抗癌皂苷C-K的酶轉(zhuǎn)化研究.pdf

1、現(xiàn)代大量藥理研究證實(shí)，五加科植物如人參、三七、西洋參等的攝入對(duì)抑制腫瘤的生長(zhǎng)具有明顯的作用，且這些植物的抗癌活性是通過(guò)它們體內(nèi)含有的特殊活性成分-達(dá)瑪烷型三萜皂苷中的稀有次生皂苷成分(人參皂苷-Rg3、人參皂苷-Rh1和人參皂苷-Rh2等)及經(jīng)人體腸道菌代謝后的產(chǎn)物-人參皂苷CompoundK(以下簡(jiǎn)稱(chēng)C-K)實(shí)現(xiàn)的。C-K無(wú)論在體內(nèi)，還是體外均具有良好的抑制癌細(xì)胞生長(zhǎng)作用和抗癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移作用，因此，是一種很好的潛在抗癌藥物。 通

2、常，天然活性化合物的含量極低，如在紅參中人參皂苷-Rh2僅為十萬(wàn)分之一，很難滿足新藥研究和臨床用藥的需求。常規(guī)的酸堿水解方法不僅污染生態(tài)環(huán)境，而且危害人體健康。但利用酶或微生物的生物轉(zhuǎn)化方法可以解決上述問(wèn)題。利用酶技術(shù)對(duì)人參皂苷的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，即可以保持原有皂苷母核的結(jié)構(gòu)不變，又可以獲得活性更高的次生苷。酶轉(zhuǎn)化條件溫和、反應(yīng)具有專(zhuān)一性、產(chǎn)物容易處理，所以，酶技術(shù)是對(duì)環(huán)境友好的技術(shù)。 本研究以應(yīng)用較廣泛的工業(yè)酶制劑轉(zhuǎn)化皂苷糖基，制

3、備抗癌活性皂苷C-K為目標(biāo)，采用三七莖葉、西洋參果等7種植物總皂苷，主要研究了最佳轉(zhuǎn)化酶制劑的篩選、最佳酶轉(zhuǎn)化條件的確定、轉(zhuǎn)化產(chǎn)物的分離與鑒定、探討了C-K的生成途徑。研究結(jié)果證明：利用β-葡聚糖苷酶對(duì)價(jià)格相對(duì)低廉的植物總皂苷進(jìn)行轉(zhuǎn)化制備C-K的方法是可行的，為C-K的工業(yè)化生產(chǎn)提供了一種新途徑。本研究獲得的結(jié)果如下：對(duì)C-K制備方法的研究結(jié)果表明：酸、堿對(duì)植物總皂苷的水解作用位點(diǎn)主要是皂苷的C-20位，產(chǎn)物是相應(yīng)的次級(jí)皂苷-人參皂苷-

4、Rg1、-Rg3、-Rh1、-Rh2及少量的原人參二醇；酶對(duì)植物總皂苷的作用位點(diǎn)主要是皂苷的C-3位，其主要產(chǎn)物是C-K。所以，C-K只能通過(guò)生物轉(zhuǎn)化方法獲得。 首次利用工業(yè)酶制劑β-葡聚糖苷酶(β-Glucanase)、纖維二糖酶(Cellobiase)、糖化酶(Glucoamylase)和纖維素酶(Cellulase)轉(zhuǎn)化7種植物總皂苷的糖基，研究發(fā)現(xiàn)β-Glucanase對(duì)三七莖葉總皂苷的轉(zhuǎn)化作用最強(qiáng)。 在β-Gl

5、ucanase轉(zhuǎn)化三七莖葉總皂苷制備C-K的研究中，以抗癌活性成分C-K的含量為檢測(cè)和評(píng)價(jià)指標(biāo)，利用高壓液相色譜法(HPLC)，在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)確定了β-Glucanase轉(zhuǎn)化三七莖葉總皂苷制備C-K的最佳條件為：酶的體積分?jǐn)?shù)為20％，pH5.4，55℃水浴中加熱48h，可獲得88.30mg/g的C-K，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差(RSD)為1.04％。 利用D101大孔吸附樹(shù)脂技術(shù)(國(guó)家“十五”期間重點(diǎn)支持和推廣項(xiàng)目的提取與

6、分離純化關(guān)鍵技術(shù)之一)和現(xiàn)代層析技術(shù)富集、純化、分離酶轉(zhuǎn)化產(chǎn)物，經(jīng)理化常數(shù)和光譜鑒定，確定它們分別是化合物Ⅰ：20(S)原人參二醇20-O-β-D-吡喃葡萄糖苷，即人參皂苷CompoundK(C-K)；化合物Ⅱ：20(S)原人參二醇20-O-α-L-呋喃阿拉伯糖基(1→6)β-D-吡喃葡萄糖苷(人參皂苷-Mc)；研究了β-Glucanase對(duì)三七皂苷-Fe和人參皂苷-Mc的酶轉(zhuǎn)化動(dòng)力學(xué)曲線與轉(zhuǎn)換途徑，確定β-Glucanase對(duì)皂苷作用

7、的專(zhuān)屬性，即β-Glucanase只對(duì)與皂苷C-3位相連的β-D-吡喃-葡萄糖基和與皂苷C-20位相連的β-D-吡喃葡萄糖基(6→1)糖苷鍵的二糖和三糖起作用，對(duì)其他類(lèi)型的糖苷鍵不起作用。 利用β-Glucanase對(duì)我國(guó)吉林產(chǎn)的西洋參果總皂苷進(jìn)行轉(zhuǎn)化的研究中發(fā)現(xiàn)，β-Glucanase轉(zhuǎn)化西洋參果總皂苷生成C-K的最佳轉(zhuǎn)化條件為：20mg/mL底物濃度、10％的酶體積分?jǐn)?shù)、pH為5.4，50℃水浴48小時(shí)；C-K的平均生成量為

8、51.59mg/g，RSD為2.26％。該條件與β-Glucanase轉(zhuǎn)化三七莖葉總皂苷的最佳條件基本一致，但C-K的平均生成量少于對(duì)三七莖葉總皂苷的轉(zhuǎn)化。 利用從我省某種植人參的土壤中篩選出的微生物對(duì)三七莖葉總皂苷進(jìn)行轉(zhuǎn)化，發(fā)現(xiàn)有2種微生物具有轉(zhuǎn)化作用，C-K的生成量分別是17.89mg/s(菌株A8)；3.77mg/g(菌株M14)。微生物的轉(zhuǎn)化作用小于酶的轉(zhuǎn)化作用。 利用β-Glucanase轉(zhuǎn)化三七莖葉總皂苷生成