藻蓝蛋白的药理活性

概述^[1-2]

藻胆蛋白是藻类特有的捕光色素蛋白，主要可以分为藻红蛋白、藻蓝蛋白、别藻蓝蛋白和藻红蓝蛋白。藻蓝蛋白(phycocyanin，PC)是一种深蓝色粉末，它既是蛋白质又是良好的天然食用色素，多见于螺旋藻、鱼腥藻、地木耳中，其中螺旋藻细胞中的蛋白质含量丰富，PC占总蛋白质的7%左右。PC具有抗癌、抗氧化、治疗脑缺血损伤、提高机体免疫力等多种生理功能，有关PC的研究已经成为天然海药物的研究热点。PC的提取分离技术也成为时下人们所关注的问题之一。

药理活性^[1-2]

1. 抗炎作用

首先，藻蓝蛋白可以抑制鲁米诺在碱性条件下的氧化发光反应，作用于吞噬细胞呼吸爆发，使自由基(·OH，H2O2，RO·)和多余过氧化物减少，从而达到抑制作用。有证据表明活性氧如超氧阴离子，过氧化氢和羟基自由基，可以使花生四烯酸级联，从而造成肥大细胞脱颗粒并释放组胺、5-羟色胺、肿瘤坏死因子和其他炎症介质。而藻蓝蛋白正好能够清除过氧化物，羟基和烷基自由基。为了了解藻蓝蛋白对H2O2和·OH潜在的清除能力，研究了其对过氧化氢诱导的体外炎症反应模型的抑制作用。结果显示，藻蓝蛋白减轻了葡萄糖氧化酶在小鼠爪子上引起的水肿。因此，藻蓝蛋白对·OH的清除效果使它具有了抗炎作用。

2. 抗氧化活性与保护肝脏的作用

研究藻蓝蛋白对用R-(+)-长叶薄荷酮和CCl4诱导的大鼠肝毒性药理活性。结果显示藻蓝蛋白可以显著降低两种化合物产生大量自由基引起的肝毒性。结果显示，藻蓝蛋白显著降低了枯否细胞的吞噬功能和相关的呼吸爆发活动，其原理是藻蓝蛋白减少了氧化应激产生的肿瘤坏死因子TNF-α和甲亢状态下产生的一氧化氮。所以我们认为，藻蓝蛋白的保肝作用主要归功于其抑制了氧化反应中活性代谢产物的生成以及有效的消除自由基。此外，藻蓝蛋白还可以抑制细胞色素P450介导的一些反应，例如，抑制P450参与的氧化反应活性代谢物的生成。藻蓝蛋白可以抑制由CCl4诱导的大鼠体内肝脏脂质过氧化反应。

3. 抗氧化作用与消除白内障作用

藻蓝蛋白通过线粒体和未折叠蛋白反应途径抑制D-半乳糖诱导的人晶状体上皮细胞凋亡。晶状体上皮细胞凋亡是白内障形成的重要原因，预防LEC细胞凋亡可以作为白内障的一种治疗策略。实验结果表明藻蓝蛋白可以通过调节体内外抗氧化酶的水平，以致减少体内氧化应激反应，降低了亚硒酸钠诱导的白内障的发病率。

4. 抗氧化活性与保护血管作用

1999年提出动脉粥样硬化是一种炎症性疾病，具有慢性炎症反应病理过程的特征。实验证实螺旋藻中的藻蓝蛋白通过抑制活性自由基和环氧合酶-2的生成，从而提高了体内抗氧化酶的水平，有效改善了动脉粥样硬化动物氧化应激所造成的炎症损伤，并具有调节血脂的作用。

5.抗氧化活性与神经保护作用

抗氧化能力的下降和氮氧活性自由基的增加与人体器官老化和神经退行性疾病有很大关联。在某些动物模型中注射SOD，发现其可以抑制这些模型的炎症反应，在离体免疫细胞以及动物和人类体内，可以增加免疫功能的某些分子表达。许多临床试验报告表明，在脑损伤或梗死的患者的脑脊液和脑组织中，细胞因子的表达明显增加。藻蓝蛋白的抗氧化性可能作用在细胞因子上，从而及时修复脑损伤，抑制细胞坏死。

6. 预防肿瘤作用

邻苯三酚红漂白实验结果显示，藻蓝蛋白辅基比藻蓝素对过氧亚硝基阴离子有更强的清除作用，而藻蓝素也很显著的抑制了过氧亚硝基阴离子造成的DNA单链断裂，并呈剂量依赖关系，这种效果可能为预防细胞发生癌变打下了基础。当TPA诱导的小鼠出现肿瘤关键特征因子，如鸟氨酸脱羧酶，环氧合酶-2，白细胞介素6和磷酸化信号转导及转录活化因子3的表达时，使用藻蓝蛋白可抑制这些由TPA引起的肿瘤关键特征因子的表达，并且具有剂量依赖性。对藻蓝蛋白的抗氧化和抑制癌细胞生长进行了研究。通过荧光和相差显微镜观察到藻蓝蛋白可抑制HT-29(结肠癌)和A549(肺癌)细胞的生长，使癌细胞的DNA在G(0)/G(1)期停滞和裂解。

另外，藻蓝蛋白对于化疗过程中产生的机体氧化应激损伤的良好保护能力。藻蓝蛋白可以防止顺铂引起的谷胱甘肽还原酶的降低，减少过氧化氢的含量，维持血液中尿素氮的水平，对氧化应激有良好的抑制作用，具有抑制顺铂所致的肾毒性的作用。不仅如此，多年癌症研究证明，恰当的药物的组合可以有效的提高单一药物在治疗方案中的安全性和有效性。

制备^[3]

传统的PC分离提纯技术一般通过超声、反复冻融、酶解和高压均质等方法使细胞裂解获得PC粗提液，之后将(NH4)2SO4沉淀法与多种色谱层析法结合使用，从而达到分离纯化的目的。此类方法存在步骤繁琐、蛋白质损失量较大、难以规模化推广，且高于50%的生产成本用在纯化的过程中等缺点。为解决PC纯度问题，近几十年来出现了一系列分离纯化PC的技术，其主要目标是为了改善PC的品质，它们的分离提纯工艺大致相同，但却在分离提纯时间、成本、回收率、纯度等方面各有所长。目前，PC常用的分离纯化技术有盐析、双水相萃取、反胶团萃取、柱层析等几种。

主要参考资料

[1] 功能食品藻蓝蛋白的生理活性研究进展

[2] 藻蓝蛋白抗氧化作用及其药理活性研究进展

[3]藻蓝蛋白分离纯化技术及其影响因素分析