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微生物转化在植物类中药研究中的应用 班级：科研一班学号：2013110039 姓名：杜风丽微生物转化在植物类中药研究中的应用摘要:对微生物转化在植物药成分研究中的应用取得的进展进行了综述，利用微生物对植物药成分进行转化是中药高效利用的一条新思路，可显著推动我国的植物药资源的高效开发与利用，有利于在短时间内研制出具有自主知识产权的新药。关键词:微生物;植物药;生物转化中药是我国民族医药的瑰宝，长期以来人们一直从现有药材中寻找有效成分。尤其植物药，从现有资源中发现新的具有生理活性作用的化合物越来越难。另外，原有植物药成分存在着的体内代谢途径不清楚、药效不强、毒副作用大、稳定性差等缺点，影响了它们的应用。要解决这些问题，一方面要对现有的植物药成分进行化学结构改造，获得新的化合物，开发新的药理活性;另一方面，要选择合适的手段，对植物药成分的体内药代动力学进行研究，更好地阐明植物药成分的药效，发挥中药在世界医药中的作用。生物转化是近五十年来发展起来的一门科学，微生物转化是生物转化的一部分，而真菌种类繁多、营养要求相对较低、易于培养，是一种有效的生物转化载体。使用真菌作为生物转化体系，以植物药成分研究为出发点，进行植物药成分的转化和体内药物代谢的研究已经初步取得了一些成果。1.紫杉醇紫杉醇是从红豆杉属植物的树皮中分离提取到的一种二萜类化合物，亦是继阿霉素和顺铂后备受青睐的抗癌药，但其来源一直缺乏1 。美国施贵宝公司Patel等利用微生物转化方法进行紫杉醇的半合成，他们分别从白色类诺卡菌、藤黄类诺卡菌、莫拉菌的发酵液中分离得到c-13紫杉醇酶、C-7木糖苷酶和c-10去乙酰酶，分别将红豆杉中的几种紫杉烷如巴卡亭、紫杉醇C、cephalomannie、10一去乙酰基紫杉醇等的7，10，13位进行水解，得到较多而单一的10 去乙酰一巴卡亭3，该产物为紫杉醇合成的重要前体化合物，再利用化学反应，连接上13位的侧链，即可得到紫杉醇2-3 。这提示了生物转化技术有利于紫杉醇前体物质的得到，从而为紫杉醇的来源提供了一个新的有效途径。2.喜树碱喜树碱是Wall和Wani等从珙桐科乔木、我国特有的植物喜树的树叶和树皮中分离得到的具有较强的抗肿瘤和抗病毒活性的生物碱。微生物转化喜树碱可以获得10，羟基喜树碱4。10-羟基喜树碱可选择性地抑制拓扑异构酶干扰DNA的复制，与其他常用的抗癌药无交叉耐药性，因而对耐药性肿瘤有效。10-羟基喜树碱的抗癌作用相当于喜树碱的3O倍，但是它在喜树果实中含量甚低，仅十万分之二5 。朱关平4采用无毒黄曲霉菌株T419(CGMCCO158)，将在喜树中含量较高的喜树碱转化为l0-羟基喜树碱，转化率达50 以上。采用该法能够产生比喜树碱更为有效的抗肿瘤物质10-羟基喜树碱，间接地扩大了抗癌药物的来源。3.人参皂苷人参皂苷是人参功效的主要成分。大多数天然皂苷在体内转化为次级苷Rh2 、Compound K(C-K)或者原人参苷元等，这些次级皂苷具有重要的抗癌、防辐射等药理活性。天然人参皂苷可能是抗肿瘤的前体物质，其转化产物才具有抗肿瘤作用6 。因此，利用生物转化技术预先合成药物体内的代谢产物能够间接地提高原药物的利用度及扩大靶点药物的药源。目前，有人利用黑曲霉对人参皂苷进行微生物转化，以生成具有抗肿瘤作用的次级皂苷。金凤燮7利用酶转化法使得人参总皂苷转化成人参皂苷Rh2 ，转化率超过60 ，现已实现工业化生产。4.五倍子药材五倍子中主要含有鞣质、没食子酸等物质。鞣质经过肠道时会与蛋白质结合而降低药物作用。为了克服这一缺点，郑利华等8 采用含有根霉菌和L-赖氨酸等的酵曲发酵五倍子，形成更多的L-赖氨酸。由于L- 赖氨酸能促进胃肠道黏膜吸收食物中的蛋白质，有效地避免鞣酸在胃肠道内竞争性消耗，从而提高了五倍子的收敛作用。瞿燕等9 通过对五倍子生品、发酵品中没食子酸的含量测定，发现发酵品中没食子酸的含量高，抗菌和祛痰作用强于生品。5.大黄大黄中结合型蒽醌是泻下作用的主要有效成分，游离型蒽醌泻下作用极弱。戴万生等10用酒精酵母、面包酵母对大黄进行分别发酵16 d后，结合型蒽醌含量明显降低，游离型蒽醌含量大大提高，提示发酵能使大黄中的结合型蒽醌转化为游离型蒽醌，从而缓解大黄的泻下作用。6.三七 三七的根中有效成分为皂苷。Li等11 采用枯草芽孢杆菌对三七根进行发酵，结果发现，发酵后的三七中含有发酵前三七根中所没有的人参皂苷Rh4 ，说明它是通过发酵由其他成分转化而成的。7.甘草甘草经加工后产生大量残渣。李艳宾等12 研究菌种发酵处理对甘草渣中黄酮类化合物提取的影响，结果表明，与乙醇直接提取法相比，经微生物发酵处理能有效提高甘草黄酮的得率，其中经白腐菌、纤维素分解菌发酵后黄酮得率分别为089、087 ，比乙醇直接提取法的黄酮得率(066)提高了3485 、3182 ；白腐菌与纤维素分解菌混合发酵处理，黄酮得率达到132，与乙醇直接提取法相比提高了100 。8.银杏叶陈易彬等13 采用湿热法、氧化法、生物发酵法等方法对银杏叶进行处理，考察不同的处理方法对提取银杏叶黄酮含量的影响，结果生物发酵法所得银杏叶黄酮的含量为797 ，高于其他几种方法。表明，生物发酵法对银杏叶黄酮的作用明显，能够提高银杏叶黄酮的含量。9.马钱子士的宁是马钱子成熟种子的主要毒性成分。潘扬等14 通过真菌发酵技术对马钱子进行生物转化，发现所产生的药性菌质中马钱子类生物碱成分发生了质和量的明显变化，并在生物碱HPLC图中可看出多个含量变化较大的或新产生的未知成分。结构鉴定表明，士的宁、马钱子碱都被转化为各自氮氧化物。还发现红栓菌等10种真菌能够在马钱子药材上正常生长，且大部分药性菌质中士的宁和马钱子碱含量都明显降低，同时通过对红栓菌等7种药性菌质的药理实验研究，发现它们均保持了马钱子原有的止痛、抗炎作用，且毒性得到显著降低。10.丹参赵丹等15研究观察了150种真菌对丹参酚酸B进行的转化，结果发现一株真菌可高产率转化丹参酚酸B，转化后得到新的酚酸类活性物质原紫草酸。马晶等16采用刺囊毛霉AS33450对甘草次酸进行微生物转化研究，生成的主产物经分析鉴定为7-羟基甘草次酸。11.雷公藤雷公藤去皮的根所含主要有效成分和有毒成分为雷公藤甲素、雷公藤内酯酮等内酯化合物。叶敏等17利用微生物转化技术对雷公藤甲素和雷公藤内酯酮进行生物转化，共得到17个产物，其中11个为新化合物，体外筛选结果表明大多数转化产物表现出较强的细胞毒活性。庄毅18 用2种真菌对雷公藤进行双向发酵，结果所产生的药性菌质毒性明显减小，并保持了雷公藤原有的免疫抑制作用，同时，药性菌质中毒性成分雷公藤甲素的含量有所下降。王卫倩等19 对灵雷菌质进行了急性毒性试验，发现发酵30 d的灵雷菌质毒性最低且仍保持一定的免疫抑制作用。张普照等20研究雷公藤双向固体发酵过程中化学成分的变化规律，发现在发酵90 d时，雷公藤甲素含量降低了894 。12白首乌李于善等21 以自三峡白首乌提取分离得到的C21甾苷元告达庭甾苷元和开德甾苷元作为底物，采用黑根霉和赭曲霉两种微生物在水-正丁醇双相体系中，以连续转化或同步转化的方法制备C11-羟基化的白首乌C21 甾苷元告达庭甾苷元和开德甾苷元。包海鹰等22利用菌种黑根霉对人参皂苷Re进行生物转化，转化后的人参皂苷发酵产物中含有人参皂苷Rg2及Rg2的同分异构体和人参皂苷Rg5 Rk1。白龙律等23 利用18种菌株对人参皂苷Rb 进行生物转化研究，结果发现一种绿毛状GY-06菌扩展青霉能够使得人参皂苷Rb1有效地转化为Rg3 。田天丽等24 从中药材虎杖中筛选到一株具有转化虎杖苷能力的根霉菌株T一34，利用该菌株产生的 一葡萄糖苷酶能将虎杖苷转化为白藜芦醇，并测得虎杖苷的转化率达98。王永宏等25筛选到一株产葡萄糖苷酶酶活可达到82 UmL 的青霉，并优化了发酵转化条件，使得栀子中主要成分京尼平苷转化成具直接作用的有效成分京尼平，转化率可达到95 以上。13.川乌、草乌王身艳等26利用灵芝等菌种与川乌进行双向发酵，结果表明，在一定的时间范围内，大多数的菌株在川乌基质上的适应性良好，菌丝体生长旺盛，发酵之后的多数菌质中乌头碱、新乌头碱及次乌头碱含量较生药材有明显的降低，药效试验结果显示川乌及草乌发酵品仍保持其原有的药效。这提示了生物转化技术有利于川乌的持效减毒研究。结束语我国悠久的植物药药用历史，能在短时间内形成具有自主知识产权的新药。该种研究思路是一般化学转化所无法完成的，也有其他国家所不具备的资源优势。我国是植物药大国，而且植物和真菌的种类多样性异常丰富，因此，通过真菌学家和药物学家的紧密合作，一定能在较短时间内研制出活性更强、毒副作用更低的新的化合物，并生产出具有自主知识产权的新药，将我国的植物药资源开发和利用推向新阶段。参考文献1沈征武，吴莲芬紫杉醇研究进展J化学进展，1997，9(1)：1132ate1 R NTour depaelitaxel：bioeatalysis for semisynthesisJAnnual Review of 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