特殊的海洋生存环境促使海洋生物产生了结构多样的次级代谢产物，这些化学物质在化学防御、进攻、捕食等方面发挥重要作用。化学防御的核心通常与化合物所具有的多种毒性密切相关。从海洋化学生态学角度出发，深入研究生物体内的化学成分，有助于揭示其生态功能，并为活性海洋天然产物的筛选与新型海洋药物的开发提供新思路。

  海燕和仿刺参是棘皮动物门中具有代表性的物种，前期研究已表明其体内含有丰富的次级代谢产物，现代药理活性研究表明这些化合物具有广泛的生物活性。本论文以海燕和仿刺参为研究对象，利用多种色谱分离手段，结合各种现代波谱技术，分别对海燕全体和仿刺参性腺部位的化合物进行系统分离和结构鉴定。随后对分离获得的化合物开展细胞毒和胚胎毒活性评价，分析其结构与毒性之间的构效关系，并进一步结合转录组学以及多种生物检测手段，深入研究其毒性机制。

  本论文主要结果如下：

     1. 对海燕进行系统分离，分离得到45个化合物，其中新化合物16个（A1–A5，A7–A16和A24），包括6个甾体类衍生物（A1–A5和A24）和10个多羟基甾体皂苷类化合物（A7–A16）。新化合物构型确定主要基于NOESY核磁共振实验、计算化学模拟、X-ray单晶衍射分析、吡啶诱导去屏蔽效应、ESI-MS/MS质谱分析、酸水解以及GC-MS分析等多种方法。其中，化合物A1和A2具有7(8→9)-移位的新颖胆甾烷甾体骨架；化合物A3为结构特殊的9,10位开环的甾体类化合物，该结构在海星中尚属首次发现。此外，基于化学结构及相关文献报道，本研究推测并提出了A1–A3的生源合成途径。

     2. 以海水青鳉鱼胚胎为模型，对源自海燕的24个化合物（A1、A7–A18、A21–A29、A33和A34）分别进行胚胎毒性测试。结果表明，化合物A21–A23毒性最强，其96 h-LC₅₀值分别为2.84，1.35和4.08 μM，而化合物A33毒性较弱，96 h-LC₅₀值为76.05 μM。构效关系分析表明，海星皂苷（A21–A23）相较于其苷元（A33）毒性更强。另外，皂苷糖链中D-喹诺糖和末端D-夫糖的连接进一步增加其毒性。转录组分析结果显示，差异表达基因主要影响心肌细胞中的肾上腺素能信号通路、心肌收缩、钙信号通路和神经活性配体-受体相互作用，提示这些信号通路在化合物诱导的毒性过程中发挥重要作用。进一步生化检测表明，Na⁺/K⁺-ATP酶活性测试、腺苷酸环化酶及肌球蛋白轻链激酶含量测定均证实了化合物A21–A23和A33的胚胎毒性机制与心脏毒性相关，揭示了其可能的作用靶点和分子机制。

     3. 采用MTS法对源自海燕的新化合物（A1–A12和A16）进行细胞毒活性筛选。结果表明，化合物A1、A4、A5和A6对人源白血病癌细胞株HL-60有显著抑制作用，其IC₅₀值分别为7.64、3.62、6.04和10.09 μM。基于细胞流式检测和Western blot分析，研究发现化合物A4可显著诱导HL-60细胞G2/M期阻滞，而化合物A1和A4呈浓度依赖性地促进HL-60细胞凋亡，表明其具有潜在的抗癌活性。分子对接测试结果揭示化合物A1和A4–A6可通过羰基与Bcl-2蛋白中氨基酸残基Asn140和Arg14形成氢键，从而增强其细胞毒活性，提示该类化合物可能通过抑制Bcl-2相关信号通路发挥抗白血病作用。

    4. 对仿刺参性腺次级代谢产物系统分离，共分离得到7个三萜皂苷类化合物（S1–S7），其中化合物S1为新颖的四糖非海参烷型三萜皂苷，化合物S5为新天然产物，结构为五糖海参烷型三萜皂苷类化合物。以海水青鳉鱼胚胎为受试对象，结果显示非海参烷型三萜皂苷（S1–S4）的96 h-LC₅₀范围为4.61~39.82 μM，而海参烷型三萜皂苷（S5–S7）的96 h-LC₅₀显著降低，范围为0.59~1.49 μM，表明后者毒性更强。源自仿刺参性腺的三萜皂苷化合物可引起胚胎死亡率和畸形率的浓度依赖性上升，主要表现为脑部和躯体发育迟缓、淤血、尾部弯曲、卵黄囊缩小且变色和颅面畸形等异常表型。构效关系分析表明，苷元结构在毒性作用中起关键作用，当苷元为海参烷型时，其对应的皂苷表现出更强的胚胎毒性；另外，糖链上D-喹诺糖和末端D-木糖的连接会增强毒性。海参中的三萜皂苷可能通过影响细胞膜穿透性或与靶标的结合能力发挥毒性。

  以上研究有助于揭示棘皮动物的化学生态意义，为海洋生物资源利用提供科学依据。此外，从海燕和仿刺参中挖掘的新颖化合物及其生物活性筛选结果，进一步丰富了天然产物化学库，为海洋天然产物在药物开发领域的应用奠定了基础。