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    抗肿瘤药用植物及其内生菌活性代谢产物分析进展

    来源:网络  时间:2017-07-01 15:33:00

      

               作者:王利国, 潘超美, 贺红, 徐鸿华

    【摘要】 综述近年来药用植物及其内生菌抗肿瘤活性代谢产物的研究成果。近年来国内外研究结果表明具有抗肿瘤活性的药用植物内生菌次生代谢产物主要包含紫杉醇类、鬼臼毒素类、香豆素类及其衍生物,长春碱、喜树碱及细胞松弛素等生物碱以及黄酮类和多糖等。认为从药用植物内生菌中筛选抗肿瘤活性成分有望成为开发抗癌药物的一条新途径。
    【关键词】 药用植物; 内生菌; 活性代谢产物; 抗肿瘤; 综述,指导性

      植物内生菌(endophyte)是指生活于健康植物组织内部的微生物。在生物多样性丰富的热带、亚热带地区,药用植物组织中包含有大量的内生真菌、细菌和放线菌。按照协同演化(co-evolution)的理论,宿主植物与内生菌长期共生,相互作用,导致内生菌具有与宿主植物相同的次生代谢产物合成途径。有研究者发现,由于内生菌在演化过程中发生了基因重组,获得了宿主植物的基因,故能够产生与宿主植物相同的代谢产物[1]。药用植物内生菌次生代谢产物的测定结果证实内生菌能够产生与宿主植物相同或相似的药用活性成分,包括抗肿瘤、抗菌、抗疟等天然化合物。
      
      药用植物次生代谢产物中含有多种抗肿瘤活性化学成分,有些活性成分已开发成药物在临床上应用。这些具有抗肿瘤活性的植物次生代谢产物表现出丰富的多样性,既有多糖、萜类、生物碱、毒素、黄酮类等化学物质,也有肽类小分子蛋白。同时,有学者也发现与药用植物长期共生的内生菌也可以产生具有抗肿瘤活性的次生代谢产物。1993年美国学者Stierle等首次从紫杉属植物Taxus brevifolia中分离出一株内生真菌Taxomyces andreanae,该内生菌在培养中能产生紫杉醇(taxol)和其他紫杉烷类抗肿瘤化合物[2]。最近,泰国学者从藤黄属植物中分离出51种内生真菌,并对这些内生真菌产生的65种次生代谢产物活性进行了测定,其中,有11.1%的代谢产物具有抗人肺癌NCI-H187细胞活性;有12.7%的代谢产物抗人口腔表皮样癌KB细胞[3]。李洁等[4]从爵床Rostellularia procumbens中分离到2株有较强抗癌活性的细菌YIM 56081和YIM 56077,活性检测表明,2株菌的代谢产物均具有较强的抗癌活性,作者对其进行了形态学特征、生长及生理生化特性、化学分类和系统发育研究。目前已从多种药用植物组织中分离出内生菌,并对其代谢产物的抗肿瘤活性成分进行了大量研究。本文对近几年具抗肿瘤活性的药用植物及其内生菌活性代谢产物综述如下。
      
      1 紫杉醇及其衍生物
      
      紫杉醇是一种以极低含量存在于各种紫杉属植物树皮和树叶中的萜类化合物, 是临床上治疗肿瘤的良好药物。至今已经从短叶紫杉(Taxus brevifolia)[2,5]、西藏红豆杉(T.wallichiana)[6]、欧洲红豆杉(T.baccata)[7]、中国红豆杉(T.chinesis)[8]、南方红豆杉(T.mairei)[9]、云南红豆杉(T.yunnanensis)[10]和东北红豆杉(T.cuspidat)[11]等红豆杉属以及非红豆杉属的落羽杉(Taxodium distichum)[12]、榧树(Torreya grandifolia)[13]、榛子(Corylus heterophylla)[14]和瓦勒迈杉(Wollemia nobilis)[15]中分离出了多种能产生紫杉醇及其衍生物的内生菌。布雷菲德菌素(brefeldin A,BFA)是一种大环内酯类紫杉醇衍生物,有明显的抗肿瘤活性作用。方美娟等[16]通过X线单晶衍射、薄层色谱扫描(TLC)和核磁共振等方法确认南方红豆杉、榧树和三尖杉(Cephalotaxus fortunei)内生菌的代谢产物中含有BFA活性成分,并具有良好的抗肿瘤效果。
      
      产生紫杉醇的内生菌也具有丰富的物种多样性。已从紫杉属中分离出29株产紫杉醇的内生真菌,这29株内生真菌分属于22个属。这些内生真菌既有新种,如安德紫杉菌(Taxomyces andreanae);也有新记录种,如树状多节孢(Nodulisporium sylviforme);更多的则是常见的真菌,如链格孢菌(Alternaria spp.)、头孢菌(Cephalosporium spp.)等[2,5]。从各种红豆杉中最常分离到的内生菌是拟盘多毛孢属真菌(Pestalotiopsis spp.),最多见的一种是小孢拟盘多毛孢(P.microspora)。当前,对产紫杉醇内生菌的开发利用研究正在进行之中,已在菌株生产、发酵条件、分子生物学等基础研究方面取得了较大的进步。
      
      2 长春碱、喜树碱及其衍生物
      
      长春碱(vinblastine)是从夹竹桃科植物长春花(Catharanthus foseus)中提取的生物碱。此类生物碱对治疗白血病有明显效果。现已发现从长春花组织中分离出的内生菌也能产生长春碱及其衍生物。张玲琪等[17]通过薄层色谱扫描法(TLC)和高效液相色谱法(HPLC)证明长春花的内生真菌尖镰孢(Fusarium oxysporum)可以产生长春碱。杨显志等[18]也从长春花中分离到一种链格孢菌能够合成长春碱。喜树碱(camptothecine)是拓朴异构酶Ⅰ的专属性抑制剂,在临床上广泛应用于肝癌、胃癌、膀胱癌及白血病等的治疗。陈贤兴等[19]从喜树(Camptotheca acuminata)的果实中得到的1株孢霉菌菌株(Mystrosporium sp.)可以产生喜树碱类似物。刘吉华等[20]从喜树的根、枝条、叶和果实中分离纯化了48株内生菌,发现有7株菌株的发酵液对白血病细胞HL-60增殖有显著的抑制作用。刘文哲等[21]也发现喜树碱对喜树中分离出来的内生菌没有任何抑制作用。从来源于传统药用植物雷公藤的内生菌喙枝孢霉(Rhinocladiella sp.)中发现的3种新生物碱——细胞松弛素(cytochalasins),对多种肿瘤细胞有很强的抑制作用[22]。最近,阮丽军等[23]也发现内生真菌HCCB01546的发酵产物抗肿瘤的活性成分主要是2种细胞松弛素。
      
      3 鬼臼毒素及其衍生物
      
      鬼臼毒素(podophyllotoxin)是存在于小檗科(Berberidaceae)鬼臼亚科(Podophylloideae)多年生草本植物内的一种天然木脂素(liganans),具有显著的抗癌生物活性。虽然鬼臼毒素副作用较大,但其衍生物却具有很好的临床效果,能抑制微管蛋白的聚合和DNA拓扑异构酶活性。现有人已从桃儿七(Sinopodophyllum emodi)[24]、八角莲(Dysosma versipellis)[25]、川八角莲(D.veitchii)[26]、南方山荷叶(Diphylleia sinensis)[24]、砂地柏(Sabinav ulgaris)[27]等鬼臼亚科植物中分离出大量的产鬼臼毒素及其衍生物的内生菌。这些内生菌多集中在青霉属(Penicillium spp.)、链格孢属以及丛梗孢属(Monilia spp.)等真菌中。
      
      4 黄酮类化合物
      
      银杏(Ginkgo biloba)具有多种药用价值。有人[28]发现一株银杏内生炭疽菌(Colletotrichum sp.)可以产生黄酮类化合物。黄酮类化合物在抗氧化、抗癌、抑制脂肪酶等方面有显著效果,对心血管疾病的治疗也有很好的作用。张永杰等[29]从罗汉松(Podocaarpus macrophyllus)、南方红豆杉、三尖杉以及银杏中分离到112株植物内生菌,其中有9株对口腔表皮样癌KB细胞或HL-60细胞有明显的抑制作用。王梅霞等[30]对从杜仲叶片中分离到的一种内生刺孢壳菌(Chaetomella sp.)进行抗氧化活性测定,表明该菌能够产生抗氧化活性成分,通过TLC和HPLC分析表明,其活性成分为黄酮类化合物。
      
      5 香豆素及其衍生物
      
      香豆素(coumarin)具有α-吡喃酮骨架,在植物体内广泛存在,除了可以调节植物生长外,还有许多药理活性,如抗癌、抗菌、抗凝血等。目前从自然界中已经发现了900多种香豆素类化合物。在内生菌中研究较多的是异香豆素(isocoumarin)。从加拿大蓟(Cirsium arvense)分离到1株无孢菌(Mycelia sterile) 可以产生异香豆素[31]。从昭和草(Crassocephalum crepidioides)中分离到一种地霉(Geotrichum sp.)可以产生异香豆素类似物(dihydroisocoumarin)[32]。另外,从红树植物Avicennia sp.中分离的1株内生菌可以产生异香豆素类的一种新化合物鹰不泊内酯A(avicennin A)[33]。
      
      6 其他活性化合物
      
      徐庆妍等[34]从红树植物桐花树(Aegiceras corniculatum)树皮中分离出一株小穴壳菌(Dothiorella sp.)菌株,其产生的次生代谢产物壳囊孢酮B(cytosporone B)对口腔表皮样癌KB细胞、人B细胞淋巴瘤的Raji细胞有强烈的细胞毒作用,并可诱导癌细胞凋亡。杨丽姗等[35]也从红树植物秋茄(Kandelia candel)和木榄(Bruguiera gymnorrhiza)的树叶、树皮和树根中分离出头孢霉、链格孢及青霉等十几种内生菌。这些内生菌的次生代谢产物对KB细胞和Raji细胞有明显的抑制活性,但未进行有效活性成分的分离纯化。陈永乐等[36]对单子叶植物内生菌Z3A的代谢产物多糖进行了提取和抗肿瘤研究,发现多糖对人红白血病K562细胞有促进凋亡的作用,并抑制K562细胞的增殖活性。最近,章传华等[37]也发现单子叶植物内生菌多糖可干扰肿瘤细胞的细胞周期,抑制其分裂。
      
      我国药用植物种类丰富,其中蕴涵有丰富的可用内生菌资源。目前已从47科83属120余种药用植物中分离出内生菌。从众多的药用植物内生菌资源中寻找抗肿瘤活性成分已成为当今研究的热点,并有望解决植物药来源匮乏、供不应求的局面。近几年内生菌代谢产物研究结果发现,药用植物内生菌既可以产生与宿主相同的活性成分,也可以产生许多新型的化合物,这为我们筛选抗肿瘤药物提供了一条新的途径。目前,药用植物内生菌代谢产物的抗肿瘤研究才刚刚起步,尚有许多问题有待解决,特别是应加强对药用植物与内生菌互相作用、内生菌改造、代谢调节以及活性成分的化学结构测定等方面的研究。
    【参考文献】

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