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我國菲牛蛭的研究概況

2023年09月26日

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【摘要】 綜述了我國菲牛蛭的地理分布、野生資源情況、生態習性和採收季節、化學成分、生物活性成分、藥 理學 作用、分離純化以及菲水蛭素基因的克隆和序列測定。認為菲牛蛭可作為一種新的藥用資源加以研究。
【關鍵詞】 菲牛蛭 化學成分 藥理學作用
菲牛蛭Poecilobdella manillensis,俗名金邊螞蟥,別名為馬尼拉醫蛭,隸屬於環節動物門Annelida,蛭綱Hirudinea,無吻蛭目Arhynchobdellida Blanchard,醫蛭科Hirudindae Whitman,牛蛭屬Poecilobdella Blanchard。牛蛭屬已知種有菲牛蛭Poecilobdella manillensis Lesson 顆粒牛蛭Poecilobdella granulosa,湖北牛蛭Pecilobdella1 hubEiensis 和Poecilobdella viridis。1968年國外Keegan[1]對東南亞的菲牛蛭生活習慣進行觀察。1992年Steiner[2]從產自馬尼拉的菲牛蛭中分離純化新的水蛭素, 測定其原始結構和功能表明有抗凝活性。1993 年Scacheri[3]從菲牛蛭中分離出2 種水蛭素變異體, 測定其胺基酸序列,cDNA 克隆和表達, 表達產物有抗凝活性。2002 年譚恩光等[4]從廣東產的菲牛蛭基因組中PCR擴增出水蛭素基因, 並克隆和測序。在此,本文僅對我國菲牛蛭的一些研究進行綜述,為開發菲牛蛭資源提供 參考 。
1 菲牛蛭地理分布、野生資源情況、生態習性和採收季節
菲牛蛭主要分布在菲律賓、泰國、越南等東南亞地區及 中國 的東南、中部和西南部地區。由於有關我國菲牛蛭地理分布、野生資源情況以及生態習性和採收季節相關報道很少,因此,我們對廣西區內具有代表性的靈川、象州、岑溪、博白、防城、隆安、田東等15個縣(市)的菲牛蛭品種生物學特徵、資源數量分布、生態習性和採收季節進行調查,共收集到水蛭樣品15份。經外貌與形態特徵的初步鑑定,與我國水蛭分類學專家楊潼所描述的菲牛蛭相同,說明區內分布的水蛭以菲牛蛭品種為主。分布在區內各地的菲牛蛭,經體重測定差異不顯著,但在數量上桂東南地區明顯多於桂西北,欽州、防城野生資源比較豐富,羅城、巴馬等地野生資源稀少。數量分布的多寡與溫度、雨量、濕度等氣候因素有關,符合水蛭喜溫、濕、熱的特性。通過樣品的收集為優化種苗選擇提供了豐富的物質基礎。
菲牛蛭生態環境要求和生態習性:根據野外的考察表明,菲牛蛭喜歡在土壤含鐵量較高、水體呈弱酸性(pH值5.5~7.0)的環境中繁衍。在野外多發現於荒蕪的山塘和山沖田塊或濕草地,尤其是土層深厚、土質疏鬆潮濕,各種水草生長旺盛,並且經常有耕牛、人活動,呈土畦式水體相對固定的環境中多見,常年耕作的田塊和已開發養殖的山塘或大面積連體的水體中很少發現。
菲牛蛭的採收季節:經調查發現,菲牛蛭對溫度反應敏感。水溫在25~30℃時,活動最活躍,生長最快,也是繁殖的季節。在野外當水溫低於15℃時便停止活動,因此,每年的11月前後到次年的4月前後很少發現有菲牛蛭在水中活動,這時它們都進入泥土裡越冬,這與其為冷血變溫動物,冬季具有冬眠習性相一致。這樣菲牛蛭的採收時間宜選擇在9~10月份,此時,氣溫下降,菲牛蛭生長速度減慢,但仍在水中,易於捕捉。
2 菲牛蛭的化學成分
2.1 菲牛蛭中脂肪酸分析苗艷麗等[5]對廣西產菲牛蛭脂肪酸提取液進行氣相色譜/質譜(GC/MS)分析,共分離出19 個峰。與標準譜庫對照分析,鑑定了16個組分, 脂肪酸的相對含量採用總離子流各色譜峰面積歸一化法定量,結果見表1。實驗共鑑定了菲牛蛭中脂肪酸的16個組分,占脂肪酸總量的97. 39 % ,其中飽和脂肪酸占63.34%,不飽和脂肪酸占34.05%。飽和脂肪酸主要有硬脂酸、棕櫚酸、肉豆蔻酸等;不飽和脂肪酸主要包括油酸、11 - 二十碳烯酸等。其中含量最多的是十六烷酸,達到23.78%,其次是9 - 十八碳烯酸,含量為12.53%;11 - 二十碳烯酸含量為11.75%。菲牛蛭中所含的單不飽和脂肪酸,如9 - 十八碳烯酸和11 - 二十碳烯酸的含量高於中藥螞蟥中的含量[6]。
表1 菲牛蛭中脂肪酸的組成及含量
序號脂肪酸 分子式(甲脂)相對含量( % )13 - 甲基十三酸C15H30O21. 022十四酸(肉豆蔻酸) C15H30O22.8834, 8, 12 - 三甲十三酸C17H34O27. 434十四酸(異構體)C15H34O20. 655十五酸C16H32O21. 48614 - 甲基十五酸C17H34O2 1.279 - 十六烯酸C17H32O23. 968十六酸(棕櫚酸) C17H34O2 23.78915 - 甲基- 十六酸C18H36O26.091014 - 甲基- 十六酸C18H36O23.6511十七酸 C18H36O22.78123,7,11,15 - 四甲基十六酸 C21H42O21.77139 - 十八烯酸C19H36O212. 53148 - 十八烯酸C19H36O25. 8115十八酸(硬脂酸)C19H38O210.611611 - 二十烯酸C21H40O211.75
2.2 菲牛蛭中胺基酸的分析苗艷麗等[5]採用HPLC法,測定廣西產菲牛蛭提取液中的胺基酸。並採用內標法進行含量測定,結果見表2。測定結果表明菲牛蛭中含有18種胺基酸,甘氨酸的含量最高為5 392.70 μg/g,其次是亮氨酸含量為2 340.59 μg/g。其中含有人體必需的7種胺基酸,這7種必需胺基酸含量為5 536.28 μg/g,占胺基酸總量的28.16%;高於其他水蛭(日本醫蛭為22.50%,螞蟥為21. 40%)[7]中必需胺基酸的含量。
表2 菲牛蛭中胺基酸的組成及含量μg·g-1
胺基酸含量胺基酸含量△天門冬氨酸2 142.24胱氨酸687.72谷氨酸205.65* 纈氨酸 512.65絲氨酸606. 21* 蛋氨酸213.35組氨酸398. 94色氨酸320.26△甘氨酸 5 392. 70* 苯丙氨酸383.02* 蘇氨酸520. 21* 異亮氨酸 1401.29△丙氨酸1 478. 56賴氨酸899. 29△精氨酸 1 637. 35△* 亮氨酸2 340.59* 酪氨酸165. 17脯氨酸353.74
*為人體必需胺基酸;△:為含量較高的胺基酸
3 菲牛蛭的生物活性成分及其藥理學作用
3.1 菲牛蛭素(Bufrudin)[8]菲牛蛭素是從菲牛蛭分出的一種多肽,由60多個胺基酸組成,分子量7 000 D,序列分析表明,其中50%~60%的胺基酸殘基與水蛭素相同。其立體結構和構型有待進一步研究。它的作用機理與水蛭素(Hirudin)、森林山蛭素(Haemadin) 相同,都是抑制凝血酶[9]。
黃愛民等[10]從廣西產菲牛蛭消化液中分離出兩種特異凝血酶抑制劑-菲牛蛭素A(Bufrudin A ,BDA)、菲牛蛭素B(Bufrudin B ,BDB)。BDA分子量約為15.2KD,等電點為3.97;BDB分子量為14.6 KD,等電點為4.61。紫外掃描發現,BDA在230 nm處有最大吸收,而BDB的最大吸收則在200~210 nm之間。每1 000 ml水蛭消化液可以分離出菲牛蛭素A 630 μg, 菲牛蛭素B 615 μg,收率菲牛蛭素A約為0.303%; 菲牛蛭素B約為0.300%。
3.1.1 菲牛蛭及活性成分的抗凝血作用黃愛民等[11]用廣西菲牛蛭中提取的兩種菲牛蛭素(菲牛蛭素A和B)在體外及動物體內進行抗凝血實驗,結果表明:菲牛蛭素A和B均能明顯延長活化部分凝血活酶時間(APTT)、凝血酶原時間(PT)及凝血酶時間(TT),但兩者的3個指標有明顯差異性,其中菲牛蛭素A對凝血酶時間(TT)的作用最顯著,菲牛蛭素B則凝血酶原時間(PT)的作用更強。對於凝血因子,菲牛蛭素A對Ⅱ,Ⅷ,Ⅻ因子產生抑制作用,對Ⅴ,Ⅸ,Ⅹ,Ⅺ因子無影響;菲牛蛭素B則對Ⅱ,Ⅷ,Ⅹ,Ⅻ因子產生抑制作用,對Ⅴ,Ⅸ,Ⅺ因子無影響。廣西菲牛蛭中的抗凝物質BDA、BDB均有很強的抗凝活性。
此外,李文等[12]用7種水蛭進行全血與血漿復鈣時間試驗,證實日本醫蛭與菲牛蛭都表現了強大的抗凝血作用(樣品在10 min測試時間內不凝)。湖北牛蛭的抗凝效果也十分突出。
3.1.2 菲牛蛭及活性成分的抗血栓作用吳志軍等[13]採用大鼠靜脈血栓模型,研究了菲牛蛭製品的抗血栓與溶血栓作用。結果表明,陽性藥腦血康和4種不同物種的水蛭凍乾粉樣品具有明顯的抗血栓作用,各物種抗血栓作用強度依次為菲牛蛭凍乾粉>日本醫蛭凍乾粉>歐洲醫蛭凍乾粉>寬體金線蛭凍乾粉;同等劑量的菲牛蛭全身凍乾粉樣品和陽性藥腦血康具有相當的抗血栓與溶血栓作用,而菲牛蛭頭部段凍乾粉則比前兩者溶血栓效果更佳。
黎淵弘等[14]用廣西菲牛蛭提取物對家兔體外血栓、動脈血栓及大鼠靜脈血栓進行抗血栓研究,結果表明,大(1.5 ATU),中(0.75 ATU),小(0.5 ATU)劑量組與對照組相比,菲牛蛭提取物對家兔體外血栓形成有顯著性差異(P< 0.05),血栓抑制率為24.3%~100%。與對照組比較,給藥組藥後10,15 min對大鼠半體內血栓形成影響有顯著性差異(P<0.05),血栓的濕重明顯減小或完全消失。大鼠靜注菲牛蛭提取物60 ATU/kg後,大鼠靜脈血栓形成率為0,血栓乾濕重為0,與對照組比較有非常顯著性差異(P<0.01)。家兔靜注菲牛蛭提取物60 ATU/kg前和給藥後15,30,45 min,家兔動脈血栓乾濕重有顯著性差異(P<0.05),藥物作用時間為1 h。
3.2 纖維蛋白溶解酶 筆者採用纖維蛋白平板法[15]定性測定廣西產菲牛蛭唾液提取液纖維蛋白溶解酶。結果表明:在標準平板和加熱平板上加入廣西產菲牛蛭唾液提取液20 μl後,溶圈直徑為0.6 cm,表明能溶解纖維蛋白。而尿激酶20 μl在標準平板上有較強的纖溶作用(溶圈直徑為1.3 cm),在加熱平板上無纖溶作用(溶圈直徑為0)。說明菲牛蛭唾液提取液的纖溶機制與尿激酶不同,是以直接纖溶為主。菲牛蛭唾液提取液經過10%~100%硫酸銨處理,部分蛋白被沉澱,由於硫酸銨的量不同,溶圈大小也不同。10%硫酸銨處理樣品上清液的溶圈直徑最大,80%硫酸銨處理樣品上清液的溶圈直徑最小。
3.3 抗血小板聚集活性成分 李文等[12]從7種水蛭對抗ADP或膠原誘導的血小板聚集的結果表明:日本醫蛭、菲牛蛭和湖北牛蛭都表現了抗血小板聚集的作用。其中以日本醫蛭的效果最佳。在3.08 mg/ml濃度下已表現抑制ADP誘導聚集的作用;其次為菲牛蛭,在9.23 mg/ml時對血小板最大聚集率(PAm,%) 和1 min時血小板聚集率(Par,%) 都表現了顯著抑制;湖北牛蛭的抑制ADP誘導血小板聚集作用則需要較高濃度。筆者也發現,25 μl廣西產菲牛蛭唾液提取液對ADP誘導的聚集表現90%的抑制。
3.4 抑菌活性成分 廣西菲牛蛭唾液粗提液未發現抑菌活性,但是經過離心處理,對金色葡萄球菌有抑制作用,抑菌圈直徑為1.0 cm。可能是因為粗樣中成分多而雜,進行抑菌檢測時干擾大,而導致陰性結果。經過離心,干擾蛋白被沉澱分離,顯示陽性結果。

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