CN104922099A - 用于提高雄性生物雄性特征的脂溶性物质及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明属生物医学与健康领域，具体讲为一种用于提高雄性生物雄性特征的单细胞藻类脂溶性物质及其应用。该脂溶性物质的主要活性成份为天然类胡萝卜素及其氧化衍生物，或以富含上述类胡萝卜素及其氧化衍生物成分的微藻藻粉。本发明利用细胞工程规模化培养的单细胞藻类，提取富含类胡萝卜素物质及其氧化衍生物天然脂溶性混合物质，并在实验动物饲喂和验证工作基础上，开发出的可改善或强化雄性功能的新型保健和医药产品与生物制剂，应用于改善或提高雄性生物的某些雄性特征（主要指增加睾丸重量、增加附睾中储存***数量和***密度等）。

Description

用于提高雄性生物雄性特征的脂溶性物质及其应用

技术领域

本发明属于生物医学与健康领域，具体讲为一种用于提高雄性生物雄性特征的脂溶性物质及其应用。

背景技术

性特征是有性生物区别雌、雄性别的最基本标志，也是决定性别的基础。在高等动物和人类中，雄性特征主要包括：睾丸、附睾、***、精囊、输精管、***和尿道球腺等。其中，睾丸是上述雄性特征中的核心器官，在睾丸内产生生殖细胞***和雄性激素，对支撑雄性动物相关功能发挥至关重要的作用。

睾丸是产生生殖细胞***和雄性激素的重要核心器官。睾丸由曲细精管与***等组成。从***开始，睾丸内的曲细精管管壁中，***经过以下各个阶段和过程逐步发育形成为***，该***生成的过程大致为：***→初级***细胞→次级***细胞→***细胞→***，而成熟***脱离支持细胞进入管腔。

同时，睾丸也是决定雄性特征的最重要的器官，睾丸内的***产生雄激素，与男性***、生理功能等密切相关。上述雄性特征的形成与生物本身的性激素水平也有直接或间接地关系。雄性特征的强弱是性激素水平高低的外观表现。即雄性特征实际上是性激素水平在细胞代谢活动、个体生长发育等不同层次所扮演的重要作用的具体体现，并进一步在雌性生物的择偶、性选择过程中扮演着不可或缺的重要角色，对生物***发育、繁衍生殖和生物进化过程发挥十分关键的影响。

另外，睾丸内所产生***数量也是雄性特征的重要标志特征，在睾丸内的支持细胞为各级生殖细胞提供营养，并起着保持与支持作用，为生***的分化发育提供合适的微环境，支持细胞形成的血睾屏障防止生***的抗原物质进入血液循环而引起免疫反应。

以男性***官为例，正常男性有两个睾丸，分别位于阴囊左右侧。成人睾丸长3.5-4.5厘米、宽2-3厘米、厚1-2厘米，每侧睾丸重10-15克。睾丸内有大量弯曲的精曲小管，其间含有***。精曲小管是产生***的地方，新生的***释入曲线精管管腔内，本身并没有运动能力，而是靠小管外周肌样细胞的收缩和管腔液的移动运送至附睾内。在附睾内***进一步成熟，并获得运动能力。附睾内可贮存小量的***，大量的***则贮存于输畏精管及其壶腹部。***与附睾、***、***和尿道球腺的分泌物混合形成***，每毫升***中含2千万—4亿***，当少于二千万***，就难以使卵子受精。

***十分活跃，同时生命力也十分脆弱。***产生过程易受温度等多种因素的影响，如果睾丸周围温度过高或受到化学毒物的影响，***产生将出现障碍。有报道表明：近几十年来，受诸多环境因素胁迫、食物结构等不断发生变化以及环境污染或生活压力的影响，很多生物或多或少地出现了雄性特征减弱、退化、甚至雌性化的趋势，并且***数量在青年男性人群中以惊人的每年2%的速率持续出现下降。上述生精数量的快速变化趋势，无论对生物个体发育还是***演化都会产生不同程度地影响，如小到外观特征微弱的不明显变化，大到对生殖和物种长期繁衍生存产生致命的不可逆性作用等。如何提高和保持雄性生物的雄性特征，将逐渐成为基础生命科学和医学健康领域需要关注的重大课题。

目前国内外尚没有，在一定程度上以实现改善或提高雄性生物的某些雄性特征（如增加睾丸重量、增加附睾中储存***数量和***密度等）为目的的专利和文献报道。

发明内容

本发明目的在于提供一种用于提高雄性生物雄性特征的脂溶性物质及应用。

为实现上述目的，本发明采用技术方案为：

一种用于提高雄性生物雄性特征的脂溶性物质，脂溶性物质为天然类胡萝卜素及其氧化衍生物，或经以单细胞藻类为原料胁迫诱导累积获得到的富含类胡萝卜素及其氧化衍生物。

其中，以单细胞藻类为原料经胁迫诱导累积获得到类胡萝卜素及其氧化衍生物，具体为：

首先，选择单细胞藻类，以二步串联培养技术，在第一步规模化细胞工程培养获得生物量；然后，改变培养条件，在第二步利用胁迫诱导其大量累积类胡萝卜素及其氧化衍生物。

然后，将细胞工程培养的微藻细胞收获，并加工即得到富含类胡萝卜素及其氧化衍生物藻粉，或利用物理化学方法提取获得以类胡萝卜素及其氧化衍生物为主要活性成分的脂溶性物质。

所述天然类胡萝卜素及其氧化衍生物，其中主要成分包括：β-胡萝卜素、虾青素、玉米黄素、叶黄素等类胡萝卜素及其氧化衍生物，并含有某些脂肪酸的其它脂溶性混合物质。

其中，能够在特定条件下大量类胡萝卜素及其氧化衍生物的微藻种类很多，某些微藻主要包括，盐生杜氏藻（简称盐藻，Dunaliella salina或bardawil）和雨生红球藻（简称红球藻，Haematococcus pluvialis或lacustris）等。同时，本发明所指的主要生物活性成分类胡萝卜素及其氧化衍生物的种类，在微藻内也异常丰富多样，其中包括α-胡萝卜素、β-胡萝卜素、虾青素、玉米黄素、叶黄素、番茄红素等类胡萝卜素及其氧化衍生物。在藻粉及其脂溶性物质中，也含有某些脂肪酸等其它脂溶性成份，为混合物质，尽管如此，用于提高雄性生物某些雄性特征的产品有效活性物质为类胡萝卜素及其氧化衍生物，并根据活性物质的含量和实际应用的动物种类、体重等，按照相关国家标准换算其每天的具体使（食）用量或摄食量。

一种用于提高雄性生物雄性特征的单细胞藻类脂溶性物质的应用，所述脂溶性物质用于制备提高雄性生物某些雄性特征的食品、饮料、医药保健品或生物制剂等。按照60kg体重的男性计算，所述天然类胡萝卜素及其氧化衍生物其日摄食量一般>5.0mg，一般使用量控制在5.0mg-100.0mg/人/日范围内。

本发明的优点是：

1.本发明提供的用于提高雄性生物某些雄性特征的脂溶性物质不是人工合成产品，而是天然的属于某些单细胞微藻中提取的脂溶性物质（或其藻粉），这些天然脂溶性混合物质包括富含β-胡萝卜素、虾青素、玉米黄素、叶黄素等类胡萝卜素及其氧化衍生物等脂类物质。利用上述脂溶性物质独特的捕获自由基和抗氧化功能，其在一定程度上实现改善或提高雄性生物的某些雄性特征（如增加睾丸重量、增加附睾中储存***数量和***密度等）的目的。

2.本发明脂溶性物质的有效成分主要为类胡萝卜素及其氧化衍生物，也是正常植物代谢过程中产生的还原性物质，具有独特的捕获自由基和抗氧化功能,对维持机体代谢平衡发挥重要的支撑作用，具有很高的营养作用。

3.本发明脂溶性物质的有效成分主要为类胡萝卜素及其氧化衍生物，属于有机物质，在肌体内可通过正常代谢分解，不积累；人类社会具有数千年长期使用历史，未发现毒副作用；产品经过动物学模型的毒理实验，也没发现任何毒副作用，具有长期食用安全性。

4.本发明脂溶性物质的有效成分主要为类胡萝卜素及其氧化衍生物，可通过人工培养和生物工程工艺提取加工，产品质量稳定、具有可控性，能保障其相关生物学功效的稳定发挥。

5.本发明脂溶性物质可开发出新型保健产品和生物医药制剂，在相关领域进行应用具有科学性和可靠性。同时具有很高的开发价值、经济效益和社会价值。

附图说明

图1为红球藻天然虾青素与人工合成虾青素产品的高压液相色谱图

具体实施方式

以累积类胡萝卜素及其氧化衍生物为主的微藻种类很多，其中最典型的种类包括在特定条件下，可大量积累以β-胡萝卜素为主的盐生杜氏藻（简称盐藻，Dunaliella salina或bardawil），以及以大量积累β-胡萝卜素氧化衍生物虾青素为主的雨生红球藻（简称红球藻，Haematococcus pluvialis或lacustris）等。为此，仅以雨生红球藻为例，通过细胞工程工艺技术生产获得天然脂溶性混合物质。这些天然脂溶性混合物质包括富含β-胡萝卜素、虾青素、玉米黄素、叶黄素等类胡萝卜素及其氧化衍生物等脂类物质。进而具体说明本发明的原料来源、加工工艺和产品在提高雄性生物某些雄性特征的功效、使（食）用剂量或摄食量等实施方式。

实施例1

A.富含虾青素为主的红球藻培养

选择雨生红球藻，利用BG11配方制作培养基（参见表1），在22-25℃条件下，和室内自然漫散光并辅助以50μE·m^2-·s^-1光照强度的灯光光照，按照14:10的光照与黑暗节律培养红球藻藻种。

待红球藻藻种培养12天后，细胞处于快速繁殖的对数生长期。将培养至对数生长期的藻种接种到用BG11配方制作培养基中，然后在20-25℃的培养车间内继续培养，培养采用自然日光光源，光照强度可通过遮阳帘调节控制，强度在1000-2000μE·m^2-·s^-1范围内，继续扩大培养2周。

将扩大培养的红球藻藻株，再通过封闭管道***转入到开放式跑道池生物反应器中。利用氮磷营养亏缺的BG11培养基（按照表1中记载的BG11配方配制，同时去除氮、磷营养元素，即得到氮磷营养亏缺的BG11培养基）诱导细胞发生转化，游动细胞大量转化为不动细胞，并进一步诱导虾青素和油脂累积。诱导条件，光源采用自然日光，其光照强度在白天基本维持在1000-3000μE·m^2-·s^-1之间变化，人工培养时间14天，期间的藻液水温和pH值都不进行人工控制，随天气在20-33℃之间自然变化，而pH值从初始的8.5缓慢上升到9.7左右。培养期间，藻液依靠水车搅拌流动并避免下沉，让红球藻不动细胞充分接受阳光，同时大量积累虾青素。

B.富含虾青素的类胡萝卜素及其异构体等的产品加工

收获前，停止藻液搅拌，依靠自然沉降原理使藻体沉积在培养池的底部，放掉上清液，初步获得浓缩的藻液。藻液通过管道放入收集塔中，进一步利用沉降原理排掉上清液，获得进一步浓缩的藻液。然后依靠滤布孔径小于20微米的板框过滤，进一步浓缩；再以连续离心或间歇离心获得藻泥，离心力大于700g，并用净洁的自然水反复清洗藻泥5次，将鲜藻喷雾干燥成干藻粉，而后利用超高速碰进行细胞破壁加工处理，以提高其生物利用度。上述藻粉可作为提高雄性生物某些雄性特征的产品，直接用于研制提高雄性生物某些雄性特征的产品并应用。也可进一步利用物理和化学技术，提取获得其类胡萝卜素及其氧化产物虾青素等脂溶性产物，再用于研制提高雄性生物某些雄性特征的产品并应用。

脂溶性产物经分析，主要成分如表2，其中主要有效成分为类胡萝卜素及其氧化产物，含量受培养条件和提取技术等影响而存在一定幅度的变化，一般在2.0%-7.0%范围变化，其中最低和最高的含量分别为0.5%和15.0%，其它。但是无论如何在类胡萝卜素及其氧化产物中以虾青素为主，占其中含量的75%-95%。

进一步利用天然虾青素高压液相分析，进而得到的天然虾青素，其红球藻天然虾青素高压液相色谱图与人工合成对比图谱如图1，对比文献资料^【1-6】可确定所生产的红球藻天然虾青素以左旋结构为主，即：红球藻虾青素以左旋型(3S,3’S)为主，而不同于人工合成品虾青素中的构象，后者的光学异构左旋（3S,3’S）型、消旋（3R,3’S）型和右旋（3R,3’R）型的比例为1:2:1。

表1.几种用于红球藻培养的常见培养基组成及其配方

表2.富含生物活性成分——类胡萝卜素及其氧化衍生物的红球藻脂溶性物质组成及含量（%）

实施例2

雄性动物饲喂及某些雄性特征测定方法

选择30只4-5周龄的雄性健康Wistar大鼠（体重150-160g），先健康观察1周后随机分成3组（每组10只,每5只放入1笼内）。在23.0±3.0℃温度，40-70%相对湿度，12/12h光照（光强150-300Lux），换气10-15次/h条件下单独标记并饲养。其中2组按大鼠公斤体重分别给予灌胃低含量和中等含量的上述实施例获得的红球藻脂溶性混合物，其中有效成分为以含虾青素为主的类胡萝卜素及其衍生物，而中等剂量组的虾青素为主的类胡萝卜素的给予量为0.9mg/kg体重，高剂量组的虾青素为主的类胡萝卜素的给予量为2.7mg/kg体重，对照组仅以同等体积的植物油进行同样的灌胃处理。

用记号笔在动物尾部的皮肤上划线标记。试验期动物以耳钳在动物两耳不同部位进行打孔标示组别，中等剂量组在左耳耳缘外侧打孔，高剂量组在左耳耳缘内侧打孔，对照组在右耳耳缘外侧打孔；每只动物的正式编号以化学染料在动物身体不同部位涂染做标记。连续灌胃10周，在此期间动物均给与维持饲料，观察动物的生活状况。

在饲喂期间，每周详细记录雄性大鼠的体重和摄食量，并根据雄性大鼠的实际重量调整每天灌胃用量（富含红球藻虾青素的类胡萝卜素脂溶性提取物）。到饲喂第8周进行相关生殖实验，然后继续饲喂2周进行解剖。于解剖的当天称重，取右侧附睾称重后，剪下附睾尾并称重，放入加有5ml***营养液的培养皿中，剪碎后孵育，进行***检查。同时，将左侧附睾、睾丸、脑、肝、肾、脾脏等快速称重后，将左侧睾丸、左侧附睾用10%中性***固定由我单位进行组织病理学检查，剩余脏器立即装入冻存管中（每一种脏器存于一管，成对脏器要求左、右分开，并且标注清楚），液氮中冻存，进一步用于其它实验分析。

雄性大鼠灌胃10周，其雄性特征的脏器的绝对重量和脏器系数（相对重量）分别如表3和表4所示。表3结果表明：与对照组雄性大鼠相比，中等剂量组和高剂量组的雄性大鼠的体重呈下降趋势，但是主要雄性特征的睾丸重量却呈一定程度的增加趋势，但是从绝对重量而言，上述变化趋势并没有达到显著性差异的程度，而其它主要雄性脏器附睾和附睾尾也没有明显的规律性变化。

表3.雄性大鼠灌胃10周，其主要雄性特征的脏器重量（克/只）

进一步按照雄性大鼠的脏器系数计算（表4）的结果表明：与对照组雄性大鼠相比，中等剂量组和高剂量组的雄性大鼠的主要雄性特征的睾丸系数，具有明显的增加趋势，特别是在高剂量组的单位体重睾丸系数从0.763%上升到0.843%，上述净增加变化达到了10.5%，该差异具有显著性；另外，其它雄性特征的附睾系数在高剂量组有一定的增加，但是该增加还未达到显著性差异的程度；而附睾尾没有明显的变化。

表4.雄性大鼠灌胃10周，其雄性特征的脏器系数（%）

另外，饲喂以虾青素为主的红球藻类胡萝卜素脂溶性物质，其雄性特征的***数量均有大幅度提升，结果表明：对照组雄性大鼠单侧（右）附睾尾的总***数为1.75×10⁹个，而饲喂中等剂量组和高剂量组的雄性大鼠的右侧附睾尾的总***数分别为2.26×10⁹个和2.81×10⁹个。即：与对照组相比，中等剂量组雄性大鼠单侧（右）附睾尾的总***数增加了29.0%，差异显著；而高剂量组的雄性大鼠单侧（右）附睾尾的总***数增加了60.0%，差异极显著。

同样，就单位重量附睾中的***密度而言，在对照组雄性大鼠中为4.95×10⁹个/g，在饲喂中等剂量组为6.73×10⁹个/g，而在高剂量组为8.46×10⁹个/g。因此与对照组相比，中等剂量组和高剂量组雄性大鼠附睾中的***密度分别提高了36.0%和71.0%，差异极显著。

另外，天然类胡萝卜素及其氧化衍生物等脂溶性物质活性成分的使用量在不同生物中存在差异。这主要是受不同雄性生物的体重和体表面积系数差异而造成的。尽管如此，可按照国际实验生物相关折算标准和大鼠的日使用量进行具体换算。在大鼠中的使用量>0.45mg/kg体重/日（通常使用量可在0.45mg-9.0mg范围之内）。例如，在人群中，按照60kg体重的男性计算，其日摄食量一般>5.0mg，一般使用量控制在5.0mg-100.0mg/人/日范围内。同样，在其它雄性生物中使用，也参照上述大鼠中使用剂量和范围，进行具体换算其日摄食量。

综上所述，以红球藻虾青素实施案例证实，微藻类胡萝卜素及其氧化衍生物明显增加睾丸重量和***数量，即具有改善、强化或提高雄性动物雄性特征的功效。因此，利用单细胞微藻天然类胡萝卜素及其氧化衍生物等脂溶性物质，以及富含上述成分的微藻藻粉，加工生产食品、饮料、医药保健品和生物制剂，可用于提高雄性生物的某些雄性特征。

参考文献；

1.Turujman SA,Wamer WG,Wei RR,Albert RH，Rapid liquid chromatographicmethod to distinguish wild salmon from aquacultured salmon fed syntheticastaxanthin.Journal of AOAC International.,3:622–632，1997

2.Higuera-Ciapara I,Félix-Valenzuela L,Goycoolea FM，Astaxanthin:A Review ofits Chemistry and Applications,Food Science and Nutrition.46:185–196，2006

3.Grung M,D’Souza FML,Borowitzka M,Liaaen-Jensen S，Algal carotenoids51.Secondary carotenoids2.Haematococcus pluvialis aplanospores as a source of(3S,3'S)-astaxanthin esters.J.Appl.Phycol.4:165-171，1992

4.Renstrom B,Borch G,Skulberg OM,Liaaen-Jensen S，Optical purity of(3S,3’S)-Astaxanthin from Haematococcus pluvialis.Phytochemistry20:2561–2564，1981

5.Turujman SA,Wamer WG,Wei RR,Albert RH，Rapid liquid chromatographicmethod to distinguish wild salmon from aquacultured salmon fed syntheticastaxanthin.J AOAC Int80(3):622–632，1997

6.Bowen J,Soutar C,Serwata RD,Lagocki S,White DA,Davies SJ,Young AJ，Utilization of-astaxanthin acyl esters in pigmentation of rainbow trout(Oncorhynchus mykiss).Aquaculture Nutrition，8：59-68，2002

Claims (6)

1.一种用于提高雄性生物雄性特征的脂溶性物质，其特征在于：脂溶性物质为天然类胡萝卜素及其氧化衍生物，或经以单细胞藻类为原料胁迫诱导累积获得到的富含类胡萝卜素及其氧化衍生物。

2.按权利要求1所述的用于提高雄性生物雄性特征的脂溶性物质，其特征在于：

以单细胞藻类为原料经胁迫诱导累积获得到类胡萝卜素及其氧化衍生物，具体为：

首先，选择单细胞藻类，以二步串联培养技术，在第一步规模化细胞工程培养获得生物量；然后，改变培养条件，在第二步利用胁迫诱导其大量累积类胡萝卜素及其氧化衍生物；

然后，将细胞工程培养微藻细胞收获，并加工即得到富含类胡萝卜素及其氧化衍生物藻粉，或利用物理化学方法提取获得以类胡萝卜素及其氧化衍生物为主要活性成分的脂溶性物质。

3.按权利要求1或2所述的用于提高雄性生物雄性特征的脂溶性物质，其特征在于：

所述天然类胡萝卜素及其氧化衍生物，其中主要成分包括：β-胡萝卜素、虾青素、玉米黄素、叶黄素等类胡萝卜素及其氧化衍生物，并含有某些脂肪酸的其它脂溶性混合物质。

4.按权利要求1或2所述的用于提高雄性生物雄性特征的脂溶性物质，其特征在于：所述单细胞藻类为盐藻（Dunaliella salina或bardawil）或雨生红球藻（Haematococcus pluvialis或lacustris）。

5.一种用于提高雄性生物雄性特征的脂溶性物质的应用，其特征在于：所述脂溶性物质用于制备提高雄性生物某些雄性特征的食品、饮料、医药保健品或生物制剂。

6.按权利要求5所述的用于提高雄性生物雄性特征的脂溶性物质的应用，其特征在于：按照60kg体重的男性计算，所述天然类胡萝卜素及其氧化衍生物其日摄食量一般>5.0mg。