假柴龍樹屬植物資源的開發(fā)利用與喜樹堿及類似物的生產(chǎn)綜述

1、假柴龍樹屬植物資源的開發(fā)利用與喜樹堿及類似物的生產(chǎn)綜述                          作者：潘學武 董妍玲 董玉良 趙小虎摘要對假柴龍樹屬植物的生物學特征及產(chǎn)生的主要喜樹堿類物質(zhì)進行了介紹,著重論述了利用臭味假柴龍樹產(chǎn)生喜樹堿及類似物的研究,并就假柴龍樹屬植物資源的利用和開發(fā)作進一步的展望。 關(guān)鍵詞假柴龍樹屬;喜樹堿及

2、類似物;植物資源;開發(fā)利用 AbstractThe major biological features and active secondary metabolites of Nothapodytes sp. plants were introduced. Production of camptothecin and analogues from the plants of Nothapodytes nimmoniana Graham was discussed in details,and the development and utilization prospect of Nothapo

3、dytes sp. plants were summarized. Key wordsNothapodytes sp.;camptothecin and analogues;plant resource;development and utilization 假柴龍樹屬(Nothapodytes sp.)植物為茶茱萸科(Icacin-aceae)多年生植物,本屬7種,主要分布于亞洲南部和東南部一帶;我國6種,分布于云南、甘肅、貴州、四川、湖北、湖北、廣西、廣東和等省1。本屬植物馬比木Nothapodytes pittosporoides(Oliv.)sleum,全草入藥,具有祛風通絡(luò)、活血止痛

4、的功能,主治風濕痹痛、半身不遂、小兒驚風及跌打損傷等2。除此之外,對于其他種的用途描述未見報道。因此,該類植物并沒有引起研究者足夠的重視。后來在臭味假柴龍樹(N. nimmoniana Graham,又名N. foetida(Wight)Sleumer或者Mappia foetida Meirs,臺灣地區(qū)也叫青脆枝)中,分離出抗癌活性物質(zhì)喜樹堿及9-甲氧基喜樹堿3,這才激發(fā)研究者對該屬植物的濃厚興趣。在已發(fā)現(xiàn)含有喜樹堿的所有種、屬植物中,臭味假柴龍樹的喜樹堿平均含量最高(干重的0.3%)4。為此,結(jié)合國內(nèi)外近些年的研究成果,就假柴龍樹屬植物資源的開發(fā)利用與喜樹堿及類似物的生產(chǎn)作詳細的論述。 1

5、假柴龍樹屬植物形態(tài)學特點 假柴龍樹屬植物,喬木或灌木,也有木質(zhì)藤本或多年生草本;葉互生或近對生,全緣;花兩性,雜性異株或雌雄異株等多樣化,頂生的聚傘花序或傘房花序;萼杯狀,5裂;花瓣5,鑷合狀排列,常兩面被毛;雄蕊5,分離,花絲線形,頂端墊狀,花藥背著;花盤肉質(zhì);子房1室,有胚珠2顆倒垂于室頂。核果橢圓形,中果皮肉質(zhì),內(nèi)有種子1顆。代表種有臭味假柴龍樹,馬比木1。 2喜樹堿概述 喜樹堿(Campothecin)為一種吡咯喹啉類生物堿,是美國家從喜樹(Campototheca acuminata Decaisne)中首次分離得到的抗腫瘤活性物質(zhì)5。后來的研究證實,喜樹堿是通過抑制腫瘤細胞內(nèi)拓撲異

6、構(gòu)酶I的活性而具抗癌效應(yīng)的,這種獨特的作用機理才真正引起科學家的興趣6。多種藥效好、毒副作用小的喜樹堿類抗癌新藥被篩選出來,其中Irinothecan和Topothecan已于1996年得到美國FDA的批準用于臨床4,7,其他的如9-硝基喜樹堿、10-羥基喜樹堿、Exatecan、Lurtotecan等處于臨床試驗的喜樹堿類抗腫瘤新藥可能在今后幾年內(nèi)陸續(xù)上市7。所有的喜樹堿類藥物均以喜樹堿為原料而合成,喜樹堿類藥物全球年銷售額約為10億美元4。目前,喜樹堿唯一可行的市場來源仍然是從野生植物中提取,主要是喜樹(在)和臭味假柴龍樹(在印度)。因此,野生喜樹和臭味假柴龍樹植物資源遭到了嚴重的破壞,分

7、別被兩國列為重點保護植物4,7。隨著臨床需求量的急劇增加,可持續(xù)獲取喜樹堿及類似物已成當務(wù)之急,利用富含喜樹堿及類似物的假柴龍樹屬植物產(chǎn)生該類物質(zhì),是喜樹堿藥源開發(fā)的主攻方向之一3-4,7-8。 3假柴龍樹屬植物產(chǎn)生的主要喜樹堿及類似物 自假柴龍樹屬植物分離鑒定到喜樹堿和9-甲氧基喜樹堿之后3,從該屬植物分離的其他痕量喜樹堿衍生物還有(20S)-18,19-脫氫喜樹堿9、乙酰喜樹堿10、9-甲氧基-20-O-乙?；矘鋲A11、9-甲氧基-18,19-脫氫喜樹堿12、5-羥基-喜樹堿12、5-羥基-9-甲氧基喜樹堿12等。喜樹堿含量可達到植物干重的0.003%1.559%4,12,9-甲氧基喜樹

8、堿可達到植物干重的0.021%0.385%12。生長在印度的臭味假柴龍樹中,不同器官中的喜樹堿含量(干重)差異極大,分別為:根皮0.333%0.775%、莖皮0.236%、根莖0.18%、莖0.14%、葉0.081%13。另外,不同植物種間喜樹堿含量差異也較大,馬比木根中的喜樹堿平均含量為0.14%(干重)14,明顯少于臭味假柴龍樹13。不同地區(qū)植物喜樹堿含量顯著,印度西高止山脈的不同地區(qū)臭味假柴龍樹,根中喜樹堿平均含量從0.88%2.62%(干重)不等,相差近4倍。另外,不同氣候?qū)ο矘鋲A的影響也很明顯,在印度西北部農(nóng)業(yè)氣候中生長的臭味假柴龍樹,根中喜樹堿含量僅為0.1%15。 4假柴龍樹屬植

9、物生物技術(shù)研究概況 4.1細胞培養(yǎng) 假柴龍樹屬植物的細胞培養(yǎng)集中在臭味假柴龍樹上,最早始于Roja等人的工作,從未成熟胚誘導的愈傷組織中檢測到痕量喜樹堿和1 g/g細胞干重的9-甲氧基喜樹堿16。而從成熟胚誘導的愈傷組織中,產(chǎn)生9.5 g/g的喜樹堿(干重)和痕量9-甲氧基喜樹堿17。上述愈傷組織中次生物質(zhì)的含量遠低于母本植株。來源于莖的懸浮培養(yǎng)細胞中,喜樹堿和9-甲氧基喜樹堿含量可達分別到0.035 mg/mL和0.026 mg/mL,按含量分別為干重的0.11%和0.08%,較以前的研究有大幅度提高,接近母本植株的水平;研究表明,NAA可以促進2種生物堿的積累,而2,4-D則抑制該類物質(zhì)的合成18。Thengane等19著重研究了激素對來源于子葉的愈傷組織的影響,2.26 moL/L的2,4-D和2.22 moL/L的BA組合有利于愈傷組織的誘導形成,4.53 moL/L的2,4-D和2.22 moL/L的BA可以使喜樹堿含量達到干重的1.3%,