土麴菌震顫素之研究: 分離檢定法分子構造 目錄 文獻查考及研究綱要 第1章 土麴菌震顫素之分離 第2章 土麴菌震顫素之檢定法 第3章 土麴菌震顫素之分子構造 第4章 化學構造相關問題之討論 內容提要 文獻查考及研究綱要 在英國曾有數約十萬的大批火雞因發生未明原因的疾病而死亡,歷經查證,終於發現 該病是由黃麴毒素所引起,該類毒素是黃麴菌的代謝產物。這事件發生在西元1960年 ,隨即傳遍世界,其後的研究結果更引起學者對黴菌毒素的注意。民國54年,本研究 所董大成教授及林仁混先生對「肝癌與黴菌」做綜合論說,用黃麴毒素為例證加以闡 釋,於是重新引發「台灣黴菌毒素問題」之研究。初期,本所工作人員首先調查黃麴 菌及其毒代謝產物,黃麴毒素對食品的污染情形,以及對實驗動物的毒性效應。其間 ,曾從黃麴菌分離出有毒性的螢光物質,對小白鼠引發震顫及抽搐的效應,但不是任 何已知的黴菌毒素。最值得注意的是民國56年發生在台北縣雙溪鄉的黴米中毒事件: 26人當中有3人死亡。調查結果認係食用含有黃麴毒素B★的黴米所引起。此事對國人 的健康及經濟都有關係,因為稻米是國人主食及主要農作物之一。嗣後,在本研究所 林國煌教授及董大成教授的主持下,廣泛調查本省各地農會倉庫在民國57年冬季所貯 存的稻穀。從206個取樣的分析結果,論定麴菌、青黴(筆菌)、酒麴菌等三菌屬是 污染稻穀的主要黴菌。再進一步篩選麴菌的菌株,接種到白米,培養成黴菌。再進一 步篩選麴菌的菌株,接種到白米,培養成黴米,用氯仿萃取,經薄層色析法配合長波 紫外光照射的偵測方法,來鑑定這些菌株是否會產生類似黃麴毒素的藍色螢光物質。 結果發現:31株土麴菌中,有11株能產生黃麴毒素的類似物,但不是黃麴毒素。用土 麴菌編號23-1的菌株做參考材料,研究它所產生的藍螢光物質,得知其紫外線光譜跟 黃麴毒素不同,但對小白鼠有急毒性效應。這些物質再予分離、純化,得出兩種結晶 ,分別簡稱為物C★及C★。兩物質都是不含氮,只含碳、氫、氧三元素的神經毒素。 對實驗動物能引起持續震顫的效應,在較高劑量時,則演變為抽搐,此外還有流涎、 排尿、肝、腎充血的中毒徵狀。根據歷年來的文獻查考,確知物質C★,C★是新發現 的黴菌毒素。其主要意義凡二:一則在已知的土麴菌代謝物中,從來沒有其他的研究 者報告過類似C★,C★的物質。因此我們重新僉名為「土麴菌震顫素」,簡稱土震素 A及B。一方面指謂生物來源是土麴菌(Aspergillus terreus);另一方面意謂主要的毒性表現是震顫(tremors)。並且把terreus跟 tremors合併成英文俗名territrems。本文中即採用新的俗名。 從「類似黃麴毒素」的發現,對「物質C-序列」的探討,到最近的工作,在研究過程 中,曾歷經困惑、挫折,突破諸階段。根據以往的經驗,參酌其他黴菌毒素的文獻, 以及我們的實際執行情形,可以稍系統化的構設土震素的研究綱要。這個綱要把問題 整合為五個主題。(一)分離。從培養土麴菌、菌株編號23-1的黴米中,不但能分離 出土震素A,B還有土震素C,A(5-OH),B(5-OH),D,E等五種。這些物質跟原有的土 震素A、B 在化學構造和生物毒性兩方面都類似。針對這一類物質,從而研究三方面 的問題。 (二)物理化學:確定諸物質的理化特徵,並確定化學構造。(三)毒物學:探討諸 物質對生物體的急毒性效應,其中當以神經毒性效應為主目標。(四)黴菌學:探討 菌種對土震素的產生情形以及生合成的過程。上述三方面的問題並非獨立互不相干的 。實際上,對理化特徵、產生情形的瞭解,有助於分離法的設定;從生合成的探討, 可以製造含有放射活性的土震素來追蹤研究神經毒性的作用機轉;從化學構造的確定 ,可以進一步闡釋「構造及毒性」的關係,也可以對生合成的過程提供「合成單位」 的基本訊息。上述四個主題是屬於實驗室的研究範圍,研究的成果對第五個主題提供 評鑑的基礎。此即(五)檢定法及實際問題:土震素是黴菌所產生的神經毒素;對食 品、飼料的污染情形,對人體及其他生物體是否會發生「黴菌毒素中毒症」﹖目前還 缺乏這些方面的資料。但是實驗室的研究方法和結果,可以應用到檢定法的設立,再 應用到對實際問題的評鑑。 本文針對土震素A及B為研究的材料,第一章修定以往的分離法,建立分離程序,用有 效經濟的方式對土震素做大量的分離純化。第二章探討土震素的一些基本性質,包括 理化特徵及震顫現象,並把這些基本性質應用到檢定法的設立。第三章確定分子構造 的光譜證據。第四章討論化學構造的相關問題:從生合成的觀點綜論土震素的構造關 係(附圖:土震素的化學構造);試論呲喃酯環跟神經毒性的關係;並探討化學修飾 的可能方法等等。
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