Effects of Genetic, Epigenetic, and Environmental Factors on Taxol Content in Taxus brevifolia and Related Species

Abstract

The demand for taxol, a promising cancer chemotherapeutic agent, far exceeds supply. Presently, taxol is derived from the bark of the Pacific yew, Taxus brevifolia, a small, slow-growing evergreen tree native to the northwestern United States. Knowledge of the distribution and magnitude of genetic and non-genetic sources of variation in taxol content in the genus Taxus is necessary if supply issues are to be met through plant harvesting. Analytical determinations of taxol, cephalomannine, and baccatin III in more than 200 trees representing several populations of T. brevifolia and other yew taxa indicate that (1) significant variation in taxane content exists among and within populations and species, (2) taxol levels exceeding those reported for T. brevifolia bark were found in shoots of individual trees from most taxa studied, and (3) the season in which samples are collected and handling procedures can influence taxane content.

Plantas medicinais: fatores de influência no conteúdo de metabólitos secundários

“…Os casos mais freqüentemente relatados envolvem plantas e/ ou metabólitos empregados na terapêutica, podendo ser citados os seguintes exemplos: as folhas de Digitalis obscura apresentam as menores concentrações de cardenolídeos, como o lanatosídeo A (Figura 1d), na primavera e uma fase de rápido acúmulo no verão, seguida por uma fase de decréscimo no outono 31 ; as concentrações de hipericina (Figura 1c) e pseudo-hipericina na erva de São João (Hypericum perforatum, utilizada no tratamento de depressões leves a moderadas) aumentam de cerca de 100 ppm no inverno para mais de 3000 ppm no verão 44 ; nas folhas de Ginkgo biloba as concentrações de biflavonóides, como a ginkgetina (Figura 1f), constituintes ativos dos extratos utilizados para tratamento de desordens vasculares periféricas e cerebrais, também apresentam marcantes variações sazonais 23 ; por outro lado, não há consenso quanto às variações no conteúdo dos ginkgolidos, devido à existência de resultados contraditórios na literatura 45 ; nas raízes de Panax ginseng foi detectado um grande aumento na concentração de damarano-saponinas bioativas, tais como o ginsenosídeo (Figura 1g) no verão 27 ; o conteúdo de valepotriatos, como o valtrato (Figura 1a) e derivados do ácido valerênico (Figura 1b), nas raízes de Valeriana officinalis (utilizada como sedativo moderado) também apresenta variações marcantes durante o ano 46 ; os conteúdos de C-glicosídeos, O-glicosídeos e antraquinonas livres (metabólitos responsáveis pela atividade laxante da planta) nos brotos e folhas da cáscara sagrada Rhamnus purshiana flutuam marcadamente durante o ano 47 ; no inverno, o ruibarbo (Rhei rhizoma) não contém antraquinonas, as quais começam a se formar com a chegada da estação quente, a partir da oxidação de antranóis 47 ; em estudos que visam determinar a sazonalidade de taxóides, tendo como alvo principal o paclitaxel (Figura 1e -utilizado na terapêutica de câncer de ovário, entre outros) notam-se alterações no decorrer do ano na concentração destes compostos em Taxus brevifolia e T. baccata; porém, não é possível determinar um padrão de variação, devido a resultados conflitantes na literatura [48][49][50][51][52][53] . Resultados contrastantes também foram encontrados nos estudos envolvendo as antraquinonas de Aloe arborescens 54,55 .…”

Determination of taxane concentrations in Taxus canadensis clippings using high performance liquid chromatographic analysis with an internal standard

“…All spectra obtained by the PDA detector matched that of paclitaxel. Possible factors contributing to these high yields are seasonal variation, and environmental and genetic factors (Wheeler et al, 1992;Suffness, 1995).…”

“…Studies of the stability of paclitaxel in stored biomass have produced conflicting results (Wheeler et al, 1992;ElSohly et al, 1994). Dried needles (some stored in powdered form and some stored intact, both at room temperature) were re-examined 1 year after harvesting.…”

Taxus Species (Yew): In Vitro Culture, and the Production of Taxol and Other Secondary Metabolites

“…Although taxol was initially isolated from T. brevifalia, it is also found in all trees belonging to the genus Taxus (Wani et al 1971;Vidensek et al 1990;Witherup et al 1990;Mattina and Paiva 1992;Wickremesinhe 1992;Wheeler et al 1992;Choi et al 1994;Wickremesinhe and Arteca 1994b;Kwak et al 1995). Currently, ornamental yews are being grown in commercial nurseries to collect needles and stem clippings, as an alternative source of taxol (Joyce 1993;Wheeler and Hehnen 1993), and it is anticipated that the use of T. brevifalia bark will be totally eliminated by 1996 (Cragg et al 1993).…”