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银杏内生真菌次级代谢产物及抗肿瘤活性研究进展

花匠小妙招
2025-04-11 08:49

银杏内生真菌次级代谢产物及抗肿瘤活性研究进展
Advances of Secondary Metabolites and Their Antitumor Activities of Endophytic Fungi from Ginkgo biloba

1. 引言

本医学领域近几年普遍认可了从动植物共生微生物中获得天然活性产物的方式，相关植物内生菌抗癌药物研究的报道也越来越多 [1] 。据统计在过去十年的时间里，被报道的来自内生真菌具有细胞毒活性的化合物有100多种 [2] 。银杏树是一种我国非常重要的药用植物，从银杏叶中提取出来的有用化学成分能够达到100多种，而且其中的白果黄素、聚戊烯醇等黄酮类化合物、萜内酯类化合物都被证实具有很好的抗肿瘤作用 [3] 。银杏类药物的研究受到银杏自然生成时间的限制非常严重，即使在银杏内生真菌成为研究热点的时候，也有不少人在积极的寻找着银杏类药物新的来源。多年来，有关银杏内生真菌的研究成果有限和银杏资源有限存在着很大的关系。事实上，加大对药用内生菌资源的研究，如开发银杏内生真菌资源是具有重要意义的任务。

内生菌的概念是由DeBary提出来的，他首先发现了内生菌的存在，并于1886年正式提出了这个概念。随后针对植物内生菌的探索研究从未停歇，也取得了不错的进展。现在植物内生真菌的概念已经得到完善，其特指生活在植物组织内的一种真菌。植物内生真菌的要求有：第一，必须是生活在植物组织内，可以是全部时期也可以是只有一段时期。第二，真菌的存在必须对植物组织没有明显的伤害，有些反而会对植物有益 [4] 。1993年首次分离的产紫杉醇内生菌是从短叶红豆杉树皮中找到的，正是这一次的发现掀起了微生物内生菌领域的研究热潮。例如，邱德有等 [5] 再一次分离出产紫杉醇内生菌以及紫杉醇的类似物，而这一次是从云南红豆杉和南方红豆杉中分离出来的。郭波等 [6] 从长春花中分离出了4株内生真菌，分别属于镰刀菌属、交链孢属和无孢菌群，其次级代谢产物和长春花一样具有较强的抗肿瘤活性，可以产生长春新碱的类似物。李海燕等 [7] 分离出了2株可产生抗肿瘤活性物质鬼臼毒素类似物的真菌，这两株属于青孢属和交链孢属的内生真菌是从桃儿七植株地下莲中分离得到的。

2. 银杏内生真菌化学成分及其生物活性研究进展

银杏属于银杏科银杏属落叶乔木，是非常重要的观赏和药用植物，银杏的外种皮、叶子和果实都属于中药材。《本草纲目》中记载银杏的皮、叶子、果实等部位可用于18种疾病的治疗。现代医学研究发现银杏叶提取物可以治疗老年性心血管疾病。但是银杏在自然条件下需要生长20年以上才具有可开发价值，这一点严重制约了银杏药用功效的开发，因此人们将关注焦点转移到银杏内生真菌的研究上，希望将其开发为银杏类药物的新来源。

2.1. 银杏内生真菌多样性及生物活性

银杏内生真菌的多样性表现为：第一，内生真菌种类具有多样性和差异性。银杏的根、茎、叶、种子、树皮组织等均可以作为提取内生真菌的原料，而且其中的内生真菌含量会随着季节变化而变化，也会随产地不同而呈现出较大差异性；第二，银杏内生真菌的优势菌群有差异。银杏内生真菌中含量较多的菌群种类有：刺盘孢属、交链孢属、镰孢菌属、球壳孢属、曲霉属以及青霉属等；第三，银杏内生真菌是抗菌和抗癌领域重要的内生菌。目前已经在体外证明其次级代谢产物具有抗肿瘤活性，但体内的抗肿瘤效果尚无文献报道。详见表1。

2.2. 银杏内生真菌化学成分及抗肿瘤活性

研究发现常见的银杏提取物有四大类，分别是：银杏叶复合提取物(EGb)、银杏叶聚戊烯醇(GP)、银杏叶多糖类化合物(GBLP)和银杏外种皮多糖(GBEP) [8] ，其主要成分和抗肿瘤作用如表2所示。

银杏内生真菌有最大的可能产生与宿主相同或相似的活性物质。Qin等从银杏内生真菌Chaetomium globosum液体发酵产物的乙酸乙酯萃取物中分离得到4个化合物，均具有较强的细胞毒活性 [9] 。通常情况下活性越强，其所具有抗癌治疗效果就越好。Li等从银杏内生真菌Chaetomium globosum TY1发酵液的甲醇提取物中分离得到3个新的生物碱以及2个已知化合物，对肝癌细胞HepG-2有较强的活性，其中化合物23的活性最强，IC50值仅为1.7 μmol/L [10] 。Yan等采用OSMAC策略对银杏叶内生真菌Aspergilus sp. YXf3分别采用不同的发酵条件，获得了不同次生代谢产物，研究发现对多种癌细胞有中等

研究者

研究内容

研究结果

郭建新等 [11]

从陕西杨凌的银杏中分离得到522株内生真菌，采用菌丝生长抑制法测定其对7种植物病原真菌的抑制作用。

结果显示有占总数50.7%的菌株具有抗菌活性，其中12株抗菌效果非常明显，尤其对小麦赤霉菌和棉花枯萎菌有较强的抑制作用。

高樱萍等 [12]

以DPPH自由基清除率为指标，对32株分离于安徽芜湖的银杏内生真菌的甲醇提取物的抗氧化活性进行筛选。

结果显示，有8株内生真菌具有较强的DPPH自由基清除能力，其中4株的活性显著高于其它菌株，分别可以达到96.68%、 96.09%、85.32%和84.48%。

缪莉等 [13]

体外抗肿瘤试验

安徽阜阳地区分离得到的19株银杏内生真菌中，有3株真菌在 50 μg/mL的浓度下对人食道癌细胞EC109的生长抑制率大于0%，且活性成分主要在发酵液中。其中活性最强的菌株为YX5，其发酵液粗提物对EC109、人鼻咽癌HONE1和人宫颈癌Hela的半数抑制率IC50分别为18.3、3.6和6.5 μg/mL，具有开发抗肿瘤药物的可能。

Table 1. List of endophytic fungi diversity and bioactivities in Ginkgo biloba

表1. 银杏内生真菌多样性及生物活性研究状况列表

银杏提取物

作用

可能的作用机制

银杏叶复合提取物

对小鼠移植肉瘤S180和肝癌H22 细胞有抑制作用，且在体内、外均有作用 [14] 。

抗氧化和清除自由基、影响肿瘤细胞的增值和诱导凋亡、抑制肿瘤血管的形成、对肿瘤及相关基因的调节作用、对肿瘤细胞的细胞毒作用等 [15] 。

银杏叶聚戊烯醇

在体外对人胃癌细胞株SGC-7901、人结肠腺癌细胞株 LOVO和人宫颈癌Hela细胞株抑瘤率达60%~80%。

在体内对移植性肿瘤细胞Heps、S180和EC的抑瘤率达到50%~65% [16] 。

银杏叶多糖类化合物

在10 - 320 μg/mL剂量下，体外作用24~72 h，对人肝癌细胞株BEL-7404、胃腺癌细胞株SGC-7901及肺腺癌细胞株SPC-A-1皆有抑制作用 [17] 。

Table 2. Constituents of Ginkgo biloba extract and its antitumor effect

表2. 银杏提取物成分及抗肿瘤作用列表

强度的活性，这些癌细胞包括：人鼻咽癌细胞KB、人胃癌细胞SGC-7901、人结肠癌细胞SW1116和人肺癌细胞A549 [18] 。

2.3. 存在的问题

随着银杏内生真菌研究的增多，暴露出来的问题也越来越多，其中比较明显的问题有：第一，银杏分布范围广泛，在研究过程中需要注意避免重复取样研究；第二，不同时间，分离效果亦不同；第三，不同种属的内生真菌次生代谢产物差异性较强，不同的银杏内生真菌菌种次生代谢产物也具有不同的特点，需要有针对性的选择菌种。例如，将毛壳菌属易产球毛壳素类化合物作为主要的研究对象开展研究工作的时候需要先明确研究的目的性，然后再根据需要选择合适的菌种；第四，产率偏低的情况普遍存在，需要借助多种现代技术的帮助才能提高目标产物的产量。鉴于银杏的生长周期长，其数量上并不能满足抗癌药物提炼需求，从原料上入手解决抗癌药物研究和生产问题并不合适。银杏内生真菌研究是一个系统工程，在建设和完善这个工程的时候不仅需要依靠先进的微生物菌种选育技术选择最优秀的内生菌种，还需要依靠最先进的发酵工艺优化技术和工程菌的构建技术提高植物内生真菌的培育水平和培育数量。

3. 进一步研究方向

随着植物内生菌研究工作的不断深入，越来越多具有抗肿瘤活性的物质被发现，为微生物药物研究和应用提供了极大的便利，也为更加深入的研究内生菌奠定了一定的基础。但是也存在一些问题：首先，目前的内生真菌研究注重对其种类和代谢产物成分的分析研究，忽视了代谢产物及成分之间关联性的研究，更没有对植物内生真菌代谢产物及其宿主成分间的关联做深入研究。其次，对于宿主植物不具有的新成分即使发现了也没有引起重视，没有做深入的研究，更没有对这些新成分与宿主的药效相关性做进一步的探讨。第三，目前的技术条件下，一次就可从药用植物中分离出数百种内生菌，如果对这些内生真菌一一进行成分分析及药效学观察，工作量非常大，效率也很低，因此研究和应用高效的菌种筛选方法势在必行。针对上述问题，笔者认为银杏内生菌的研究应当开拓思维，转变研究思路，力争使内生真菌的研究更上一个台阶。