糖藥物之海藻糖.課件

1、 海藻糖 2013級藥學一班侯婷婷2013級一班XXX糖藥物海藻糖基本介紹研究與應用生物學特性 海藻糖是由兩個葡萄糖分子以1,1-糖苷鍵構成的非還原性糖，有3種異構體即海藻糖（，）、異海藻糖（，）和新海藻糖（，），并對多種生物活性物質具有非特異性保護作用?？茖W家們發(fā)現，沙漠植物卷葉柏在干旱時幾近枯死，遇水后卻又可以奇跡般復活；高山植物復活草能夠耐過冰雪嚴寒。一些昆蟲在高寒、高溫和干燥失水等條件下不凍結、不干死，就是它們體內的海藻糖創(chuàng)造的生命奇跡。海藻糖因此在科學界素有“生命之糖”的美譽。國際權威的自然雜志曾在2000年7月發(fā)表了對海藻糖進行評價的專文，文中指出：“對許多生命體而言，海藻糖的有與

2、無，意味著生命或者死亡”?；窘榻B生物學特性穩(wěn)定生物膜和蛋白質的結構保護生物體免受熱和干燥的損傷保護生物體免受氧化應激的損傷 保護生物體免受缺氧的損傷海藻糖的生物學特性 目前已公認，海藻糖能穩(wěn)定生物膜和蛋白質的結構，對生物大分子有保護作用。其作用機制主要有3種假說解釋，分別是“水替代”假說、“玻璃態(tài)”假說和“優(yōu)先排阻”假說，這些假說基本上都認為海藻糖的這種保護作用與海藻糖和生物大分子形成“分子復合物”有關。穩(wěn)定生物膜和蛋白質的結構海藻糖的生物學特性保護生物體免受熱和干燥的損傷有些生物體（如一種蚊）能耐受完全干燥的環(huán)境，有些能耐受熱激，而生物體本身不受任何損傷，其中很重要的原因就是這些生物體能在

3、極端的條件下積累大量的海藻糖。采用轉基因技術將海藻糖生物合成基因轉入動植物細胞中，可提高細胞對干旱和干燥的耐受。實驗表明一種轉基因稻中海藻糖的含量是非轉基因稻的210倍，在鹽、干旱和低溫等脅迫條件下，此轉基因稻能更好的調節(jié)礦物質的平衡，較少受到損傷，能正常生長。正常的人纖維母細胞對干燥非常敏感，而轉基因人纖維母細胞在干燥的環(huán)境中能存活5d3。海藻糖可有效地降低角膜上皮細胞在干燥環(huán)境中的死亡率，保護角膜組織。Matsuo等4采用不同條件預培養(yǎng)人體角膜上皮細胞15 min，再將細胞置于室溫、室內濕度的環(huán)境中干燥30 min，經熒光染色觀察存活和死亡細胞數目。結果用海藻糖溶液預培養(yǎng)的角膜上皮細胞在干

4、燥環(huán)境中的死亡率顯著降低。海藻糖的生物學特性神奇的耐旱植物“九死還魂草”這種植物學名叫卷柏, 又叫“九死還魂草”，之所以叫這個名字，是因為在干旱季節(jié)它們能拋棄體內70%以上的水分，一旦雨水降臨，就立馬回復綠意和生機，就像變戲法一樣。雖然，抗干旱的功夫了得，但是這種植物卻不是什么與塵世隔絕的仙草，在很多山頭上都有它們的身影。 卷柏之所以能抗干旱，是因為這些草（確切地講是蕨類植物）的細胞里可以生產抵御干旱的物質海藻糖（由兩個葡萄糖分子合成）。不管是動物還是植物細胞內都有一個微小的水環(huán)境，各種細胞器、蛋白質都漂浮其間，就像水草、金魚漂浮在水族箱里一樣。一旦脫水，里面的東西自然擠成一團，那生產代謝工作

5、的流水線就完全被破壞，細胞也難逃死亡的厄運。而卷柏的海藻糖，正是幫助它們的細胞在脫水時維持較為穩(wěn)定“流水線”的結構，以等待甘霖降落。 順便說一句，不光是卷柏，有些動物也有類似的絕招。生活在非洲的一種搖蚊的幼蟲也能在體內合成海藻糖，從而抵抗干旱，甚至能以這種狀態(tài)在宇宙真空條件下生存至少一年。海藻糖是一潛能的自由基清除劑，可保護白假絲酵母菌和釀酒酵母免受氧化應激的損傷。海藻糖缺陷型白假絲酵母菌突變株對嚴重的氧化應激（暴露于H2O2環(huán)境）極其敏感，而野生型在此環(huán)境中卻能積累大量的海藻糖，存活率較高。釀酒酵母在輕度熱激(38)條件下，體內海藻糖積累，再使其處于氧化應激環(huán)境，細胞的活性明顯提高，當恢復其

6、正常生長條件，海藻糖的含量及其對氧化應激的耐受迅速降低至原來的水平。與野生型相比，海藻糖合成缺陷釀酒酵母突變株對氧化應激較為敏感，即使受短暫的氧化應激，其體內的損傷蛋白質亦會明顯增多。但是，在培養(yǎng)基中加入海藻糖則能提高突變株對氧化應激的耐受。氧自由基可使細胞蛋白質中的氨基酸受損而導致對細胞的損傷，而細胞中高濃度的海藻糖可防止這種損傷。這表明海藻糖具有氧自由基清除劑的作用。海藻糖能否減少氧自由基對哺乳動物細胞的損傷還有待于進一步證實。保護生物體免受氧化應激的損傷海藻糖的生物學特性動物組織在遭受510 min的嚴重缺氧或缺血，就會受到不可逆轉的損傷，而果蠅屬動物處在完全氮氣的環(huán)境中4 h卻不受損傷

7、，這與果蠅屬動物體內海藻糖的濃度較高密切相關。研究者將tps1基因（海藻糖-6-磷酸合酶基因），導入蒼蠅體內，使其過分表達，結果蒼蠅體內海藻糖水平提高，而且對缺氧的耐受性增加。體外實驗還表明，海藻糖可減少由于缺氧而導致的蛋白質（如Na+/K+ATP酶）聚集。海藻糖可保護哺乳動物細胞免受缺氧的損傷。研究者用重組質粒將tps1基因轉入到人的HEK-293細胞中，在葡萄糖缺少的條件下培養(yǎng)細胞，轉入tps1基因的HEK-293細胞（HEK-dtps1細胞）并沒有代謝細胞內的海藻糖，在缺氧條件下，細胞內的海藻糖反而增多，對缺氧的耐受性增加。為探討海藻糖保護細胞免遭缺氧損傷的作用機制，研究者分析了蛋白質的

8、溶解性和ubiquitinated蛋白的數量，結果處于低氧條件下3 d，HEK-293細胞中的不溶性蛋白質是HEK-dtps1的3倍，不溶性蛋白質和ubiquitinated蛋白的數量顯著增加，而HEK-dtps1細胞無明顯變化。海藻糖保護細胞免遭缺氧損傷的作用機制，可能與海藻糖-蛋白質的相互作用減少蛋白質變性有關。保護生物體免受缺氧的損傷海藻糖的生物學特性食品工業(yè)中的應用醫(yī)藥領域中的應用化妝品中的應用研究與應用糖藥物 性質1：防止淀粉老化海藻糖在防止淀粉老化方面效果極佳，因此運用在年糕，面類，米飯，奶油類，調味汁和炸餅等使用淀粉的食品方面很有效，尤其在低溫和冷凍條件下其效果更明顯。海藻糖食品

9、工業(yè)中的應用性質2：防止蛋白質性質變化海藻糖在冷凍，冷藏，烘干時防止蛋白質性質變性質3：抑制脂肪腐爛脂肪在酸化或受到加水分解時會導致產生過酸化物或發(fā)揮性醛等，會影響食品口味甚至導致無法食用。大部分食品多多少少含有脂肪，抑制脂肪變質是保證食品質量的重要環(huán)節(jié)。海藻糖在此環(huán)節(jié)能發(fā)揮其抑制脂肪變質的效果。性質4：矯味，矯香作用少量添加一些物質，方調整食品口味和香味，這種現象叫做矯味，矯香作用。若把海藻糖少量添加在食品材料里，就可起到廣泛的矯味，矯香作用。性質5：抑制產生魚腥味例如烤青魚時會產生很難聞的三甲胺氣體。加熱之前添加海藻糖會抑制三甲胺氣體的產生，減輕其腥味。性質6：細胞組織安定化和保持鮮度效果

10、烘干解凍動植物時細胞組織會失去水分，海藻糖代替水分起保鮮作用，保持蔬菜，肉類，水果類的鮮度。 海藻糖在化妝品上的應用是基于其具有優(yōu)異的保持細胞活力和生物大分子活性的特性。皮膚細胞，尤其是表皮細胞在高溫、高寒、干燥、強紫外線輻射等環(huán)境下，極易失去水分發(fā)生角質化，甚至死亡脫落使皮膚受損。海藻糖在這種情況下能夠在細胞表層形成一層特殊的保護膜，從膜上析出的粘液不僅滋潤著皮膚細胞，還具有將外來的熱量輻射出去的功能。從而保護皮膚不致受損。隨著人們對海藻糖功能和作用的認識，海藻糖作為新一代的超級保濕因子將成為化妝品市場消費的一個熱點。目前，國內外已有不少廠家成功將海藻糖添加到化妝品中。超級防曬保濕因子海藻糖

11、大量的研究與實踐表明，海藻糖能有效地保護表皮細胞膜結構，活化細胞，調理肌膚，令肌膚健康自然、有彈性。表皮細胞在高溫、高寒、干燥、強紫外線輻射等環(huán)境下，極易失去水分而使皮膚受損，海藻糖在這種情況下能夠在細胞表層形成一層特殊的保護膜，保持皮膚原有營養(yǎng)和水分，避免皮膚曬傷及黑色素沉淀，有效抵抗皮膚老化現象；從膜上析出的粘液可溫和滋潤肌膚，使肌膚瑩亮、光澤、柔嫩。目前國內外一些比較著名的化妝品企業(yè)，如范思哲系列化妝品、雪白系列化妝品、草木年華海藻糖活泉補水系列化妝品等都已將產品中的海藻糖作為產品宣傳的重點內容。海藻糖在化妝品中的應用 海藻糖可應用于研究用生物試劑的保存 例如各種工具酶、細胞膜、細胞器、

12、抗體、抗原及病毒等等，使得生命科學研究更為方便快捷有效，英國大學Camilo.C等詳細的研究了海藻糖對DNA限制性內切酶DNA連接酶和DNA聚合酶的保護作用，結果表明，所有加入海藻糖干燥的酶樣，在70保存35天或在37保存9個月后，其活力并無損失，仍能精確的將DNA截斷。我國中科院微生物研究所應用海藻糖干燥制備、用于人血清膽固醇測定的三種診斷工具酶，在室溫下長期保存后，活性保持率都在90%以上，現已成功的進入于臨床應用。這是目前其它種類的保護劑都不可能達到的效果，利用海藻糖作為診斷工具酶等生物試劑的穩(wěn)定劑和保護劑，可置于常溫條件下干燥并保存，不僅簡化了生物試劑的制備過程，也給我國幅員廣大的農村

13、地區(qū)患者的疾病診治帶來便利。海藻糖在醫(yī)藥領域中的研究與應用 海藻糖在醫(yī)藥領域中的研究與應用保存組織、器官 移植物的缺乏和缺血再灌注損傷是器官移植中存在的嚴重問題，有效保存移植物是解決這一問題的主要辦法之一。 動物實驗表明，對犬肺進行12 h的保存移植后，用含海藻糖的器官保存液保存的肺的肺泡氧分壓明顯高于不含海藻糖的器官保存液。犬氣管在含有海藻糖的保存液中低溫保存9個月，移植后存活2個月而未發(fā)現并發(fā)癥。 文獻報道，使用含海藻糖的器官保存液（ET-Kyoto）保存肺（缺血長達413 min），成功地對肺氣腫患者進行了肺移植。臨床應用器官保存液ET-Kyoto已成功地對5例患者進行了肺移植。ET-Kyoto還用于12例腎移植、9例截肢再植入患者，臨床效果滿意。含有海藻糖的器官保存液的開發(fā)，延長了器官保存時間，將有利于增加供體的貯庫，提高器官移植的選擇性。 海藻糖在醫(yī)藥領域中的研究與應用降低黏膜給藥刺激 海藻糖無毒副作用，作為藥用輔料用于滴鼻液中，可降低藥物對鼻黏膜的刺激，尤其是對鼻黏膜刺激性強的藥物。 Mizumachi等將市售的兩種滴鼻液中分別加入5的