杜仲次生代謝物的研究進展 | 杜仲次生代謝物的研究進展 |
| 發(fā)布時間:2010-11-04 信息來源:admin 發(fā)布人:admin 點擊次數(shù):4982 |
王亞琴1, 張康健2X (11 華南理工大學食品與生物工程學院, 廣東 廣州510640; 21 西北農(nóng)林科技大學, 陜西楊凌712100) 摘 要: 詳細介紹了貴重藥材杜仲所含的各種次生代謝物以及各自的功效, 其中重要次生代謝物松脂素二葡萄糖苷是降壓的主要成分, 環(huán)烯醚萜類的桃葉珊瑚苷具有預(yù)防和治療腫瘤、強效抗菌、利尿等功效, 綠原酸抗菌作用明顯, 對消化系統(tǒng)、血液系統(tǒng)和生殖系統(tǒng)均有藥理作用; 重點闡述了運用植物組織培養(yǎng)法這一新興生物技術(shù)生產(chǎn)杜仲有效成分(桃葉珊瑚苷、綠原酸) 的研究現(xiàn)狀, 為解決杜仲藥源緊缺問題提供了科學依據(jù); 同時對這些領(lǐng)域存在的問 題及發(fā)展前景進行了展望。 關(guān)鍵詞: 杜仲; 次生代謝物; 合成; 積累; 組織培養(yǎng) 杜仲E ucomm ia u lm oid es O liv1 是杜仲科杜仲屬植物,為中國特有的貴重中藥材和工業(yè)提膠原料樹種。主要分布于甘、陜、晉、豫、湘、鄂、川、滇、黔、桂、皖、浙、贛、閩等省、自治區(qū)的平原到海拔1 690 m 間的丘陵和山地。早在《神農(nóng)本草經(jīng)》就記載了杜仲的藥效:“杜仲性味甘、微辛、溫、無毒, 有補肝腎、強筋骨、益腰膝、除酸痛的效能”。近代醫(yī)學又證明了杜仲具有雙向調(diào)節(jié)血壓的特性, 以及提高機體抗缺氧耐力、增強免疫功能、防止動脈硬化等功效。其中, 次生代謝物環(huán)烯醚萜類的桃葉珊瑚苷等具有預(yù)防和治療腫瘤、強效抗菌、利尿等功效; 綠原酸抗菌作用明顯, 還有一定的降壓作用, 對消化系統(tǒng)、血液系統(tǒng)和生殖系統(tǒng)均有藥理作用[1 ]。 1 杜仲次生代謝物類型 兩千多年前, 杜仲以皮入藥。而近代醫(yī)學研究表明, 杜仲的葉、果實和枝條中含有和皮相似的次生代謝物, 主要為木脂素類、環(huán)烯醚萜類、黃酮類、苯丙烷類、多糖、酚類、三萜類、甾類、有機酸、氨基酸、微量元素等。杜仲之所以具有多種藥效正是這些次生代謝物在起作用。 1.1 木脂素類: 木脂素類化合物是杜仲皮的主要成分。迄今為止, 從杜仲皮中分離出的木脂素類化合物有28 種, 多數(shù)為苷類化合物。木脂素類化合物的生物活性因結(jié)構(gòu)不同而各異。其中松脂素二葡萄糖苷是杜仲皮降壓的主要成分; 丁香脂素二葡萄糖苷對中樞神經(jīng)系統(tǒng)有保護作用, 具有促進神經(jīng)生長因子及抗胃潰瘍作用; 一些木脂素化合物對cAM P 磷酸二酯酶有很強的抑制活性, 可用作血管擴張劑; 松脂素和丁香脂素具有抗脂質(zhì)過氧化作用; 另外研究還發(fā)現(xiàn), 木脂素類化合物具有抗腫瘤、抗補體、增強免疫的作用[2 ]。 1.2 環(huán)烯醚萜類: 從杜仲皮、葉中分離到的10 多種環(huán)烯醚萜類成分多數(shù)為已知化合物, 具有一定的藥理活性, 如京尼平苷、京尼平苷酸、京尼平、桃葉珊瑚苷、筋骨草苷、哈帕苷乙酸酯、雷撲妥、杜仲醇、杜仲醇苷、脫氧杜仲醇等。其中京尼平苷酸具有預(yù)防性功能低下、增強記憶功能、抗癌、降壓、抗氧化、瀉下及促進膽汁分泌作用[3 ]; 京尼平苷有顯著的瀉下作用和利膽作用; 桃葉珊瑚苷有明顯的保肝活性、較強的抗菌和利尿作用; 杜仲醇具有促進膠原蛋白合成、抗脂質(zhì)過氧化的作用[4 ]。 1.3 黃酮類: 黃酮類化合物是植物界分布較廣泛的一類天然酚性化合物, 是藥用植物的主要活性成分之一。其不僅具有止咳、平喘、祛痰、抗菌、抗病毒及消炎作用, 而且對心血管 疾病都有防治作用, 同時還具有抗腫瘤活性、抗肝臟毒作用、雌性激素樣作用。杜仲的黃酮類化合物僅存在于葉中, 主要為黃酮醇[2 ]; 成軍等[5 ]對杜仲葉中的黃酮類化合物進行了研究, 首次從葉中分離到ast ragalin、h irsut in、rut in、3, 42dihy2drobenzonic acid、ethyl glucopyrano side 等7 種黃酮成分。 1.4 苯丙烷類: 在杜仲中廣泛存在的苯丙烷類化合物是形成木脂素的前體, 主要包括苯丙酸類和苯丙醇類。在杜仲皮和葉中含量最高的苯丙酸類物質(zhì)是綠原酸, 一般有5% 左右。其具有顯著的藥理活性, 對消化系統(tǒng)、血液系統(tǒng)和生殖系統(tǒng)均有療效; 不僅具有增加胃腸蠕動、促進胃液分泌和利膽作用, 而且還具有對自由基的清除及抗脂質(zhì)過氧化作用、保肝作用、抗菌、抗病毒及解痙作用等。 1.5 多糖: 研究表明, 多糖類成分不僅是一種非特異性免疫增強劑, 可起到抗菌、抗病毒、抗腫瘤、抗輻射、抗衰老的功效, 而且具有降血糖、降血壓、降膽固醇、抗炎、抗?jié)儭⒖寡�、抗生育和止吐等多種生理活性[6 ]。從杜仲中分離出的杜仲糖A、B 對人體無毒, 對網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)具有活化作用, 可增強機體非特異性免疫功能, 能抑制先天性免疫不全病毒的感染, 防止先天性免疫不全病毒細胞的危害。 1.6 其他成分: 在杜仲的樹皮、葉子和種子中均含有一種國際上稱之為古塔波膠的天然高分子物質(zhì), 質(zhì)量分數(shù)高至6%～ 10% , 其具有很強的抗酸堿能力、耐水性、耐寒性、低膨脹率和高絕緣性。雖然不具有任何藥用效能, 但在工業(yè)橡膠生產(chǎn)上是一種用途廣泛、功能多樣的原料膠種。另外,Deyama 等[2 ]從杜仲皮中獲得的熊果酸衍生物ul2mo ido l 以及O kada 等[7 ]從杜仲葉的氯仿提取物中分離出的降解萜黑麥草內(nèi)酯, 經(jīng)藥理學證明均具有免疫抑制活性; 同時杜仲皮、葉中還含有多種揮發(fā)性成分、氨基酸、微量元素和豐富的維生素; 杜仲籽中含有人體不能合成的A2亞麻酸, 質(zhì)量分數(shù)高達61% 以上。 2 杜仲次生代謝物合成與積累的時空性 杜仲在長期的演化過程中, 由于天然雜交、自然選擇、人工栽培等因素的影響, 同一立地條件下生長的無性系其個體生長發(fā)育會出現(xiàn)差異, 這種種內(nèi)變異是遺傳變異和生境變異相互作用引起的, 直接導(dǎo)致各無性系次生代謝物含量的差異, 出現(xiàn)杜仲藥材品質(zhì)優(yōu)劣的現(xiàn)象。張康健等[8 ]測定了同一立地條件下40 個杜仲無性系葉片的次生代謝物含量, 發(fā)現(xiàn)芽開綻期的早晚對次生代謝物含量有顯著的影響; 樹皮類型對京尼平苷、京尼平苷酸含量有顯著影響; 胸徑生長量、樹高生長量、性別等對次生代謝物無明顯影響。通過對杜仲生長發(fā)育特性與次生代謝物含量關(guān)系的分析, 為杜仲的良種選育和高含量次生代謝物的提取提供了參考依據(jù)。不僅同一立地條件下的杜仲無性系葉中次生代謝物含量有差異, 不同的生長發(fā)育時期, 次生代謝物在植株中的分布變化也較大。因為藥用植物的次生代謝物并非在數(shù)量和質(zhì)量、時間和空間上都均勻分布于整個植株, 每一個植物種群都有自己的特征化學物質(zhì), 對于每一個體, 其次生代謝物隨器官、組織和細胞甚至年齡、季節(jié)和環(huán)境條件而變化。2002年張康健等[9 ] 詳細研究了杜仲各部位(皮、葉、雄花、雌花、果) 次生代謝物的含量變化, 為杜仲資源的合理利用提供了新的科學依據(jù)。 杜仲是多年生的藥用植物, 隨著生長年齡的增長, 其體內(nèi)的有效成分含量會發(fā)生變化。只有研究清楚植物生長發(fā)育規(guī)律、次生代謝合成積累的動態(tài)變化, 在次生代謝物積累的高峰期采收, 才能獲得高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的藥材。張康健等[10, 11 ]研究了杜仲不同年齡、生長發(fā)育期不同月份次生代謝物含量的變化, 認為杜仲次生代謝物含量在1～ 4 齡較高, 隨著樹齡增長, 增加緩慢或有下降趨勢; 各次生代謝物隨月份合成積累動態(tài)不一致, 其含量達到高峰的月份也不同。 研究還發(fā)現(xiàn), 藥用植物所含次生代謝物含量的高低不僅與遺傳因素有密切關(guān)系, 而且與所生存的環(huán)境、氣候條件等生態(tài)因子有著很大的關(guān)系, 這也正是中藥講究“道地藥材”的原由。作者于1996 年對全國7 個杜仲主產(chǎn)區(qū)杜仲葉中6 種次生代謝物含量進行了研究, 結(jié)果顯示生態(tài)因素也是調(diào)控次生代謝物的重要因素, 其中微量元素對次生代謝物的影響最大; 從而初步確定了杜仲的道地產(chǎn)地[12 ]。 3 杜仲次生代謝物的組織培養(yǎng)學研究 研究發(fā)現(xiàn), 杜仲葉和杜仲皮的化學成分與藥理作用基本相似, 有些成分質(zhì)量指數(shù)還高于皮[13 ]。然而, 無論是炮制的中藥成品, 還是天然葉、皮原料, 由植物次生代謝途徑生成的有效成分的質(zhì)量指數(shù)都很低。運用細胞工程生產(chǎn)次生代謝物作為目前世界上生物技術(shù)研究的三大潮流之一, 其中運用組織培養(yǎng)技術(shù)誘導(dǎo)次生代謝物含量高的愈傷組織, 然后通過改變培養(yǎng)發(fā)酵條件(如溫度、光照及碳源等) , 應(yīng)用次生代謝誘導(dǎo)子以及增加底物分子濃度等來改變目標產(chǎn)物產(chǎn)量的研究最受關(guān)注。曾黎瓊等[14 ]對杜仲愈傷組織(葉片、莖段、子房、花藥等培養(yǎng)物) 的有效成分進行了研究, 并與杜仲樹皮、葉片的主要藥用成分(桃葉珊瑚苷、綠原酸) 進行了測定分析比較, 認為杜仲樹皮、葉片和愈傷組織都含有桃葉珊瑚苷、綠原酸等有效成分, 但含量存在一定差異, 為運用植物組織培養(yǎng)法這一新興生物技術(shù)生產(chǎn)杜仲有效成分, 解決藥源緊缺問題提供了科學依據(jù)。唐建軍等[15 ]研究了組織培養(yǎng)條件對杜仲愈傷組織形成及次生代謝過程的影響, 結(jié)果發(fā)現(xiàn), 以杜仲葉片作外植體, 較易獲得愈傷組織; 添加前體丙酮酸和次生代謝誘導(dǎo)子葡聚糖可顯著增加愈傷組織中桃葉珊瑚苷的產(chǎn)量;最有利于綠原酸積累的條件是28 ℃, 蔗糖作碳源、附加015mgöL NAA 的W h ite 培養(yǎng)基或添加苯丙氨酸的Bourgin &N istch 培養(yǎng)基。W ang 等[16 ]建立了利于杜仲次生代謝物綠原酸積累的懸浮細胞系, 條件為M S 培養(yǎng)基附加210 mgöL2, 4-D, 獲得了平均質(zhì)量分數(shù)為2.15% 的綠原酸。楊振堂等[17 ]研究了杜仲組織培養(yǎng)中培養(yǎng)條件與含膠量的關(guān)系, 認為次生代謝物杜仲膠含量隨著繼代次數(shù)的增加呈增加趨勢,在4～ 7 代出現(xiàn)了一個含膠高峰值區(qū), 8 代以后又迅速下降;增加光照雖然能增加含膠量, 但愈傷組織增殖倍數(shù)降低, 杜仲膠生產(chǎn)的總效率以暗培養(yǎng)為好; 固體靜止培養(yǎng)的杜仲膠含量和生產(chǎn)效率比液體振蕩培養(yǎng)高; 從而提出了一個較理想的產(chǎn)膠愈傷組織生產(chǎn)工藝。 4 結(jié)語 4.1 杜仲是我國特有的珍貴藥材和提膠工業(yè)原料, 目前已形成了從藥用、天然保健品系列產(chǎn)品到化工、醫(yī)藥原料及杜仲膠的系列產(chǎn)品的綜合開發(fā)。然而在如何提高次生代謝物產(chǎn)量以及相關(guān)的提取分離技術(shù)方面仍存在著不足, 利用組織培養(yǎng)、細胞培養(yǎng)技術(shù)大規(guī)模生產(chǎn)次生代謝物的研究工作報道不多。這些方面都有待于進一步研究, 尤其是運用生物工程技術(shù)進行杜仲次生代謝研究的領(lǐng)域。 4.2 在人類返璞歸真、回歸自然思想的指導(dǎo)下, 杜仲次生代謝物保健品的開發(fā)迅速。日本現(xiàn)已開發(fā)出杜仲茶、杜仲掛面、桂仲大醬等天然保健品; 我國貴州開發(fā)出“杜仲晶”, 陜西生產(chǎn)出杜仲純粉、杜仲速溶茶、杜仲精口服液、杜仲沖劑、杜仲酒等產(chǎn)品, 重慶、浙江開發(fā)出杜仲茶飲料, 甘肅生產(chǎn)出杜仲復(fù)方化妝品等。杜仲保健產(chǎn)品正逐漸為人們所認識和接受。 References: [ 1 ] Tang J J , Zhang L Y, HeM X1A dvances in research of E u2 comm ia u lm oid es O liv1 and its utilization [J ]1 Ch in B u ll B ot(植物學通報) , 1998, 15 (6) : 472511 [ 2 ] Deyama T, N ish ibe S, N akazawa Y1 Constituents and phar2 maco logical effects of E ucomm ia and S iberian g inseng [J ]1 A cta P harm acol S in (中國藥理學報) , 2001, 22 (12) : 1057210701 [ 3 ] Su Y Q , M a X H, Yang Z Y1 P resent situations of the re2 search and development of E ucomm ia u lm oid es in Japan [J ]1 J N orthw est For Coll (西北林學院學報) , 1996, 11 (2) : 9421001 [ 4 ] L i Y, Kamo S, M eto ri K, et al1 The p romo ting effects of eu2 comm io l from E ucomm iae cortex on co llagen synthesis [J ]1 B iol P harm B u ll, 2000, 23: 542591 [ 5 ] Cheng J , Zhao Y Y, Cui Y X, et al1 Studies on flavono ids from leave of E ucomm ia u lm oid es O liv1 [J ]1 Ch ina Ch in M aterM ed (中國中藥雜志) , 2000, 25 (5) : 28422851 [ 6 ] Zhou P, XieM Y1 Bioactivity of po lysaccharo se [J ]1 S tudy D ev Food (食品研究與開發(fā)) , 2001, 22 (2) : 6281 [ 7 ] Okada N , Sh irata K, N iwano M , et al1 Immuno supp ressive activity of amono terpene from E ucomm ia u lm oid es [J ]1 P hy 2 tochem istry , 1994, 37 (1) : 28122821 [ 8 ] Zhang K J , W ang L , M a B L , et al1 S econd ary M etabolites of E ucomm ia u lm oid es O liv1 in Ch ina (中國杜仲次生代謝物) [M ]1 Beijing: Science P ress, 20021 [ 9 ] Zhang K J , Dong J E, M a B L , et al1 Studies on the distribu2 tion differences of the secondarymetabo lites in E ucomm ia u l2 m oid es [J ]1 S ci S ilv S in (林業(yè)科學) , 2002, 38 (2) : 152191 [ 10 ] Zhang K J , Zhang T1 S up ernatu ral T ree in Ch ina—E ucom 2 m ia u lm oid es O liv1 (中國神樹—杜仲) [M ]1 Beijing: Eco2 nom icM anagement P ress, 19971 [ 11 ] Zhang K J , M a X H, M aM , et al1A study on dynam ic accu2 mulation of metabo lites during the grow th of E ucomm ia u l2 m oid es O liv1 [J ]1 S ci S ilv S in (林業(yè)科學) , 1999, 35 (2) :152201 [ 12 ] Zhang K J , W ang Y Q , M a X H, et al1 A n eco logical study on secondary metabo lites of the leaves of E ucomm ia u lm oid es [J ]1 S ci S ilv S in (林業(yè)科學) , 1999, 35 (6) : 282341 [ 13 ] W ei Q , M a X H, Zhang K J1 Studies on the chem ical con2 stituents of Duzhong ( E ucomm ia u lm oid es O liv1) [J ]1 J N orthw est For Coll (西北林學院學報) , 1995, 10 (5) : 882 931 [ 14 ] Zeng L Q , Xie J L , Hu Z H1 Determ ination of effective con2 stituents of bark, leaf and callus tissue of E ucomm ia u lm oid es O liv1 [J ]1 J Y unnan U niv (云南大學學報) , 1995, 17 (4) :39023931 [ 15 ] Tang J J , Chen X, Katuyo sh i S1 The influences of culture conditions of the callus induction, tissue culture and regula2 tion of secondary metabo lism of E ucomm ia u lm oid es O liv1[J ]1 J Z hej iang U niv (浙江大學學報) , 2002, 36 (2) : 19321981 [ 16 ] W ang J L , L iao X R, Zhang H M , et al1 A ccumulation of ch lo rogenic acid in cell suspension cultures of E ucomm ia u l2 m oid es [J ]1 P lant Cell, T issue Cu ltu re, 2003, 74: 19321951 [ 17 ] Yang Z T, Zang P, M a S Q , et al1 A study on relation be2 tween culture conditions and gutta content in tissue culture of E ucomm ia u lm oid es O liv1 [J ]1 S p ecialW ild E con A ni P lant R es (特產(chǎn)研究) , 1999, 2: 6291 產(chǎn)品鏈接： 杜仲提取物 綠原酸 金銀花提取物 苦杏仁苷 枇杷葉提取物-熊果酸 大花紫薇提取物-科羅索酸 上禾生物 專注植提 精于高純 基于您對天然產(chǎn)物需求持續(xù)創(chuàng)新 |
