从孟加拉湾海岸发现的 “溶栓奇兵”：海洋 Actinoalloteichus caeruleus 的独特价值

为解决现有溶栓酶昂贵且副作用多的问题，研究人员对海洋产纤溶酶放线菌进行研究，分离出 A. caeruleus，具高纤溶活性，有重要药用价值。

　　在现代社会，心血管疾病已成为全球范围内导致死亡的主要原因之一，而其中，血管内血栓形成（thrombosis）更是 “罪魁祸首”。当身体组织受损时，会引发纤维蛋白（fibrin）的堆积，正常情况下，纤溶酶（plasmin）会分解这些纤维蛋白。但如果血管内形成了栓子（embolus），就会阻碍血液流通，进而形成血栓（thrombus），导致动脉或静脉血栓的发生，引发诸如冠状动脉血栓、静脉血栓、肺血栓栓塞、中风和心律失常等一系列严重的心血管疾病。

世界卫生组织（WHO）的调查显示，心脏病发作和中风是最常见的致死原因，2019 年，心血管疾病导致的死亡人数占比高达 32%，约 1790 万人因此失去生命。目前临床上用于治疗心血管疾病的溶栓酶，如组织型纤溶酶原激活剂（tissue plasminogen activator）、链激酶（streptokinase）、尿激酶（urokinase）等，虽然能够通过将纤溶酶原转化为纤溶酶来分解纤维蛋白，但它们存在价格高昂、半衰期短、胃肠道出血、过敏反应、结合特异性弱以及再闭塞等诸多缺点。所以，开发替代的、经济实惠的技术来生产这些重要的酶显得尤为迫切。

微生物纤溶酶因其种类多样、生长速度快、易于进行基因操作、生产成本低等优势，受到了科研人员的广泛关注。海洋环境作为地球上生物多样性最为丰富的生态系统之一，富含各种营养物质，为众多微生物提供了理想的生存环境。海洋中的微生物在极端环境下，发展出了强大的生理和代谢能力，被视为丰富的酶和生物活性化合物的宝库，不过目前这一宝库还远未被充分挖掘。基于此，来自韦洛尔理工学院（Vellore Institute of Technology）的研究人员 Kothari Neeti Suresh 和 Subathra Devi.C 开展了一项关于从海洋样品中分离、筛选和鉴定能够产生纤溶蛋白酶（fibrinolytic protease）的放线菌（actinomycetota）的研究，相关成果发表在《BMC Microbiology》杂志上。

研究人员采用了多种关键技术方法来开展此项研究。在样品采集方面，2023 年从孟加拉湾海岸（Chennai、Pondicherry、Pichavaram、Rameshwaram 和 Mandapam 等地）采集了 15 份海洋沉积物和 15 份水样。在分离产纤溶蛋白酶放线菌时，对沉积物样品进行预处理后，将其与无菌海水混合并稀释，接种在特定培养基上；水样处理方式类似。之后，运用多种筛选方法，包括在脱脂牛奶琼脂平板上进行初级筛选以鉴定产蛋白酶的放线菌，通过酪蛋白纤溶酶原孔扩散法进行二级筛选评估菌株的纤溶活性，采用改良的 Holmstrom 方法测定菌株的凝块溶解活性，利用纤维蛋白平板法评估菌株的纤溶潜力等。此外，还通过革兰氏染色（Gram staining）、扫描电子显微镜（scanning electron microscopy）观察、多种生化试验以及 16S rDNA 测序等技术对菌株进行全面的特征鉴定。

下面来看具体的研究结果：

1. 放线菌的分离：研究人员从 30 个不同样品中成功分离出 35 株放线菌。其中，从 Mandapam 沿海地区的沉积物样品中分离出 7 株，从 Pichavaram 的水样中分离出 2 株等。结果发现，淀粉酪蛋白琼脂培养基更有利于放线菌的生长，且海洋沉积物中放线菌的分布比海水中更为广泛。
2. 纤溶蛋白酶产生菌的筛选：在 35 株放线菌中，12 株在初级筛选中表现出蛋白酶活性，被选入二级筛选。二级筛选结果显示，12 株中有 5 株在酪蛋白纤溶酶原平板上呈现出溶解圈，具备纤溶活性。其中，NK60 菌株表现最为突出，其水解圈直径达到 4±0.176mm，被确定为优势菌株。该菌株能够高效水解培养基中的酪蛋白纤溶酶原，证明其具有较强的蛋白水解活性。进一步研究发现，NK60 菌株提取的纤溶蛋白酶在 2 小时内的凝块溶解活性高达 93.12±0.18%，在 4 小时和 6 小时时分别为 91.30±0.52% 和 88.79±0.76%。与标准链激酶相比，NK60 菌株的粗酶提取物表现出显著更高的纤溶活性，在纤维蛋白平板试验中，NK60 菌株的水解圈直径为 10.6±0.66mm，而标准链激酶仅为 6mm。
3. 优势菌株的特征鉴定：通过形态学、生化和分子特征鉴定，发现 NK60 菌株为革兰氏阳性、丝状、不运动、产孢子的细菌，其孢子呈球形，成链状排列，表面有疣状突起。生化特征方面，该菌株能够水解酪蛋白、明胶、淀粉和尿素，在 12% w/v 的 NaCl 浓度下仍具有抗性，可在 1% - 11% w/v 的 NaCl 浓度范围内生长。分子特征鉴定表明，NK60 菌株的 16S rDNA 序列与 Actinoalloteichus caeruleus 的相似度达到 100%，由此确定该优势菌株为 A. caeruleus。

研究结论与讨论部分指出，此次研究从孟加拉湾海岸成功分离出一种能够产生纤溶酶的海洋放线菌 A. caeruleus，这是首次报道该菌株具有强大的纤溶活性，此前该领域对于海洋来源的 A. caeruleus 纤溶活性的研究尚属空白。A. caeruleus 产生的这种 “溶栓酶” 在冠心病的治疗中具有重要的药理学价值，有望成为商业生产纤溶酶的潜在来源。不过，目前的研究仅在体外评估了其纤溶活性，未来还需要开展体内研究，进一步探究该纤溶蛋白酶在治疗心血管疾病中的具体作用机制，评估其安全性和有效性。同时，还需对该酶进行进一步的纯化和优化研究，以提高其活性和产量，为开发一种高效、经济、安全的治疗心血管疾病的药物奠定基础。

总的来说，这项研究为心血管疾病的治疗提供了新的方向和潜在的药物来源，虽然目前还面临一些挑战，但 A. caeruleus 展现出的强大纤溶活性，让我们对未来攻克心血管疾病充满了希望。