世界不思議

形態如外星生物流淌著藍色的血液,卻有著意想不到的醫學價值

鱟是一種古老而已讓人感覺陌生的生物,鱟的祖先出現在地質歷史時期古生代的泥盆紀,當時恐龍尚未崛起,原始魚類剛剛問世,隨著時間的推移,與它同時代的動物或者進化、或者滅絕,而惟獨只有鱟從4 億多年前問世至今仍保留其原始而古老的相貌,所以鱟有“活化石”之稱。最早的鱟化石見於奧陶紀(5.05億~4.38億年前),形態與現代鱟相似的鱟化石出現於侏儸紀(2.08億~1.44億年前)。

鱟與三葉蟲很像但並不是一個物種,鱟又稱馬蹄蟹,但不是蟹,而與蠍、蜘蛛以及已滅絕的三葉蟲有親緣關係。

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鱟屬於肢口綱(Merostomata)劍尾目(Xiphosura)的海生節肢動物,鱟形似蟹,身體呈青褐色或暗褐色,包被硬質甲殼,有四隻眼睛,其中兩隻是複眼[1] ,頭胸甲前端有0.5毫米的兩隻小眼睛,對紫外光最敏感,只用來感知亮度,頭胸甲兩側有一對大複眼。雖然鱟可以背朝下拍動鰓片以推進身體遊泳,但通常將身體彎成弓形,鑽入泥中,然後用尾劍和最後一對步足推動身體前進。

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鱟的最大特徵是擁有藍色的血液,這種血液不僅外觀奇特而且因為其含有多種獨特成分對於人來有極高的研究和利用價值。

關於鱟血的研究最早是在1956年,馬賽諸賽海洋生物實驗室的Bang發現給鱟注入革蘭氏陽性細菌後引起鱟血凝集反應。隨後Bang和血液病學專家對此進行了深入研究發現引起這種反應的成分位於鱟血的變形細胞中,並用鱟血細胞變形細胞的溶解物建立了一種檢測內毒素的敏感方法,可檢測出0.5 ng/ml的內毒素。

20世紀70年代美國提取變形細胞溶解物製成鱟試劑,創建了檢測微量內毒素的檢測技術。鱟試劑是國際上至今為止檢測內毒素最好的方法,它簡單﹑快速﹑靈敏,可以準確、快速的檢測人體內部組織是否因細菌感染而致病,因而被歐美藥典及我國藥典定為法定內毒素檢查法,並已被世界各國所採用。鱟試劑可以檢測出每克食品中低於1ng(1克=1000000000ng)的內毒素含量,在製藥領域,鱟試劑可以用於藥品的質量控制、臨床的輔助診斷、藥物療效驗證、醫療器械檢測及生產過程中質量的監控。

除了可以製成鱟試劑,鱟血還有很多價值。2011年4月7日世界衛生組織發出了“抗生素耐藥性:今天不採取行動,明天就無藥可用” 的呼籲。研究開發安全無藥物殘留、無耐藥性的抗菌試劑成了一項重要而迫切的科學問題。抗菌肽自1972年發現以來,以全新的抗菌機理和卓越的效果一直被認為是開發抗菌藥物的新方向。抗菌肽不僅可以直接殺滅侵入體內的病原微生物,還在宿主固有免疫應答的不同階段表現出多種有益作用,抗菌肽有望成為未來抗生素的替代品。

通過對鱟血細胞的酸提取液經過層析分離得到鱟素。作為一種抗菌肽,鱟素具有很好的抗菌作用,實驗表明鱟素在較低濃度就可以抑制革蘭氏陰性菌(大腸桿菌、綠膿桿菌)和革蘭氏陽性菌(枯草芽孢桿菌、金黃色葡萄球菌)的生長,其中以葡萄球菌對鱟素的反應最為敏感,其最小致死量為10微克/毫克。

鱟素具有極強的抗菌活性,它是鱟血細胞用以抵抗入侵微生物的自我防禦系統的主要組分,帶正電荷的鱟素可與細菌細胞膜上的脂質互相作用,破壞細胞膜的通透性,使細胞內的鉀離子外流,殺死細菌。經過鱟素處理的細菌,細胞內無機磷和大分子洩露嚴重,細胞壁膜和菌體遭到不同程度的破壞。鱟素可與細菌基因組DNA和質粒DNA結合,高濃度的鱟素可使DNA發生斷裂,進而使質粒DNA的複製和轉錄功能受到抑制。

除此之外鱟素還能有效的抑制癌細胞的增殖活動,具有與癌細胞誘導分化物相似的抗腫瘤效果。實驗表明經鱟素處理人胃癌BGC823細胞的生長抑制率達到62.67%,細胞分裂指數下降40.91%。人肝癌SMMC-7721細胞的生長抑制率為55.5​​7%,細胞分裂指數抑制率達43.68%。鱟素還具有與正丁酸鈉等誘導分化物相似的改變人胃癌細胞形態與超微結構惡性表型特徵的作用,和與誘導分化物協同加成的誘導分化效果。更令人驚喜的是對美洲鱟素的部分氨基酸進行定點突變得到的多肽T22,能抑制HIV在體外的基因複製,從而阻斷HIV對細胞的裂解作用。

近年來,由於鱟資源在應用價值的逐步發現,利用日益廣泛,再加上海洋汙染等原因,鱟的數量明顯下降,目前我國鱟資源已面臨枯竭的危險。隨著對鱟資源認識的日益深入,對鱟資源的保護工作也在展開。我國成立了遂溪自然保護區、平潭島特別保護區等,不斷加大中國鱟的保護力度,禁止任何單位和個人捕捉、馴養繁殖、經營利用、收購、出售中國鱟及其產品,以此來加強對中國鱟的保護。

在技​​術方面通過基因工程學方法構建鱟素的組成型酵母表達菌株,以葡萄糖為誘導劑可分泌表達高活性的重組鱟素。實現了鱟素的規模化人工製備,對鱟的繁衍實現了進一步保護。

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