青蒿素最終課件

青蒿素

——04人物專題----屠呦呦02理化性質(zhì)及合成03作用功效CONTENTS01基本介紹05領(lǐng)域研究----植物組織培養(yǎng)1基本介紹青蒿素是從復(fù)合花序植物黃花蒿莖葉中提取的有過氧基團(tuán)的倍半萜內(nèi)酯藥物，由中國(guó)藥學(xué)家屠呦呦在1971年發(fā)現(xiàn)。蒿素是有效的抗瘧特效藥，具有速效和低毒的特點(diǎn)，曾被世界衛(wèi)生組織稱做是“世界上唯一有效的瘧疾治療藥物”。2理化性質(zhì)及合成理化性質(zhì)及合成

無色針狀晶體，味苦。

在丙酮、醋酸乙酯、氯仿、苯及冰醋酸中易溶，在乙醇和甲醇、乙醚及石油醚中可溶解，在水中幾乎不溶。

熔點(diǎn):156-157℃主要來源

青蒿素來源主要是從青蒿中直接提取得到;或提取青蒿中含量較高的青蒿酸，然后半合成得到。除青蒿外，尚未發(fā)現(xiàn)含有青蒿素的其它天然植物資源。青蒿雖然系世界廣布品種，但青蒿素含量隨產(chǎn)地不同差異極大。據(jù)迄今的研究結(jié)果，除中國(guó)重慶東部、福建、廣西、海南部分地區(qū)外，世界絕大多數(shù)地區(qū)生產(chǎn)的青蒿中的青蒿素含量都很低，無利用價(jià)值。據(jù)國(guó)家有關(guān)部門調(diào)查，在全球范圍內(nèi)，只有中國(guó)重慶酉陽(yáng)地區(qū)武睦山脈生長(zhǎng)的青蒿素才具有工業(yè)提煉價(jià)值。合成方法化學(xué)合成半合成路線全合成路線生物合成化學(xué)合成半合成路線從青蒿酸為原料出發(fā)，經(jīng)過五步反應(yīng)得到青蒿素，總得率約為35~50%。第一步:青蒿酸在重氮甲烷/碘甲烷/酸催化下與甲醇反應(yīng)，再在氯化鎳存在的條件下，被硼氫化鈉選擇性還原得到二氫青蒿酸甲酯;第二步:二氫青蒿酸甲酯在四氫呋喃或乙醚溶液中用氫化鋁鋰還原成青蒿醇;第三步:青蒿醇在甲醇/二氯甲烷/氯仿/四氯化碳溶液中被臭氧氧化后得到過氧化物，抽干后再在二甲苯中用對(duì)甲苯磺酸處理得到環(huán)狀烯醚;第四步:環(huán)狀烯醚溶解于溶劑中，在光敏劑玫瑰紅/亞甲基藍(lán)/竹紅菌素等存在下進(jìn)行光氧化合生成二氧四環(huán)中間體，再用酸處理得到脫羧青蒿素;第五步:脫羧青蒿素在四氧化釕氧化體系或鉻酸類氧化劑的作用下氧化得到青蒿素?；瘜W(xué)合成全合成路線可由多種路線對(duì)青蒿素進(jìn)行全合成。如Schmil等1983年報(bào)道了一條應(yīng)用關(guān)鍵化合物烯醇醚在低溫下的光氧化反應(yīng)引進(jìn)過氧基的全合成路線，反應(yīng)以(-)-2-異薄荷醇為原料，保留原料中的六元環(huán)，環(huán)上三條側(cè)鏈烷基化，形成中間體，最后環(huán)合成含過氧橋的倍半萜內(nèi)酯。許杏祥等于1986年報(bào)道了青蒿素的化學(xué)合成途徑，其合成以R-(+)-2香草醛為原料，經(jīng)十四步合成青蒿素。

生物合成萜類化合物的生物合成途徑非常復(fù)雜，對(duì)于青蒿素這一類低含量的復(fù)雜分子的生物合成研究更是如此。用以下三種途徑可生物合成青蒿素：（1）通過添加生物合成的前體來增加青蒿素的含量；（2）通過對(duì)控制青蒿素合成的關(guān)鍵酶進(jìn)行調(diào)控，或者對(duì)關(guān)鍵酶控制的基因進(jìn)行激活來大幅度增加青蒿素的含量；（3）利用基因工程手段來改變關(guān)鍵基因以增強(qiáng)它們所控制酶的效率。

青蒿素生物合成途徑方法汽油法乙醇法硅膠層析法超臨界法在提取壓力8-32MPa，提取溫度30-70℃，解析壓力4-8MPa，解析溫度30-70℃下通過循環(huán)分離青蒿素，提取時(shí)間0.5-5小時(shí)，提取率可達(dá)92%。

[1]李子穎,

李士雨,

齊向娟.青蒿素提取技術(shù)研究進(jìn)展[J].

中藥研究與信息,

2002,

4(2).

[2]

何玉娟.

黃花蒿植物中青蒿素的提取分離過程研究[D].

天津大學(xué),

2005.

弊端汽油法簡(jiǎn)練，工藝流程短，操作方便，但此法大量消耗汽油，安全性存在問題，且由于沸點(diǎn)高，母液處理困難，需減壓回收，回收率低。乙醇法溶劑回收溫度較難控制，有效成份易受破壞，收率低。硅膠層析法用硅膠做吸附劑，一次性使用，用量大，成本高，裝柱困難，而且分離時(shí)間長(zhǎng)，分離效果差，溶劑用量大。超臨界法速度快，效率高，但投資高植物組織培養(yǎng)技術(shù)利用植物組織培養(yǎng)來生產(chǎn)青篙素是目前青篙素研究的另一熱點(diǎn)，可能成為大規(guī)模生產(chǎn)青篙素的重要手段。自80年代以來，植物組織培養(yǎng)生產(chǎn)青篙素的研究工作已進(jìn)行不少，已經(jīng)在青篙愈傷組織、懸浮細(xì)胞、芽和毛狀根等培養(yǎng)體系中進(jìn)行了青篙素合成的探索。

抗瘧疾

青蒿素最初是從植物黃花蒿中提取的抗瘧疾的活性成份，具有速效和低毒的特點(diǎn)，曾被世界衛(wèi)生組織稱做是“世界上唯一有效的瘧疾治療藥物”。黃花蒿除了對(duì)瘧原蟲有很好的殺滅作用外，對(duì)其他寄生蟲也有一定的抑制作用。作用機(jī)制

青蒿素被瘧原蟲體內(nèi)的鐵催化，活化產(chǎn)生自由基，所產(chǎn)生的自由基與瘧原蛋白發(fā)生結(jié)合，作用于瘧原蟲的膜系結(jié)構(gòu)，并使其發(fā)生變化。

該藥首先作用于食物泡膜、表膜、線粒體，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，此外對(duì)核內(nèi)染色質(zhì)也有一定的影響。作用方式主要是干擾膜-線粒體的功能。作用機(jī)制青篙素作用于食物泡膜，從而阻斷了營(yíng)養(yǎng)攝取的最早階段，使瘧原蟲較快出現(xiàn)氨基酸饑餓，迅速形成自噬泡，并不斷排出蟲體外，使瘧原蟲損失大量胞漿而死亡。體外培養(yǎng)的惡性瘧原蟲對(duì)氚標(biāo)記的異亮氨酸的攝入情況也顯示其起始作用方式可能是抑制原蟲蛋白合成。

線粒體腫脹，內(nèi)外膜脫落，從而對(duì)瘧原蟲的細(xì)胞結(jié)構(gòu)及其功能造成破壞?？鼓[瘤

青蒿素的抗腫瘤作用逐漸被人們發(fā)現(xiàn)。青蒿素能夠誘導(dǎo)乳腺癌細(xì)胞、肝癌細(xì)胞、宮頸癌細(xì)胞等多種癌細(xì)胞凋亡，對(duì)癌細(xì)胞的生長(zhǎng)具有顯著的抑制作用。作用機(jī)制

青蒿素能夠致使乳腺癌細(xì)胞、肝癌細(xì)胞、宮頸癌細(xì)胞等多種癌細(xì)胞凋亡，對(duì)癌細(xì)胞的生長(zhǎng)具有顯著的抑制作用。青蒿素及其衍生物的抗腫瘤作用主要是依靠誘導(dǎo)細(xì)胞的凋亡而實(shí)現(xiàn)的。雙氫青蒿素可以通過增加活性氧，從而抑制激活缺氧誘導(dǎo)的相關(guān)因子，發(fā)揮出選擇性細(xì)胞毒作用。青蒿球酯對(duì)人的大腸癌細(xì)胞也有一定的抑制作用。

線粒體是細(xì)胞凋亡的放大器和感受器，調(diào)節(jié)控制著細(xì)胞的代謝活動(dòng)，通過線粒體的膜電位的改變誘導(dǎo)細(xì)胞的凋亡。青蒿素作用于白血病細(xì)胞的細(xì)胞膜，改變細(xì)胞膜的通透性，使得細(xì)胞內(nèi)的鈣離子濃度升高，這樣不僅使得鈣蛋白酶得以激活，使其膨脹死亡，而且促進(jìn)了凋亡物質(zhì)的釋放，細(xì)胞凋亡加快。

解熱作用

用蒸餾法制備的青蒿注射液，對(duì)百、白、破三聯(lián)疫苗致熱的家兔有顯著的解熱作用。對(duì)心血管體系的作用：

青蒿素可減慢心率，按捺心肌縮短力，下降冠脈流量。靜脈注射有降血壓作用，但不影響去甲腎上腺素的升壓反響。靜脈注射20mg/kg青蒿素可致兔心律失常。其他作用

青蒿琥酯能顯著縮短小鼠戊巴比妥睡眠時(shí)間青蒿素對(duì)實(shí)驗(yàn)矽肺有明顯療效蒿甲醚對(duì)小鼠有輻射防護(hù)作用毒理作用不同于其它大多數(shù)氧化劑，青蒿素不能被循環(huán)氧化和還原。因此一個(gè)藥物分子只能產(chǎn)生一個(gè)自由基，其次所有氧化內(nèi)源性產(chǎn)物只能在高藥物濃度100M實(shí)驗(yàn)中被觀察到。但藥物在至少低于此1000倍的濃度下即可發(fā)生作用，所以青蒿素衍生物的毒性作用必定有更高的選擇性。4人物專題屠呦呦

——青蒿素呦呦鹿鳴，食野之蘋”5領(lǐng)域研究植物組織培養(yǎng)前景介紹

作為原料的青蒿要求在花前收獲，這將導(dǎo)致野生青蒿種子逐年減少，進(jìn)而引發(fā)資源枯竭，其次，青蒿素含量很低，市場(chǎng)需求大。

因此，尋求青蒿素高質(zhì)高產(chǎn)的生產(chǎn)和合成途徑尤為重要。青蒿素雖已能人工合成，但成本高、難度大，也未能投入生產(chǎn)。

近年人們?cè)噲D通過植物組織培養(yǎng)技術(shù)來解決青蒿素的生產(chǎn)問題。前景分析植物組織培養(yǎng)植物組織培養(yǎng)篩選高產(chǎn)細(xì)胞系利用組織培養(yǎng)方法培養(yǎng)植物的某些器官或愈傷組織，并篩選出高產(chǎn)、高合成能力、生長(zhǎng)快的細(xì)胞株系。篩選不同地區(qū)的青篙,利用青篙素高產(chǎn)植株的葉作外植體誘導(dǎo)愈傷組織，形成新的植株。用不同發(fā)育階段的花蕾和花器官為外植體誘導(dǎo)叢生芽?！饵S花蒿組織培養(yǎng)研究》賈秀山,廖宇靜,于飛飛,楊燕池,尹秋平毛狀根培養(yǎng)知識(shí)回顧毛狀根培養(yǎng)

劉本葉、葉和春等從747條發(fā)根農(nóng)桿菌ATCC15834轉(zhuǎn)化的青蒿株系025發(fā)根中，篩選出7個(gè)生長(zhǎng)較快的發(fā)根系，這7個(gè)系在生長(zhǎng)速度和青蒿素含量上均有顯著差異，其中發(fā)根系HR-9青蒿素收率最高，達(dá)到每月33.25mg／L。青蒿發(fā)根的生長(zhǎng)量和青蒿素含量極顯著高于未轉(zhuǎn)化根秦明波從利用Ri1601質(zhì)粒轉(zhuǎn)化青蒿葉片獲得的毛狀根中檢測(cè)到青蒿素的存在,并對(duì)毛狀根系進(jìn)行了篩選和培養(yǎng)基成分的影響研究

。取青蒿毛狀根的根尖，進(jìn)行繼代培養(yǎng)，篩選生長(zhǎng)旺盛、分支多且細(xì)長(zhǎng)的毛狀根培養(yǎng)物進(jìn)行液體振蕩培養(yǎng)，青蒿素含量測(cè)定。生長(zhǎng)相關(guān)：青蒿發(fā)根中青蒿素含量呈明顯的“與生長(zhǎng)相關(guān)”特性，在指數(shù)生長(zhǎng)期，青蒿素含量緩慢下降，生長(zhǎng)速度減緩后，青蒿素含量上升，發(fā)根生長(zhǎng)停止后，繼續(xù)延長(zhǎng)培養(yǎng)時(shí)間，青蒿素含量也不再提高。

優(yōu)點(diǎn):生長(zhǎng)速度快,分支多,弱向地性;毛狀根本身處于器官化水平,其生理生化、遺傳特征穩(wěn)定,具有穩(wěn)定的次生代謝物合成能力影響因素

《青蒿素生物合成研究進(jìn)展綜述》吳代娟，羅桂甫研究人物：蔡國(guó)琴劉本葉、葉和春生物因素：毛狀根的誘導(dǎo)和篩選（不同的誘導(dǎo)對(duì)象，不同的誘導(dǎo)方法）物理因素：光照（在660nm波長(zhǎng)的光線下，青蒿毛狀根干重和青蒿素含量都達(dá)到最大。）溫度化學(xué)因素：C源N源激素前體生物反應(yīng)器《青蒿毛狀根合成青蒿素的培養(yǎng)條件研究》_劉春朝反應(yīng)器發(fā)酵培養(yǎng)青蒿植物組織培養(yǎng)技術(shù)的應(yīng)用，必須有較好的培養(yǎng)體系，有相應(yīng)的培養(yǎng)設(shè)備才能實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)。利用超聲霧化生物反應(yīng)器、自制流化床生物反應(yīng)器、自制氣升式內(nèi)環(huán)流生物反應(yīng)器進(jìn)行青蒿毛狀根多層培養(yǎng)生產(chǎn)青蒿素，在一定條件和工藝下，產(chǎn)量有所提高?！冻曥F化植物組織培養(yǎng)反應(yīng)器的特性及應(yīng)用》劉春朝王玉春徐霞《流化床生物反應(yīng)器培養(yǎng)青蒿毛狀根生產(chǎn)青蒿素》劉春朝王玉春郭晨歐陽(yáng)藩葉和春李國(guó)風(fēng)儀器圖片氣升式內(nèi)環(huán)流生物反應(yīng)器霧化器次級(jí)代謝產(chǎn)物研究提高次級(jí)代謝產(chǎn)物量1.將“兩相培養(yǎng)”的方法用于植物組織和細(xì)胞培養(yǎng)，提高次生產(chǎn)物的產(chǎn)生和積累。2.在培養(yǎng)基中加入次生代謝產(chǎn)物合成的前體或能促進(jìn)前體產(chǎn)生的化合物，都能顯著提高次生代謝產(chǎn)物的含量和產(chǎn)量。3.向培養(yǎng)基中加入適當(dāng)?shù)恼T導(dǎo)子對(duì)次生產(chǎn)物的產(chǎn)生和積累很有幫助。

《黃花蒿組織培養(yǎng)及培養(yǎng)物中青蒿素含量的研究》劉春朝植物組織培養(yǎng)總結(jié)1