到胞浆ꎬ264 第39卷㊀第6期2018年12月㊀㊀吉㊀林㊀医㊀药㊀学㊀院㊀学㊀报Journal㊀of㊀Jilin㊀Medical㊀University㊀㊀Vol.39㊀No.6Dec.2018㊀㊀并且在细胞凋亡调控中起关键作用ꎮ李玉梅[9]等研究发现ꎬ蜂毒素能够诱导U2OS细胞凋亡ꎬ并且可以促使U2OS细胞抗凋亡蛋白Bcl ̄2及Bax蛋白表达发生变化ꎬBax/Bcl ̄2比率变化ꎬ先激活caspases ̄9ꎬ再激活caspases ̄3ꎬ最后诱导细胞发生凋亡ꎮ张晨[10]用不同浓度的蜂毒素处理BEL ̄7402细胞后ꎬ细胞线粒体膜蛋白7A6表达率均有所上升ꎬ且表达率随着蜂毒素浓度的升高而升高ꎬ对肝癌细胞凋亡具有促进作用ꎮ2.3㊀死亡受体途径死亡受体介导细胞凋亡的途径主要是通过跨膜受体将信号从胞外传到胞内ꎬ衔接蛋白和受体结合后ꎬ执行蛋白再与衔接蛋白结合ꎬ从而诱导细胞凋亡ꎮ其途径主要包括活化诱导的肿瘤坏死因子受体㊁肿瘤坏死因子相关凋亡诱导配体(TNF ̄relatedapoptosis ̄inducingligandꎬTRAIL)和FAS/FASLꎮ张晨[10]用蜂毒素处理BEL ̄7402细胞后ꎬ根据RT ̄PCR扩增结果发现蜂毒素对细胞凋亡相关的Fas蛋白产生影响ꎬ初步认为蜂毒素对BEL ̄7402细胞的诱导凋亡与Fas蛋白表达有关ꎮ汪晨[11]等学者通过构建小鼠荷瘤模型发现蜂毒素可以促进人肝癌细胞对TRAIL的敏感性ꎬ能够通过增强激活钙/钙调素依赖性蛋白激酶Ⅱ ̄转化生长因子β活化激酶1 ̄促分裂原活化的蛋白激酶激酶 ̄JNK/p38信号通路并抑制核因子κB抑制蛋白激酶 ̄核因子κB信号通路的方式协同TRAIL诱导人肝癌细胞的凋亡ꎮ2.4㊀提高肿瘤细胞的放射敏感性放射治疗和化疗是治疗肿瘤的重要手段ꎮ一般来说ꎬ肿瘤放射性治疗的效果和放射敏感性有关ꎬ即放射敏感性强的治疗效果好ꎬ放射性敏感差的治疗效果差ꎮ国外学者[12]研究发现蜂毒肽可以增强食管癌的放射敏感性ꎬ导致其在体外和体内的凋亡作用增强ꎮ学者认为蜂毒肽和辐射诱导的细胞凋亡可能是通过Bax/Bcl ̄2途径激活ꎬ因而得出蜂毒肽介导的放射增敏作用可能部分是由于Bcl ̄2蛋白的调节ꎮ杨曦[13]对鼻咽癌CNE ̄2细胞接受不同剂量的X线放射后ꎬ发现联用蜂毒肽后的常氧组和乏氧组较之前的细胞存活分数值均有显著降低ꎮ蜂毒肽在CNE ̄2常氧和乏氧细胞中的增敏比分别为1.07和1.13ꎬ并且蜂毒肽能够增加常氧和乏氧CNE ̄2细胞照射后的细胞总凋亡率ꎮ因此ꎬ蜂毒肽可以有效地提高肿瘤细胞的放射敏感性ꎬ促进肿瘤细胞的诱导凋亡ꎮ3㊀抑制肿瘤细胞的侵袭和转移血管是肿瘤细胞侵袭和转移的重要渠道之一ꎬ肿瘤细胞可以通过血管流向全身各处ꎮ因此ꎬ我们可以通过抑制肿瘤相关血管的生成来抑制肿瘤细胞的侵袭和转移ꎮ国外学者[14]研究发现蜂毒肽能够抑制血管内皮生长因子A诱导Lewis肺癌体内肿瘤的生长和肿瘤相关血管的生成ꎬ而且这种抑制血管内皮生长因子A诱导增殖和毛细分化没有细胞毒性ꎬ与血管内皮生长因子2和环氧化酶 ̄2通过促分裂原活化的蛋白激酶信号通路有关ꎮ侵袭和转移的生物学过程中需要破坏细胞外基质ꎮ因此ꎬ细胞外基质降解化酶如基质金属蛋白酶成为了肿瘤侵袭转移调控的重要药物靶标ꎮPARK[15]研究表明蜂毒肽可以通过抑制基质金属蛋白酶 ̄9表达来抑制佛波酯刺激的癌细胞侵袭ꎬ而基质金属蛋白酶 ̄9表达的抑制是由于蜂毒肽抑制磷酸化细胞外调节蛋白激酶(extracellularreg ̄ulatedproteinkinaseꎬERK)和磷酸化Jun水平导致影响了AP ̄1和核因子κBꎮ从而表明ꎬ蜂毒肽可以通过防止细胞外基质的降解来抑制癌细胞的侵袭和转移ꎮLIU[16]研究表明Rac1是体内和体外肝癌细胞转移的关键调节剂ꎮJun通路是Rac1依赖通路之一ꎬ而蜂毒素可以通过抑制Jun通路很大程度上抑制细胞的运动ꎬ从而防止体内肝癌细胞的转移ꎮ4㊀免疫调节作用T细胞调节是人体内细胞免疫调节的重要部分ꎬ在T细胞调节中存在一个重要的平衡即辅助性T细胞1(helperTcellꎬTh1)/Th2平衡ꎬTh1细胞分泌的γ ̄干扰素具有抗肿瘤作用ꎬ而Th2细胞分泌的白细胞介素 ̄4(interleukinꎬIL ̄4)具有促进炎症作用ꎮ如果使Th1/Th2平衡向Th1倾斜ꎬ就可以提高T细胞的抗肿瘤作用ꎮNAM[17]等研究发现蜂毒可以通过上调T ̄bet选择性的诱导Th1细胞谱系的发展ꎬ增加Th1细胞的特异性细胞因子γ ̄干扰素的表达ꎮ而且这种作用是通过直接影响CD4+T细胞介导的ꎬ不依赖于任何抗原呈递细胞ꎮ王秋波[18]在对志愿者的蜂疗后发现机体的IL ̄2含量明显升高ꎬIL ̄4含量降低ꎬ导致Th1细胞功能的增强ꎬ对机体细胞免疫功能起正向调节的作用ꎮ熊浪平[19]等学者通过小鼠实验发现蜂毒肽在免疫细胞激活的状态下可以上调Th1比例和γ ̄干扰素浓度ꎬ下调IL ̄4浓度对免疫细胞产生影响ꎬ从而可以提高抗肿瘤作用ꎮ364第6期㊀王智传ꎬ等.蜂毒肽抗肿瘤作用机制研究进展5㊀展㊀望近年来ꎬ蜂毒肽在抗肿瘤方面取得了很多进展ꎬ但是蜂毒肽本身也存在着很多问题ꎮ比如蜂毒肽的来源及分离纯化较困难ꎬ蜂毒肽自身的溶血性问题和非特异性作用等ꎬ这些问题严重阻碍了蜂毒肽在抗肿瘤方面的进一步发展和临床上的应用ꎮ黄川[20]等学者利用仿高密度脂蛋白多肽脂质纳米颗粒作为蜂毒肽的运载体ꎬ通过将蜂毒肽隐藏在单层磷脂分子层内ꎬ有效地解决了蜂毒肽自身的溶血性问题和非特异性作用ꎮ国外学者[21]研究出了一种新型融合蛋白melittin ̄mhil ̄2ꎬ其与人类白细胞介素突变基因和蜂毒肽有关ꎮ它可以直接抑制人卵巢癌SKOV3体内和体外肿瘤的生长ꎬ相比于原先的蜂毒肽ꎬ增强了其抗肿瘤活性ꎮ总之ꎬ随着学者对蜂毒肽越来越多的重视和研究ꎬ蜂毒肽本身存在的问题及缺点终会得到良好的解决ꎬ蜂毒肽将被广泛地应用于临床ꎬ成为更加有效的抗肿瘤药物ꎮ参考文献:[1]㊀李晶华ꎬ王晓华ꎬ王宗仁ꎬ等.蜂毒肽大鼠足三里微量注射的抗炎㊁镇痛作用研究[J].陕西中医学院学报ꎬ2012ꎬ35(4):74 ̄76.[2]㊀CHOIJHꎬJANGAYꎬLINSꎬetal.Melittinꎬahoneybeevenom ̄derivedantimicrobialpeptideꎬmaytargetmethicilil ̄lin ̄resistantStaphylococcusaureus[J].MolMedRepꎬ2015ꎬ12(5):6483 ̄6490.[3]㊀HOODJLꎬJALLOUKAPꎬCAMPBELLNꎬetal.CytolyticnanoparticlesattenuateHIV ̄1infectivity[J].AntivirTherꎬ2013ꎬ18(1):95 ̄103.[4]㊀GLATTLIAꎬCHANDRASEKHARIꎬGUNSTERENWF.Amoleculardynamicsstudyofthebeevenommelittinina ̄queoussolutionꎬinmethanolꎬandinsertedinaphospholipidbilayer[J].EurBiophysJꎬ2006ꎬ35(3):255 ̄267. [5]㊀郭炬ꎬ曹润福ꎬ余兴维ꎬ等.重组蜂毒肽对前列腺癌细胞的抑制实验研究[J].临床医药文献电子杂志ꎬ2014ꎬ1(8):1296 ̄1297.[6]㊀SARISNEꎬCARAFOLIE.Ahistoricalreviewofcellularcalciumhandlingꎬwithemphasisonmitochondria[J].Bio ̄chemistry(Mosc)ꎬ2005ꎬ70(2):187 ̄194. [7]㊀CHUSTꎬCHENGHHꎬHUANGCJꎬetal.PhospholipaseA2 ̄independentCa2+entryandsubsequentapoptosisin ̄ducedbymelittininhumanMG63osteosarcomacells[J].LifeSciꎬ2007ꎬ80(4):364 ̄369.[8]㊀朱玉山ꎬ陈俭.线粒体与细胞凋亡调控[J].生命科学ꎬ2008ꎬ20(4):506 ̄513.[9]㊀李玉梅ꎬ顾伟ꎬ高启龙ꎬ等.蜂毒素对人成骨肉瘤细胞体外增殖抑制作用的机制探讨[J].江苏中医药ꎬ2008ꎬ40(3):85 ̄87.[10]㊀张晨ꎬ李柏ꎬ吕书勤ꎬ等.蜂毒素对人肝癌细胞线粒体膜蛋白7A6和凋亡相关基因产物Fas及其配体FasL表达的影响[J].中西医结合学报ꎬ2007ꎬ5(5):559 ̄563. [11]㊀汪晨.蜂毒素协同TRAIL诱导人肝细胞癌细胞凋亡的实验研究[D].上海:第二军医大学ꎬ2009.[12]㊀ZHUHCꎬYANGXꎬLIUJꎬetal.Melittinradiosensitizesesophagealsquamouscellcarcinomawithinductionofap ̄optosisinvitroandinvivo[J].TumorBiolꎬ2014ꎬ35(9):8699 ̄8705.[13]㊀杨曦.乏氧诱导因子 ̄1α抑制剂盐酸小檗碱和蜂毒肽对乏氧肿瘤细胞放射敏感性的影响及机制研究[D].南京:南京医科大学ꎬ2016.[14]㊀HUHJEꎬKANGJWꎬNAMDꎬetal.MelittinsuppressesVEGF ̄A ̄inducedtumorgrowthbyblockingVEGF ̄2andtheCOX ̄2 ̄mediatedMAPKsignalingpathway[J].JNatProdꎬ2012ꎬ75(11):1922 ̄1929.[15]㊀PARKJHꎬJEONGYJꎬPARKKKꎬetal.Melittinsup ̄pressesPMA ̄inducedtumorcellinvasionbyinhibitingNF ̄kappaBandAP ̄1 ̄dependentMMP ̄9expression[J].MolCellsꎬ2010ꎬ29(2):209 ̄215.[16]㊀LIUSJꎬYUMꎬHEYꎬetal.MelittinpreventslivercancercellmetastasisthroughinhibitionoftheRac1 ̄dependentpathway[J].Hepatologyꎬ2008ꎬ47(6):1964 ̄1973. [17]㊀NAMSꎬKOEꎬPARKSKꎬetal.BeevenommodulatesmurineTh1/Th2lineagedevelopment[J].IntImmunop ̄harmacolꎬ2005ꎬ5(9):1406 ̄1411.[18]㊀王秋波ꎬ鲁迎年ꎬ臧云娟ꎬ等.蜂毒的免疫调节机制研究[J].中国免疫学杂志ꎬ2000ꎬ16(10):542 ̄544. [19]㊀熊浪平ꎬ贺守第ꎬ关彤ꎬ等.蜂毒肽对成熟树突细胞诱导T细胞分化的免疫调节的影响[J].天然产物研究与开发ꎬ2017ꎬ29(11)ꎬ1813 ̄1817.[20]㊀黄川.可系统性给药的蜂毒肽脂质纳米颗粒及其抗黑色素瘤作用研究[D].武汉:华中科技大学ꎬ2015. [21]㊀LIUMJꎬZHONGJBꎬLIUZMꎬetal.Anovelmelittin ̄Mhil ̄2fusionproteininhibitsthegrowthofhumanovariancancerSKOV(3)cellsinvitroandinvivotumorgrowth[J].CancerImmunolImmunotherꎬ2003ꎬ62(5):889 ̄895.(收稿日期:2017 ̄09 ̄11)㊀㊀464 吉林医药学院学报㊀2018年12月㊀第39卷。
摘要:蜂毒肽是蜂毒中主要的活性成分,具有广泛的抗肿瘤、抗炎症、镇痛、抗病毒等生理活性,极具潜在的临床药用价值。
对蜂毒肽的抗肿瘤作用机制,主要包括对肿瘤细胞的直接杀伤效应,诱导肿瘤细胞发生损伤和凋亡,影响肿瘤细胞的生物学行为,改变肿瘤细胞生存环境和免疫调节作用等进行了综述,并简要分析了蜂毒肽在实际应用中所面临的挑战。
关键词:蜂毒肽;抗肿瘤;免疫调节;凋亡中图分类号:S896文献标识码:A文章编号:1003-9139(2020)09-0017-041引言蜂毒取自蜜蜂()工蜂的毒腺以及副腺,为多种蛋白质多肽类、生物胺类和非蛋白物质组成的混合物。
其中约占蜂毒干重的50%的蜂毒肽(Melittin)是蜂毒中的重要活性成分。
根据部分C-末端氨基酸残基所存在的差异,可将蜂毒肽分为蜂毒肽-1和蜂毒肽-2两种类型。
其中蜂毒肽-1由26个氨基酸残基构成,分子式为C131H229N39O31,分子量为2.84kD[1]。
蜂毒肽-1构成成分中,赖氨酸、精氨酸等碱性氨基酸比例较大,所占比例为23.1%。
进一步作蜂毒肽等电点测定可确定其pI>7[2]。
此外,蜂毒肽具有的两亲性主要来自于多肽链中特定的氨基酸排列顺序,即非极性、疏水性以及中性氨基酸主要集中于N-末端,而亲水性和碱性氨基酸则大部分位于C-末端。
在水溶液中蜂毒肽由于单体空间位阻所限,往往趋于形成以四聚体为主的寡聚体。
就功能而言,蜂毒肽具有潜在膜活性,其寡聚体可在细胞膜上形成亲水性小孔干扰磷脂双分子层的完整性,使胞内物质渗漏造成渗透压改变,继而导致细胞组织的溶解。
研究发现蜂毒肽浓度与其同体细胞结合能力在一定范围内呈正相关关系,高浓度四聚体的蜂毒肽具有较明显的细胞杀伤作用。
由于蜂毒肽无序蛋白具有自发组装四聚体的物化性质以及其独特的作用机制,在临床具体应用中蜂毒肽表现出具抗菌、抗感染、抗肿瘤、抗病毒等生理效应,其中抗肿瘤作用更是成为近年来研究热点。
2蜂毒肽抗肿瘤机制蜂毒肽抗肿瘤作用的具体机制主要表现在对肿瘤细胞的直接杀伤效应,诱导肿瘤细胞发生损伤和凋亡,影响肿瘤细胞的生物学行为,改变肿瘤细胞生存环境和免疫调节作用等方面,以下分点论述。
蜂毒肽在不同溶剂系统中的稳定性研究该实验研究了蜂毒肽在不同溶剂(水、脱氧水、生理盐水、磷酸缓冲盐溶液、50%乙醇、乙醇、丙三醇)中的稳定性,发现蜂毒肽在50%乙醇中较在水、脱氧水、生理盐水、磷酸缓冲盐溶液中稳定,与乙醇、丙三醇相比,可完全溶解蜂毒中的蜂毒肽,故选择50%乙醇作为蜂毒肽短期储备的储存溶剂;考察了蜂毒肽受光照、温度、pH的影响,以及在不同浓度磷酸缓冲盐溶液、不同pH磷酸缓冲盐溶液和大鼠皮肤匀浆液中的稳定性,结果表明蜂毒肽不受光照、温度、pH的影响,在低浓度、低离子强度溶液中降解加快,在磷酸缓冲盐溶液中随着pH升高降解加快,在大鼠皮肤匀浆液中加速了降解,为选择影响蜂毒肽稳定性小的实验条件提供了实验依据。
标签:蜂毒肽;离子强度;pH;稳定性蜂毒肽又称为溶血肽,是蜂毒的最主要成分,是一种碱性蛋白质,约占蜂毒干重的40%~60%[1],具有抗菌消炎、镇痛、抗辐射、抑制血小板凝集、抗艾滋病病毒等多种药理学作用[2-3],治疗风湿性关节炎、类风湿性关节炎有良好的效果[4]。
目前,蜂毒肽在稳定性方面没有相关文献报道,影响其稳定性的因素亦不明确,在制剂过程中若不能有效避免影响其稳定性的因素,会造成蜂毒肽不必要的损失与浪费,甚至影响药效。
本实验研究了蜂毒肽在不同溶剂、不同pH条件及不同储备环境下的稳定性,选择蜂毒肽的最佳存储条件,保证蜂毒中主要活性成分蜂毒肽的稳定性,同时考察蜂毒肽在不同pH,不同浓度磷酸盐缓冲液(PBS)、PBS及大鼠皮肤匀浆液中的稳定性,为制备稳定的蜂毒肽制剂提供实验依据。
1材料LC-20AT高效液相色谱仪(SPD-20A VWD 检测器,四元低压梯度泵,柱温箱,自动进样器;日本岛津公司,LC Solution色谱工作站);METTLER AE 240 型电子分析天平(上海梅特勒-托利多仪器有限公司);Sartorius BS110S 型电子分析天平(北京赛多利斯科学仪器有限公司);蜂毒肽(Sigma公司,纯度89%),蜂毒(杭州天厨蜜源保健品有限公司);乙腈(Fisher公司,色谱纯),纯净水(娃哈哈集团有限公司),其余所用试剂均为分析纯。
可系统性给药的蜂毒肽脂质纳米颗粒及其抗黑色素瘤作用研究蜂毒肽,作为蜂毒的主要成分,是一种具有α螺旋结构的两亲性多肽。
蜂毒肽在疾病治疗上有广泛的应用,具有抗炎、镇痛、抗菌、抗病毒、抗辐射和降血压等作用。
蜂毒肽应用于肿瘤治疗具有独特优势,能够在质膜上打孔造成细胞裂解死亡,从而避开了肿瘤的耐药性问题。
然而,蜂毒肽自身存在的溶血性问题、非特异性作用以及易被代谢降解等缺点,严重阻碍了其在抗肿瘤方面的临床应用。
如何在活体内安全有效地运输蜂毒肽抵达肿瘤组织而不产生毒副作用,仍是极具挑战的难题。
本文采用以仿HDL多肽脂质纳米颗粒为基础的运载方法,有效地解决了蜂毒肽在活体肿瘤治疗中存在的溶血问题,并延长了其在体内的循环周期,而且实现了在肿瘤区域特异性地释放,主要取得了以下研究结果:(1)发明了一种新型的含蜂毒肽的功能性杂化多肽α-melittin。
它是由蜂毒肽与一条α螺旋结构的载脂蛋白模拟肽(α-peptide)通过共价连接而成。
α-melittin在保留了蜂毒肽的自发形成多聚体和裂解细胞等属性的基础上,具有更强的磷脂亲和力以及α螺旋结构形成能力。
与α-peptide相比,α-melittin具有更强大的粒径控制力,能够将磷脂形成的纳米颗粒粒径控制在10nm左右甚至更小,同时具有很高的包封率(>80%)。
(2)利用α-melittin合成的脂质纳米颗粒α-melittin-NP,实现了活体内蜂毒肽的安全有效递送。
α-melittin-NPs是一种粒径在14nm左右,分散性良好的球形纳米颗粒,其核心可以同时运载疏水性分子。
α-melittin-NPs性质稳定,在血清和血浆等生理溶液中仍然保持稳定的纳米结构。
凭借蜂毒肽与α-peptide羧基端疏水性氨基酸的连接设计以及α-melittin与磷脂层的强力结合,α-melittin-NPs有效地隐藏了蜂毒肽的阳离子电荷(21.33±1.64mV),表现为近中性纳米颗粒(2.45±0.56mV)。
蜂毒肽抗炎作用及机制的研究进展
俞婷婷;马耀扬;俞家旺;李慧;唐宁
【期刊名称】《齐齐哈尔医学院学报》
【年(卷),期】2022(43)1
【摘要】炎症是一种普遍现象,由先天性和获得性免疫系统触发,以维持体内稳态。
这种现象通常会起到限制感染和修复损伤的作用,但是如果没有适当地分阶段进行,炎症可能会导致免疫功能异常。
蜂毒是蜜蜂用来防护的毒素,数百年来,它已在东方用作抗炎药,用于治疗慢性炎性疾病。
目前,越来越多的学者致力于蜂毒的主要成分蜂毒肽抗炎作用的研究,为其临床应用提供了一定的理论依据,为炎症性疾病的治疗提供了新的选择。
【总页数】6页(P72-77)
【作者】俞婷婷;马耀扬;俞家旺;李慧;唐宁
【作者单位】皖南医学院机能学实验实训中心;皖南医学院附属弋矶山医院EICU 【正文语种】中文
【中图分类】R285
【相关文献】
1.低分子肝素的新作用-抗炎/抗细胞粘附机制的研究进展
2.蜂毒肽抗肿瘤作用机制研究进展
3.蜂毒肽抗肿瘤作用机制研究进展
4.基于胆碱能抗炎通路的类风湿关节炎治疗机制与中医药作用机制研究进展
5.蜂毒肽的抗炎作用及其不良反应
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蜂毒肽的研究进展我国天然蜂毒主要采自意大利蜜蜂(Apis mellifera ligustica),天然蜂毒是具有苦香气味的透明液体,在室温下很快就干燥至原来重量的30%~40%。
蜂毒是一种成分十分复杂的混合物,经过各国学者几十年的研究,已知蜂毒含有多种生物活性物质,如蜂毒肽(melittin)、蜂毒明肽(apamin)、MCD肽(mast cell deganulating peptide) 等。
蜂毒肽是蜂毒的主成分,其重量占蜂毒干物质45%~50%。
蜂毒肽具有很高的生物学作用和药理作用,其半数致死量(LD50)为4.0mg/kg,现代药理研究表明蜂毒肽具有抗炎、镇痛、抑制血小板凝聚和抗肿瘤等作用。
本文重点综述了蜂毒肽的抗肿瘤作用,抗菌作用和抗HIV病毒作用的新进展。
1 蜂毒肽的物理化学性质蜂毒肽由26个氨基酸组成,分子量为2480,其一级结构为H—Gly—lle—Gly—Ala—Val—Leu—Lys—Val—Leu—Thr—Thr—Gl y—Leu-Pro—A1a-Leu—lle—Ser—Try—lle—Lys—Ary—Lys—Ary-Gl n-NH2(GIGAVLKVLTTGLPALISWIKRKRQQ—NH2。
蜂毒肽是一种不对称的线性多肽,第一位至第20位的氨基酸是疏水基团,第21位至26位的氨基酸是亲水基团。
蜂毒肽能降低水的表面张力,蜂毒肽的稀薄溶液作为单体存在,如在溶液中增加离子强度或蜂毒肽的浓度会产生不同程度的凝聚现象,直接生成疏水性四聚物。
蜂毒肽的螺旋结构(二、三级结构)和聚合作用取决于溶液的PH值、离子强度和蜂毒肽本身的浓度。
当浓度的PH值升高后,蜂毒肽能从大部分随机构象转变成。
螺旋构象,o螺旋构象含量最高可达80%。
当溶液PH处于个性状态时?蜂毒肽至少有三种构象存在。
蜂毒肽的发现及纯化程度的进一步提高以及人工合成的成功,证明了一类新的有生物活性的肽类结构,为研究多肽与脂质胶粒或细胞膜之间相互作用提供了有效的方法;同时对蜂毒肽的多种生物活性和多种药理作用提供了相关机理的解释。
2 蜂毒肽的生物学活性和药理作用蜂毒肽是迄今为止人类所致的抗炎活性最强的物质之一,其抗炎活性是化可的松的100倍,可以抑制20多种革兰氏阳性和阴性细菌的生长和繁殖,还能增强磺胺类和青霉素类药物的抗菌效,对多种真菌,病毒也有毒性。
具体研究如下:2.1 抗肿瘤作用2.2.1 体外抑瘤作用分别选取SMMC—7721、BEI—7402和Hep—3B三种肿瘤细胞系,以四甲基偶氮唑盐(MTT)比色法观察蜂毒肽对这三种肿瘤的细胞系的生长抑制作用,并以丝裂霉素、长春新碱、华赡素为对照,结果蜂毒肽的抑瘤作用与剂量呈正相关,抑制率也优于对照药物。
得出结论是:蜂毒肽的体外抑瘤作用明显,而且作用发生迅速。
张晨等闲研究了蜂毒肽对肝癌细胞系SMMC—7721增殖的影响,认为蜂毒肽可抑制肝癌细胞的生长、增殖,PCNAC增殖细胞核抗原阳性细胞表达率随着蜂毒肽剂量的增加而减低,对细胞周期的影响表现为S期细胞增加,G2/M期细胞减少,从而影响细胞周期的比率。
肿瘤治疗的中心环节就是干扰肿瘤细胞周期,从而影响细胞的生长、增殖或诱导细胞凋亡的产生达到治疗肿瘤的目的。
关于蜂毒肽抑瘤作用的量效关系,与蜂毒肽本身的理化性质和在高浓度溶液的自聚有关。
在低浓度时,蜂毒肽以单体状态存在,不利于膜上离子通道的形成,虽能插膜,但对肿瘤细胞的破坏较弱;在高浓度时,蜂毒肽多形成四聚体状态,能比单体更有效地与细胞膜结合,形成离子通道,改变了膜的通透性,造成细胞膜的破裂,从而显示出显著的体外杀伤肿瘤的作用。
2.1.2 体内抑瘤作用蜂毒肽对多种肿瘤细胞有杀伤作用。
文献报道1μmol/L蜂毒肽可阻止肿瘤细胞增殖而不抑制正常细胞的生长和克隆率。
大剂量蜂毒肽在体外对多种肿瘤细胞有很强的杀伤作用,小剂量蜂毒肽具有诱导细胞凋亡的作用。
蜂毒肽对小鼠皮下H22肝瘤细胞具有明显的抑制作用,同时明显延长了荷瘤小鼠的存活时间。
2.2 抗菌作用细菌对目前临床上使用的传统抗菌素有很强的耐药性,人们寻找新的抗菌素已十分紧迫。
植物、动物和其他生物体内存在一些特殊的抗菌多肽,是一类既古老而仍很有效的广谱抗菌素,这类多肽含有较多的碱性氨基酸,又称阳离子抗菌肽。
由于阳离子多肽与细菌细胞膜结合的特异性不高,细菌不易通过简单的变异或修饰多肽产生耐药性。
因此,这类多肽作为抗耐药细菌的新一代抗菌素已引起人们的重视。
由26个氨基酸组成的蜂毒肽和人工合成的类似物也是具有高抗菌活性和溶血活性的阳离子广谱抗菌肽。
蜂毒肽能抑制2~30种革兰氏阳性和阴性病原微生物的生长繁殖,并能对抗耐药的金黄色葡萄球菌,还能增强磺胺类和青霉素类药物的抗菌能力。
2.3 抗爱滋病毒作用德国诺海贝格卫生和环境研究中心的病毒学家巴拉克·维尔纳,在对爱滋病毒的研究中发现,爱滋病毒的化学结构类似于蜂毒肽的结构,认为蜂毒肽通过破坏爱滋病毒促进剂的途径阻止病毒的扩散。
该促进剂是沟通基因转录过程的一种物质,它根据基因信息合成活性蛋白质,当促进剂被破坏后,就无法合成携带病毒信息的蛋白质,病毒就无法繁殖扩散。
研究证明,蜂毒肽可减少70%~80%的基因转录,使病毒减少99%。
维尔纳认为,同其他抗爱滋病药比较,蜂毒肽的优势是直接从内部抑制病毒产生。
因此被认为与其他药物结合,可望治愈爱滋病。
但目前还存在不同见解,需要进一步研究。
3 蜂毒肽的基因工程生物工程技术的发展为获得蜂毒肽提供了一条新的途径,Kindas等从处女蜂王的毒腺中提取得到了总mRNA,发现蜂毒肽mRNA含大约400个碱基对和1个短的poly A尾。
Vlasak等用mRNA-DNA逆转录的方法,利用质粒pBR322构建了蜂王毒腺的cDNA文库,用蜂王毒腺总mRNA制作探针从此文库中分离得到了蜂毒肽的cDNA,再进一步将其克隆到质粒pUC18上进行DNA序列分析,由DNA的序列分析结果推测出的蜂毒肽序列与实际测得的完全相同。
张青文从1991年开始提取了蜂王毒腺的RNA,用于棉铃虫卵中的转译,成功地合成了Promelittin,并对提取的mRNA成分进行了研究,结果发现总RNA在除去rRNA后就可得到高纯度的蜂毒肽mRNA。
李继周等于1997年通过mRNA-cDNA反转录的方法合成了蜂毒肽基因,用lgtll 建立了蜂毒肽的cDNA文库,并用抗体探针筛选出了附性克隆。
陈仲兵等进一步将蜂毒肽cDNA克隆到大肠杆菌质粒Pucl8上,并进行了序列分析。
王关林等从蜜蜂毒腺中提取总RNA,通过RT-PCR方法扩增得到了蜂毒肽前体蛋白的cDNA,再进一步通过定点诱变在蜂毒肽序列前引入了经胺裂解位点,构建了与β-半乳糖昔酶部分序列相融合的蜂毒肽诱变蛋白表达载体,序列分析结果表明,成功地引入了目的密码子,且与β-半乳糖苷酶部分序列构成正确的读码框,并在大肠杆菌中表达了诱变蛋白。
王关林克隆了蜂毒肽前体蛋白的cDNA,并在大肠杆菌中表达了与β-半乳糖苷酶部分序列相融合的蜂毒肽前体蛋白。
王秋波等报道通过人工合成含特异性酶切位点的AB两条寡核苦酸片段,在Klenow 酶作用下形成目的基因,用限制型内切酶Hind Ⅲ,Xmn Ⅰ同时酶切目的基因和表达载体Pmalp2质粒,在T4连接酶的作用下构建两者的重组体,通过α-互补筛选出附性克隆,并通过特异性酶切和测序分析进行鉴定,获得重组蜂毒肽的原核表达克隆。
蜂毒肽的溶血作用限制了它的临床应用。
为克服其溶血毒副作用,人们尝试通过改变蜂毒素分子构像,将蜂毒素分子与肿瘤特异性抗体偶联成免疫毒素或制成缓释剂等方法来减轻其不良反应,增强抗肿瘤活性的目的。
赵亚华等为获得保留有抗菌活性而降低溶血作用的蜂毒素,对蜂毒素的分子结构进行了改造。
将第5位的Val变为Arg,第15位Ala 变为Arg,删除了第16位的Leu。
用PCR技术获得了改造后的蜂毒素基因,将其克隆人酵母表达载体pPICZa-A,获得重组表达质粒PPICZa-A-MEA。
该质粒转化毕赤酵母菌GS115,甲醇诱导下表达,发酵上清液经抑菌活性、溶血活性测定及亲和层析纯化,结果表明,蜂毒素基因成功地在毕赤酵母中表达,经改造后表达的蜂毒素保留了抗菌活性且溶血活性显著降低,经纯化后用Bradford法测定表达蜂毒素的含量约为0.29 mg/mL。
李柏、张晨等应用基因工程,构建携蜂毒素基因及甲胎蛋白(AFP)启动子(rAFP)的重组腺病毒载体,探讨rAFP驱动的蜂毒素基因在体外对肝癌细胞的特异性杀伤作用。
结果发现:携蜂毒素基因重组腺病毒载体构建成功,MTr实验证明携蜂毒素基因重组腺病毒转染后,AFP 附性肝癌细胞的增殖受到明显抑制,而对AFP阴性肝癌细胞及正常肝细胞无明显影响;无蜂毒素基因的重组腺病毒转染,则对各种细胞增殖均无抑制作用,他们等还发现蜂毒素基因重组腺病毒转染BEL-7402细胞后,肝癌细胞周期受到不同程度的影响,Go/G期细胞增多,细胞增殖核抗原(PCNA)标记指数较对照组明显下降,提示癌细胞较多被阻滞于G期,蜂毒素基因在癌细胞内的表达干扰了其细胞周期,抑制了癌细胞的增殖,而抑制PCNA的合成可能是其作用机制之一。
细胞增殖与凋亡的失衡决定了肿瘤的生长速率。
凋亡不仅直接影响着机体组织的正常发育、分化与死亡,它在肿瘤治疗中的作用已受到极大的重视。
研究证明,蜂毒素具有诱导肿瘤细胞凋亡的作用。
经携蜂毒素基因重组腺病毒转染后,倒置相差显微镜下观察到部分肝癌细胞出现凋亡形态学变化,体积变小、变圆,染色质边集等现象。
携蜂毒素基因重组腺病毒可有效诱导肝癌细胞凋亡,凋亡率在20%左右,高于不舍蜂毒素基因重组腺病毒和未转染重组腺病毒对照组,提示诱导肿瘤细胞凋亡亦是蜂毒素基因治疗发挥作用的机制之一。
4 蜂毒肽的分子生物学机制至今为止,对于蜂毒素的杀菌及溶血机理仍然很不确定,以往研究认为,抗细菌素类是通过穿孔模型形成膜空洞机制引起杀菌的。
但深入研究发现,有些抗细菌素与细胞膜的作用方式与穿孔模型有明显不同,后来便提出了一种新的作用模式--地毯模式。
目前,抗细菌素侵膜机理占主导地位的观点仍然是穿孔模型和地毯模式机理。
根据蜂毒素的这种侵膜机制,赵亚华等通过实验有目的地改造了蜂毒素的氨基酸的一级结构序列以及所要表达的蜂毒素基因。
尽量使蜂毒素在与细菌细脑膜相互作用时,主要采取地毯模式侵膜而引起杀菌,同时,由于带电荷数与分子构象的改变,大大降低了它与血细胞膜两亲性作用的几率,从而达到抑制溶血性的目的。
改造后的蜂毒素的溶血性与标准样品的溶血活性相比,有较大幅度降低,大约降低了14.3倍。
蜂毒肽发挥其众多功能的主要机理是因为蜂毒肽可以使细脑膜的透性增加,细胞内容物泄露,细胞裂解所以蜂毒肽与天然或是模型膜的作用成为蜂毒肽研究的热点。