Studie über die Anti-Tumor-Metaboliten eines endophytischen Pilzes Aspergillus terreus TZS-201607 in Panax ginseng
Pflanzenendophyten bezeichnen eine Gruppe von Mikroorganismen, die in gesundem Pflanzengewebe oder in einem bestimmten Stadium ihres Lebenszyklus leben und bei der Wirtspflanze keine nennenswerten Krankheitssymptome hervorrufen. In den letzten Jahrzehnten hat sich gezeigt, dass endophytische Pilze in der Lage sind, einzigartige Sekundärmetaboliten zu synthetisieren, was sie zu einem wichtigen Thema auf dem Gebiet der Naturstoffforschung macht. Die Sekundärmetaboliten von endophytischen Pilzen in Pflanzen zeichnen sich durch vielfältige Strukturen und eine bedeutende Aktivität aus. Gegenwärtig wurden Sekundärmetaboliten mit antibakteriellen, insektiziden, antitumoralen, antioxidativen und anderen Aktivitäten aus endophytischen Pilzen entdeckt, die verschiedene Strukturtypen wie Polyketone (Makrolide, Chinone, Anthrachinone usw.), Terpene, Alkaloide, Peptide usw. umfassen. Endophytische Pilze können im Laufe einer langfristigen Koevolution Wirkstoffe produzieren, die denen ihrer Wirtspflanzen gleich oder ähnlich sind. Daher hat die Untersuchung endophytischer Pilze in Heilpflanzen zunehmende Aufmerksamkeit erregt. Insbesondere wurden zahlreiche Antitumor-Leitverbindungen oder -Medikamente aus endophytischen Pilzen in Pflanzen entdeckt, wie z. B. Paclitaxel, Podophyllotoxin, Camptothecin usw., was darauf hindeutet, dass es ein großes Potenzial zur Erforschung neuer aktiver Antitumor-Leitverbindungen aus endophytischen Heilpflanzenpilzen gibt.

Taizi Shen ist die getrocknete Wurzel von Pseudostellaria heterophylla (Miq) Pax, einer Pflanze aus der Familie der Caryophyllaceae. Sie wird in China häufig in der traditionellen chinesischen Medizin verwendet und hat die Wirkung, Qi und Milz zu nähren, Flüssigkeiten zu erzeugen und die Lungen zu befeuchten. Er wird zur Behandlung von Symptomen wie trockenem Husten, spontanem Schwitzen und Durst, Milzmangel und Müdigkeit sowie Appetitlosigkeit eingesetzt. Im Vergleich zu anderen Heilpflanzen ist die Isolierung und Identifizierung von endophytischen Pilzen in Panax ginseng noch relativ wenig erforscht. Cai et al. isolierten 18 endophytische Pilze aus Panax ginseng, von denen 6 Stämme in ihren Fermentationsprodukten eine signifikante Anti-Tumor-Aktivität und 3 Stämme in ihren Fermentationsprodukten eine gute antioxidative Aktivität aufwiesen. Derzeit fehlt es jedoch an einer eingehenden Untersuchung der Sekundärmetaboliten der endophytischen Pilzaktivität in Panax ginseng. Um die einzigartige mikrobielle Ressource endophytischer Pilze zu untersuchen, isolierten wir 12 Stämme endophytischer Pilze aus Panax ginseng und untersuchten und analysierten die Vielfalt und Aktivität ihrer Sekundärmetaboliten. Die Sekundärmetaboliten des Stammes Aspergillus terreus TZS-201607 weisen eine große chemische Strukturvielfalt auf. Beim Screening der Antitumoraktivität zeigte das Fermentationsprodukt dieses Stammes aus Kartoffelglukosebrühe (PDB) eine gewisse hemmende Aktivität gegen HeLa-Zellen (48-Stunden-Hemmungsrate>50%). Um Sekundärmetaboliten mit Anti-Tumor-Aktivität aus diesem Stamm zu gewinnen, wurden weitere Untersuchungen zu seiner chemischen Zusammensetzung und Aktivität durchgeführt.

Heilpflanzen und ihre endophytischen Pilze haben durch langfristige Koevolution eine einzigartige symbiotische Beziehung auf Gegenseitigkeit aufgebaut. Die Wirtspflanzen bieten den Pilzen Wachstums-, Schutz- und Ernährungsbedingungen, während die endophytischen Pilze durch die Synthese von Sekundärmetaboliten das Pflanzenwachstum und die Verteidigung fördern. Aufgrund der bedeutenden biologischen Aktivität dieser Sekundärmetaboliten und ihres großen Potenzials für die Entwicklung neuer Arzneimittel haben sich die endophytischen Pilzressourcen in Heilpflanzen als eine Fundgrube erwiesen, die dringend erschlossen werden muss. In den letzten 30 Jahren wurde eine große Anzahl endophytischer Pilze aus Hunderten von Heilpflanzen wie Ningqianhu, Chuanxiong, Oleander usw. isoliert und gereinigt, was darauf hindeutet, dass Heilpflanzen reichlich endophytische Pilzressourcen enthalten. Da es sich um eine in China weit verbreitete traditionelle chinesische Medizin handelt, gibt es nur wenige Untersuchungen zur Isolierung und Identifizierung von endophytischen Pilzen in Taizishen. Derzeit wurden nur 18 Stämme endophytischer Pilze aus Taizishen isoliert. Daher müssen die endophytischen Pilzressourcen von Panax ginseng weiter erforscht werden.

Endophytische Pilze in Arzneipflanzen können strukturell vielfältige aktive Sekundärmetaboliten produzieren, von denen ein beträchtlicher Teil pharmakologische Antitumor-Aktivität besitzt und einen potenziellen Anwendungswert aufweist. Zu den strukturellen Arten dieser Metaboliten gehören Alkaloide, Steroide, Terpene, Flavonoide, Anthrachinone usw. Anthrachinon ist die am häufigsten vorkommende und wichtigste Klasse natürlicher Chinonverbindungen mit einer bedeutenden biologischen Aktivität, insbesondere einer Anti-Tumor-Aktivität. Es zeichnet sich durch seine geringe Toxizität und seine hohe Effizienz aus, was die Aufmerksamkeit der Forscher auf sich gezogen hat. Um die endophytischen Pilze von Panax ginseng zu untersuchen und signifikant aktive sekundäre Metaboliten zu erhalten, insbesondere Verbindungen mit Anti-Tumor-Aktivität, wurden in dieser Studie verschiedene chromatographische Techniken verwendet, um 16 Verbindungen aus dem endophytischen Pilz A. terreus TZS-201607 von Panax ginseng zu isolieren und zu reinigen, darunter Ketone (Verbindungen 1-4), Anthrachinone (Verbindungen 5-7) und Sterole (Verbindungen 8-16). Die in dieser Studie berichteten Verbindungen 1-7, 12, 14-16 wurden zum ersten Mal aus dem endophytischen Pilz A. terreus isoliert. In-vitro-Tests der Anti-Tumor-Aktivität zeigten, dass die Verbindungen 6, 7 und 14 eine starke zytotoxische Aktivität (IC50<10 μ M) gegen die menschlichen Tumorzelllinien A549, BT-549, HeLa und THP-1 aufwiesen. Diese Studie bereichert die Vielfalt der endophytischen Pilzressourcen in Panax ginseng und in gewissem Maße auch die chemischen Strukturtypen und biologischen Aktivitäten der Sekundärmetaboliten des Pilzes A. terreus. Gleichzeitig wurden in dieser Studie Anthrachinon-Verbindungen mit signifikanter Anti-Tumor-Aktivität entdeckt, die für die Entdeckung und Erforschung nachfolgender Arzneimittel-Leitverbindungen geeignet sind.