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大团囊虫草(Cordyceps ophioglossoides)是民间用于治疗血崩、月经不调等症的一类虫草菌。野生资源的匮乏使得它的研究长期受到阻滞。本论文通过液体发酵工艺解决资源匮乏的难题,对其发酵菌丝进行了全面的活性组分和动物药效实验,揭示了其药效物质基础并对其类雌激素活性作用机理进行了研究。
首先,采用形态学与分子生物许特征对采集到的菌株进行,确证属于大团囊虫草种。菌种保存在中国专利局指定的保藏单位中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心,保存编号为:CGMCCNo.1146。本实验室已获得国家发明专利(ZL200410025774.6),从源头上保护这一稀贵药用资源。
通过其野生生长环境的分析和其他虫草类真菌生长条件的资料借鉴,利用多种统计学手段,建立大团囊虫草菌发酵工艺。较优小试发酵工艺为:培养基蔗糖669.L-1、酵母粉109.L-1、蛋白水解液30 ml-L-1、MgS04.7H200.4 goL-1、KH2P040.4goL-1;摇瓶培养条件为23℃,初始pH5.5,通气量1:0.6,转速120rpm;针对其中多糖、多酚类以及虫草酸的产量进行了进一步的发酵工艺优化,最终得到了有利于此三者产量的优化工艺:培养基为葡萄糖75g.L-1,酵母粉5g.L-1,蚕蛹水解液30ml/L,无机盐离子为磷酸二氢钠0.4g.L1和磷酸氢二钾0.4g.L-1,起始pH为4.0,温度为23℃;并在小试结果基础上成功完成从100L到20吨发酵放大的研究。优化条件也确证了从野生到人工培养的过程中,对天然生长环境的分析至关重要。并为下一步的活性成分分析和作用机理研究提供了基础。
初步药理药效实验表明菌丝具有较弱的雌激素活性。急性毒副反应未明显显示。采取中压液相、高效液相色谱等分离手段对发酵菌丝主要活性组分进行分离纯化。结果表明其内主要活性组分含量分别为虫草多糖21.8 mg/g、虫草酸65.89mg/g、总蛋白24.7mg/g、腺苷0.65 mg/g、多酚类21.8 mg/g和黄酮类含量13.2 mg/g干菌粉。研究表明发酵菌丝具有与许多虫草类天然和发酵菌丝相类似的活性成分,特别是多酚类黄酮类含量丰富,人工培养的大团囊虫草菌丝不但安全且具有丰富活性成分。
本论文利用细胞增殖率实验研究了大团囊虫草提取物对雌激素受体阳性和阴性两株乳腺癌细胞的生长影响。结果发现提取物能够促进雌激素受体阳性的MCF-7乳腺癌细胞,对雌激素受体阴性的MDA-MB-231乳腺癌细胞生长几乎没有影响,暗示了我们提取物通过雌激素受体起作用。利用荧光素酶报告基因ERE-TK-Luc质粒的构建,进一步揭示了提取物在进入到细胞之后能够使得ERE基因转录起始,其作用与雌二醇类似但弱于雌二醇,并且和雌二醇有一定的竞争关系。通过实时定量PCR和染色质免疫共沉淀的方法进行作用途径的探索,研究表明发酵菌丝提取物与ER结合之后能够激活Myc2,CyclinD,pS2的转录,在宏观上表现为类雌激素的活性。对浸提物的抗氧化活性研究发现,对DPPH自由基的清除率达到70%以上,对羟基自由基和超氧自由基的清除率也均能达到与公认的抗氧化药品效果相当。大团囊虫草发酵菌丝的类雌激素活性作用途径研究尽管显示出类似于E2的活性,但其复合型的作用也暗示了其可能存在多通道多靶点的作用方式,接近于植物雌激素的选择性作用,安全有效的特点使其很可能成为一种具有雌激素替代治疗效用的潜在药物。
综上所述,本论文建立了稀有名贵药用真菌大团囊虫草发酵工艺,解决野生资源匮乏的问题;解析其发酵菌丝活性组分并探索药理学效果其作用机理。研究成果为分析药用真菌的物质基础与作用机制提供了思路和方法,对我国药用真菌资源的开发具有重要意义。