CN100582233C - 克列维醇的制备方法及在制抗乙酰胆碱酯酶药物的应用 - Google Patents
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Abstract
克列维醇的制备方法及在制抗乙酰胆碱酯酶药物的应用,涉及一种克列维醇。提供一种来源于红树林内生真菌次级代谢产物克列维醇的制备方法和应用。制备方法为:矮棒曲霉BYY-1种子培养;液体深层发酵;发酵液过滤除菌体;滤液减压浓缩后用有机溶剂多次萃取,收集有机相并减压浓缩获得粗提物;粗提物经硅胶柱色谱及重结晶精制后制得克列维醇。克列维醇对乙酰胆碱酯酶具有显著的抑制作用,是一种可逆性的乙酰胆碱酯酶抑制剂,可用于制备治疗早老性痴呆及其它与乙酰胆碱缺乏相关的疾病的药物。
Description
技术领域
本发明涉及一种克列维醇(clavatol),尤其是涉及一种来源于红树林内生真菌一矮棒曲霉BYY-1(A.clavatonanicus)真菌代谢产物克列维醇化合物的制备方法,以及该化合物在制备治疗早老性痴呆及其它与乙酰胆碱缺乏相关的疾病药物中的新用途。
背景技术
老年性痴呆病是一种神经退化性的疾病,在65~69岁的老年人口中发病率约为10%,85岁以上的患病率约为47%,而且仍在增长之中。老年性痴呆病严重危害老年人的健康和生活质量,患病后会使病人逐渐丧失学习和记忆能力,产生严重的生活自理障碍并导致死亡。
阿尔茨海默病或称早老性痴呆病(Alzheimer’s Disease,AD)是老年性痴呆病的一种主要类型,痴呆病患者中约有50%属于该类型。AD的发病机理复杂,其病因之一是与乙酰胆碱(Ach)、兴奋性氨基酸等多种神经递质紊乱有关,其中胆碱能系统功能缺陷尤为突出。大量的研究结果表明,通过增强胆碱能系统功能,可有效改善AD患者的临床症状,因此开发具有增强胆碱能系统功能的药物成为当今治疗AD的研究重点之一。乙酰胆碱酯酶抑制剂(AchEI)能有效抑制AD患者脑神经组织中的乙酰胆碱酯酶(AchE)对乙酰胆碱的降解活性,提高患者脑神经组织中的乙酰胆碱的含量,从而达到改善病人的临床症状。此外,目前还发现这类抑制剂对另一种类型的血管性痴呆(Vascular Dementia VaD)以及注意力障碍和失眠等疾病也有治疗效果。AchEI被认为是至今治疗老年痴呆最有效的药物。
目前已有Tacrine、donepezil、rivastigmine、galanthamine和huprine等少数几种AchEI类的药物上市。这些药物均来源于化学合成或植物次级代谢产物,它们均具有不同程度改善老年痴呆患者的认知能力和生活质量的作用。但这些药物也存在着疗效较差或副作用较大等问题,影响了其在临床上的应用。迄今为止,还没有采用药物治愈AD的病例。因此研发高效、低毒的新型AchEI至今仍然是治疗AD新药的研究热点。
近年来,开发微生物来源的AchEI开始引起了人们的重视,目前已从不同的微生物的次级代谢产物中发现了一些AchEI,其中从真菌次级代谢产物中分离到的Isoterreulactone、Terreulactone等化合物对AchE抑制活性很强,具有很好的开发应用前景(Peter J.Houghton,Yuhao Rena,Melanie-Jayne Howesb.Acetylcholinesterase inhibitors from plants and fungi.Nat.Prod.Rep.,2006,23:181-199;Katia F.Rodriguesl,Gisela L.Costal,Meriane P.Carvalho,et al.Evaluation of extracts produced by some tropical fungi as potential cholinesterase inhibitors.World Journal of Microbiology & Biotechnology,2005,21:1617-1621),这些研究结果表明微生物是开发AchEI的重要资源。
红树林为自然分布于热带和亚热带海岸潮间带的木本植物群落,通常生长在港湾河口地区的淤泥滩涂上,是海滩上特有的森林类型。生活在这类独特植物组织中的内生真菌种类丰富,能产生许多与宿主植物相同或不同的活性代谢产物,包括一些在陆栖微生物中未曾发现过的生物活性物质,是一类重要的药源微生物。目前人们对红树植物内生真菌的代谢产物已进行了一些研究,从中发现了不少具有潜在应用前景的抗菌、抗肿瘤化合物,但鲜见对这类真菌产生乙酰胆碱酯酶抑制剂的研究开发报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种来源于红树林内生真菌次级代谢产物克列维醇的制备方法。
本发明的另一目的在于将来源于红树林内生真菌次级代谢产物克列维醇化合物用于制备治疗早老性痴呆及其它与乙酰胆碱缺乏相关的疾病药物。
所述的克列维醇来源于红树林内生真菌次级代谢产物,红树林内生真菌为矮棒曲霉BYY-1(Aspergillus clavatonanicus BYY-1),已于2006年7月3日保藏于中国典型培养物保臧中心(CCTCC中国 武汉大学校内),保藏号为CCTCC NO:M206063。
所述的克列维醇为2,4-Dihydroxy-3,5-dimethylacetophenone,其化学结构式如下:
所述的克列维醇的制备方法为:
1)矮棒曲霉BYY-1(Aspergillus clavatonanicus BYY-1)的种子培养
A.配制斜面培养基:马铃薯去皮切块,放入海水中,煮后过滤,滤液用海水定容,得马铃薯汁,然后添加葡萄糖或蔗糖及琼脂,分装试管,灭菌后制成斜面培养基。将矮棒曲霉BYY-1转接至斜面培养基上培养。
B.配制种子液:在马铃薯汁中添加葡萄糖或蔗糖,分装后灭菌,得种子培养基。将上述培养的斜面菌种接入到分装后的种子培养基中,摇瓶培养,得种子液。
C.种子罐种子培养:先配制种子培养基(配方同上),将种子培养基装入种子罐,将上述培养的种子液接入种子罐中,培养后得培养后的种子液。
2、克列维醇的发酵
配制发酵培养基(配方同种子培养基),将发酵培养基装入发酵罐,将上述培养后的种子液接入发酵罐中,发酵后得发酵液。
3、克列维醇的提取
将发酵液过滤除菌体,滤液减压浓缩后用有机溶剂萃取,收集有机相并减压浓缩成浸膏。
4、克列维醇的精制
浸膏用甲醇溶解得克列维醇甲醇溶液,在克列维醇甲醇溶液中加入硅胶拌样,上硅胶柱进行分离,以石油醚/乙酸乙酯(石油醚/乙酸乙酯=100/0到0/100)为洗脱剂梯度洗脱,收集当石油醚/乙酸乙酯的体积比例为(50~3)∶1时的洗脱液,合并洗脱液并减压浓缩至干,得微黄色晶体,加溶剂溶解后重结晶至少2次,得目标产物,即克列维醇。
在步骤1)中,配制斜面培养基的马铃薯去皮切成小块,取150~300g放入1L 20%~100%海水(海水与自来水按体积比混合)中,煮后过滤,滤液用20%~100%海水定容至1000ml,得马铃薯汁,然后添加葡萄糖或蔗糖10~30g,琼脂1.5~3.0g,分装试管,121℃灭菌30min后制成斜面培养基,将矮棒曲霉BYY-1(Aspergillus clavatonanicus BYY-1)转接至斜面培养基上后25~32℃下培养3~7d;配制种子液时,在每升马铃薯汁(制备方法同上)中添加葡萄糖或蔗糖10~30g,分装后灭菌(121℃,30min),得种子培养基,将上述培养的斜面菌种接入到分装后的种子培养基中,25~32℃下,120~250r/min摇瓶培养2~5d,得种子液;种子罐种子培养时,将种子培养基装入种子罐的装罐量为种子罐容积的60%~70%,将上述培养的种子液按接种量2%~10%接入种子罐中,在温度25~32℃、搅拌转速120~220r/min和通气量0.3~1.2vvm的条件下培养2~4d,得培养后的种子液。
在步骤2)中,配制发酵培养基时,将发酵培养基装入发酵罐的装罐量为发酵罐容积的60%~70%,将上述培养后的种子液按接种量5%~10%接入发酵罐中,在温度25~32℃、搅拌转速120~200r/min和通气量0.3~1.5vvm的条件下发酵4~7d,得发酵液。
在步骤3)中,将发酵液过滤除菌体,滤液减压浓缩至发酵液体积的35%~20%后用有机溶剂萃取至少2次,收集有机相并减压浓缩成浸膏,有机溶剂选自乙酸乙酯、氯仿、四氯化碳、甲苯中的一种。
在步骤4)中,在克列维醇甲醇溶液中加入质量为浸膏5~10倍的硅胶拌样,收集当石油醚/乙酸乙酯的体积比例为(50~3)/1时的洗脱液。溶剂选自甲醇、乙酸乙酯和丙酮中的一种。
所得的化合物无色针状晶体,mp:180~182℃,ESIMS:m/z(rel.int.):179.0[M-H]-;1H-NMR和13C-NMR(500MHz,DMSO,ppm)数据见表1。经谱图综合解析结果证实该化合物为克列维醇。
表1克列维醇的NMR数据
Position. | 1H-NMR | Position. | 13C |
1’ | 2.00(s,3H) | 1 | 110.3s |
2’ | 2.12(s,3H) | 2 | 160.5s |
6 | 7.51(s,1H) | 3 | 112.1s |
8 | 2.51(s,3H) | 1’ | 8.1q |
4 | 160.6s | ||
5 | 115.9s | ||
2’ | 16.2q | ||
6 | 130.3d | ||
7 | 203.1s | ||
8 | 26.2q |
来源于红树林内生真菌次级代谢产物克列维醇化合物可用于制备治疗早老性痴呆及其它与乙酰胆碱缺乏相关的疾病药物。
本发明从一株红树植物内生真菌次级代谢产物中分离到一个酚类化合物克列维醇,该化合物是一种高效、可逆的乙酰胆碱酯酶抑制剂,本发明所述的克列维醇可通过深层液体发酵大量生产,无原材料之忧,且提取精制方法简单,适合规模化生产。经药理实验证实该化合物对乙酰胆碱酯酶具有显著的抑制作用,是一种可逆性的乙酰胆碱酯酶抑制剂,可用于制备治疗早老性痴呆及其它与乙酰胆碱缺乏相关的疾病。
附图说明
图1为克列维醇对乙酰胆碱酯酶的抑制活性,在图1中,横坐标为克列维醇浓度的对数log10[μM],纵坐标为克列维醇对乙酰胆碱酯酶的抑制率AchE inhibition(%)。IC50为抑制酶活力50%时的抑制剂浓度,R2=0.9687为回归系数。
图2为克列维醇对乙酰胆碱酯酶的抑制类型的判断。在图2中,直线0,1,2的克列维醇浓度分别为3.125μg/ml,6.25μg/ml,0μg/ml,横坐标为酶浓度U/ml,纵坐标为OD值。
图3为克列维醇对乙酰胆碱酯酶抑制作用的Lineweaver-Burk双倒数作图。在图3中,直线1,2,3的克列维醇浓度分别为3.125μg/ml,6.25μg/ml,0μg/ml,横坐标为底物浓度S的倒数1/S(mmol/L)-1,纵坐标为速度V的倒数1/V(mmol/L/min)-1。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步阐述本发明。
实施例1
A.培养基配方:斜面培养基配方:每升马铃薯汁(马铃薯去皮切成小块,取200g放入1L 50%海水中,煮30min,过滤,滤液用50%海水(海水与自来水按体积比混合)定容至1000ml)中添加葡萄糖20g,琼脂2.0g。种子培养基配方:每升马铃薯汁(制法同上)中添加葡萄糖20g。发酵培养基配方:同种子培养基。
B.发酵工艺:斜面培养:按上述斜面培养基配方配制培养基,分装试管,121℃灭菌30min后制斜面。将保存的红树植物内生真菌一矮棒曲霉CCTCC NO:M206063菌种转接至斜面培养基上,25℃下培养7d。摇瓶培养:按种子培养基配方配制培养基,分装500锥型瓶(80ml/瓶),灭菌(121℃,30min)后将培养的斜面菌种接入,28℃下,140r/min摇瓶培养3d。种子罐培养:按种子培养基配方配制培养基,20L种子罐培养基装量为12L,121℃灭菌30min,冷却后将培养的摇瓶种子按接种量2%接入种子罐中,在温度28℃、搅拌转速120r/min和通气量0.5vvm的条件下培养3d。发酵罐培养:按发酵培养基配方配制培养基,200L发酵罐培养基装量为120L,121℃灭菌30min,待冷却至28℃后将上述种子罐已培养好的种子按接种量10%接入罐中,在温度28℃、搅拌转速120r/min和通气量0.3vvm的条件下培养7d。
C.克列维醇的提取:发酵结束后,发酵液过滤除菌体,滤液减压浓缩至原液体积的25%后用乙酸乙酯萃取3次,收集有机相并减压浓缩成浸膏。
D.克列维醇的精制:浸膏用少量的甲醇溶解后加入适量硅胶拌样,上硅胶柱进行分离,以石油醚-乙酸乙酯=50∶1(v/v)为洗脱剂洗脱,收集洗脱液并减压浓缩至干,得微黄色晶体,加适量的乙酸乙酯溶解,于室温下重结晶,同法再重结晶4次。
实施例2
A.培养基配方:斜面培养基配方:每升马铃薯汁(马铃薯去皮切成小块,取300g放入1L 100%海水中,煮30min,过滤,滤液用100%海水定容至1000ml)中添加葡萄糖30g,琼脂3.0g。种子培养基配方:每升马铃薯汁(制法同上)中添加蔗糖30g。发酵培养基配方:同种子培养基。
B.发酵工艺:斜面培养:按上述斜面培养基配方配制培养基,分装试管,121℃灭菌30min后制斜面。将保存的红树植物内生真菌一矮棒曲霉CCTCC NO:M206063菌种转接至斜面培养基上,28℃下培养5d。摇瓶培养:按上述种子培养基配方配制培养基,分装锥型瓶(100ml/瓶),灭菌(121℃,30min)后将上述培养的斜面菌种接入,28℃下,220r/min摇瓶培养3d。种子罐培养:按上述种子培养基配方配制培养基,20L种子罐培养基装量为12L,121℃灭菌30min,冷却后将上述培养的摇瓶种子按接种量5%接入种子罐中,在温度25℃、搅拌转速220r/min和通气量0.5vvm的条件下培养3d。发酵罐培养:按上述发酵培养基配方配制培养基,200L发酵罐培养基装量为120L,121℃灭菌30min,待冷却至25℃后将上述种子罐已培养好的种子按接种量5%接入罐中,在温度25℃、搅拌转速220r/min和通气量0.5vvm的条件下培养3d。
C.克列维醇的提取:发酵结束后,发酵液过滤除菌体,滤液减压浓缩至原液体积的20%后用乙酸乙酯萃取5次,收集有机相并减压浓缩成浸膏。
D.克列维醇的精制:浸膏用少量的甲醇溶解后加入适量硅胶拌样,上硅胶柱进行分离,以石油醚-乙酸乙酯=20∶1(v/v)为洗脱剂洗脱,收集洗脱液并减压浓缩至干,得微黄色晶体,加适量的甲醇溶解,于室温下重结晶,同法再重结晶2次。
实施例3
A.培养基配方:斜面培养基配方:每升马铃薯汁(马铃薯去皮切成小块,取150g放入1L 20%海水中,煮30min,过滤,滤液用20%海水(海水与自来水按体积比混合)定容至1000ml)中添加葡萄糖15g,琼脂1.5g。种子培养基配方:每升马铃薯汁(制法同上)中添加葡萄糖15g。发酵培养基配方:同种子培养基。
B.发酵工艺:斜面培养:按上述斜面培养基配方配制培养基,分装试管,121℃灭菌30min后制斜面。将保存的红树植物内生真菌一矮棒曲霉CCTCC NO:M206063菌种转接至斜面培养基上,32℃下培养5d。摇瓶培养:按上述种子培养基配方配制培养基,分装500锥型瓶(120ml/瓶),灭菌(121℃,30min)后将上述培养的斜面菌种接入,32℃下,180r/min摇瓶培养5d。种子罐培养:按上述种子培养基配方配制培养基,50L种子罐培养基装量为30L,121℃灭菌30min,冷却后将上述培养的摇瓶种子按接种量5%接入种子罐中,在温度32℃、搅拌转速180r/min和通气量1.2vvm的条件下培养5d。发酵罐培养:按上述发酵培养基配方配制培养基,500L发酵罐培养基装量为120L,121℃灭菌30min,待冷却至32℃后将上述种子罐已培养好的种子按接种量10%接入罐中,在温度32℃、搅拌转速180r/min和通气量1.2vvm的条件下培养5d。
C.克列维醇的提取:发酵结束后,发酵液过滤除菌体,滤液减压浓缩至原液体积的35%后用乙酸乙酯萃取3次,收集有机相并减压浓缩成浸膏。
D.克列维醇的精制:浸膏用少量的甲醇溶解后加入适量硅胶拌样,上硅胶柱进行分离,以石油醚-乙酸乙酯=10∶1(v/v)为洗脱剂洗脱,收集洗脱液并减压浓缩至干,得微黄色晶体,加适量的丙酮溶解,于室温下重结晶,同法再重结晶3次。
实施例4
采用改进的Ellman法分析克列维醇对乙酰胆碱酯酶的抑制活性。
在96孔板上进行分析:在96孔板孔中依次分别加入缓冲液B(50mmol/L Tris-HCl,pH8.0,0.1%牛血清白蛋白)40μL,4℃保存,0.025U/ml的酶液20μL,不同浓度的待测样品20μL(5%DMSO配制),37℃保温15min,加入底物(Acetylthiochoine iodide,2.5mmol/L)20μL,显色剂(5,5’-Dithiobis-2-nitrobenzoic acid,0.5mmol/L)80μL,37℃酶促反应30min,加50μL无水乙醇中止反应,于405nm测定各孔的光密度值(OD405)。参比(空白)用5%DMSO,以未加样品所测得的OD值为阴性对照值。按下式计算抑制率:
测定结果(参见图1)显示,克列维醇对乙酰胆碱酯酶的IC50(抑制酶活力50%时的抑制剂浓度)为6.8μmol/L
实施例5
在上述测活体系中,固定底物浓度(Acetylthiochoine iodide,2.5mmol/L),加入不同浓度的clavatol,改变加入的酶量(分别加入:0.01,0.02,0.025,0.03,0.04,0.05U/ml),测定不同浓度的克列维醇对AchE活力的影响,以酶活力对酶量作图得到一组通过原点的直线(参见图2),且随着化合物浓度的增大,直线的斜率降低。说明克列维醇与酶的结合为可逆结合,是可逆抑制剂。
实施例6
在上述测活体系中,固定酶的浓度(0.025U/ml),改变底物(ACTI)的浓度,即分别加入:0,0.01,0.02,0.025,0.03,0.04,0.05U/ml,测定不同浓度克列维醇对酶活力的影响,以Lineweaver-Burk双倒数作图,得到一组交叉于横轴的直线(参见图3),说明该化合物作为AchE的抑制剂,不影响米氏常数(Km),但可以使反应的最大反应速度(Vmax)下降,是一种非竞争性的可逆抑制剂。以不同浓度克列维醇下求得的1/Vmapp对化合物浓度作图,得到一条直线,从直线斜率求得克列维醇对酶的抑制常数Ki为0.037mmol/L。
Claims (10)
1.克列维醇的制备方法,所述的克列维醇来源于红树林内生真菌次级代谢产物,红树林内生真菌为矮棒曲霉BYY-1(Aspergillus clavatonanicus BYY-1),已于2006年7月3日保藏于中国典型培养物保藏中心,保藏号为CCTCC NO:M206063,所述的克列维醇为2,4-Dihydroxy-3,5-dimethylacetophenone,其化学结构式如下:
其特征在于包括以下步骤:
1)矮棒曲霉BYY-1(Aspergillus clavatonanicus BYY-1)的种子培养
A.配制斜面培养基:马铃薯去皮切块,放入海水中,煮后过滤,滤液用海水定容,得马铃薯汁,然后添加葡萄糖或蔗糖及琼脂,分装试管,灭菌后制成斜面培养基,将矮棒曲霉BYY-1转接至斜面培养基上培养;
B.配制种子液:在马铃薯汁中添加葡萄糖或蔗糖,分装后灭菌,得种子培养基,将培养的斜面菌种接入到分装后的种子培养基中,摇瓶培养,得种子液;
C.种子罐种子培养:先配制种子培养基,将种子培养基装入种子罐,将培养的种子液接入种子罐中,培养后得培养后的种子液,所述种子培养基的配方与B中的种子培养基相同;
2)克列维醇的发酵
配制发酵培养基,将发酵培养基装入发酵罐,将培养后的种子液接入发酵罐中,发酵后得发酵液,所述发酵培养基的配方与步骤1)B和C中的种子培养基相同;
3)克列维醇的提取
将发酵液过滤除菌体,滤液减压浓缩后用有机溶剂萃取,收集有机相并减压浓缩成浸膏;
4)克列维醇的精制
浸膏用甲醇溶解得克列维醇甲醇溶液,在克列维醇甲醇溶液中加入硅胶拌样,上硅胶柱进行分离,以石油醚/乙酸乙酯为洗脱剂梯度洗脱,收集当石油醚/乙酸乙酯的体积比例为50~3∶1时的洗脱液,合并洗脱液并减压浓缩至干,得微黄色晶体,加溶剂溶解后重结晶至少2次,得目标产物,即克列维醇,石油醚/乙酸乙酯=100/0到0/100。
2.如权利要求1所述的克列维醇的制备方法,其特征在于在步骤1)中,配制斜面培养基的马铃薯去皮切成小块,取150~300g放入1L 20%~100%海水中,煮后过滤,滤液用20%~100%海水定容至1000ml,得马铃薯汁。
3.如权利要求1所述的克列维醇的制备方法,其特征在于在步骤1)中,添加葡萄糖或蔗糖的量为10~30g,琼脂1.5~3.0g,分装试管,121℃灭菌30min后制成斜面培养基,将矮棒曲霉BYY-1转接至斜面培养基上后25~32℃下培养3~7d。
4.如权利要求1所述的克列维醇的制备方法,其特征在于在步骤1)中,配制种子液时,在每升马铃薯汁中添加葡萄糖或蔗糖10~30g,分装后121℃灭菌30min,得种子培养基,将培养的斜面菌种接入到分装后的种子培养基中,25~32℃下,120~250r/min摇瓶培养2~5d,得种子液。
5.如权利要求1所述的克列维醇的制备方法,其特征在于在步骤1)中,种子罐种子培养时,将种子培养基装入种子罐的装罐量为种子罐容积的60%~70%,将培养的种子液按接种量2%~10%接入种子罐中,在温度25~32℃、搅拌转速120~220r/min和通气量0.3~1.2vvm的条件下培养2~4d,得培养后的种子液。
6.如权利要求1所述的克列维醇的制备方法,其特征在于在步骤2)中,配制发酵培养基时,将发酵培养基装入发酵罐的装罐量为发酵罐容积的60%~70%,将培养后的种子液按接种量5%~10%接入发酵罐中,在温度25~32℃、搅拌转速120~200r/min和通气量0.3~1.5vvm的条件下发酵4~7d,得发酵液。
7.如权利要求1所述的克列维醇的制备方法,其特征在于在步骤3)中,将发酵液过滤除菌体,滤液减压浓缩至发酵液体积的35%~20%后用有机溶剂萃取至少2次,收集有机相并减压浓缩成浸膏。
8.如权利要求1所述的克列维醇的制备方法,其特征在于在步骤3)中,有机溶剂选自乙酸乙酯、氯仿、四氯化碳、甲苯中的一种。
9.如权利要求1所述的克列维醇的制备方法,其特征在于在步骤4)中,在克列维醇甲醇溶液中加入质量为浸膏5~10倍的硅胶拌样,收集当石油醚/乙酸乙酯的体积比例为(50~3)/1时的洗脱液,溶剂选自甲醇、乙酸乙酯和丙酮中的一种。
10.如权利要求1所述的克列维醇在制备乙酰胆碱脂酶抑制剂中的应用。
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