百合科植物滇重楼Paris polyphylla Smith var. yunnanensis (Franch.) Hand. -Mazz.是常用中药材重楼的基原植物[1]，其主要活性成分为甾体皂苷类化合物[2]。重楼皂苷按化学结构可分为2大类：一类以薯蓣皂苷元为母核，如重楼皂苷I、重楼皂苷II等；另一类以偏诺皂苷元为母核，如重楼皂苷VI、重楼皂苷VII等。现代药理学研究证明，重楼皂苷具有较强的抗肿瘤、止血、镇痛、镇静和免疫调节等作用，例如重楼总皂苷能抑制肺癌细胞、鼻咽癌细胞、胃癌细胞的增殖；重楼皂苷I对肺癌细胞和结肠癌细胞具有抑制作用；重楼皂苷VI、VII对肝癌细胞有抑制作用。除了作为药材单独使用外，重楼还是云南白药、宫血宁胶囊等上百种中成药的主要原料，市场需求量大，药材价格已由20世纪七八十年代的20～30元/kg暴涨至现今1500元/kg左右。大量的采挖使得野生重楼资源日益减少，而人工驯化栽培重楼又存在着生长缓慢，繁殖率低等困难。因此，如何利用现代技术和手段提升其有效成分含量，增强其药理活性，对保护重楼野生资源，提高有限资源的利用率，研制和开发以重楼药效成分为原料的药物具有重要的意义。

 

 

微生物转化技术是获得低成本、高活性药物的重要途径。课题组前期从穿龙薯蓣Dioscorea nipponica Makino中分离筛选出一株可生物转化提高薯蓣皂苷含量的内生真菌Fusarium-C39，本研究将其与滇重楼药材共同发酵培养，通过对发酵前后重楼主要皂苷成分的分析以及抑制癌细胞增殖作用的考察，明确内生真菌Fusarium-C39生物转化提高滇重楼皂苷含量及抗肿瘤的作用，并初步探讨主要甾体皂苷成分的生物转化机制。

 

本研究采用微生物转化技术，将Fusarium-C39菌与滇重楼药材共同发酵培养，使重楼总皂苷、重楼皂苷I、II和VII的含量均大幅度提高。同时发酵后的总皂苷提取物对肝癌HepG2细胞、肺癌A549细胞和结肠癌HT-29细胞增殖的抑制作用也显著提升，这与重楼皂苷I、II和VII具有抑制上述3种癌细胞增殖作用的文献报道相一致，证明滇重楼发酵后抗癌活性的增强与重楼皂苷I､II和VII的含量升高有关。

 

 

Fusarium-C39菌发酵促使滇重楼中甾体皂苷类成分含量提高的机制，推测是由于滇重楼药材中存在着与这些甾体皂苷类成分生物合成相关的前体物质，当Fusarium-C39菌与滇重楼药材共培养时，二者之间发生了交互作用。一方面，滇重楼存在下的培养环境影响诱导Fusarium-C39菌产生了某些特殊的酶，这些生物酶反过来又催化药材中的化学物质发生了结构改变，促使原药材中的前体物质向甾体皂苷类成分的转化，从而实现了发酵后甾体皂苷类成分大幅升高的结果，同时显著提高了滇重楼的抗肿瘤作用。本实验对比了滇重楼发酵前后化学成分的变化，对重楼皂苷I、II和VII的生物转化过程进行了分析与探讨，发现在发生不同程度的升高或降低的多种化学成分中，化合物Th、pseudoproto-Pb和parisyunnanoside B的变化最为显著，参照Fusarium-C39菌株的转录组学研究结果，结合代谢酶的分析，推测上述3种化合物为Fusarium-C39菌株生物转化提高重楼皂苷I、II和VII含量的前体物质，它们在Fusarium-C39菌株代谢酶的作用下发生了糖基水解和环化反应，分别生成了重楼皂苷I、II和VII。

 

 

本研究工作证实，Fusarium-C39菌株具有生物转化提高重楼皂苷I、II和VII含量的作用与能力，将Fusarium-C39菌株与滇重楼共同发酵为获取重楼皂苷I、II和VII的有效途径。甾体皂苷的生物合成过程极为复杂，迄今为止相关的生物合成途径尚未得到全面阐释，本实验的研究结果对进一步了解和揭示重楼皂苷的生物合成过程，以及重楼药材资源的深入开发和利用具有实际意义。