青蒿素

——東方神藥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(guò)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(wú)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℃化學(xué)結(jié)構(gòu)合成方法化學(xué)合成半合成路線全合成路線生物合成青蒿素化學(xué)合成途徑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(guò)添加生物合成的前體來(lái)增加青蒿素的含量；（2）通過(guò)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(lái)大幅度增加青蒿素的含量；（3）利用基因工程手段來(lái)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提取工藝從青蒿中提取青蒿素的方法是以萃取原理為基礎(chǔ)，主要有乙醚浸提法和溶劑汽油浸提法。揮發(fā)油主要采用水蒸氣蒸餾提取，減壓蒸餾分離，其工藝為:投料-加水-蒸餾-冷卻-油水分離-精油;非揮發(fā)性成分主要采用有機(jī)溶劑提取，柱層析及重結(jié)晶分離，基本工藝為:干燥-破碎-浸泡、萃取(反復(fù)進(jìn)行)-濃縮提取液-粗品-精制。

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(guò)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%。

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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(wèn)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3青蒿素的功效抗瘧疾

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(chóng)有很好的殺滅作用外，對(duì)其他寄生蟲(chóng)也有一定的抑制作用。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(chóng)較快出現(xiàn)氨基酸饑餓，迅速形成自噬泡，并不斷排出蟲(chóng)體外，使瘧原蟲(chóng)損失大量胞漿而死亡。體外培養(yǎng)的惡性瘧原蟲(chóng)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(chóng)蛋白合成。

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

20世紀(jì)80年代初，經(jīng)科研人員初步研究發(fā)現(xiàn)，青蒿素具有抗血吸蟲(chóng)的作用，研究證實(shí)，在整個(gè)服用青蒿素藥物階段對(duì)幼蟲(chóng)期的血吸蟲(chóng)都能產(chǎn)生殺滅作用。臨床證實(shí)，青蒿素及其衍生物在治療瘧疾的過(guò)程中，并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)特別明顯的不良反應(yīng)?！辜纳x(chóng)病作用機(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(guò)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(guò)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。

免疫調(diào)節(jié)---青蒿素及其衍生物

青蒿玻醋具有增強(qiáng)非特異性免疫的作用，能夠使小鼠血清的總補(bǔ)體活性提高。雙氫青蒿素對(duì)于B淋巴細(xì)胞的增殖，能起到直接的抑制作用，從而減少B淋巴細(xì)胞對(duì)自身抗體的分泌，減輕體液免疫反應(yīng)，對(duì)體液免疫有一定的抑制作用，減少了免疫復(fù)合物的形成?？拐婢?/p>

青蒿素的抗真菌作用也使得青蒿素表現(xiàn)出了一定的抗菌活性。研究證實(shí)青蒿素的渣粉劑和水煎劑對(duì)炭疽桿菌、表皮葡萄球菌、卡他球菌、白喉?xiàng)U菌均有較強(qiáng)的抑菌作用，對(duì)結(jié)核桿菌、綠膿桿菌、金黃色葡萄球菌、痢疾桿菌等也具有一定的抑菌作用。

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(píng)”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(guò)植物組織培養(yǎng)技術(shù)來(lái)解決青蒿素的生產(chǎn)問(wèn)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)篩選青篙素含量高的優(yōu)良品種進(jìn)行栽培:2