Az antidiabetikus vegyületek minőségi variációja különböző tárkonyos (Artemisia dracunculus L.) citotípusokban

Sasha W. Eisenman

1 Rutgers Egyetem, Környezet- és Biológiai Tudományok Iskola, Növénybiológiai és Patológiai Tanszék, Cook Campus, 59 Dudley Road, New Brunswick, NJ 08901-8520, USA

Alexander Poulev

1 Rutgers Egyetem, Környezet- és Biológiai Tudományok Iskola, Növénybiológiai és Patológiai Tanszék, Cook Campus, 59 Dudley Road, New Brunswick, NJ 08901-8520, USA

Lena Struwe

1 Rutgers Egyetem, Környezet- és Biológiai Tudományok Iskola, Növénybiológiai és Patológiai Tanszék, Cook Campus, 59 Dudley Road, New Brunswick, NJ 08901-8520, USA

2 Rutgers Egyetem, Környezettudományi és Biológiai Tudományok Iskolája, Ökológia, Evolúció és Természeti Erőforrások Tanszék, 14 College Farm Road, New Brunswick, NJ 08901, USA

Ilya Raskin

1 Rutgers Egyetem, Környezet- és Biológiai Tudományok Iskola, Növénybiológiai és Patológiai Tanszék, Cook Campus, 59 Dudley Road, New Brunswick, NJ 08901-8520, USA

David M. Ribnicky

1 Rutgers Egyetem, Környezet- és Biológiai Tudományok Iskola, Növénybiológiai és Patológiai Tanszék, Cook Campus, 59 Dudley Road, New Brunswick, NJ 08901-8520, USA

Absztrakt

Az Egyesült Államokban élő populációkból származó diploid Artemisia dracunculus L. (vad tárkony) etanolos kivonatait és a különféle forrásokból származó poliploid tárkony kivonatát szkrínelték a davidigenin antidiabetikus vegyületekre; sakuranetin; 2 ', 4'-dihidroxi-4-metoxi-hidro-kalkon; 4,5-di-O-koffeil-kininsav; 5-O-koffeil-kéinsav és 6-demetoxikapillarizin LC-MS alkalmazásával. Csak a dekaploid növények tartalmazták mind a hat célvegyületet, és csak azok voltak a növények, amelyek davidigenint és 2,4-dihidroxi-4-metoxi-hidro-halkonont tartalmaztak. Ezek az eredmények megmutatják a csíraplasmaszelekció és a származás fontosságát a növények gyógyászati ​​aktivitásának tanulmányozása során. Nem biztos, hogy csak a „megfelelő fajokra” támaszkodunk a következetes gyógyászati ​​tevékenységekhez, mivel az intraspecifikus variáció nagyon jelentős lehet.

1. Bemutatkozás

1.1. Artemisia dracunculus L

Az Artemisia dracunculus L. (tárkony) hosszú múltra tekint vissza az emberi felhasználásra, és az Artemisia nemzetség számos más fajához hasonlóan a tárkony is sokféle vegyi anyagot állít elő, beleértve monoterpenoidokat, szeszkviterpenoidokat, flavonoidokat, kumarinokat, izokumarinokat, poliacetiléneket és alkaloidokat [1-7 ]. Az egyedülállóan illatos fajtát, a francia tárkonyt (Artemisia dracunculus var. Sativa Besser) kulináris gyógynövényként használják, a vad vagy orosz tárkonyot (Artemisia dracunculus, számos fajta) pedig gyógyszerként használják őshonos tartományában (Észak-Amerika nyugati része, Ázsia). és Kelet-Európában) a legkülönbözőbb betegségek kezelésére [8-12]. A francia tárkony és az orosz tárkony drámai módon különböznek illatukban és ízükben. A francia tárkony fűszeres, édesgyökér-szerű íze miatt előnyös, amelyet illóolajában nagy mennyiségű (60–81%) ösztragolnak (metil-chavicol, 1-allil-4-metoxi-benzol) tulajdonítottak, míg a legtöbb törzsben Orosz tárkony, az ösztragol szinte hiányzik [13–21]. A faj figyelemre méltó a bőséges poliploidia miatt, amelynek dokumentált kromoszóma citotípusa 2 × -10 × [22]. A francia tárkony egy steril tetraploid, amelyet klónikusan reprodukálnak, míg az orosz tárkonyt minden ploidiás szinten megtalálják.

Kimutatták, hogy a vadon tárkony kivonatai a diabéteszes állapothoz kapcsolódó számos különböző útvonalon aktívak (lásd az 1.4. Szakaszt), valamint a davidigenin (A), 2 ′, 4′-dihidroxi-4-metoxidihidrokalkon (B) bioaktív vegyületek., a sakuranetint (C), a 6-demetoxi-kapillarizint (D), az 5-O-koffeil-kininsavat (E) és a 4,5-di-O-koffein-kininsavat (F) korábban biológiai vizsgálattal irányított frakcionálással izolálták (1. ábra). [23-30]. A vizsgálat elsődleges célja ezen specifikus antidiabetikus vegyületek jelenlétének vagy hiányának felmérése volt az Egyesült Államok nyugati részén található diploid populációkból előállított A. dracunculus kivonatokban, valamint ezen populációk klónjaiban és poliploid növényekben különféle források), amelyeket egy közös kertben termesztenek a regionális éghajlati különbségek kiküszöbölése érdekében. Két rokon fajt is elemeztünk.

antidiabetikus

Az Artemisia dracunculus által szkrínelt bioaktív vegyületek szerkezete: davidigenin (A), 2 ′, 4′-dihidroxi-4-metoxi-hidrokalkon (B), sakuranetin (C), 6-demetoxi-kapillarizin (D), 5-O-koffeil-kéinsav (E) ) és a 4,5-di-O-koffeil-kininsav (F).

1.2. A fitokémiai anyagok intraspecifikus variációja

A kátrányspecifikus egyedek kémiai termelésében bekövetkezett eltéréseket a vad tárkonyban is dokumentálták. Mind a francia, mind a vad tarhonyát elemezték annak megállapítására, hogy vannak-e különbségek fitokémiai összetételükben. Az illóolajprofilok [13,15,16,19,48] közötti különbség mellett (lásd az 1.3. Szakaszt) ezen tárkonyfajták kémiai elemzése markáns minőségi eltéréseket mutatott. Kimutatták, hogy az A. dracunculus fajtáin belüli flavonoidok is különálló szegregációt mutatnak. Vienne és mtsai. [49] különféle flavonolok jelenlétét vizsgálta vad tarhonyában és francia tárkonyban, és megállapította, hogy mindkét tárkonytípus tartalmaz kvercetin-glikozidokat, de csak az orosz tárkony tartalmazott patuletin-glikozidokat. A citotípusok között kémiai eltéréseket is észleltek. Különböző földrajzi forrásokból származó különböző A. dracunculus citotípusokból készített gyökérkivonatokat felhasználva Greger [2] elvégezte a poliacetiléntartalom elemzését, és kimutatta, hogy a diploid és dekaploid citotípusok hasonló kvalitatív profilúak, míg a hexaploid és az oktoploidok egyedülálló kémiai alkotóelemekkel rendelkeznek. Ez a fajon belüli variáció különösen fontos a dokumentáláshoz, mert az A. dracunculus gyűjtemények kémiai tartalmának eltérései valószínűleg befolyásolják a bioaktivitást.

1.3. Szabályozási szempontok és a tárkony biztonsága

Smith és mtsai. (2002) [52] tanulmányai egyértelműen kimutatták, hogy az ösztragol átalakulása 1′-hidroxiösztragollá dózistól függ, és hogy a toxikológiai kockázat jelentősen csökken alacsony expozíciós szintek mellett. Rágcsáló-tanulmányokat is idéznek, amelyek azt mutatják, hogy az ösztragol toxicitásában és karcinogenitásában szerepet játszó anyagcsere, metabolikus aktiváció és kovalens kötés minimális az 1–10 mg/testtömeg-kg dózistartományban, ami körülbelül 100–1000-szerese a várt emberi ezeknek az anyagoknak való kitettség. Véleményük szerint a metil-eugenolnak és az estragolnak az élelmiszer-fogyasztásból eredő expozíciója nem jelent jelentős rákkockázatot.

1.4. Artemisia dracunculus és cukorbetegség

A 2-es típusú cukorbetegség egy összetett anyagcserezavar, amely magas vércukorszintet okoz. Általában az inzulinaktivitás (inzulinrezisztencia) progresszív csökkenésének és a hasnyálmirigy inzulinszekréciójának csökkenésének az eredménye, az inzulintermelő β-sejtek kudarca miatt [54,55]. Az Egészségügyi Világszervezet adatai szerint világszerte több mint 220 millió ember szenved cukorbetegségben, és becslések szerint 1,1 millió ember halt bele 2005-ben [56]. Az Országos Krónikus Betegségmegelőzési és Egészségfejlesztési Központ arról számolt be, hogy 23,6 millió embernek vagy az Egyesült Államok lakosságának 7,8% -ának van cukorbetegsége, felnőtteknél pedig a 2-es típusú cukorbetegség az összes diagnosztizált cukorbetegség 90–95 százalékát teszi ki.

További biológiai vizsgálattal irányított frakcionálási kísérletek azt mutatták, hogy négy vegyület (4,5-di-O-koffeil-quinsav, davidigenin [4,2 ′, 4′-trihidroxidihidrokalkon], 6-demetoxikapillarizin és 2 ', 4′-dihidroxi-4-metoxi-hidro-halkonon ) a vad tárkony kivonatban, gátolta az aldóz-reduktáz aktivitást [26]. A sejtekben a glükózfelesleget az aldóz-reduktáz enzim szorbittá alakítja, amely aztán felhalmozódik a sejtekben, és számos másodlagos betegséget okoz a diabéteszes állapotban. Az A. dracunculus alkoholos kivonatából származó frakciók bioaktivitását vizsgáló in vitro elemzés során három vegyület mutatott gátló hatást a fehérjetirozin-foszfatáz-1B aktivitásra. A fehérje-tirozin-foszfatáz-1B kulcsfontosságú enzim az inzulin szignál útvonalban, negatív szabályozóként működik, és tanulmányok kimutatták, hogy az egereknek, amelyekből hiányzik a fehérje tirozin-foszfatáz-1B (PTP-1B), fokozott az inzulinérzékenység. A PTP-1B aktivitásra gátló hatású vegyületeket sakuranetinként (4,2 ′, 4′-trihidroxidihidrokalkon), 2 ′, 4′-dihidroxi-4-metoxidihidrokalkonként és annak 2 ′, 4-dihidroxi-4 ′ helyzetű izomerjeként azonosítottuk. -metoxi-dihidrokalkon [23,60,61].

2. Anyagok és módszerek

2.1. Növényi anyag és kivonatkészítés