糖藥物之海藻糖.ppt

海藻糖 2013級(jí)藥學(xué)一班侯婷婷 2013級(jí)一班XXX 糖藥物 海藻糖 基本介紹 研究與應(yīng)用 生物學(xué)特性 海藻糖是由兩個(gè)葡萄糖分子以1 1 糖苷鍵構(gòu)成的非還原性糖 有3種異構(gòu)體即海藻糖 異海藻糖 和新海藻糖 并對(duì)多種生物活性物質(zhì)具有非特異性保護(hù)作用 科學(xué)家們發(fā)現(xiàn) 沙漠植物卷葉柏在干旱時(shí)幾近枯死 遇水后卻又可以奇跡般復(fù)活 高山植物復(fù)活草能夠耐過(guò)冰雪嚴(yán)寒 一些昆蟲在高寒 高溫和干燥失水等條件下不凍結(jié) 不干死 就是它們體內(nèi)的海藻糖創(chuàng)造的生命奇跡 海藻糖因此在科學(xué)界素有 生命之糖 的美譽(yù) 國(guó)際權(quán)威的 自然 雜志曾在2000年7月發(fā)表了對(duì)海藻糖進(jìn)行評(píng)價(jià)的專文 文中指出 對(duì)許多生命體而言 海藻糖的有與無(wú) 意味著生命或者死亡 基本介紹 生物學(xué)特性 穩(wěn)定生物膜和蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu) 保護(hù)生物體免受熱和干燥的損傷 保護(hù)生物體免受氧化應(yīng)激的損傷 保護(hù)生物體免受缺氧的損傷 海藻糖的生物學(xué)特性 目前已公認(rèn) 海藻糖能穩(wěn)定生物膜和蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu) 對(duì)生物大分子有保護(hù)作用 其作用機(jī)制主要有3種假說(shuō)解釋 分別是 水替代 假說(shuō) 玻璃態(tài) 假說(shuō)和 優(yōu)先排阻 假說(shuō) 這些假說(shuō)基本上都認(rèn)為海藻糖的這種保護(hù)作用與海藻糖和生物大分子形成 分子復(fù)合物 有關(guān) 穩(wěn)定生物膜和蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu) 海藻糖的生物學(xué)特性 保護(hù)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極端的條件下積累大量的海藻糖 采用轉(zhuǎn)基因技術(shù)將海藻糖生物合成基因轉(zhuǎn)入動(dòng)植物細(xì)胞中 可提高細(xì)胞對(duì)干旱和干燥的耐受 實(shí)驗(yàn)表明一種轉(zhuǎn)基因稻中海藻糖的含量是非轉(zhuǎn)基因稻的2 10倍 在鹽 干旱和低溫等脅迫條件下 此轉(zhuǎn)基因稻能更好的調(diào)節(jié)礦物質(zhì)的平衡 較少受到損傷 能正常生長(zhǎng) 正常的人纖維母細(xì)胞對(duì)干燥非常敏感 而轉(zhuǎn)基因人纖維母細(xì)胞在干燥的環(huán)境中能存活5d 3 海藻糖可有效地降低角膜上皮細(xì)胞在干燥環(huán)境中的死亡率 保護(hù)角膜組織 Matsuo等 4 采用不同條件預(yù)培養(yǎng)人體角膜上皮細(xì)胞15min 再將細(xì)胞置于室溫 室內(nèi)濕度的環(huán)境中干燥30min 經(jīng)熒光染色觀察存活和死亡細(xì)胞數(shù)目 結(jié)果用海藻糖溶液預(yù)培養(yǎng)的角膜上皮細(xì)胞在干燥環(huán)境中的死亡率顯著降低 海藻糖的生物學(xué)特性 神奇的耐旱植物 九死還魂草 這種植物學(xué)名叫卷柏 又叫 九死還魂草 之所以叫這個(gè)名字 是因?yàn)樵诟珊导竟?jié)它們能拋棄體內(nèi)70 以上的水分 一旦雨水降臨 就立馬回復(fù)綠意和生機(jī) 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?yàn)檫@些草 確切地講是蕨類植物 的細(xì)胞里可以生產(chǎn)抵御干旱的物質(zhì) 海藻糖 由兩個(gè)葡萄糖分子合成 不管是動(dòng)物還是植物細(xì)胞內(nèi)都有一個(gè)微小的水環(huán)境 各種細(xì)胞器 蛋白質(zhì)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(tuán) 那生產(chǎn)代謝工作的流水線就完全被破壞 細(xì)胞也難逃死亡的厄運(yùn) 而卷柏的海藻糖 正是幫助它們的細(xì)胞在脫水時(shí)維持較為穩(wěn)定 流水線 的結(jié)構(gòu) 以等待甘霖降落 順便說(shuō)一句 不光是卷柏 有些動(dòng)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(nèi)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(hù)白假絲酵母菌和釀酒酵母免受氧化應(yīng)激的損傷 海藻糖缺陷型白假絲酵母菌突變株對(duì)嚴(yán)重的氧化應(yīng)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(nèi)海藻糖積累 再使其處于氧化應(yīng)激環(huán)境 細(xì)胞的活性明顯提高 當(dāng)恢復(fù)其正常生長(zhǎng)條件 海藻糖的含量及其對(duì)氧化應(yīng)激的耐受迅速降低至原來(lái)的水平 與野生型相比 海藻糖合成缺陷釀酒酵母突變株對(duì)氧化應(yīng)激較為敏感 即使受短暫的氧化應(yīng)激 其體內(nèi)的損傷蛋白質(zhì)亦會(huì)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(duì)氧化應(yīng)激的耐受 氧自由基可使細(xì)胞蛋白質(zhì)中的氨基酸受損而導(dǎo)致對(duì)細(xì)胞的損傷 而細(xì)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(duì)哺乳動(dòng)物細(xì)胞的損傷還有待于進(jìn)一步證實(shí) 保護(hù)生物體免受氧化應(yīng)激的損傷 海藻糖的生物學(xué)特性 動(dòng)物組織在遭受5 10min的嚴(yán)重缺氧或缺血 就會(huì)受到不可逆轉(zhuǎn)的損傷 而果蠅屬動(dòng)物處在完全氮?dú)獾沫h(huán)境中4h卻不受損傷 這與果蠅屬動(dòng)物體內(nèi)海藻糖的濃度較高密切相關(guān) 研究者將tps1基因 海藻糖 6 磷酸合酶基因 導(dǎo)入蒼蠅體內(nèi) 使其過(guò)分表達(dá) 結(jié)果蒼蠅體內(nèi)海藻糖水平提高 而且對(duì)缺氧的耐受性增加 體外實(shí)驗(yàn)還表明 海藻糖可減少由于缺氧而導(dǎo)致的蛋白質(zhì) 如Na K ATP酶 聚集 海藻糖可保護(hù)哺乳動(dòng)物細(xì)胞免受缺氧的損傷 研究者用重組質(zhì)粒將tps1基因轉(zhuǎn)入到人的HEK 293細(xì)胞中 在葡萄糖缺少的條件下培養(yǎng)細(xì)胞 轉(zhuǎn)入tps1基因的HEK 293細(xì)胞 HEK dtps1細(xì)胞 并沒(méi)有代謝細(xì)胞內(nèi)的海藻糖 在缺氧條件下 細(xì)胞內(nèi)的海藻糖反而增多 對(duì)缺氧的耐受性增加 為探討海藻糖保護(hù)細(xì)胞免遭缺氧損傷的作用機(jī)制 研究者分析了蛋白質(zhì)的溶解性和ubiquitinated蛋白的數(shù)量 結(jié)果處于低氧條件下3d HEK 293細(xì)胞中的不溶性蛋白質(zhì)是HEK dtps1的3倍 不溶性蛋白質(zhì)和ubiquitinated蛋白的數(shù)量顯著增加 而HEK dtps1細(xì)胞無(wú)明顯變化 海藻糖保護(hù)細(xì)胞免遭缺氧損傷的作用機(jī)制 可能與海藻糖 蛋白質(zhì)的相互作用減少蛋白質(zhì)變性有關(guān) 保護(hù)生物體免受缺氧的損傷 海藻糖的生物學(xué)特性 食品工業(yè)中的應(yīng)用 醫(yī)藥領(lǐng)域中的應(yīng)用 化妝品中的應(yīng)用 研究與應(yīng)用 糖藥物 性質(zhì)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(yùn)用在年糕 面類 米飯 奶油類 調(diào)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 海藻糖食品工業(yè)中的應(yīng)用 性質(zhì)2 防止蛋白質(zhì)性質(zhì)變化海藻糖在冷凍 冷藏 烘干時(shí)防止蛋白質(zhì)性質(zhì)變 性質(zhì)3 抑制脂肪腐爛脂肪在酸化或受到加水分解時(shí)會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生過(guò)酸化物或發(fā)揮性醛等 會(huì)影響食品口味甚至導(dǎo)致無(wú)法食用 大部分食品多多少少含有脂肪 抑制脂肪變質(zhì)是保證食品質(zhì)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(zhì)的效果 性質(zhì)4 矯味 矯香作用少量添加一些物質(zhì) 方調(diào)整食品口味和香味 這種現(xiàn)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(zhì)5 抑制產(chǎn)生魚腥味例如烤青魚時(shí)會(huì)產(chǎn)生很難聞的三甲胺氣體 加熱之前添加海藻糖會(huì)抑制三甲胺氣體的產(chǎn)生 減輕其腥味 性質(zhì)6 細(xì)胞組織安定化和保持鮮度效果烘干解凍動(dòng)植物時(shí)細(xì)胞組織會(huì)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(yīng)用是基于其具有優(yōu)異的保持細(xì)胞活力和生物大分子活性的特性 皮膚細(xì)胞 尤其是表皮細(xì)胞在高溫 高寒 干燥 強(qiáng)紫外線輻射等環(huán)境下 極易失去水分發(fā)生角質(zhì)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(xì)胞表層形成一層特殊的保護(hù)膜 從膜上析出的粘液不僅滋潤(rùn)著皮膚細(xì)胞 還具有將外來(lái)的熱量輻射出去的功能 從而保護(hù)皮膚不致受損 隨著人們對(duì)海藻糖功能和作用的認(rèn)識(shí) 海藻糖作為新一代的超級(jí)保濕因子將成為化妝品市場(chǎng)消費(fèi)的一個(gè)熱點(diǎn) 目前 國(guó)內(nèi)外已有不少?gòu)S家成功將海藻糖添加到化妝品中 超級(jí)防曬保濕因子 海藻糖大量的研究與實(shí)踐表明 海藻糖能有效地保護(hù)表皮細(xì)胞膜結(jié)構(gòu) 活化細(xì)胞 調(diào)理肌膚 令肌膚健康自然 有彈性 表皮細(xì)胞在高溫 高寒 干燥 強(qiáng)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(xì)胞表層形成一層特殊的保護(hù)膜 保持皮膚原有營(yíng)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(xiàn)象 從膜上析出的粘液可溫和滋潤(rùn)肌膚 使肌膚瑩亮 光澤 柔嫩 目前國(guó)內(nèi)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(bǔ)水系列化妝品等都已將產(chǎn)品中的海藻糖作為產(chǎn)品宣傳的重點(diǎn)內(nèi)容 海藻糖在化妝品中的應(yīng)用 海藻糖可應(yīng)用于研究用生物試劑的保存例如各種工具酶 細(xì)胞膜 細(xì)胞器 抗體 抗原及病毒等等 使得生命科學(xué)研究更為方便快捷有效 英國(guó)大學(xué)Camilo C等詳細(xì)的研究了海藻糖對(duì)DNA限制性內(nèi)切酶DNA連接酶和DNA聚合酶的保護(hù)作用 結(jié)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(gè)月后 其活力并無(wú)損失 仍能精確的將DNA截?cái)?我國(guó)中科院微生物研究所應(yīng)用海藻糖干燥制備 用于人血清膽固醇測(cè)定的三種診斷工具酶 在室溫下長(zhǎng)期保存后 活性保持率都在90 以上 現(xiàn)已成功的進(jìn)入于臨床應(yīng)用 這是目前其它種類的保護(hù)劑都不可能達(dá)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(hù)劑 可置于常溫條件下干燥并保存 不僅簡(jiǎn)化了生物試劑的制備過(guò)程 也給我國(guó)幅員廣大的農(nóng)村地區(qū)患者的疾病診治帶來(lái)便利 海藻糖在醫(yī)藥領(lǐng)域中的研究與應(yīng)用 海藻糖在醫(yī)藥領(lǐng)域中的研究與應(yīng)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(yán)重問(wèn)題 有效保存移植物是解決這一問(wèn)題的主要辦法之一 動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明 對(duì)犬肺進(jìn)行12h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(gè)月 移植后存活2個(gè)月而未發(fā)現(xiàn)并發(fā)癥 文獻(xiàn)報(bào)道 使用含海藻糖的器官保存液 ET Kyoto 保存肺 缺血長(zhǎng)達(dá)413min 成功地對(duì)肺氣腫患者進(jìn)行了肺移植 臨床應(yīng)用器官保存液ET Kyoto已成功地對(duì)5例患者進(jìn)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(kāi)發(fā) 延長(zhǎng)了器官保存時(shí)間 將有利于增加供體的貯庫(kù) 提高器官移植的選擇性 海藻糖在醫(yī)藥領(lǐng)域中的研究與應(yīng)用 降低黏膜給藥刺激海藻糖無(wú)毒副作用 作為藥用輔料用于滴鼻液中 可降低藥物對(duì)鼻黏膜的刺激 尤其是對(duì)鼻黏膜刺激性強(qiáng)的藥物 Mizumachi等將市售的兩種滴鼻液中分別加入5