Iotrochota属海绵的研究进展
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[关键词] 海绵；iotrochota属
[中图分类号] R282.77 [文献标识码]A [文章编号]1673-7210（2008）10（b）-016-03
海绵是一种最原始、最低等的多细胞动物，全世界约有1.5万种，全系水生，大多数生活在海洋，少数生活于淡水中。从赤道到两极，从潮间带到5000 m的深海都有海绵的踪影。根据骨针的成分和形状，海绵分为钙质海绵纲(Calcarea)、六放海绵纲(Hexactinellida)和寻常海绵纲(Demospongiae)。Iotrochota属海绵为寻常海绵纲角质海绵亚纲(Ceractinomorpha)多骨海绵目(Poecilosclerida)的Iotrochotidae科海绵[1]。国内外学者对该属下不同产地的多种海绵进行了研究，主要包括其化学成分、生物活性、共生菌以及系统分类与进化等方面的研究。本文就目前对Iotrochota属海绵的研究进展作一综述。
1 化学成分
1.1 生物碱类
Carletti等[2]发现印度洋海绵I. purpurea的乙醇提取物对海胆卵的分裂具有抑制作用，并在活性示踪下分离得到已知的6-溴-吲哚生物碱(1)和新生物碱matemone(2)。2除具有抑制海胆卵分裂的活性IC50＝35 g/ml外，对三种肿瘤细胞系NSCLC-N6 L16(肺癌细胞)、Mia PaCa-2(胰腺癌细胞)和 DU145(前列腺癌细胞)具有中等强度的细胞毒活性(IC50分别为30、24、27 g/ml。此外，matemone对金色葡萄球菌(Staphyloccocus aureus)具有抗菌活性。采用HPLC对其潜在的DNA嵌入活性进行研究，发现其具有显著的DNA结合能力。Dellar等[3]从海绵Iotrochota sp.中获得一个吲哚丙烯酸酯3，并通过合成确证了其结构。2005年Li等[4]从我国南海海绵I. birotulata的甲醇提取物中也分离得到了化合物1，还获得4个吲哚生物碱4~7，这是海绵I. birotulata中含溴代吲哚衍生物的首次报道。Chan等[5]研究了采自印太地区的海绵Iotrochota sp.，发现其乙醇提取物显示出很好的ATP-柠檬酸裂解酶抑制活性，但直接分离未得到纯的活性成分。采用2 mol/L盐酸的甲醇溶液对提取物进行温和酸水解，水解产物经反复HPLC分离得到一个紫色化合物8，命名为purpurone。该化合物的前体物被认为是其与糖或蛋白的结合物。Purpurone代表了一类新的海洋天然产物，它具有ATP-柠檬酸裂解酶抑制活性(IC50为7 g/ml，且呈剂量依赖关系。细胞毒性测试显示其对Hep G2细胞无细胞毒活性，在100 g/ml也不能降低细胞的ATP水平。初步研究显示，purpurone能减少脂肪酸的生物合成。化合物1~8的结构见图1。
1.2 酪氨酸衍生物
溴代酪氨酸衍生物通常主要在Verongida目海绵中出现，因此被认为是Verongida目海绵的分类标志[6]。有趣的是，多个卤代酪氨酸衍生物相继在Iotrochota属海绵中被发现，如从马达加斯加采集的海绵I. purpurea中分离得到两个新的溴代酪氨酸衍生物itampolins A(9)和B(10)[7]后，Costantino等[8]又从加勒比海绵I. birotulata中分离得到3个新颖的卤代代谢物11~13。这3个新化合物分子中出现了甲羟戊酸衍生的结构单元，这对于酪氨酸的卤代衍生物来说是罕见的。化合物9~13的结构见图2。
1.3 甾体
文献报道的海绵中的脱皮素主要是从两种海绵Agelas dispar[9]和Ptilocaulis spiculifer[10]中发现的。在对加勒比海绵I. birotulata的研究中分离得到了5个脱皮甾醇14~18，14为新化合物，15~18为已知物[11]。此外，从我国南海海绵I. birotulata中分离得到了5个具有6-羟基-4-烯-3-酮骨架的甾醇19~23[12]，其中20和23为新的甾醇，19是首次从海洋生物中分离得到的。化合物21最初是从褐藻Turbinaria conoides中发现，它对P-388，A-549和HT-29三种肿瘤细胞的生长具有显著的抑制活性，对KB细胞具有中等强度的细胞毒活性[13]。化合物14~23的结构见图3。
1.4 神经酰胺类
梁利岩、邓松之等[14-16]通过对我国南海绣球海绵I. ridley的研究，分离得到两个神经酰胺24、25和一个新的鞘糖脂Iotroridoside-A(26)，但均未阐明其立体构型。化合物26的支链二十四碳烯酰胺基具有独特的双键片段，这种新型骨架结构是以往所获得的此类天然产物所没有的。活性研究发现，Iotroridoside-A对小鼠白血病细胞L1210具有很强的体外细胞毒活性(ED50 =80 ng/ml)。Muralidhar等[17,18]从印度洋海绵I. baculifera中除了分离到新的神经鞘脂27和鞘糖脂Iotroridoside-B(28)外，还得到已知化合物29和一个4组分的混合物30~33，其中两个成分为新化合物。化合物24~33的结构见图4。
1.5 其他化学成分
田春雷等[19]从南海海绵I. rialey中分离到鲨肝醇34，据报道，该长链甘油醚具有细胞毒性活性，有增加白细胞和抗放射线的作用，有助于肿瘤的治疗，是目前临床应用的增加人体白细胞的药物[20]。在南海海绵I. birotulata中还发现了羟基丁烯酸内酯35[4]。化合物34~35的结构见图5。Litchfield等[21]对寻常海绵纲的20属海绵的脂肪酸组成进行检测，发现Iotrochota属海绵的C24~C30脂肪酸含量较高(34%～79%)，这些特征性的脂肪酸大多含有多个不饱和碳。Kaestner[22]报道了海绵I. birotulata富含溴和碘，骨针部含碘量达0.12%～1.21%，含溴量达0.16%～2.66%，并以与海绵硬蛋白相结合的形式存在。
2 蛋白质类
1978年Corbett[23]发现海绵I. birotulata具有过氧化物酶活性，并对海绵动物门中首次发现的这种过氧化物酶进行了报道。在后续的研究中，两个离子特征和底物特异性不同的过氧化物酶从海绵I. birotulata中被分离得到[24]。这两个酶均为血红蛋白络合物，需与二价金属离子结合才具有活性。它们都能催化很多底物的氧化，其中一个酶具有类似于陆生真菌的氯过氧化物酶的特异性，即在特定条件下具有过氧化物酶功能，在其他条件下又显示出卤化酶功能。这些研究结果了过去认为海绵动物门不含过氧化物酶的论断[25]，多种卤代化合物不断从海绵中分离得到也为这些过氧化物酶的存在提供了有力佐证。另外，从加勒比海绵I. birotulata的分泌物中分离出一种被命名为Iotrochotin(IOT)的蛋白，这种新颖的毒素能选择性透化突触小体[26]。
3 共生菌
Jiang等[27]对从南海海绵Iotrochota sp.中分离出的放线菌进行了研究，基于16S rRNA序列的系统进化分析显示这些放线菌属于链霉菌(Streptomyces)、纤维菌（Cellulosimicrobium）和诺卡土壤菌(Nocardiopsis)属，其中链霉菌为共生体中占优势的属。这是从海绵中分离出Cellulosimicrobium属菌的首次报道。编码聚酮合成酶(PKS)和非核糖体肽合成酶(NRPS)的基因筛选揭示了这个放线菌群广阔的代谢潜力和遗传进化趋异性。
4 结语
在Iotrochota属海绵中已发现生物碱、甾体、酪氨酸衍生物、神经酰胺、脂肪酸、甘油醚、酶和毒素等多种类型的成分。值得一提的是，溴代酪氨酸衍生物通常都出现在Verongida目海绵中，被认为是Verongida目海绵的特征成分和分类标志[6]，而在分类学上与Verongida目亲缘关系较远的Poecilosclerida目Iotrochota属海绵中却发现了多个溴代酪氨酸衍生物，因此是否将溴代酪氨酸衍生物作为Verongida目海绵的分类依据仍值得商榷。在海洋天然产物中碘代物大多是从含碘量较高的红藻(含碘量达湿重的0.5％)中分离得到，在海绵中则较少见。在碘含量较高的海绵I. birotulata中碘代谢产物的发现也证实了其存在与高浓度碘的关系，说明碘代谢产物的生物合成并不是与特异的过氧化物酶的存在有关，而是与有机体从海水中富集碘的能力有关。
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(收稿日期：2008-03-28)
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