Aktivnosti promicanja zdravlja i povezani mehanizmi polisaharida Polygonati Rhizoma

Sažetak:

Polygonati Rhizoma, tipična homologija lijeka i hrane, posjeduje izvanredne učinke protiv umora, starenja, regulaciju metabolizma, imunomodulatorne, protuupalne, neuroprotektivne, antidijabetske i antikancerogene učinke. Među bioaktivnim fitokemikalijama u Polygonati Rhizoma, polisaharidi igraju važnu ulogu u aktivnostima promicanja zdravlja kroz gore navedene mehanizme i potencijalne sinergijske učinke s drugim bioaktivnim tvarima. U ovom pregledu ukratko predstavljamo ažuriranu biosintezu polisaharida, metodu pročišćavanja, karakterizaciju strukture i primjenu u hrani te detaljno raspravljamo o biološkim aktivnostima polisaharida Polygonati Rhizoma i povezanih mehanizama, s ciljem širenja uporabe Polygonati Rhizoma kao funkcionalnog hranu i lijekove.

Ključne riječi:Polygonati Rhizoma; homologija lijeka i hrane;polisaharidi;imovina koja promiče zdravlje; mehanizam sinergije

KLIKNITE OVDJE DA BISTE ZNALI CISTNACHEIMOVINA KOJA PROMOVIŠE ZDRAVLJE

1. Uvod

Dobro zabilježen u Rječniku kineske medicine i Komisiji kineske farmakopeje, Polygonati Rhizoma ("Huangjing" na kineskom) posjeduje izvanredne aktivnosti koje promiču zdravlje, uključujući obnavljanje Qi-ja, hranjenje Yina, vlaženje pluća, jačanje slezene, toniziranje bubrega, obnavljanje energije , te jačanje imuniteta [1,2]. Široko korišten u tradicionalnoj kineskoj medicini, Polygonati Rhizoma koristi se u liječenju groznice gripe, mastitisa, vrtoglavice, kašlja, umora, slabosti, dijabetes melitusa, seksualne disfunkcije, probavnih smetnji, nedostatka apetita, bolova u leđima, jake boli i problema s plućima [3– 5]. Kao tipična homologija lijeka i hrane, godišnja potražnja za Polygonati Rhizoma nastavlja rasti [6].

Konkretno, Polygonati Rhizoma se priprema iz rizoma Polygonatum sibiricum Redoute, P. kingianum Coll.et Hemsl i P. cyrtonema Hua [7-9]. Među tri tradicionalne sirove biljke, P. cystoma je optimalna i po kvaliteti i po prinosu, endemična je za Kinu (središnju i istočnu) i naširoko se uzgaja pod šumama [10]. U međuvremenu, P. sibiricum uglavnom je rasprostranjen u sjevernoj Kini, Sjevernoj Koreji i Mongoliji [11]. Nadalje, P. kingianum, također porijeklom iz južne Kine, uglavnom je rasprostranjen u pokrajinama Yunnan, Sichuan, Guizhou i Guangxi, između ostalih [12]. Do sada je dostupno 365 vrsta komercijalnih prehrambenih proizvoda i više od 500 patenata povezanih s Polygonati Rhizome [13].

Zreli rizomi P. sibiricum, P. kingianum i P. cyrtonema su žuti i razgranati te ih je potrebno obraditi kroz strategiju od devet ciklusa parenja i sušenja [14]. Obrađeni rizomi Polygonati s poboljšanom funkcijom su crni, mekani i slatki, bez iritacije grla (Slika 1) [15]. Ponovljeno tretiranje parom moglo bi utjecati na fizikalno-kemijska svojstva i bioaktivnost aktivnih tvari Polygonati Rhizoma, budući da su molekularne težine, UV apsorpcija i antioksidacijska aktivnost polisaharida značajno povećani [16]. Uzimajući u obzir ukupne saharide, fruktozu (Fru) i fosfolipide kao glavne pokazatelje kvalitete, četiri ciklusa sušenja na pari trebala bi biti idealna metoda za postizanje boljeg okusa, okusa i funkcionalnosti [14]. Ako se razmatraju aktivnosti antioksidansa i imunopotencijacije, dva ciklusa kontinuiranog parenja-sušenja bila bi najbolji izbor [17].

Slika 1. Tradicionalna kineska medicina Polygonati Rhizoma: (A) rizom; (B) Poligonati Rh

Polygonati Rhizoma sadrži mnoge bioaktivne tvari, poput purinskih nukleozida [18], ugljikohidrata [19,20], bioflavonoida [21], alkaloida [22], saponina [23,24], lignina, aminokiselina, peptida, antrakinona, srčanih glikozida , vitamini i razne kiseline [25,26]. Polisaharidi su glavne bioaktivne komponente i doprinose slatkom okusu Polygonati Rhizoma koji uglavnom imaju metaboličku regulaciju, imunomodulatorno, protiv umora, protiv starenja, antivirusno, protuupalno, antioksidativno, antiaterosklerotično, štite jetru, hipolipidemično, anti- -osteoporoze, antikancerogenih, antidijabetičkih i antiaterosklerotskih aktivnosti [27-29]. Polisaharidi također služe kao markeri za procjenu u kontroli kvalitete Polygo‑nati Rhizoma i "Yuzhu" (P. odoratum) [30,31]. Polygonati Rhizoma često se koristi kao sastojak ili dodatak u prehrambenoj industriji zbog svog toničnog učinka i svojstava okusa, koja su uglavnom rezultat polisaharida [11,32]. Međutim, pozornost na polisaharidima Polygonati Rhizome još uvijek je nedovoljno. Ovaj pregled imao je za cilj pružiti ažurirane i sveobuhvatne informacije o polisaharidima Polygonati Rhizoma, u nadi da će proširiti njihovu upotrebu kao funkcionalne hrane.

2. Fotosinteza polisaharida

Razumijevanje molekularnog mehanizma biosinteze polisaharida na molekularnoj razini bit će od koristi za moduliranje prinosa i svojstava polisaharida Polygonati Rhizoma u velikoj proizvodnji. Polisaharidi Polygonati Rhizoma često se nazivaju polisaharid P. sibiricum (PSP), polisaharid P. cyrtonema (PCP) i polisaharid P. kingianum (PKP) [33]. Sadržaj PSP-a bio je u pozitivnoj korelaciji s obrascima ekspresije ‑fruktofuranozidaze, fruktokinaze, manoza-1-fosfat gvanililtransferaze i UDP-glukoza 6-dehidrogenaze, ali u negativnoj korelaciji s ekspresijom heksokinaze [34]. Većina diferencijalne ekspresije gena u različitim dijelovima rizoma P. sibiricum pripisana je putu "metabolizma škroba i saharoze" [35].

Tijekom procesa biosinteze PSP-a, saharoza je pretvorena u D-Glu-6-fosfat (D-Glu-6P), D-Fru i D-Glu; zatim je D-Glu-6P pretvoren u -D-Glu-1P fosfoglukomutazom ili D-Fru-6P izomerizacijom Glu-6P izomerazom [35]. Osim toga, UDP-glukoza-6-dehidrogenaza i UDP-glukuronska kiselina (GlcA) 4-epimeraza postigle su pretvorbu za UDP-Glu, UDP-GlcA i UDP-galakturonsku kiselinu (GalA). Konačno, ove aktivirane šećerne jedinice su spojene u rastuće polisaharidne lance odgovarajućim glikoziltransferazama [35].

Sadržaj PKP bio je u negativnoj korelaciji s brojem vlaknastog korijena, promjerom stabljike, širinom lista, duljinom lista i svježom težinom nadzemnih dijelova [36]. Treba napomenuti da je na nakupljanje polisaharida uvelike utjecala dob rasta. Među 2-5-godišnjim P. kingianum, sadržaj polisaharida bio je najveći u 4-godišnjim biljkama razmnožavanjem sjemenom [36].

Na temelju sekvenciranja transkriptoma, 89 unigena koji kodiraju enzime povezane s biosintezom polisaharida pronađeno je u P. cyrtonema [37]. Sadržaj PCP-a bio je pozitivno povezan s razinama ekspresije manoza-6-fosfat izomeraze, mevalonat kinaze, 4-hidroksi-3-metilbut-2-enil difosfat reduktaze, UDP-apioza/ksiloza sintaze, GDP-L-fukoza sintaze , hidroksimetilglutaril CoA sintaza, (E)-4-hidroksi-3-metilbut-2-enil-difosfat sintaza, 2-C-metil-D-eritritol 2,4-ciklodifosfat sintaza i farnezil difosfat sintaza [37]. Također su identificirane UDP glikoziltransferaze i transkripcijski faktori uključeni u biosintezu polisaharida [38].

3. Kemija polisaharida Polygonati Rhizoma

3.1. Sažetak ekstrakcije i pročišćavanja

Tradicionalno, Polygonati Rhizoma se prethodno tretira vrućom vodom kako bi se dobili sirovi polisaharidi, zatim se podvrgava taloženju etanolom kako bi se uklonile neaktivne tvari i proteini [39]. Na učinkovitost ekstrakcije može utjecati nekoliko čimbenika, uključujući temperaturu, vrijeme, učestalost ekstrakcije i otapalo. Temperatura, vrijeme i omjer tekućina/krutina kreću se unutar 80-100 ◦C, 2-3 h, odnosno 1:(10-30) g/mL [30]. U međuvremenu, polisaharidi Polygonati Rhizoma često se pročišćavaju pomoću DEAE-Cellulose52, DEAE-Sepharose kromatografije brzog protoka ionske izmjene, Sephadex G-75 gel filtracijske kromatografije i Sephacryl G-150 kromatografije na koloni [40,41]. Osim toga, ekstrakcija enzimatskom hidrolizom, ultrazvučno drobljenje i ekstrakcija te ekstrakcija potpomognuta mikrovalovima također se koriste za ekstrakciju polisaharida Polygonati Rhizoma [36]. Razrijeđena lužina može poboljšati prinos uništavanjem stanične stijenke i olakšavanjem otpuštanja polisaharida Polygonati Rhizoma iz stanica [36].

U različitim istraživanjima zabilježena je velika raznolikost postojećih PSP-ova, što bi moglo biti posljedica zrelosti, geografskog položaja, okolišnih okolnosti, metoda ekstrakcije i analitičkih postupaka [30]. PSP je također ekstrahiran s promjenjivim hidrofilnim otapalima potaknutim CO2 koja sadrže amine i vodu, a dobiven je prinos od 399,2 mg/g pri omjeru kruto-tekuće od 1:20, temperaturi ekstrakcije od 50 ◦C, ultrazvučnoj snazi ​​od 500 W, a vrijeme ekstrakcije 60 min [42]. Nisu zabilježene velike ili industrijalizirane metode ekstrakcije i pročišćavanja polisaharida Polygonati Rhizoma. Stoga bi se napredna tehnologija ekstrakcije mogla koristiti za ekstrakciju polisaharida Polygonati Rhizoma, kao što je vodena dvofazna ekstrakcija [43,44], subkritična vodena ekstrakcija [45,46], pulsirajuća ekstrakcija potpomognuta električnim poljem [47,48] i membranska tehnologija odvajanja [49].

3.2. Struktura polisaharida Polygonati Rhizoma

Strukture polisaharida Polygonati Rhizoma često su utvrđivane kiselinskom hidrolizom, infracrvenom spektroskopijom s Fourierovom transformacijom, spektroskopskim analizama nuklearne magnetske rezonancije (NMR), masenom spektrometrijom visoke razlučivosti, tekućinskom kromatografijom ultravisoke učinkovitosti – tandemskom spektrometrijom mase s kvadrupolnom zamkom (UHPLC‑MS/ MS), gel permeacijska kromatografija visoke učinkovitosti, fluorescentna detekcija tekućinskom kromatografijom visoke učinkovitosti (HPLC) s derivatizacijom u predkoloni, kiselinska hidroliza u kombinaciji s kromatografijom anionske izmjene visoke učinkovitosti s pulsnom amperometrijskom detekcijom, analiza metilacije u kombinaciji s plinskom kromatografijom ‑masene spektrometrije (GS‑MS), kao i kemijskih dokaza [50–54].

Polisaharidi i oligosaharidi Polygonati Rhizoma mogu se razgraditi u monosaharide tijekom ponovljenog procesa kuhanja na pari [55]. Sastav monosaharida promijenio se nakon parenja: povećao se sadržaj Gal i -1,4-manopiranoze, a smanjio sadržaj Glu i manoze (Man), dok se pojavila glikozidna veza -1,4-galaktopiranoza [17]. FTIR spektri su pokazali da polisaharidi Polygonati Rhizoma posjeduju različite stupnjeve esterifikacije [56]. Pristup razgradnje potpomognute mikrovalovima mogao bi smanjiti molekularnu težinu PSP-a, ali uvelike poboljšati bioaktivnost, poput antioksidativne aktivnosti [57]. PSP, PCP i PKP svi su imali trostruku spiralnu strukturu s -D-fruktofuranozilom (Fruf), -D-glukopiranozom (Glcp, -D-galaktopiranoznim ostacima šećera i O-acetilnom skupinom [58].

Postoji pet tipova PSP-a, tj. pektin [59-61], fruktan [29], glukogalaktomanan [30], polisaharidi tipa arabinogalaktana [62] i glukomanani [63]. Sirovi PSP sadrži ugljikohidrate (85,1-88,3 posto), proteine ​​(4,51-11,9 posto) i uronsku kiselinu (1,79-7,47 posto) [36]. Metanoliza u kombinaciji s metodom hidrolize TFA mogla bi se koristiti za ekstrakciju pektina [60,61]. PSP sadrži različite postotne sastave Mana (62,3–76,3 posto), Glu (15,2–20,3 posto), galaktoze (Gal) (4,35–15,3 posto) i arabinoze (Ara) (4.00–7,65 posto) , te male količine Fru, ramnoze (Rha), Xyl, GalA i GlcA, kao i razgranatog homogalaktana i galaktoman‑nana (Tablica 1) [36]. Drugo izvješće pokazalo je da sirovi PSP ima visok sadržaj Glu (15,1 posto), Gal (29,6 posto) i Man (36,1 posto) [64]. PSP0-PSP9, ekstrahiran iz svakog ciklusa parenja-sušenja, varirao je u molekularnoj težini, ali je imao slične okosnice i kemijske skupine [65]. Međutim, i biološka i kemijska varijanca PSP-ova otkrila je značajnu segregaciju PSP0, PSP1-PSP4 i PSP5-PSP9 [65].

Tablica 1. Usporedba strukture polisaharida PCP, PKP i PSP.

PCP je uglavnom sadržavao Glu, Man, Rha, Gal, ribozu (Rib) i Ara [66,67]. PCP je nastao razgranatom fruktanskom jezgrom s (2→6)-povezanim-D-Fruf ostacima svaka tri (2→1)-povezana-D-Fruf ostatka i prosječnim stupnjem polimerizacije od 28 [25]. PCP-1 je posjedovao (2→1)-povezanu -D-Fruf okosnicu, kao i (2→6)-povezane -D-Fruf bočne lance s unutarnjim -D-Glcp u obliku vrata [68] . PCP0-PCP5 (105 -107 Da), ekstrahiran kon‑ duktivno i kuhan na pari 0–5 puta, pokazao je nepravilnu sferičnu konformaciju u vodenoj otopini [17,69]. Proces parenja doveo je do značajnih strukturnih promjena u PCP-u, uključujući molekularnu degradaciju, agregaciju i depolimerizaciju [16]. Molekularne težine PCP-a mijenjale su se tijekom ponovljenog kuhanja na pari, prvo su se povećavale s kuhanjem na pari, a zatim smanjivale s daljnjim kuhanjem na pari [17]. Fruktan P. cyrtonema sadržavao je (2→6) povezanu okosnicu ‑D-Fruf ostatka zajedno s unutarnjim ‑D-Glcp ostatkom i dvije (2→1) povezane grane ‑D-Fruf ostatka [70]. Galaktan P. cyrtonema bio je (1→4)--D-galaktan razgranat s jednim -D-Gal na C-6 na otprilike svakih devet ostataka u glavnom lancu [70].

PKP je uglavnom sadržavao Fru, Glu, Gal, Man, Xyl, Ara, Man i 1,2-link Glu [71]

Usluga podrške:

E-pošta:wallence.suen@wecistanche.com

Whatsapp/Tel: plus 86 15292862950

Dućan:

https://www.xjcistanche.com/cistanche-shop