تبلیغات
«أللَّهُمَّ کُن لِوَلیِکَ ألحُجَّةِإبنِ الحَسَن صَلَواتُکَ عَلَیهِ وَعَلی آبَائِهِ فِی هَذِهِ السَّاعَة وَ فِی کُلِّ السَاعَة وَلِیَّاً وَ حَافِظَاًً وقَائِداً وَ نَاصِراً و دَلیلاً وَ عَیناً حَتّی تُسکِنَهُ أَرضَکَ طَوعاً وَ تُمَتِّعَهُ فیهَا طَویلاً » زیست شناسی زیستا - متابولیت‌های ثانویه گیاهان : آموزشی - خبری
زیست شناسی زیستا
منوی كاربری

این وبلاگ را صفحه خانگی خود كن !    ایمیل  به مدیر وبلاگ !    این وبلاگ را به لیست علاقه مندی های خود اضافه كنید !

پیغام مدیر : ورود شما را به وبلاگ زیست شناسی زیستا خوش آمد عرض میکنم امیدوارم مطالب این وبلاگ مورد استفاده شما قرار گیرد.

نظرسنجی
دوست دارید چه موضوعاتی به وب لاگ اضافه شود






صفحات وبلاگ
لینكدونی
لوگوی ما
چند خبر
لینكستان
        متابولیت‌های ثانویه گیاهان : مقالات ,
متابولیت‌های ثانویه گیاهان :
استفاده از تركیبات دارویی مشتق از گیاهان، نه تنها قدمت زیادی دارد، بلكه به‌دلیل عوارض جانبی بی‌شمار داروهای شیمیایی از یك‌سو و نارسایی‌های متعدد طب نوین در درمان برخی از بیماری‌ها با گذشت زمان، بار دیگر پرورش و تولید گیاهان دارویی با رشد قابل‌توجهی روبرو شده‌است. در مقالة حاضر سعی شده است تا ضمن معرفی برخی از روش‌های بیوتكنولوژیك مورد استفاده در شناسایی و تولید گیاهان دارویی، اهمیت اقتصادی متابولیت‌های دارویی مشتق از این گیاهان و ارزش بالای آنها برای كشورهایی همچون ایران كه دارای تنوع بالایی از گیاهان دارویی هستند مشخص شود:

استفاده از تركیبات دارویی مشتق از گیاهان، نه تنها قدمت زیادی دارد، بلكه به‌دلیل عوارض جانبی بی‌شمار داروهای شیمیایی از یك‌سو و نارسایی‌های متعدد طب نوین در درمان برخی از بیماری‌ها با گذشت زمان، بار دیگر پرورش و تولید گیاهان دارویی با رشد قابل‌توجهی روبرو شده‌است. در مقالة حاضر سعی شده است تا ضمن معرفی برخی از روش‌های بیوتكنولوژیك مورد استفاده در شناسایی و تولید گیاهان دارویی، اهمیت اقتصادی متابولیت‌های دارویی مشتق از این گیاهان و ارزش بالای آنها برای كشورهایی همچون ایران كه دارای تنوع بالایی از گیاهان دارویی هستند مشخص شود:

مقدمه



سابقة‌ استفاده از گیاهان دارویی به زمان‌های بسیار دور برمی‌گردد؛ به‌طوری‌كه حتی در كتب قدیمی مانند انجیل و كتاب مقدس باستانی هند (ودا)، استفاده از برخی گیاهان در درمان بیماری‌ها توصیه شده است. اما قدمت استفاده از گیاهان دارویی، به‌معنی روند رو به كاهش آن در دنیای مدرن امروزی نیست. امروزه در جوامع صنعتی و در بسیاری از كشورهای پیشرفته و درحال توسعه، استفاده از طب سنتی و گیاهان دارویی برای حفظ سلامتی، به‌دلیل افزایش اعتماد مردم به استفاده از این گیاهان، بسیار چشمگیر است.

طبق برآوردی كه توسط سازمان بهداشت جهانی ( WHO ) صورت گرفته است، بیش از 80 درصد مردم جهان (نزدیك به 5 میلیارد نفر)‌، برای درمان بیماری‌ها هنوز از داروهای گیاهی استفاده می‌كنند. تقریباً یك چهارم داروهای تهیه‌شدة‌ دنیا دارای منشأ گیاهی هستند كه یا مستقیماً از گیاهان عصاره‌گیری شده‌اند و یا بر اساس تركیب گیاهی،‌ مدوله و سنتز شده‌اند. كار بر روی طب سنتی و استفاده از گیاهان دارویی، در سراسر جهان و به‌خصوص هند، ژاپن، پاكستان، سریلانكا و تایلند در دست انجام می‌باشد. در اروپا و در كشورهایی از قبیل آلبانی، بلغارستان، كرواسی، فرانسه، آلمان، مجارستان، هلند، اسپانیا و انگلستان و همچنین تركیه، حدود 1500 گونه از گیاهان دارویی و معطر مورد استفاده قرار گرفته و در حدود 1400 محصول گیاهی در اروپا و ایالات متحده تولید می‌شود. در حدود 25 درصد از داروهای تجویزشده در ایالات متحده، حاوی حداقل یك تركیب فعال گیاهی هستند. در چین، فروش داروهای سنتی در طول 5 سال اخیر دو برابر شده است. در هند نیز صادرات گیاهان دارویی نسبت به سال‌های قبل سه برابر شده است. تعداد زیادی از فرآورده‌های دارویی مشهور از گیاهان بدست می‌آیند. مثلاٌ، معمول‌ترین مسكن، یعنی (آسپرین)‌ از گونه‌های Salix (بید) و Spiraea به‌دست می‌آید. همچنین داروهای ضد سرطانی چون Paclitaxel و Vinblastine فقط از منابع گیاهی حاصل می‌شوند.

بنابراین استفاده از روش‌های بیوتكنولوژیك به‌منظور تكثیر و افزایش توان ژنتیكی گیاهان دارویی و همچنین شناسایی سریع‌تر و دقیق‌تر ژنوتیپ‌هایی كه فرآوردة بیشتری تولید می‌كنند، می‌تواند بسیار مفید و از لحاظ تجاری سودآور باشد. در مطلب حاضر، روش‌های مختلف بیوتكنولوژیك كه می‌توانند در زمینة افزایش بهره‌وری گیاهان دارویی به‌كار روند معرفی خواهند شد.

1- كاربردهای " كشت بافت " در زمینة گیاهان دارویی


یكی از بخش‌های مهم بیوتكنولوژی "كشت بافت" است كه كاربردهای مختلف آن در زمینة گیاهان دارویی، از جنبه‌های مختلفی قابل بررسی است:

 باززایی در شرایط آزمایشگاهی ( In-Vitro Regeneration ):



تكثیر گیاهان در شرایط آزمایشگاهی، روشی بسیار مفید جهت تولید داروهای گیاهی باكیفیت است. روش‌های مختلفی برای تكثیر در آزمایشگاه وجود دارد كه از جملة‌ آنها، ریزازدیادی است. ریزازدیادی فواید زیادی نسبت به روش‌های سنتی تكثیر دارد. با ریزازدیادی می‌توان نرخ تكثیر را بالا برد و مواد گیاهی عاری از پاتوژن تولید كرد. گزارش‌های زیادی در ارتباط با بكارگیری تكنیك " كشت بافت " جهت تكثیر گیاهان دارویی وجود دارد. با این روش برای ایجاد كلون‌های گیاهی از تیرة لاله در مدت 120 روز بیش از 400 گیاه كوچك همگن و یك شكل گرفته شد كه 90 درصد آنها به رشد معمولی خود ادامه دادند. برای اصلاح گل انگشتانه، از نظر صفات ساختاری، مقدار بیوماس، میزان مواد مؤثره و غیره با مشكلات زیادی مواجه خواهیم شد ولی با تكثیر رویشی این گیاه از راه كشت بافت و سلول، می‌توان بر آن مشكلات غلبه نمود. چنان‌كه مؤسسة گیاهان دارویی بوداكالاز در مجارستان از راه كشت بافت و سلول گل انگشتانه موسوم به آكسفورد، توانست پایه‌هایی كاملاٌ همگن و یك شكل از گیاه مذكور به‌دست آورد. از جملة گیاهان دیگر می‌توان موارد زیر را نام برد:

Catharanthus roseus, Cinchona ledgeriana, Digitalis spp, Rehmannia glutinosa, Rauvolfia serpentina, Isoplexis canariensis

باززایی از طریق جنین‌‌زایی سوماتیك (غیرجنسی):


تولید و توسعة مؤثر جنین‌های سوماتیك، پیش‌نیازی برای تولید گیاهان در سطح تجاری است. جنین‌زایی سوماتیك فرآیندی است كه طی آن گروهی از سلول‌ها یا بافت‌های سوماتیك، جنین‌های سوماتیك تشكیل می‌دهند. این جنین‌ها شبیه جنین‌های زیگوتی (جنین‌های حاصل از لقاح جنسی) هستند و در محیط كشت مناسب می‌توانند به نهال تبدیل شوند. باززایی گیاهان با استفاده از جنین‌زایی سوماتیك از یك سلول، در بسیاری از گونه‌های گیاهان دارویی به اثبات رسیده است. بنابراین در این حالت با توجه به پتانسیل متفاوت سلول‌های مختلف در تولید یك تركیب دارویی، می‌توان گیاهانی با ویژگی برتر نسبت به گیاه اولیه تولید نمود. ازجمله گیاهان دارویی كه توانسته‌اند از آنها جنین سوماتیك به‌دست آورند، می‌توان موارد زیر را بیان نمود:

Podophyllum hexandrum , Bunium persicum, Acacia catechu , Aesculus hippocastanum and Psoralea corylifolia

 حفاظت گونه‌های گیاهان دارویی از طریق نگهداری در سرما:


با تكیه بر كشت بافت و سلول می‌توان برای نگهداری كالتیوارهای مورد نظر در بانك ژن یا برای نگهداری طولانی مدت اندام‌های تكثیر گیاه در محیط نیتروژن مایع، اقدام نمود. نگهداری در سرما، یك تكنیك مفید جهت حفاظت از كشت‌های سلولی در شرایط آزمایشگاهی است. در این روش با استفاده از نیتروژن مایع (196- درجه سانتی‌گراد) فرآیند تقسیم سلولی و سایر فرآیندهای متابولیكی و بیوشیمیایی متوقف شده و در نتیجه می‌توان بافت یا سلول گیاهی را مدت زمان بیشتری نگهداری و حفظ نمود. با توجه به اینكه می‌توان از كشت‌های نگهداری شده در سرما، گیاه كامل باززایی كرد، لذا این تكنیك می‌تواند روشی مفید جهت حفاظت از گیاهان دارویی در معرض انقراض باشد. مثلاً بر اساس گزارشات منتشر شده، روش نگهداری در سرما، روشی مؤثر جهت نگهداری كشت‌های سلولی گیاهان دارویی تولیدكنندة آلكالوئید همچون Rauvollfia serpentine , D. lanalta , A. belladonna , Hyoscyamus spp . است. این تكنیك، می‌تواند جهت نگهداری طیفی از بافت‌های گیاهی چون مریستم‌ها، بساك و دانة گرده، جنین، كالوس و پروتوپلاست به‌كار رود. تنها محدودیت این روش، مشكل دسترسی به نیتروژن مایع است.

- تولید متابولیت‌های ثانویه از گیاهان دارویی:


از لحاظ تاریخی، اگرچه تكنیك " كشت بافت " برای اولین بار، در سال‌های 1940-1939 در مورد گیاهان به‌كار گرفته‌شد، ولی در سال 1956 بود كه یك شركت دارویی در كشور آمریكا ( Pfizer Inc ) اولین پتنت را در مورد تولید متابولیت‌ها با استفاده از كشت توده‌ای سلول‌ها منتشر كرد. كول و استابو (1967) و هبل و همكاران (1968) توانستند مقادیر بیشتری از تركیبات ویسناجین ( Visnagin ) و دیوسجنین ( Diosgenin ) را با استفاده از كشت بافت نسبت به حالت طبیعی (استخراج از گیاه كامل) به‌‌دست آورند. گیاهان، منبع بسیاری از مواد شیمیایی هستند كه به‌عنوان تركیب دارویی مصرف می‌شوند. فرآورده‌های حاصل از متابولیسم ثانویه گیاهی ( Secondary Metabolite ) جزو گرانبهاترین تركیب شیمیایی گیاهی ( Phytochemical ) هستند. با استفاد از كشت بافت می‌توان متابولیت‌های ثانویه را در شرایط آزمایشگاهی تولید نمود. لازم به‌ذكر است كه متابولیت‌های ثانویه، دسته‌ای از مواد شامل اسیدهای پیچیده، لاكتون‌ها، فلاونوئیدها و آنتوسیانین‌ها هستند كه به‌صورت عصاره یا پودرهای گیاهی در درمان بسیاری از بیماری‌های شایع به‌كار برده می‌شوند.

راهكارهای افزایش متابولیت‌های ثانویه گیاهی از طریق كشت بافت


1- استفاده از محرك‌های ( Elicitors ) زنده و غیر زنده‌ای كه می‌توانند مسیرهای متابولیكی سنتز متابولیت‌های ثانویه را تحت تأثیر قرار داده و میزان تولید آنها را افزایش دهند. لازم به‌ذكر است كه این محرك‌ها در شرایط طبیعی نیز بر گیاه تأثیر گذاشته و باعث تولید یك متابولیت خاص می‌شوند.

2- افزودن تركیب اولیة ( Precursor ) مناسب به محیط‌كشت، با این دیدگاه كه تولید محصول نهایی در نتیجه وجود این تركیبات در محیط‌كشت، القاء شود.

3- افزایش تولید یك متابولیت ثانویه در اثر ایجاد ژنوتیپ‌های جدیدی كه از طریق امتزاج پروتوپلاست یا مهندسی ژنتیك، به‌دست می‌آیند.

4- استفاده از مواد موتاژن جهت ایجاد واریته‌های پربازده

5- كشت بافت ریشة گیاهان دارویی (ریشه، نسبت به بافت‌های گیاهی دیگر، پتانسیل بیشتری جهت تولید متابولیت‌های ثانویه دارد)

- مثال‌ها


مثال‌های قابل ذكر آنقدر زیاد است كه تصور می‌شود هر ماده‌ای با منشاء گیاهی، از جمله، متابولیت‌های ثانویه را می‌توان به‌وسیلة كشت‌های سلولی تولید كرد: از جمله تركیباتی كه از طریق كشت سلولی و كشت بافت به تولید انبوه رسیده است،‌ داروی ضد سرطان تاكسول است. این دارو كه در درمان سرطان‌های سینه و تخمدان به‌كار می‌رود از پوست تنه درخت سرخدار ( Taxus brevilifolia L. ) استخراج می‌گردد. از آنجایی‌كه تولید تاكسول به‌دلیل وجود 10 هستة استروئیدی در ساختار شیمیایی آن بسیار مشكل است و جمعیت طبیعی درختان سرخدار نیز برای استخراج این ماده بسیار اندك است، لذا راهكار دیگری را برای تولید تاكسول باید به‌كار گرفت. در حال حاضر، برای تولید تاكسول از تكنیك كشت بافت و كشت قارچ‌هایی كه بر روی درخت رشد كرده و تاكسول تولید می‌كنند،‌ استفاده می‌گردد.

سولاسودین ( Solasodine ) نیز از تركیبات دیگری است كه از طریق كشت سوسپانسیون سلولی گیاه Solanum eleganifoliu به‌دست می‌آید. از جمله متابولیت‌های دیگری كه از طریق تكنیك كشت بافت و در مقیاس تجاری تولید می‌شود، شیكونین ( Shikonin ) (رنگی با خاصیت ضد حساسیت و ضد باكتری) است. مثال‌های زیر گویای كارایی تكنیك كشت بافت در تولید متابولیت‌های ثانویه است.

تولید آلكالوئید پیرولیزیدین ( Pyrolizidine ) از كشت بافت ریشة Senecio sp ، سفالین ( Cephaelin ) و امتین ( Emetine ) از كشت كالوس Cephaelis ipecacuanha ، آلكالوئید كوئینولین ( Quinoline ) از كشت سوسپانسیون سلولی Cinchona ledgerione و افزایش بیوسنتز آلكالوئیدهای ایندولی با استفاده از كشت سوسپانسیون سلولی گیاه


- استفاده از بیورآكتورها در تولید صنعتی متابولیت‌های ثانویه


تولید متابولیت ثانویة گیاهی با خصوصیات دارویی در شرایط آزمایشگاهی، فواید زیادی در مقایسه با استخراج این تركیبات از گیاهان، تحت شرایط طبیعی دارد. كنترل دقیق پارامترهای مختلف، سبب می‌شود كه كیفیت مواد حاصل در طول زمان تغییر نكند. درحالی كه در شرایط طبیعی مرتباٌ تحت تأثیر شرایط آب و هوایی و آفات است. تحقیقات زیادی در زمینة استفاده از كشت‌های سوسپانسیون و سلول گیاهی برای تولید متابولیت‌های ثانویه صورت گرفته است. از جمله ابزارهایی كه برای كشت وسیع سلول‌های گیاهی به‌كار رفته‌اند، بیورآكتورها هستند. بیورآكتورها، مهمترین ابزار در تولید تجاری متابولیت‌های ثانویه از طریق روش‌های بیوتكنولوژیك، محسوب می‌شوند.

مزایای استفاده از بیورآكتورها در كشت انبوه سلول‌های گیاهی عبارتند از:

1- كنترل بهتر و دقیق‌تر شرایط خاص مورد نیاز برای تولید صنعتی تركیبات فعال زیستی از طریق كشت سوسپانسیون سلولی

2- امكان تثبیت شرایط در طول مراحل مختلف كشت سلولی در بیورآكتور

3- جابجایی و حمل‌ونقل آسان‌تر كشت (مثلاً، برداشتن مایه‌كوبه در این حالت راحت است)

4- با توجه به اینكه در شرایط كشت سوسپانسیون، جذب مواد غذایی به‌وسیلة سلول‌ها افزایش می‌یابد، لذا نرخ تكثیر سلول‌ها زیاد شده و به‌تبع آن میزان محصول (تركیب فعال زیستی) بیشتر می‌شود.

5- در این حال، گیاهچه‌ها به آسانی تولید و ازدیاد می‌شوند.

سیستم بیورآكتور برای كشت‌های جنین‌زا و ارگانزای چندین گونة گیاهی به‌كار رفته است كه از آن‌جمله می‌توان به تولید مقادیر زیادی سانگئینارین ( sanguinarine ) از كشت سوسپانسیون سلولی Papaver somniferum با استفاده از بیورآكتور، اشاره كرد. با توجه به اینكه بیورآكتورها، شرایط بهینه را برای تولید متابولیت‌های ثانویه از سلول‌های گیاهی فراهم می‌آورند، لذا تغییرات زیادی در جهت بهینه‌سازی این سیستم‌ها، برای تولید مواد با ارزش دارویی (با منشأ گیاهی) همچون جینسنوساید ( ginsenoside ) و شیكونین صورت گرفته است.

2- مهندسی ژنتیك

شاخة بعدی بیوتكنولوژی كه در زمینة گیاهان دارویی كاربردهای فراوانی دارد، "مهندسی ژنتیك" است. پیشرفت‌های اخیر در زمینة ژنتیك گیاهی و تكنولوژی DNA نوتركیب، كمك شایانی به بهبود و تقویت تحقیقات در زمینة بیوسنتز متابولیت‌های ثانویه كرده است. قسمت اعظمی از تحقیقات در زمینة متابولیت‌های ثانویه، به‌روی شناسایی و دستكاری ژنتیكی آنزیم‌های دخیل در مسیر متابولیكی سنتز یك متابولیت ثانویه، متمركز شده‌است. ابزار طبیعی كه در فرآیند مهندسی ژنتیك و در اكثر گونه‌های گیاهی و بخصوص گیاهان دولپه به‌كار می‌رود، یك باكتری خاكزی به‌نام آگروباكتریوم ( Agrobacterium ) است. گونه‌های مختلف این باكتری، مهندسان طبیعی هستند كه بیماری‌های‌ تومور گال طوقه‌ ( Crown Gall Tumour ) و ریشة مویی ( Hairy Root ) را در گیاهان سبب می‌شوند. تحقیقات نشان داده‌است كه ریشه‌های مویی تولید شده به‌وسیلة گونه‌ای از این باكتری به‌نام‌ A. rhizogenes ‌، بافتی مناسب برای تولید متابولیت ثانویه هستند. به علت پایداری و تولید زیاد این بافت‌ها در شرایط كشت عاری از هورمون، تاكنون گونه‌های دارویی زیادی با استفاده از این باكتری تغییر یافته‌اند. كه از آن جمله می‌توان به كشت ریشة‌ مویی گیاه دارویی Artemisia annua ‌ به‌منظور تولید تركیب دارویی فعال، اشاره كرد.

بنابراین می‌توان دید كه مهندسی ژنتیك می‌تواند به‌عنوان ابزاری قدرتمند جهت تولید متابولیت‌های ثانویة جدید و همچنین افزایش مقدار متابولیت‌های ثانویه موجود در یك گیاه به‌كار رود.
نوشته شده توسط عباس طالبی ساعت 09:11 ق.ظ در روز : پنجشنبه 1 آذر 1386

ویرایش شده در - و ساعت -

لینك ثابت | نظرات ()


مطالب پیشین