Estudio sobre la promoción del enriquecimiento incremental de huperzina A mediante el método de cultivo simbiótico
Huperzia serrata (Thunb. ex Murray) es una planta de helecho de la familia Taxaceae, perteneciente al género Taxodium. Es una hierba medicinal china poco común que se utiliza para tratar lesiones traumáticas, desintoxicar, aliviar el dolor y tratar la esquizofrenia. El abeto pie de serpiente es actualmente uno de los medicamentos mejor investigados para tratar la enfermedad de Alzheimer. Su principio activo, la huperzina A, es un inhibidor de la acetilcolinesterasa (AChE) eficaz, de baja toxicidad, reversible y muy selectivo para el tratamiento de la miastenia grave y la enfermedad de Alzheimer. Puede potenciar la acción de la acetilcolina, un neurotransmisor nervioso central relacionado con la atención, el estado de alerta, la concentración y la memoria. En 1982, la huperzina A se aisló con éxito del abeto pie de serpiente y se consideró la "estrella de la esperanza". Según un estudio, en 2025, el número de pacientes con enfermedad de Alzheimer mayores de 65 años en los países desarrollados alcanzará los 7,1 millones, un aumento de casi 29% respecto a los 5,5 millones de 2018. A menos que se produzca un gran avance médico, el número de pacientes con la enfermedad podría aumentar de 5,5 millones a 13,8 millones en 2050. Solo en Estados Unidos, aproximadamente 14-20 de cada 100000 personas padecen miastenia gravis, con un total de unos 36000-60000 pacientes, lo que también es una cifra muy alarmante. El mayor problema de los fármacos disponibles actualmente en el mercado para la enfermedad de Alzheimer y la miastenia grave es la toxicidad y la resistencia a los medicamentos. En comparación con los fármacos actuales, la huperzina A es un extracto de planta natural con buena seguridad, menos reacciones adversas y que el cuerpo humano puede absorber rápidamente. El método de inhibición es un tipo mixto de inhibición competitiva y no competitiva, y el efecto terapéutico es significativo con un largo tiempo efectivo.
La Cryptomeria pie de serpiente está distribuida por todo el mundo, pero sus recursos son muy limitados. Uno de los factores limitantes es el lento crecimiento de la Cryptomeria pie de serpiente, que tarda al menos 15 años desde las esporas hasta la madurez. Y en la fase madura, la altura del abeto pie de serpiente es de sólo 10-30 cm. Al mismo tiempo, su entorno de crecimiento es difícil de reproducir y de promover en los procesos de cultivo reales. Por lo tanto, en un futuro próximo, el abeto pie de serpiente se enfrentará a la amenaza de la extinción. En los últimos años, se han realizado múltiples estudios sobre esta planta rara, como el cultivo in vitro de explantes y tejidos de callo. El equipo de Kan'ichiro Ishiuchi ha partido sucesivamente de H Los explantes se obtuvieron de la punta del tallo de Pinifolia, y se cultivaron en medio estéril durante 2 ciclos (cada ciclo es de 7 días). Por último, los explantes se transfirieron con éxito al medio de crecimiento de callos. Además, los investigadores introdujeron varias mejoras en el método de cultivo de Huperzia serrata, como la selección de los componentes del medio y la investigación de la tecnología de cultivo de la punta del tallo. Sin embargo, el problema de la desinfección y esterilización de los explantes en el proceso de cultivo de tejidos no se ha resuelto eficazmente, lo que limita la producción a gran escala de huperzina A. Debido a la escasez de recursos naturales y a las razones antes mencionadas, es urgente encontrar un nuevo método que pueda aumentar el contenido de huperzina A a un coste menor.
Los hongos endofíticos son un tipo de hongos que viven en los tejidos de tallos y hojas de las plantas. Los estudios han descubierto que si los hongos endofíticos evolucionan en simbiosis con las plantas durante mucho tiempo, pueden obtener ciertos genes de la planta huésped mediante recombinación genética, produciendo metabolitos secundarios iguales a los de la planta huésped. Mientras tanto, los hongos endofíticos también pueden producir hormonas para promover el crecimiento y el desarrollo de las plantas huésped. Por lo tanto, en el sistema de cocultivo, los hongos endofíticos se consideran elicitores, lo que significa que las células vegetales pueden cocultivar con hongos endofíticos dentro de un determinado rango de concentración. En el sistema de cocultivo, los hongos endófitos y las células vegetales interactúan entre sí, promoviendo la acumulación de productos vegetales. El ergosterol es un componente importante de la membrana celular fúngica y un esterol característico de los hongos. Puede utilizarse como indicador representativo para medir la biomasa fúngica.
Este estudio introduce un novedoso sistema de co-cultivo (CCS) para aumentar de forma económica y conveniente el contenido de huperzina A en el abeto chino, con el fin de mejorar la situación actual en la que el abeto chino no puede ser ampliamente utilizado debido a la escasez de recursos.

La huperzina A es un inhibidor de la AChE utilizado para el tratamiento de la enfermedad de Alzheimer y la miastenia grave. Su fuente principal es Cryptomeria lanceolata, pero el contenido de huperzina A en Cryptomeria lanceolata es bajo, y los recursos limitados de Cryptomeria lanceolata limitan su desarrollo futuro en el campo farmacéutico. Hay estudios que demuestran que existen varios hongos endófitos en las plantas, que han formado una compleja relación mutualista con sus plantas huésped durante la evolución a largo plazo. Por un lado, los hongos endofíticos necesitan absorber nutrientes de las plantas para satisfacer sus propias necesidades de supervivencia. Por otro lado, los hongos endofíticos entablan una comunicación bioquímica especial con las plantas huésped para resistir el sistema de defensa del huésped. Pueden sintetizar metabolitos secundarios similares a los del huésped reconociendo las señales químicas de éste o empleando los sistemas enzimáticos del huésped. Jiang et al. aislaron y purificaron hongos endofíticos de la planta de mangle semirrojo Hibiscus, y obtuvieron los mismos metabolitos secundarios que el huésped mediante fermentación en estado sólido. Tong et al. aislaron y estudiaron los metabolitos secundarios del hongo endófito FS4 en Cryptomeria serrata, y descubrieron que sus cinco metabolitos mostraban una fuerte actividad biológica inhibidora de la acetilcolinesterasa, similar a la de la huperzina A.
En este estudio, se realizaron experimentos sobre las condiciones de domesticación y las condiciones del medio de cultivo de tejidos de cicuta silvestre. Se determinó que las condiciones óptimas de cultivo eran una intensidad de luz de 100 Lux, humedad de 95%, medio líquido MS, sacarosa de 20,0g/L, 2,4-D5,0mg/L, y KT1,0mg/L. Los cambios relativos de dos compuestos, huperzina A y ergosterol, se utilizaron para reflejar el proceso de crecimiento dinámico de CCS. El cuarto día se determinó como el momento óptimo para la cosecha y el subcultivo basándose en su punto de inflexión. Tras 4 días de cultivo con CCS, el contenido de huperzina A aumentó en 49,34%, alcanzando su valor máximo. El contenido global de huperzina A en el sistema de cultivo mostró una tendencia primero creciente y luego decreciente. Esto se debe a que en la última etapa de crecimiento, los hongos endofíticos tienen una capacidad reproductiva más fuerte que la capacidad de diferenciación celular de la planta, compitiendo por los nutrientes y el espacio de crecimiento en el medio de cultivo, lo que resulta en una disminución del número de células. Por lo tanto, la selección del tiempo de recolección y subcultivo es la clave para lograr un enriquecimiento incremental de huperzina A en el sistema de cultivo conjunto. Al mismo tiempo, la concentración de la hormona vegetal 2,4-D tiene un impacto significativo en el sistema. El 2,4-D promueve la desdiferenciación de los órganos de la planta y la inducción de tejido callo, pero tiene un efecto inhibidor sobre la diferenciación celular cuando la concentración es demasiado alta. Por lo tanto, en el sistema de cultivo, 5mg/L se utiliza como La concentración óptima. Este experimento utilizó con éxito un sistema de cultivo conjunto para lograr la biosíntesis de huperzina A. Este método supera los conceptos fijos tradicionales porque el cultivo de células somáticas vegetales no requiere una esterilización exhaustiva previa. Las células somáticas vegetales y los hongos endofíticos pueden ser co-cultivados, y la producción de huperzina A puede ser promovida en proporciones específicas. Siempre que se comprenda con precisión el ciclo de cultivo, este método cómodo y rápido puede utilizarse para acumular huperzina A, lo que es de gran importancia para proteger los recursos vegetales y enriquecer las importantes sustancias bioactivas de la huperzina A.