一种三尖杉内生真菌次生代谢产物中的新化合物及其制备 方法和用途 【技术领域】
本 发 明 涉 及 医 药 技 术 领 域, 具 体 地 说 是 涉 及 一 种 三 尖 杉 (Cephalotaxus fortunei) 内生真菌发酵产物中的新化合物, 即一种木霉属内生真菌深绿木霉 Trichoderma atroviride 发酵产物中新化合物 Trichodermanin B ; 此外, 本发明还涉及该化合物的的制 备方法, 以及 Trichodermanin B 的用途。背景技术
内生真菌 (Endophytic fungi) 是指在生活史中某一阶段或整个阶段存在于健康 植物组织内部, 对植物组织没有引起明显病症或对宿主没有造成明显伤害的真菌。全世界 已经研究过内生真菌的植物约有 400 种。自从 1993 年短叶红豆杉 Taxus brevifolia 的韧 皮部分离到一株产抗癌物质紫杉醇的内生真菌。 近二十年来发表的关于植物内生真菌的研 究中涉及到的药用植物有 47 科 110 余种, 并且研究多集中在内生真菌对植物影响的生理生 化机制, 生物转化, 次生代谢物中的活性物质分离提取, 以及活性此生代谢产物的产量调控 等方面。这些都充分说明内生真菌可以作为生物活性代谢产物的潜在资源库, 具有很大的 深入研究的价值。
三尖杉 Cephalotaxus fortune Hook.f. 又名榧子、 血榧、 石榧, 为三尖杉科三尖 杉属, 是我国亚热带特有的重要药源植物, 其木材坚实, 有弹性, 具有多种用途, 种子榨油可 供制皂及油漆, 果实入药有润肺、 止咳, 消积之效, 其叶、 枝, 种子及根等可提取多种植物碱 ( 三尖杉碱, 三尖杉酯碱, 高三尖杉酯碱等 ), 可治疗癌症 ( 其中主要用于提炼高三尖杉酯碱 用于治疗急性粒细胞性白血病 ), 所以三尖杉是一种具有多种用途的重要野生经济植物, 具 有多方面的保护价值。 由于其良好的抗癌活性, 目前三尖杉植物资源被过度利用, 资源数量 急剧减少, 处于渐危状态。若不加以保护有可能进一步陷入濒危境地。因此, 寻找与之相关 的活性产物新来源, 是十分需要和迫切的。而内生真菌正是其中一个很好的可以深入研究 的活性代谢产物的来源。 发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种三尖杉内生真菌发酵产物中的新化合物, 并提供该化合物的制备方法和用途。
发明人在对三尖杉内生真菌的研究中, 发现了一株木霉属内生真菌, 即深绿木霉 Trichoderma atroviride, 具有较好的抗稻瘟霉活性, 发明人对其发酵产物在提取、 分离和 纯化方面进行了系统的研究, 得到一种新化合物 Trichodermanin B。进一步研究还发现该 分子量为 256。 化合物的结构如下述结构式所示, 其分子式为 C15H28O3,
Trichodermanin B 的制备方法为 : 从采集的样本三尖杉植物中分离纯化出内生真 菌, 并对这些菌株进行鉴定和活性筛选, 之后选取活性最好的菌株进行大量发酵, 并对发酵 产物进行系统的分离纯化, 得到 Trichodermanin B 的单体之后, 通过波谱方法对其进行结 构鉴定, 并通过体外实验得到活性数据, 为新的活性药物开发打下基础。
以下对本发明新化合物 Trichodermanin B 的制备过程以及体外活性实验进行详 细说明。
1. 三尖杉样本采集
三尖衫 Cephalotaxus fortunei, 2009 年 5 月采集于中国, 浙江, 建德郊区。
2. 本菌株制备方法包括如下步骤 :
(1) 三尖杉树皮, 洗净晾干, 消毒 ;
(2) 干燥后, 切块接种于培养基上, 恒温培养箱培养 ;
(3) 待菌丝长出时, 把真菌转移到新的培养基上继续培养、 转接 ;
(4) 待纯化后, 再转移到 PDA 培养基斜面试管中, 即得到该真菌菌株, 对其编号为 S361, 备用。
所述的消毒方法优选 : 在无菌操作台中用乙醇、 NaClO 溶液漂洗, 无菌水冲洗 ; 其 中所述的乙醇优选质量百分浓度为 75 %的乙醇, 所述的 NaClO 溶液优选质量百分浓度为 5%的 NaClO 溶液。
进一步优选的消毒方法包括如下步骤 :
①在无菌操作台中用 75%乙醇漂洗 10-60 秒 ;
②无菌水冲洗 2-6 次 ;
③ 5% NaClO 溶液漂洗 3-10 分钟 ;
④无菌水冲洗 2-6 次 ;
⑤ 75%乙醇漂洗 10-60 秒 ;
⑥无菌水冲洗 2-6 次。
最优选的消毒方法包括如下具体操作步骤 :
①在无菌操作台中用 75%乙醇漂洗 20-30 秒 ;
②无菌水冲洗 4 次 ;
③ 5% NaClO 溶液漂洗 5 分钟 ;
④无菌水冲洗 4 次 ;
⑤ 75%乙醇漂洗 20-30 秒 ;
⑥无菌水冲洗 4 次。
菌株鉴定 : 在 PDA 培养基上培养 3 天以后, 刮取菌丝 ( 白色, 低矮, 绒状 ), 通过 CTAB 法提取 DNA。再利用 ITS 序列对其 DNA 进行 PCR 扩增以及分子鉴定, 鉴定结果为深绿木霉 Trichoderma atroviride, DNA 数据上传至 Genbank, 序列号为 HQ449987。
3. 发酵产物的制备方法
以深绿木霉 Trichoderma atrovirid( 编号为 S361) 为发酵菌种, 先后采用液体发 酵、 溶剂萃取和硅胶色谱柱分离方法, 分离得到本发明上述新化合物。采用质谱、 核磁共振 氢谱和碳谱等方法, 确定了该化合物的结构。
本发明先对深绿木霉 Trichoderma atrovirid S361 进行发酵, 再分别收集发酵液 和菌丝体 :
(1) 菌种的准备
使用 PDA 培养基, 高温灭菌, 制成斜面, 置于常温状态下, 无杂菌生长时, 接种深绿 木霉 Trichoderma atrovirid S361 菌丝体, 于 28℃培养, 作为菌种。
例如, 于 250ml 的三角瓶中加入 80ml 液体培养基, 接种 Trichoderma atrovirid S361 菌种, 于常温下培养。
(2) 发酵种子液制备
在多个锥形瓶中分别装入液体培养基 ; 于高温灭菌后, 进行接种 Trichoderma atrovirid S361 菌种, 常温下振荡培养, 优选 28℃、 180r· min-1、 培养 48h, 将该培养物作为 种子。
(3) 接种
准备发酵瓶, 发酵培养基装量适量, 培养基组成与种子培养基相同, 高温灭菌, 接 -1 种, 常温下震荡培养, 优选 28℃、 180r·min , 优选培养 6-7 天, 真菌即可发酵成熟。
(4) 萃取
待真菌发酵成熟后, 分别收集发酵液和菌丝体 :
①发酵液的处理方法 : 待真菌发酵成熟后, 过滤去菌丝体, 对发酵成熟的滤液层进 行乙酸乙酯部位的萃取, 将乙酸乙酯部位合并、 浓缩。
优选的方法是 : 滤液用乙酸乙酯萃取 3 次, 合并、 浓缩。
②菌丝体的处理方法 : 烘干菌丝体, 用乙醇浸泡, 再以乙醇为溶剂超声辅助萃取多 次, 合并、 浓缩乙醇。
优选的方法是 : 菌丝体 30-70℃烘干, 优选 50℃, 用乙醇浸泡 12-48 小时, 优选 24 小时, 再以乙醇为溶剂超声辅助萃取 1-5 次, 优选 3 次, 每次 10-50 分钟, 优选 30 分钟, 合并、 浓缩乙醇。
(5) 单体分离纯化
将发酵物萃取浓缩后的浸膏, 用硅胶色谱柱分离, 洗脱液的极性为石油醚∶丙 酮= 15 ∶ 1, 以 10ml 为单位收集洗脱液。将第 15 管收集液重结晶, 即可得到新化合物 Trichodermanin B。
(6) 结构鉴定 1
本发明综合应用质谱 ( 简称 : MS)、 核磁共振氢谱 ( 简称 : H-NMR)、 核磁共振碳13 谱 ( 简称 : C-NMR) 以及核磁共振二维谱 ( 简称 : 2D-NMR) 等分析技术对发酵产物中的 Trichodermanin B 进行结构鉴定。
本发明上述的内生真菌的分离、 纯化、 发酵方法为本领域公知的常规使用的方法, 在需要进一步确证的时候, 很容易从有关的教材和相关的技术文献等查阅到包括技术细节 在内的所有技术资料。 。
本发明上述对 Trichodermanin B 分离和结构鉴定方法是本领域的常规方法。
本发明上述的有机溶剂分离制备法所使用的有机溶剂是本领域的常规有机溶剂, 包括乙醇、 乙醇水溶液、 甲醇等中的一种或多种, 优选乙醇或不同浓度的乙醇水溶液等中的 一种或多种, 进一步优选不同浓度的乙醇水溶液。
4. 单体化合物 Trichodermanin B 的体外药理活性
本发明对单体化合物 Trichodermanin B 在抗真菌、 抗肿瘤、 抗病毒等方面的活性 也进行了多方面的试验。
下面将选择发明人的抗真菌、 抗肿瘤等方面的部分实验研究实例, 通过对本发明 发酵产物 Trichodermanin B 进行进一步的详细阐述, 以突出和证明本发明上述新化合物在 制备抗真菌、 抗肿瘤和抗病毒的药物中的应用。一 .Trichodermanin B 抗真菌的实验研究。
取处于指数生长期后期的新生隐球菌、 白色念珠菌菌液至 1ml YEPD 培养液中, 于 35℃, 250 次 /min 振荡培养, 活化 16h 后, 用血细胞计数板计数, 以 RPMI 1640 培养液调整菌 3 3 液浓度至 1×10 -5×10 /ml。
将熏烟曲霉菌、 红色毛癣菌接种至 SDA 斜面, 于 30℃, 熏烟曲霉菌培养 1 周, 红色毛 癣菌培养 2 周。以上 2 种菌按本方法活化 2 次后, 加适量 RPMI 1640 培养液于 SDA 斜面, 用 吸管吹打菌落, 使真菌孢子游离于 RPMI 1640 培养液中, 然后经四层无菌纱布过滤。培养液 经血细胞计数板计数后, 加 RPMI 1640 培养液调整孢子浓度至 1×103-5×103/ml。
受试药物分别用 DMSO 配成 6.4g/L 溶液, -20℃保存。实验前, 将药液取出置 35℃ 温箱融化备用。取无菌 96 孔板, 于每排 1 号孔加 RPMI 1640 100ul 作空白对照 ; 3 ~ 12 号 孔各加新鲜配制的菌液 120ul ; 2 号孔分别加菌液 160ul 和受试化合物溶液 1.6ul。2 ~ 11 号孔 10 级 4 倍稀释, 使各孔中的药物终浓度分别为 64、 16、 4、 1、 0.25 和 0.0625、 0.0156、 0.0039、 0.00097、 0.00024mg/L, 各孔中 DMSO 含量均低于 1 % ; 12 号孔不含药物, 作阳性对 照。 各药敏板于 35℃培养。 白色念珠菌、 新生隐球菌、 红色毛癣菌及熏烟曲霉菌的药敏板分 别于 35℃培养 24h、 72h、 7d 和 4d 后, 用 MK-3 全自动酶标仪测各孔 630nm 光密度 (D) 值, 计 算 MIC80。
通 过 Trichodermanin B 对 白 色 念 珠 菌 (Candida albicans)、新 生 隐 球 菌 (Cryptococcus neoformans)、 红 色 毛 癣 菌 (Trichophyton rubrum)、 薰烟曲霉菌 (Aspergillus fumigatus) 的活性测试, 发现其具有一定的抗真菌活性。 抗真菌活性实验结 果如表 1 所示。
表 1. 抗真菌活性实验结果 (MIC80mg·L-1)
7CN 102464634 A 样品 Trichodermanin B 氟康唑
白色念珠菌 15 0.25说明书红色毛癣菌 > 64 4 薰烟曲霉菌 > 64 > 645/10 页新生隐球菌 32 0.5二 .Trichodermanin B 抗肿瘤的实验研究。
MTT 法测定 Trichodermanin B 对胃癌细胞 (MKN45)、 肠癌细胞 (LOVO)、 肝癌细 胞 (HepG2) 及白血病细胞 (HL-60) 的生长抑制作用。将单层贴壁且呈对数生长期的胃 癌细胞 (MKN45)、 肠癌细胞 (LOVO)、 肝癌细胞 (HepG2) 及白血病细胞 (HL-60), 用 0.25 % Trypsine-0.02% EDTA 消化液消化后, 用含 10%胎牛血清的 RPMI-1640 培养基稀释成单细 胞悬液, 根据不同细胞生长速率, 调细胞浓度 1 ~ 3×104 个 /mL, 将上述细胞悬液加入 96 孔 细胞培养板中, 100ul/ 孔, 将培养板移人 CO2 培养箱中, 在 37℃、 5% CO2 及饱和湿度条件下 培养 24h 后加入不同浓度的受试药物 100ul/ 孔, 每个浓度设 3 个平行孔, 另设空白对照组, 分别培养 48h 和 72h 后弃上清液, 每孔加入 50ul 新鲜配制的含 0.2mg/mLMTT 无血清培养液, 37℃继续孵育 4h。小心弃上清液, 并加入 150ulLDMSO, 轻轻震荡使结晶溶解, 选择 570nm 波 长在酶标仪上测定各孔光密度 (OD) 值。以每组 3 个孔的平均值作为各孔的平均 OD 值, 按 公式 GIR = (1- 实验组 OD/ 对照组 OD)×100%, 计算 Trichodermanin B 对各肿瘤细胞的 生长抑制率 (GIR), 并由 Origin 软件求出半数抑制浓度 (IC50)。抗肿瘤实验筛选结果如表 2 所示。
样品 Trichodermanin B 阿霉素
胃癌细胞 26 0.0622 肠癌细胞 17 0.0125 肝癌细胞 > 100 0.0350 白血病细胞 78 < 0.001表 2. 抗肿瘤实验筛选结果 (IC50mg·L-1)表 2 的实验结果显示, Trichodermanin B 抗肿瘤活性显著, 其对胃癌细胞 (MKN45) 及肠癌细胞 (LOVO) 的活性有一定的研究意义。
三 .Trichodermanin B 抗病毒的实验研究。 1. 病毒毒力测定。
选用 Hep-2 细胞, 加入 10 倍稀释 7 个浓度的各病毒液, 每稀释度加 4 孔, 37℃、 5% CO2 培养 3d, 观察细胞病变 (CPE), 以 Reed-Muench 法计算病毒半数感染剂量 (TCID50)。
2.CPE 程度的判断。
“一” : 表示细胞生长基本正常, 未出现病变 ; “1” 表示细胞病变约占整个单层细胞 < 25% ; “2” 表示细胞病变约占整个单层细胞的 25%~ 50% ; “3” 表示细胞病变约占整个 单层细胞的 50%~ 75%; “4” 表示细胞病变约占整个单层细胞的 75%~ 100%。根椐以上 细胞病变 5 级标准判断, 若 CPE 为 “1” 及其以下 “一” , 则视为阴性, 其余的 “2” 及其以上各 级, 均视为阳性, 利用 Reed-Muench 法计算 TCID50。
3. 化合物毒性测定。
用 Hep-2 细胞板, 加人 7 个两倍连续稀释的不同浓度的化合物溶液, 每稀释度加 4 孔, 37℃、 5% CO2 中培养 3d, 观察化合物对细胞的毒性, 以 Reed-Muench 法计算半数中毒浓 度 (TC50) 和最大无毒浓度 (TC0)。
4. 毒性试验结果判断标准。
以下结果中的数字表示化合物对细胞的毒性程度分级 : (1)“一” : 表示细胞生 长基本正常, 未出现中毒现象 ; “1” 表示中毒细胞发生率< 25 % ; “2” 表示中毒细胞发生 率在 25%~ 50% ; “3” 表示中毒细胞发生率在 50%~ 75% ; “4” 表示中毒细胞发生率> 75%。(2) 若毒性为 “1” 及其以下 “一” , 则视为阴性, 可认为此浓度样品对细胞无中毒现 象, 其余的 “2” 及其以上各级, 均视为阳性, 即所试样品在此浓度对细胞有中毒作用, 利用 Reed-Muench 法计算 50 %中毒浓度 (TC50)。通过将上述毒性试验结果经 Reed-Mueneh 法 计算, 得出 Trichodermanin B 对 Hep-2 细胞的 50%毒性浓度为 TC50 = 4.46mg/ml, TC0 = 3.12mg/ml ; 阳性酞丁安软膏的 50%的毒性浓度为 TC50 = 2.24mg/ml, TC0 = 1.56mg/ml。
5. 抗病毒试验。
倒去 96 孔已长成单层的 Hep-2 细胞板中培养液, 加入 100TCID50 的各病毒液, 吸 附 1h, 倾去病毒液, 用从最大无毒浓度 (TC0) 起 2 倍稀释 5 个浓度的化合物样品, 每浓度加 3 孔, 设细胞对照和病毒对照。37℃、 5% CO2 中培养 3d, 观察 CPE。以 Reed-Muench 法计算 50%有效浓度 (EC50) 及治疗指数 TI = TC50/EC50。抗病毒实验筛选结果如表 3 所示。
表 3.Trichodermanin B 对单纯疱疹病毒 I 和 II 型的影响
表 3 的实验数据表明, Trichodermanin B 对单纯疱疹病毒 I 型和 II 型致细胞病 变有明显抑制作用。附图说明
图 1 是本发明化合物的核磁共振二维谱图。 具体实施方式
下面结合附图和具体实施例, 进一步阐述本发明。 这些实施例应理解为仅用于说明本 发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明记载的内容之后, 本领域技术人员可以 对本发明作各种改动或修改, 这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。
本发明下述优选实施例研究三尖杉内生真菌深绿木霉 Trichoderma atrovirid S361 及其发酵产物中分离到的新化合物 Trichodermanin B 以及其的药理作用, 提供了一 种能够用于制备抗真菌、 抗病毒、 抗肿瘤产品的原料, 为新的活性药物开发打下了基础。
( 一 ) 真菌及其发酵产物的制备方法为进一步阐述新化合物 Trichodermanin B 的制备方法, 下面通过举例来说明具体 的操作步骤和方法。
(1) 挑选新鲜、 健康三尖杉树皮, 将其表面洗净、 晾干水分, 消毒 ;
所述的消毒方法的具体操作步骤是 :
①在无菌操作台中用 75%乙醇漂洗 20-30 秒 ;
②无菌水冲洗 4 次 ;
③ 5% NaClO 溶液漂洗 5 分钟 ;
④无菌水冲洗 4 次 ;
⑤ 75%乙醇漂洗 20-30 秒 ;
⑥无菌水冲洗 4 次。
(2) 无菌滤纸片吸干水分, 分别切成 5mm×5mm×1mm 的小块接种于培养基上, 每个 培养皿中接 4 块, 置 28℃恒温培养箱中培养 3-30 天 ;
(3) 观察到培养基上从各植物组织块内部向周围长出菌丝时, 采用尖端菌丝挑取 法把真菌转移到新的培养基上继续培养、 转接 ;
(4) 待纯化后, 再转移到 PDA 培养基 ( 最常用的真菌培养基, 广泛用于保存菌种 ) 斜面试管中, 即得到该真菌菌株, 对其编号为 S361, 备用。
例如, 本实施例所述发酵产物的制备方法可以为 : 先对深绿木霉 Trichoderma atrovirid S361 进行发酵, 再分别收集发酵液和菌丝体 :
(1) 培养基准备
使用 PDA 培养基, 高温灭菌, 制成斜面, 置于常温状态下, 无杂菌生长时, 接种以上 方法制备得到的深绿木霉 Trichoderma atrovirid S361 菌丝体, 于常温下培养。
(2) 发酵种子液制备
在多个锥形瓶中分别装入液体培养基。于高温灭菌后, 进行接种, 常温下震荡培 养, 将该培养物作为种子。
(3) 接种
准备发酵瓶, 发酵培养基装量适量, 培养基组成与种子培养基相同, 高温灭菌, 接 种, 常温下震荡培养。
①液体发酵 : 于 250mL 的 三 角 瓶 中 加 入 80mL 液 体 培 养 基, 接种深绿木霉 -1 Trichoderma atrovirid S361 菌种菌丝体, 摇床 (28℃、 180r·min ) 振荡培养 3 天左右, 作为发酵种子液。将种子液接种在培养液中, 摇床 (28℃、 180r·min-1) 振荡培养 6-7d, 真 菌即可发酵成熟。
(4) 萃取
分别收集发酵液和菌丝体 :
②发酵液的处理方法 : 待真菌发酵成熟后, 过滤去菌丝体, 对发酵成熟的液层进行 乙酸乙酯部位的萃取, 滤液用乙酸乙酯萃取 3 次, 合并、 浓缩。
③菌丝体的处理方法 : 菌丝体 50℃烘干, 用乙醇浸泡 24 小时, 再以乙醇为溶剂超 声辅助萃取 3 次, 每次 30 分钟, 合并、 浓缩乙醇。
(5) 单体分离纯化
将发酵物萃取浓缩后的浸膏 4g, 用硅胶色谱柱分离, 洗脱液的极性为石油醚∶丙酮= 15 ∶ 1, 以 10ml 为单位收集洗脱液。将第 15 管收集液重结晶, 即可得到单体化合物 Trichodermanin B
( 二 ) 发酵产物的鉴定方法 1
本实施例综合应用质谱 ( 简称 : MS)、 核磁共振氢谱 ( 简称 : H-NMR)、 核磁共振 13 碳谱 ( 简称 :C-NMR) 以及核磁共振二维谱 ( 简称 : 2D-NMR) 等分析技术对发酵产物中的 Trichodermanin B 进行结构鉴定。
Trichodermanin B 具有如下理化性质 :
该化合物为无色结晶, 分子式 C15H28O3, MW : 256 ; 易溶于甲醇、 乙醇等极性较大的溶 剂, 微溶于水 ; mp.188-190℃; ; ESIMS m/z[2M+Na]+535.2 ; 核磁共振氢谱、 核磁共 振碳谱数据如表 4 所示 :
表 4.Trichodermanin B 的核磁共振氢谱、 核磁共振碳谱数据
11
δC 81.2s 40.4t 25.3t 54.3d 85.8s 34.7t 26.2t 86.7d 15 14 13 12 1.29(3H, s) 1.20(3H, s) 1.23(3H, s) 1.11(3H, s) 11 10 1.60(1H, m) 1.04(3H, d, J = 6.5) 9 Positions. δH(J) δC 70.2s 45.1d 13.7q 26.0q 26.9q 27.8q 24.0qofCN 102464634 APositions.δH(J)121.61(1H, m), 1.70(1H, m)31.40(2H, m)说42.03(1H, m)明核磁共振二维谱数据如图 1 所示 (Key HMBC( → )and 1H-1H COSY(-)correlations Trichodermanin B)。125书61.71(1H, m), 1.89(1H, m)71.80(1H, m), 1.90(1H, m)83.68(1H, dd, J = 10.0, 5.0)9/10 页CN 102464634 A
说明书10/10 页综上, Trichodermanin B 的分子式为 C15H28O3, 分子量为 256, 结构式为 :