Werbaskozyd — przegląd jego występowania, (bio)syntezy i znaczenia farmakologicznego

Kontakt: Audrey Hu Whatsapp/hp: 0086 13880143964 E-mail:audrey.hu@wecistanche.com

Kalina Alipieva i inni

Abstrakcyjny

Glikozydy fenyloetanoidowe to naturalnie występujące związki rozpuszczalne w wodzie o niezwykłych właściwościach biologicznych, szeroko rozpowszechnione w królestwie roślin.Werbaskozydjest glikozydem fenyloetanoidowym, który został po raz pierwszy wyizolowany z dziewanny, ale występuje również w kilku innych gatunkach roślin. Została również wytworzona przez systemy kultur roślinnych in vitro, w tym genetycznie przekształcone korzenie (tzw. korzenie włochate).Werbaskozydma charakter hydrofilowy i wykazuje właściwości farmakologicznie korzystne dla zdrowia człowieka, w tym antyoksydacyjne,anty-zapalnyi właściwości przeciwnowotworowe, a także liczne właściwości gojące rany i neuroprotekcyjne. Ostatnie postępy w dystrybucji, (bio)syntezie i bioprodukcjiwerbaskozydzostały podsumowane w tym przeglądzie. Omawiamy również jego wybitne właściwości farmakologiczne i zarysowujemy przyszłe perspektywy jego potencjalnego zastosowania.

Słowa kluczowe: Akteozyd, Przeciwzapalne, (Bio)synteza, Zapobieganie nowotworom, Zawiesina komórkowa, hodowla Owłosione korzenie, Glikozydy fenyloetanoidowe, Verbascum spp.

Werbaskozydod Cistanche

Skarb z ogrodu: odkrycie werbaskozydu, jego występowanie i rozmieszczenie

Glikozydy fenyloetanoidowe są naturalnie występującymi, rozpuszczalnymi w wodzie związkami, szeroko rozpowszechnionymi w królestwie roślin, z których większość jest wyizolowana z roślin leczniczych. Strukturalnie charakteryzują się ugrupowaniami kwasu cynamonowego (C6–C3) i hydroksyfenyloetylowego (C6–C2), które są przyłączone do -glukopiranozy (apioza, galaktoza, ramnoza, ksyloza itp.) poprzez wiązanie glikozydowe (Dembitsky, 2005; Jimenez i Riguera, 1994). W ostatnich latach rośnie zainteresowanie związkami aromatycznymi, w szczególności glikozydami fenyloetanoidowymi, ze względu na znacznie poszerzoną literaturę opisującą ich ewidentną rolę w zapobieganiu i leczeniu różnych chorób i zaburzeń u ludzi.

W literaturze istnieją sprzeczne doniesienia dotyczące oznaczaniawerbaskozyd. W 1963 roku naukowcy z Włoch donieśli o wyizolowaniu glikozydu fenyloetanoidowego z dziewanny (Verbascum sinuatum L.; Scrophulariaceae), który nazwaliwerbaskozyd(Ryc. 1; Scarpati i Monache, 1963). Nie podano jednak danych opisujących jego wyjaśnienie strukturalne. Kilka lat później ten sam związek wyizolowano od zwolenników bzu pospolitego (Syringa vulgaris, Oleaceae), a jego strukturę określono jako 2-(3, 4-dihydroksyfenylo)etyl{{5} }Ο- -L-ramnopiranozyl-(1→3)-(4-Ο-Ε-caffeoyl)- -D-glukopiranozyd, który autorzy nazwaliakteozyd(Birkofer i in., 1968). Dwadzieścia lat po pierwszym raporcie na tematwerbaskozydSakurai i Kato (1983) donieśli o wyizolowaniu nowego glikozydu fenyloetanoidowego z drzewa chwały (Clerodendron trichotomum Thunb, Lamiaceae), który autorzy nazwali kusagininą. Podczas izolowaniawerbaskozydz oskrzydłej oskrzydłej (Orobanche rapumgenistae, Orobanchaceae), Andary et al. (1982) odkryli, że jest identyczny z wcześniej opisanymakteozydi zalecił, aby ta późniejsza nazwa nie była już używana. Obecnie, 50 lat po odkryciuwerbaskozyd, nadal istnieje do pewnego stopnia zamieszanie co do jego nazwy. Przeszukanie bazy danych Scopus (dostęp ze stycznia 2014 r.) wydobyło 543 dostępne trafienia pod hasłem „werbaskozyd' i 844 trafienia pod "akteozyd”, podczas gdy wyszukiwanie z użyciem sparowanych terminów 'werbaskozydORAZakteozyd' zwróciło tylko 326 artykułów. Aby uniknąć dalszych nieporozumień, zdecydowanie zalecamy towerbaskozydlubakteozydbyć używane przede wszystkim; jednak druga nazwa powinna być również podana w streszczeniu artykułu lub liście słów kluczowych.

Werbaskozydjest jednym z najbardziej rozpowszechnionych disacharydowych estrów kawoilowych. Spotykać się z kimś,werbaskozydzostał wykryty głównie w gatunkach Verbascum (Alipieva et al., 2014), ale został również znaleziony w ponad 200 gatunkach roślin (Deepak et al., 1999; Schlauer et al., 2004; Taskova et al., 2005) należących do do 23 rodzin roślin (ryc. 2) oprócz innych, które zostały ostatnio zgłoszone, takich jak Buddleja brasiliensis (Filho et al., 2012), Striga Asiatica (Huang et al., 2013), Olea Europea (Quirantes-Piné et al., ., 2013b), Paulownia tomentosa var. tomentosa (Si et al., 2013), Lippia javanica, Lantana Camara (Oyourou et al., 2013) i Lippia citriodora (Bilia et al., 2008; Funes et al., 2009; Quirantes-Piné et al., 2009 ).

Werbaskozydwykryto zarówno w podziemnych (np. korzenie pierwotne i wtórne), jak i nadziemnych (np. łodygi, liście i następniki), ale na bardzo różnych poziomach. Na przykład gromadzą się korzenie trojanów Sideritiswerbaskozydna poziomie {{0}}0,002 procent (Kirmizibekmez et al., 2012), natomiast w nadziemnych częściach Verbascum xanthophoeniceum jego koncentracja jest znacznie wyższa (0,25 procent; Georgiev et al., 2011a). W niedawnym badaniu metabolomicznym opartym na magnetycznym rezonansie jądrowym (NMR) stwierdzono, że:werbaskozydzawartość różni się w obrębie gatunków roślin tego samego rodzaju; od 0,2% w V. phoeniceum do 3 procent w Verbascum nigrum (Georgiev i in., 2011b). Z drugiej strony,werbaskozydzawartość w korzeniach ({{0}},9 proc.) i kwiatostanach (0,8 proc.) była porównywalna (Gómez Aguirre i in., 2012). Kolejne potencjalnie cenne źródłowerbaskozydobejmuje przemysłowe produkty uboczne. Na przykład stwierdzono, że odpady z tłoczni oliwek, które zostały uzyskane jako produkt uboczny przetwarzania owoców oliwek, zawierają duże ilościwerbaskozydoprócz kilku innych związków fenolowych (np. oleuropeina, hydroksytyrozol, kwas kawowy i niektóre flawonoidy; Obied i wsp., 2007). Doniesiono, że werbaskozyd występuje obficie w ściekach z tłoczni oliwy (De Marco i in., 2007). Chociaż potrzebne są bardziej szczegółowe badania, ścieki z tłoczni oliwy można uznać za potencjalne źródłowerbaskozyd(i towarzyszące im cząsteczki bioaktywne), które są odpowiednie do zastosowań związanych z suplementami diety i żywnością (Cardinali i in., 2012).

Biologiczne działanie werbaskozydu leżące u podstaw jego potencjalnej użyteczności klinicznej

Tradycyjnie rośliny o wysokim stężeniuwerbaskozydbyły stosowane w medycynie ludowej do leczenia stanów zapalnych i infekcji bakteryjnych (Georgiev i in., 2012). Dlatego od wielu lat prowadzono badania nad jego działaniem przeciwdrobnoustrojowym i przeciwgrzybiczym. Ogólnie rzecz biorąc, badania te można uznać za czysto obserwacyjne, ponieważ brak w nich jakichkolwiek podejść mechanistycznych (Arruda i in., 2011; Avila i in., 1999; Pendota i in., 2013). Ostatnie badania siedmiu związków wyizolowanych z gatunku Lippia potwierdziły bardzo wysoką aktywność anty-Cryptococcus neoformanswerbaskozyd, które autorzy uznali za obiecujące dla nowego selektywnego środka przeciwgrzybiczegowerbaskozydzawierające leki (Funari i in., 2012). Połączenie antybakteryjnego,anty-zapalnyi antyandrogenowe działanie pureewerbaskozyda ekstrakty roślinne z ich wysokimi stężeniami (Camellia sinensis i Commiphora Mukul) są obiecujące w rozwoju farmakologicznych metod leczenia trądziku pospolitego (Azimi et al., 2012).

Anty-działanie zapalnecistanche

Mechanizmy przeciwzapalnego działania werbaskozydu na skórę, śródbłonek, jelita i płuca

Wczesne raporty opisująceanty-zapalnyefektywerbaskozydskupili się na hamowaniu uwalniania histaminy i kwasu arachidonowego z komórek tucznych (Lee et al., 2006a). Aktywność hamująca werbaskozydu zależy od obecności Ca2 plus i koreluje zwerbaskozydzwiązane z hamowaniem fosfolipazy A2 (Song i wsp., 2012). Niedawno przeprowadzono badania mechanistyczne, które ujawniły, że werbaskozyd reguluje w komórkach zasadochłonnych zależną od Ca2 plus sygnalizację MAPK w dół (Motojima i wsp., 2013). Wydaje się, że bierze udział w hamowaniu alergii typu I. Glikozylowane fenyloetanoidy, które są składnikami Anisomeles indica, wykazują głębokieanty-zapalnyaktywność wobec makrofagów, które są stymulowane przez LPS i IFN-. W szczególności 40 μMwerbaskozydwykazano, że silnie hamuje wytwarzanie NO, TNF i IL-12 (Rao i wsp., 2009). Theanty-zapalnya przeciwpodrażnieniowe działanie werbaskozydu z Kigelia Africana przypisuje się jego zdolności do hamowania indukowanej syntazy tlenku azotu (iNOS) i uwalniania NO z makrofagów stymulowanego przez bakteryjne lipopolisacharydy (Picerno i wsp., 2005). Zahamowanie iNOS in vitro i in vivo przez rozpuszczalny w wodzie ekstrakt z liści kasyna Wendita przypisanowerbaskozydrównież (Marzocco i in., 2007). Równolegle z inhibicją iNOS/NO, werbaskozyd indukował oksygenazę hemową 1, tłumiąc uwalnianie boxu 1 o wysokiej ruchliwości w eksperymentach in vitro i in vivo, a efekty te zostały zniesione przez wyciszenie Nrf2 (Seo et al., 2013). Ten mechanizm anty-iNOS był ściśle powiązany z regulacją w dół dwóch czynników transkrypcyjnych (NFκB i AP-1) przez werbaskozyd (Lee et al., 2005). Białko aktywujące 1 (AP-1) jest regulatorem transkrypcyjnym ekspresji cytokin w kościach, skórze i komórkach odpornościowych oraz ważnym modulatorem procesów zapalnych w przewlekłych chorobach zapalnych, takich jak reumatoidalne i łuszczycowe zapalenie stawów, łuszczyca i choroba Leśniowskiego-Crohna ( Zenz i in., 2008). Zidentyfikowano również zasadnicze role białek AP-1 w kontroli proliferacji komórek, transformacji nowotworowej i apoptozy (Shaulian i Karin, 2001). Dzięki ogromnym postępom w molekularnym zrozumieniu patogenezy tych ludzkich patologii, AP-1 stał się jednym z nowych celów w zastosowaniach terapeutycznych. Warto zauważyć, że werbaskozyd i jego glikozylowana pochodna teupoliozyd są jedynymi uznanymi przykładami skutecznie połączonego hamowania ekspresji i wiązania DNA obu prozapalnych czynników transkrypcyjnych, AP-1 i NFκB (Pastore i wsp., 2009, 2012a). Wykazano, że inne polifenole roślinne (resweratrol, kwercetyna itp.), które badano w tych samych warunkach eksperymentalnych, są selektywnymi inhibitorami NFκB. Tłumienie obu tych czynników transkrypcyjnych przez fenyloetanoidy skutkowało znacznie skuteczniejszym hamowaniem prozapalnej chemokiny IL-8 w porównaniu z innymi polifenolami (Pastore i in., 2009; Potapovich i in., 2011; Georgiev i in. , 2012). Chemokina przyciąga granulocyty do loci zapalnych i indukuje proliferację komórek, co jest charakterystyczne dla tkanek w stanie zapalnym (Pastore i Korkina, 2010).

W mechanistycznym badaniu skutkówwerbaskozydna ludzkich komórkach białaczki mielomonocytowej, które zostały wystawione na bodźce prozapalne, takie jak LPS i interferon-gamma, Speranza et al. (2010) poinformował, że jegoanty-zapalnyAktywności te zależą od hamowania zarówno ekspresji, jak i aktywności iNOS, hamowania wewnątrzkomórkowego wytwarzania anionu ponadtlenkowego oraz hamowania SOD, katalazy i peroksydazy glutationowej na poziomie potranslacyjnym.

Istnieją duże ilości danych na poparcie regulacyjnej roliwerbaskozydw zapaleniu naczyń indukowanym przez utlenione lipoproteiny o małej gęstości (oxLDL, które są modelami przewlekłego zapalenia prowadzącego do miażdżycy) i indukowanym przez lipopolisacharydy bakteryjne (LPS, który jest modelem wewnątrznaczyniowego zapalenia septycznego; Kostyuk i wsp., 2011).Werbaskozydselektywnie zapobiegał utlenianiu LDL przez nadtlenoazotynowe i obniżone geny, które są związane ze stresem oksydacyjnym i stanem zapalnym w odpowiedzi na oxLDL (np. VCAM1, ICAM1, IL-8, IFN- , SOD2, iNOS i NOX1). Dodatkowo był całkowicie nieskuteczny w przypadku zapalenia wywołanego przez LPS. Cztery glikozydy fenyloetanoidowe, w tym werbaskozyd, chroniły komórki śródbłonka przed cytotoksycznością indukowaną oxLDL (Martin-Nizard i wsp., 2003), która pochodzi ze stresu oksydacyjnego (Chiou i wsp., 2004).

Poza dobrze zbadanymanty-zapalnydziałania za pośrednictwem NFκB i MAPK,werbaskozydmoże wpływać na ekspresję genów poprzez szereg innych szlaków sygnałowych, których wpływ na ekspresję mediatorów stanu zapalnego był dotychczas badany jedynie marginalnie. W szczególności, ponieważ jest węglowodorem aromatycznym, werbaskozyd wiąże czynnik transkrypcyjny receptora węglowodorów arylowych (AhR), który w ten sposób przyczynia się do transkrypcji wielu genów detoksykacji kodujących enzymy metabolizujące fazy I i II, w szczególności podrodzinę cytochromu P450 CYP1, Nrf2, S-transferaza glutationowa (GST) i enzymy antyoksydacyjne. W rezultacie werbaskozyd hamuje dalsze prozapalne cytokiny i czynniki wzrostu (Korkina et al., 2011; Potapovich et al., 2011).

działanie przeciwzapalne wyciągu z cistanche

Biodostępność i metabolizm werbaskozydu stosowanego w diecie i miejscowo

Ogólnie rzecz biorąc, ogólnoustrojowe działanie polifenoli roślinnych zależy głównie od ich biodostępności przez barierę żołądkowo-jelitową. Bardzo rozbieżne dane opisujące aktywność biologiczną polifenoli w diecie in vitro i in vivo wydają się odzwierciedlać ich losy w jelitach, w tym stosunkowo słabą biodostępność i szybkie tempo metabolizmu i wydalania (Martin i Appel, 2010). Chociaż liczne badania nad ich bioaktywnością w hodowlach komórkowych wykazały, że optymalny zakres stężeń dla polifenolowych aglikonów i koniugatów cukru w ​​roślinie mieści się w zakresie od μM do niskiego mM, po spożyciu pojawiają się one w krążeniu jako metabolity fazy II i ich w osoczu. poziomy rzadko przekraczają stężenia nM (Del Rio i in., 2013). Znaczne części zarówno macierzystych polifenoli, jak i ich metabolitów docierają do okrężnicy, gdzie są trawione przez miejscową mikrobiotę na małe kwasy fenolowe i aromatyczne katabolity. Są łatwo wchłaniane do układu krążenia, a następnie wędrują do tkanek docelowych, gdzie wywierają działanie ochronne i/lub lecznicze. Ostatni kompleksowy przegląd przeprowadzony przez Del Rio et al. (2013) dostarczyli danych na temat biodostępności, metabolizmu i farmakokinetyki kilku dietetycznych polifenoli o szeroko opisywanych właściwościach zdrowotnych, takich jak kwercetyna, kurkumina i resweratrol. Niestety nie udało nam się znaleźć publikacji na temat biodostępności i farmakokinetykiwerbaskozydw ludziach. Kilka badań na zwierzętach potwierdziło, że jest szybko wchłaniany (największe stężenie w osoczu osiągnięto po około 15 minutach) i eliminowany ze szczurów (Li i wsp., 2014). Co więcej, jego biodostępność po podaniu doustnym wynosiła zaledwie 0,12% (Wu et al., 2006).Werbaskozydbył równomiernie rozmieszczony we wszystkich przedziałach mózgu, które badano w stężeniach nM. Dokładna analityczna ocena poziomów w osoczuwerbaskozyda jego metabolity przeprowadzono po karmieniu szczurów ekstraktami z Lippia citriodora (werbena cytrynowa) (Quirantes-Piné et al., 2013a). Zawiera główne związki osoczawerbaskozydi sąwerbaskozyd(odpowiednio około 80 i 60 ng/ml), podczas gdy metabolitami drugorzędnymi były hydroksytyrozol, kwas kawowy, kwas ferulowy i jego glukuronid oraz kwasy homoprotokatechowe.

Ponieważ właściwości fizykochemiczne polifenoli, takie jak wielkość cząsteczkowa, stopień polimeryzacji i rozpuszczalność są kluczowymi determinantami ich wchłaniania w przewodzie pokarmowym oraz dalszego metabolizmu i pojawienia się w układzie krążenia (Martin i Appel, 2010), można przyjąć, żewerbaskozydbyłby łatwo przyswajalny podobnie jak katechiny, flawanony i glikozydy kwercetynowe. Tak więc badania na ludziachwerbaskozydbiodostępność, metabolizm i farmakokinetyka mogą rzucić światło na mechanizmy leżące u podstaw jego ogólnoustrojowych skutków zdrowotnych.

Biodostępność i biotransformacja polifenoli roślinnych w skórze po zastosowaniu miejscowym są zupełnie inne niż procesy zachodzące po spożyciu. Wysoce skuteczne właściwości bariery fizycznej skóry sprawiają, że zadanie dostarczania obcych cząsteczek do samej skóry i do tkanek wewnętrznych jest niezwykle skomplikowane. W rzeczywistości wszystkie substancje egzogenne o niskiej lipofilności, takie jakwerbaskozyd, mają ograniczone zdolności przenikania przez skórę (Korkina i in., 2009). Przenikanie skóry i dostarczanie przezskórnewerbaskozydmożna znacznie zwiększyć poprzez włączenie go do liposomów lub lipożeli (Sinico et al., 2008). Skórna bariera chemiczna składa się z wielu enzymów metabolicznych fazy I i fazy II oraz cząsteczek nieenzymatycznych, które są zdolne do reagowania i ułatwiania metabolizmu obcych substancji o małej masie cząsteczkowej. Werbaskozyd był zdolny do działania jako receptor węglowodorów arylowych, który jest połączony z podrodzinami cytochromu P450 CYP w dół; na przykład, CYP1A1 i CYP1B1 oprócz enzymów metabolizujących peroksydazę glutationową (faza I) i S-transferazę glutationową (faza II) w ludzkich keratynocytach (Pastore i wsp., 2012a, 2013; Potapovich i wsp., 2011).

Werbaskozydw Cistanche ma efektAnty-przeciwzapalne i poprawiające odporność

Dowody ogólnoustrojowego przeciwzapalnego i pośredniego działania przeciwutleniającego werbaskozydu i jego metabolitów w doświadczeniach na zwierzętach i badaniach klinicznych na ludziach

Mimo żewerbaskozydwykazano, że posiada raczej skromne, bezpośrednie zdolności do wychwytywania reaktywnych form tlenu w porównaniu z kilkoma innymi polifenolami roślinnymi w układach modelowych (Pastore i in., 2012a), wykazano, że jego metabolity znacząco zwiększają aktywność głównych enzymów antyoksydacyjnych (katalazy, peroksydazy glutationowej i reduktaza glutationowa) jednocześnie hamując mieloperoksydazę związaną z prooksydantami i stanem zapalnym w krążących limfocytach, erytrocytach i neutrofilach szczurów po spożyciu ekstraktu z werbeny cytrynowej (Quirantes-Piné et al., 2013a). Autorzy zasugerowali, żewerbaskozydwpływa na enzymy redoks na poziomie potranskrypcyjnym. Ponadto kilka publikacji dostarczyło wyraźnych dowodów na to, że werbaskozyd może indukować transkrypcję genów enzymów antyoksydacyjnych poprzez mechanizm zależny od Nrf2- (Kostyuk i wsp., 2011, 2013; Pastore i wsp., 2012a,b).

W eksperymentalnym modelu zapalenia jelit indukowanego przez siarczan dekstranu, który przypomina chorobę zapalną jelit o podłożu immunologicznym u ludzi, ogólnoustrojowe podawaniewerbaskozydwyizolowany z Plantago lanceolata L. znacznie poprawił histologiczne wzorce i kliniczne objawy zapalenia okrężnicy, obniżył prozapalne wydzielanie IFN i zahamował wybuch oksydacyjny związany z NADPH-oksydazą (pośredni efekt przeciwutleniający) w makrofagach jelitowych (Hausmann i in., 2007; Lenoir i in., 2011). Dalsze badania zwerbaskozydz kultur komórek roślinnych Syringa vulgaris L. potwierdziły jego działanie ochronne i lecznicze poprzez zmniejszoną aktywację NFκB. W rezultacie, zdarzenia komórkowe zależne od NFκB, takie jak aktywacja metaloproteinazy (MMP2 i MMP9), indukowalna syntaza tlenku azotu oraz regulacja w górę i ekspresja czynnika adhezyjnego poli(ADPrybozy) zostały osłabione (Mazzon i wsp., 2009). Wydaje się, że receptor aktywowany przez proliferatory peroksysomów (PPAR- ) znacząco przyczynia się doanty-zapalnyefektywerbaskozydw eksperymentalnym zapaleniu okrężnicy indukowanym kwasem dinitrobenzenosulfonowym, ponieważ u myszy z genetycznie zniesionym PPAR- , takich efektów nie zaobserwowano (Esposito i wsp., 2010a). Glikozydy fenyloetanoidowe z Castilleja tenuiflflora Benth (jest werbaskozydem i werbaskozydem) zapewniły znaczącą ochronę żołądka w modelu in vivo ostrych wrzodów żołądka oraz w mysim modelu obrzęku ucha. Theanty-zapalnyefekty były porównywalne z efektami deksametazonu (Sanchez i wsp., 2013). Wykazano, że interwencja dietetyczna z werbaskozydem zapobiega uszkodzeniom jelit i nitrozylacji białek u świń (Di Giancamillo i wsp., 2013). Doustne podawanie z kultur komórek roślinnych hamowało również wywołane podwiązaniem zapalenie przyzębia, które oceniano przez hamowanie kilku markerów zapalnych, takich jak mieloperoksydaza, ekspresja NFκB i iNOS, produkty końcowe nitracji i peroksydacji lipidów (Paola i wsp., 2011).

Bio-kierowana izolacja glikozydów gojących rany od zwolenników Verbascum mucrotanum Lamm doprowadziła do wniosku, że stosowane doustniewerbaskozydposiada najwyższą kombinację (gojenie ran,anty-zapalnyi antynocyceptywne) w porównaniu z innymi glikozydami, które wyizolowano z rośliny. Dodatkowo werbaskozyd nie wykazywał żadnej ostrej toksyczności ani uszkodzeń żołądka (Akdemir i wsp., 2011). Silne gojenie się ran ianty-zapalnyefekty stosowane miejscowowerbaskozydzostały wcześniej opisane w zwierzęcych modelach wycięcia i skaryfikacji ran (Korkina et al., 2007).

Istnieje kilka badań interwencyjnych na ludziach dotyczących ekstraktów werbeny dietetycznej i werbeny cytrynowej zawierających duże ilości fenylopropanoidów, z których większość jestwerbaskozyd. Zgodnie z analizami analitycznymi przeprowadzonymi przez Bilia et al. (2008) całkowite stężenie fenylopropanoidów w wodnych roztworach liści roślin wynosiło 20–150 mg/g suchej masy, z czego 97 procent stanowiłowerbaskozyd, który posiadał niezwykłe właściwości przeciwutleniające w eksperymentach in vitro. Kolejne badanie analityczne potwierdziło obecnośćwerbaskozydi jest werbaskozydem jako głównym składnikiem fenolowym werbeny cytrynowej (Quirantes-Piné et al., 2009). Przeprowadzono randomizowane, podwójnie zaślepione, kontrolowane placebo badanie skuteczności ekstraktu z werbeny cytrynowej w połączeniu z kwasami tłuszczowymi omega-3 w leczeniu stawów (Caturla et al., 2011). Ekstrakt zredukował objawy bólu i sztywności oraz znacząco poprawił funkcjonowanie fizyczne u osób z dyskomfortem stawów. Jako wynik drugorzędny ekstrakt z werbeny cytrynowej wykazał silne właściwości przeciwutleniające. Ekstrakt znacząco chronił składniki krwi przed stresem oksydacyjnym związanym z wysiłkiem fizycznym poprzez modulację aktywności reduktazy GSH, co zostało wcześniej zaobserwowane w badaniu z podwójnie ślepą próbą na ludziach (Carrera Quintanar i wsp., 2012). Wykazano, że suplementacja przeciwutleniaczy ekstraktem z werbeny cytrynowej chroni neutrofile przed uszkodzeniem oksydacyjnym wywołanym przez przewlekłe ćwiczenia, zmniejszoną aktywność mieloperoksydazy i uszkodzenia mięśni bez wpływu na adaptację immunologiczną lub antyoksydacyjną do ćwiczeń (Funes i wsp., 2011). Co więcej,werbaskozydWykazano, że ekstrakt zawierający glutation wzmacnia enzymy zależne od glutationu i dysmutazę ponadtlenkową w krążących komórkach krwi pływaczek, jednocześnie obniżając poziom hormonów płciowych w osoczu (Mestre-Alfaro i wsp., 2011). Te dane, które uzyskano z pierwszych badań na ludziach, które były głównie badaniami pilotażowymi, dostarczyły wstępnych dowodów na pozytywne skutki ogólnoustrojowewerbaskozyd. Jednak mechanizmy leżące u podstaw tych efektów pozostają do wyjaśnienia i konieczne są dalsze badania kliniczne.

werbaskozyd/akteozyd z cistanche poprawia odporność

Werbaskozyd w ochronie przed promieniowaniem UV

W przypadku ludzkiej skóry promieniowanie UV stanowi dramatyczny bodziec środowiskowy leżący u podstaw licznych objawów patologicznych, które ostatecznie prowadzą do przedwczesnego starzenia się i raka (Korkina i Pastore, 2009; Korkina i in., 2009; Kostyuk i in., 2013; Pastore i in., 2012b). Te szkodliwe efekty są ściśle związane z nieodwracalnym uszkodzeniem makrocząsteczek komórkowych, w tym DNA i białek, w wyniku ciągłej nadprodukcji reaktywnych form tlenu (ROS) i wyczerpania endogennych przeciwutleniaczy. Obecnie powszechnie przyjmuje się, że promieniowanie UV wywołuje przewlekły stan zapalny skóry, co z kolei pogarsza miejscową nierównowagę wolnych rodników i przeciwutleniaczy. UV oddziałuje z niezwykle złożonymi przedziałami skóry na różnych poziomach. Po pierwsze, indukuje reakcje fotochemiczne w najbardziej zewnętrznych powierzchniowych lipidach skóry (SSL). Następnie fotochemicznie modyfikuje składniki nieżywotnych keratynocytów i lipidów międzykomórkowych warstwy rogowej naskórka, a na koniec bezpośrednio lub poprzez mediatory fotochemiczne dociera do żywotnych warstw naskórka i leżących poniżej przedziałów skórnych. W związku z tym identyfikacja naturalnych substancji do skutecznej fotoochrony i tłumienia reakcji zapalnych w skórze jest obecnie głównym problemem w dermatologii badawczej. Teoretycznie metabolity wtórne pochodzenia roślinnego do fotoprotekcji skóry powinny być fotostabilne i nie wywoływać reakcji fotochemicznych w składnikach skóry. Mogą modyfikować interakcje skóra-UV w różnych kluczowych punktach w następujący sposób: (a) pochłanianie UVA plus UVB (działanie ekranowe); (b) przerywanie wywołanych przez promieniowanie UV reakcji wywołanych przez wolne rodniki w składnikach skóry (wymiatanie i bezpośrednie działanie antyoksydacyjne zrywające łańcuchy); (c) ochronę endogennych przeciwutleniaczy SSL, takich jak -tokoferol, koenzym Q10 i skwalen (działania ratujące przeciwutleniacze); (d) indukowanie endogennych układów antyoksydacyjnych w keratynocytach (pośrednia aktywność antyoksydacyjna); (e) osłabienie odpowiedzi zapalnej w keratynocytach (anty-zapalnyzajęcia); oraz (f) modulowanie nadmiernych metabolicznych i proliferacyjnych odpowiedzi na stres (działanie antystresowe). Panel metod pozwalających na porównanie wszystkich wyżej wymienionych aktywności kilku polifenoli roślinnych (resweratrol, polidatyna, kwercetyna, rutyna iwerbaskozyd) został zastosowany przez Kostyuk et al. (2013). Na podstawie uzyskanych danych autorzy doszli do wniosku, żewerbaskozydbył najlepszym kandydatem do miejscowej fotoprotekcji, a tym samym do chemoprewencji nieczerniakowych nowotworów skóry wywołanych promieniowaniem UV. Molekularne cechy skutecznej fotoochrony przezwerbaskozydprzedstawiono na rys. 3.

Ogólnie rzecz biorąc, komórkowe procesy indukowane promieniowaniem UV można podzielić na co najmniej dwie fazy. Pierwsza z nich to zdarzenia fotofizyczne i fotochemiczne zachodzące podczas i bezpośrednio po ekspozycji na promieniowanie UV. Zdarzenia te wywołują szereg zmian molekularnych, biochemicznych i komórkowych, które są charakterystyczne dla drugiej fazy. Na przykład podczas drugiej fazy w keratynocytach stymulowane są liczne szlaki transdukcji sygnału, które prowadzą do aktywacji receptorów błonowych wrażliwych na promieniowanie UV (EGFR) i jądrowych (AhR) (Pastore i wsp., 2012a, b; Potapovich i wsp., 2011). Tak więc następująca inicjacja wewnątrzkomórkowej sygnalizacji skutkuje modulacją podstawowych genów i syntezą de novo zapalnych cytokin, chemokin i cząsteczek adhezyjnych, tworząc w ten sposób prozapalny wzór charakterystyczny dla odpowiedzi UV. Inną charakterystyczną cechą jest stymulacja pewnych procesów metabolicznych, w których pośredniczy AhR (Pastore i wsp., 2012a,b) oraz nadmierna wewnątrzkomórkowa produkcja NO przez indukowany NOS (Korkina i Pastore, 2009). Najnowsze dane zdecydowanie sugerują, żewerbaskozydjest szczególnie skuteczny w hamowaniu drugiej odległej fazy odpowiedzi zapalnych i metabolicznych na promieniowanie słoneczne UV w ludzkich keratynocytach (Potapovich et al., 2013). Opóźnione ochronne działanie hydrofilowychwerbaskozydzostały wyjaśnione w kategoriach jego niskiej przepuszczalności przez dwuwarstwę lipidową błon komórkowych skóry.

Rzeczywiście, fizykochemiczne badanie oddziaływańwerbaskozydz fosfolipidowymi błonami modelowymi (Funes et al., 2009) ujawnili lokalizację cząsteczek fenylopropanoidu w górnej warstwie błony fosfatydyloglicerolowej na granicy faz fosfolipid/woda. Innym przykładem odległej reakcji drugiej fazy na UV w skórze jest zwiększona melanogeneza.Werbaskozydwykazano, że skutecznie hamuje produkcję melaniny, która jest indukowana przez UV i hormon stymulujący melanocyty w komórkach czerniaka in vitro poprzez regulację w dół tyrozynazy, która jest kluczowym enzymem zaangażowanym w syntezę melaniny (Muñoz i wsp., 2013 Son i in., 2011). Dodatkowo, białka połączone z tyrozynazą hamują również jej produkcję, jednocześnie aktywując fosforylację ERK (Son i wsp., 2011) i inaktywując cyklazę adenylanową poprzez szlak hormonu stymulującego melanocyty (Song i Sim, 2009).

Polifenole pochodzenia roślinnego, takie jakwerbaskozyd, zazwyczaj pochłaniają światło UV w zakresie długości fal 300–400 nm, a zatem są szeroko stosowane jako skuteczne cząsteczki ekranujące UVA–UVB. Aby odróżnić absorpcję UV od innych możliwych właściwości fotoochronnychwerbaskozyd, zastosowano model naświetlania UVC ludzkich keratynocytów (Kostyuk i wsp., 2008; Pastore i wsp., 2009). Ponownie,werbaskozydskutecznie chroniły komórki przed martwicą indukowaną UVC, co wyraźnie wskazuje, że w procesie fotoochrony zastosowano wymiatanie wolnych rodników.

Niestety,werbaskozydi podobne glikozydy fenyloetanoidowe są na ogół cząsteczkami rozpuszczalnymi w wodzie; dlatego ich przenikanie przez silnie hydrofobowe warstwy naskórka jest ograniczone. W modelu ex vivo świeżo wyciętej skóry wieprzowej,werbaskozydstężenia w głębszych warstwach skóry osiągnęły około 2 nM w 24 godziny po aplikacji (Ouitas i Heard, 2009). Najprawdopodobniej, ze względu na jego powolną penetrację do warstw żywotnych komórek skóry świńskiej, jego hamujący wpływ na COX-2 był mniej widoczny w porównaniu z harpagozydem i 8-kumaroilharpagidem (Abdelouahab i Heard, 2008). Aby zwiększyć stabilnośćwerbaskozydw preparatach do stosowania miejscowego i jego biodostępności przez bariery skórne został uzyskany z kultur komórkowych Buddleia davidii merystem i derywatyzowany do acyl-werbaskozyd, który ma niższy profil hydrofilowy (Vertuani i in., 2011). Jego forma pochodna wykazywała jeszcze większe zdolności antyoksydacyjne i stała się bardziej stabilna w mieszaninach olej/woda w porównaniu z cząsteczką rodzicielską.

werbaskozyd/akteozyd z cistanche poprawia pamięć

Cytoprotekcyjne działanie werbaskozydu jako podstawa jego stosowania w leczeniu chorób neurodegeneracyjnych i bólu

Najnowsze badania mechanistyczne badające właściwości cytoochronnewerbaskozydi kilka innych fenyletanoidów wykazało, że substancje te chronią komórki ludzkie nie tylko ze względu na ich bezpośrednie działanie przeciwutleniające i wymiatające wolne rodniki, ale w dużej mierze ze względu na regulację w górę endogennych systemów detoksykacji (Sgarbossa i wsp., 2012). Thewerbaskozyd, kamneozyd, forsytozyd B i Nrf2 aktywowane przez echinakozyd, który jest jądrowym czynnikiem regulującym enzymy ochronne i antyoksydacyjne, podczas gdy hamują BACH1, który jest represorem elementu odpowiedzi antyoksydacyjnej, oprócz indukowania enzymów cytoprotekcyjnych fazy II, najważniejszego z którym była oksygenaza hemowa 1 (HO-1). Ciągła obecność nadtlenku wodoru, który jest wytwarzany w układzie glukozowo-glukozowym, powoduje hamowanie wzrostu za pośrednictwem mitochondriów i niezależne od kaspazy oraz cytotoksyczność wobec ludzkich fibroblastów dziąsłowych. Dwa środki, katalaza iwerbaskozydWykazano, że wykazują zdolności cytoprotekcyjne, hamując szlaki molekularne, prowadząc do nekrotycznej śmierci komórek (Yu i wsp., 2012).

Neuroprotekcyjne działaniewerbaskozydzostały przebadane w różnych modelach eksperymentalnych. Ponieważ neurodegeneracja jest złożonym procesem patologicznym, u podstaw jego progresji leży wiele mechanizmów. W jednym z wczesnych badań (Sheng et al., 2002) ochronne działaniewerbaskozydzostały przebadane na apoptozie i stresie oksydacyjnym indukowanym jonem 1-metylo-4-fenylopirydyniowym (MPP plus ), przy użyciu komórek nerwowych guza chromochłonnego (PC12). Działanie neuroprotekcyjne określono za pomocą testu 3-(4,5-dimetylotiazol-2-ilu)-2,5-difenylotetrazolium bromku (MTT) i po przeprowadzeniu cytometrii pod kątem apoptozy w oprócz pomiaru poziomu aktywności kaspazy-3 i poziomu zewnątrzkomórkowego nadtlenku wodoru. Odkrycia ujawniły, że werbaskozyd znacznie zmniejszał śmierć apoptotyczną w komórkach PC12, podczas gdy zwiększał poziom zewnątrzkomórkowego nadtlenku wodoru. W związku z tym stwierdzono, że jest korzystny w chorobach neurodegeneracyjnych wywołanych stresem oksydacyjnym. W podobnym badaniu przeprowadzonym przez tę samą grupę (Deng i in., 2008)werbaskozydbył badany w komórkach neuronalnych SH-SY5Y w celu zbadania jego ochronnego wpływu na uraz wywołany MPP plus przy użyciu kilku testów, w tym testu MTT, oznaczania reaktywnych form tlenu (ROS), pomiarów poziomów aktywności kaspazy-3 i poziomy ekspresji Bcl-2 i potencjałów błony mitochondrialnej w uzupełnieniu do cytometrycznej oceny apoptozy. Traktowanie uszkodzonych komórek neuronalnych werbaskozydem w stężeniach 0.1, 1.0 i 10 mg/l spowodowało znaczną poprawę we wszystkich przeprowadzonych testach. Werbaskozyd był w stanie zmniejszyć zakres apoptozy z 38,9 do 29,5% i dezaktywować kaspazę-3, prowadząc do wyższych poziomów ekspresji genu Bcl-2, zmniejszonej akrecji ROS i MPP plus - indukowana awaria potencjału błony mitochondrialnej w komórkach SH-SY5Y. W rezultacie, związek ten został zasugerowany przez autorów jako przydatny w leczeniu choroby Parkinsona (PD). Pu i in. (2003) wykazali również, że werbaskozyd był w stanie hamować neurotoksyczność indukowaną przez MPP w neuronach ziarnistych móżdżku poprzez hamowanie szlaków związanych z apoptozą, takich jak dezaktywacja kaspazy -3 i ekspresja fragmentu proteolitycznej polimerazy poli (ADP-rybozy) (PARP) . Wang i in. (2009) wykazali ochronne działanie werbaskozydu na indukowane A (25-35) uszkodzenie komórek SH-SY5Y poprzez zmniejszenie potencjałów błonowych, modulację sygnalizacji apoptotycznej przez Bcl-2, uwalnianie cytochromu c i cięcie kaspazy{ {31}}. Ponadto został przetestowany w bakteryjnym modelu zapalenia ośrodkowego układu nerwowego indukowanego przez endotoksynę/cytokinę LPS/IFN- -, a jego działanie neuroochronne wykazano poprzez modulację tych czynników transkrypcyjnych, hamując ekspresję neuronalnej syntazy tlenku azotu, oprócz zapobieganie aktywacji COX-2, która jest enzymem prozapalnym w komórkach glejaka (Esposito i wsp., 2010b).

W rzeczywistości wiele badań wykazało skutecznośćwerbaskozydw modelach eksperymentalnych związanych z chorobą Alzheimera (AD). Oceniono jego możliwe właściwości antyamyloidogenne, które są istotne dla AD, takie jak wpływ na agregację 42-merowego białka amyloidu (A 42) i stwierdzono, że hamuje agregację A 42 w dawce zależny od sposobu, co sugeruje, że ugrupowanie katecholowe związku może być odpowiedzialne za to hamowanie (Kurisu et al., 2013).

Hamowanie agregacji przez małe cząsteczki wydaje się stanowić obiecującą strategię zapobiegania i leczenia AD.Werbaskozyda jego glikozylowane pochodne były niezwykle silnymi inhibitorami agregacji białek amyloidowych w stężeniach b10 μM. Agregaty amyloidu wywołują kaskadę nieodwracalnych uszkodzeń oksydacyjnych neuronów iwerbaskozydskutecznie chronił komórki neuronalne przed uszkodzeniem wywołanym przez amyloid. Zależność struktura-aktywność sugerowała, że ​​ugrupowania katecholowe fenyletanoidów są niezbędne dla ich działania przeciwamyloidowego. Komórki neuronalne PC12, które poddano cytotoksyczności indukowanej A, potraktowanowerbaskozydw warunkach in vitro przy użyciu HO-1, który jest ważnym enzymem zaangażowanym w ochronę neuronów, wykazał działanie neuroprotekcyjne poprzez aktywację HO-1 i translokację jądrową czynnika transkrypcyjnego Nrf2 (Wang i in. ., 2012).

W innej pracy hamujące działaniewerbaskozydoceniano wobec oligopeptydazy prolilowej (POP), która jest cytozolową endoproteazą typu serynowego zaangażowaną w patogenezę AD. Stwierdzono, że skutecznie hamuje POP w sposób zależny od stężenia z wartością IC50 1,3 ± 0,2 μM, która jest podobna do kontroli pozytywnej (bajkalina, IC50 12 ± 3 μM; Filho i in. ., 2012). Dodatkowo Kahraman i in. (2010) opisali umiarkowane działania hamującewerbaskozydktóry został wyizolowany z Verbascum mucronatum przeciwko rodzinie enzymów cholinesterazy, która obejmuje kluczowe enzymy, które odgrywają kluczową rolę w patogenezie AD. W podobnej pracy naszej grupy testowaliśmywerbaskozydi inne pokrewne związki (forsytozyd B i leukosceptozyd B) oraz podfrakcje, które otrzymano z V. xanthophoeniceum i konsekwentnie wykazywały umiarkowane poziomy hamowania (poniżej 50 procent) przy stężeniach 200 ug/ml w kierunku acetylocholinesterazy (47,94 ± 1,13 procent ) i butyrylocholinesterazy (39,19 ± 0,25 procent ; Georgiev et al., 2011a). Wzmacniające pamięć działanie werbaskozydu zostało również ustalone u myszy przy użyciu modelu deficytu pamięci wywołanego skopolaminą poprzez bierne unikanie i testy labiryntu wodnego Morrisa, co sugeruje poprawę funkcji ośrodkowego układu cholinergicznego (Lee et al., 2006b; Lin et al. al., 2012).

Uszkodzenia oksydacyjne powodowane przez ROS zostały uznane za jeden z czynników wyzwalających neurodegenerację i starzenie się i są zaangażowane w patologie wielu chorób neurodegeneracyjnych (Santos i wsp., 2013; Schapira, 2006).Werbaskozydwykazano, że wywiera silne działanie przeciwutleniające w wielu modelach eksperymentalnych (Korkina, 2007), jak pokazano w Tabeli 1. Co więcej, jego zdolność antyoksydacyjna osocza po przyjęciu doustnym i jego zdolność do wzmacniania endogennej obrony przeciwutleniającej za pomocą wytwarzania dialdehydu malonowego (MDA), FRAP i poziomy aktywności SOD w kilku modelach zwierzęcych zostały w pełni opisane i nie zaobserwowano toksyczności ostrej lub doustnej do 2000 mg/kg u szczurów (Funes i in., 2009; Quirantes-Piné i in., 2013a). Badania te podkreślają związki niektórych aktywności przeciwutleniających struktura i sugerują, że cztery hydroksyle w pozycji orto w dwóch pierścieniach aromatycznychwerbaskozydprzyczyniają się do jego niezwykłych działań przeciwutleniających (Zhou i Sadik, 2008). Ponadto jego pochodna izo (iswerbaskozyd) ma 2-krotnie silniejszą aktywność chelatującą w porównaniu zwerbaskozyd, a fenolowe grupy hydroksylowe odgrywają kluczową rolę w działaniu hamującym peroksydację lipidów i chelatującym metale (Li i wsp., 1997).

Działanie przeciwbólowe iswerbaskozydodnotowano w dwóch modelach bólu neuropatycznego in vivo (Isacchi i wsp., 2011), w których fenyletanoid podawano doustnie (300–600 mg/kg) i dootrzewnowo (100 mg/kg). Warto zauważyć, że oba typy podawania skutecznie odwracały przeczulicę bólową wywołaną mechanicznie i chemicznie. Antynocyceptywne efektywerbaskozyd(stosowany doustnie i miejscowo) potwierdzono (Backhouse et al., 2008) w trzech różnych modelach bólu wywołanego chemicznie i mechanicznie i porównano z modelem ibuprofenu. W rzeczywistości autorzy stwierdzili, że werbaskozyd i ibuprofen mają jednakowe działanie antynocyceptywne.

Werbaskozyd i komórki rakowe: chemioterapeutyka a chemioprewencja

Ponieważ zachorowalność na nowotwory stale rośnie, istnieje pilna potrzeba podjęcia środków zapobiegawczych, oprócz ulepszonych metod terapeutycznych. Na przykład, w ciągu ostatnich dwóch dekad, naturalne polifenole pochodzenia roślinnego (fenyletanoidy, resweratrol, sylibina, polifenole z zielonej herbaty, flawonoidy, antocyjany itp.) wzbudziły szczególne zainteresowanie jako pojawiające się substancje czynne w dermatologicznych/kosmeceutycznych kompozycjach do zapobiegania, spowolnienie lub odwrócenie nowotworzenia skóry (chemoprewencja). Gdy są one przewlekle stosowane na skórę, nie powinny uszkadzać normalnych komórek skóry ani wpływać negatywnie na ich funkcje, ale hamować transformację komórek nowotworowych, hamować proliferację komórek nowotworowych i aktywować apoptozę komórek nowotworowych. Doniesiono również, że działają w synergii z konwencjonalnymi terapiami przeciwnowotworowymi. Istnieje szereg nowych celów molekularnych i komórkowych, w tym komórki macierzyste guza, starzenie się komórek, enzymy epigenetyczne biorące udział w karcynogenezie, czynniki wzrostu naskórka, receptory węglowodorów arylowych i enzymy metaboliczne podrodziny CYP1, na które polifenole roślinne mają pozytywny wpływ , który został niedawno zrecenzowany (Korkina i in., 2013). Dodatkowo założono, żewerbaskozydmoże wywierać właściwości przeciwnowotworowe, cytotoksyczne i przeciwprzerzutowe dzięki swoim funkcjom estrogenowym i antyestrogennym (Korkina, 2007; Papoutsi et al., 2006).

Komórki rakowe zwykle charakteryzują się następującymi trzema głównymi zaburzeniami: blokadą różnicowania (obecność komórek niezróżnicowanych), zahamowaniem apoptozy i przyspieszoną proliferacją. Najnowsze publikacje jasno to pokazaływerbaskozydmożna uznać za silny chemoprewencyjny/chemoterapeutyczny środek przeciwnowotworowy, który jest zdolny do hamowania proliferacji komórek nowotworowych i indukowania ich różnicowania i apoptozy. Istnieją doniesienia, że ​​werbaskozyd wykazuje działanie antyproliferacyjne wobec niektórych komórek nowotworowych in vitro (Wartenberg i wsp., 2003), indukując różnicowanie i apoptozę komórek ludzkiego raka żołądka poprzez modulację zależną od cyklu komórkowego telomer-telomeraza (Zhang i wsp., 2002) oraz do naprawy uszkodzeń DNA spowodowanych stresem oksydacyjnym (Li i wsp., 2000). W dobrze opisanym badaniu Lee i in. (2007) ujawniono mechanizmy leżące u podstaw antyproliferacyjnego działania werbaskozydu na ludzkie komórki białaczki promielocytowej HL-60. Stężenie 30 μM indukowało 50% zahamowanie proliferacji HL-60, indukowało zatrzymanie cyklu komórkowego na przejściu G0 do G1 poprzez blokowanie cyklin D2, D3 i E oprócz zależnych od cyklin kinaz białkowych CDK2 i CDK6, i, co ważniejsze, indukowane różnicowanie komórek nowotworowych, które było powiązane ze specyficznymi aktywnościami biochemicznymi i poziomami ekspresji antygenu powierzchniowego CD14. Te i inne podobne ustalenia (Wartenberg i in., 2003; Zhang i in., 2002) dostarczają przekonujących dowodów, żewerbaskozyd, podobnie jak kwas all-trans-retinowy i witamina D3, jest silnym induktorem końcowego różnicowania komórek białaczki w kierunku linii monocytów/makrofagów. W związku z tym zaproponowano, aby werbaskozyd był badanym lekiem w leczeniu pacjentów z białaczką szpikową i innymi typami białaczek.

Nadmierna ekspozycja na słoneczne promieniowanie UVA i UVB jest powszechnie uważana za przyczynę nowotworów skóry, takich jak rak płaskonabłonkowy i podstawniak. Bezpośrednie uszkodzenie DNA komórek skóry przez promieniowanie UVB i przewlekłe zapalenie skóry wywołane promieniowaniem UV, przyspieszona proliferacja keratynocytów, zahamowanie apoptozy i immunosupresja wydają się leżeć u podstaw procesu kancerogenezy wywołanej promieniowaniem UV. Dodatkowo, UVB indukuje podrodziny cytochromu P450 (CYP1A1 i CYP1B1), które biorą udział w aktywacji metabolicznej organicznych prokarcynogenów i ich ostatecznej konwersji do kancerogenów. Obecne wysiłki na rzecz chemoprewencji nieczerniakowych nowotworów skóry obejmują poszukiwanie naturalnych nietoksycznych substancji, które są odpowiednie do przewlekłego stosowania miejscowego i mogą hamować rakotwórcze działanie promieniowania UV. Do chwili obecnej, z wyjątkiem doustnych retinoidów, żaden inny naturalny lub syntetyczny związek nie został zatwierdzony u ludzi, ani doustnie, ani miejscowo, jako środki chemoprewencyjne przeciwko dwóm rozpowszechnionym nieczerniakowym nowotworom skóry związanym z promieniowaniem UV. Zgodnie z ostatnimi publikacjami,werbaskozydmoże być dobrym kandydatem do chemoprewencji raka skóry ze względu na jego wyraźne i długotrwałe działanie po UVanty-zapalnydziałania wobec komórek naskórka (Kostyuk i in., 2013).

anty-działanie zapalne cistanchewerbaskozyd

Biotechnologiczna produkcja i (bio)synteza werbaskozydu

Ważne jest, aby opracować zrównoważone metody wytwarzania wartościowychwerbaskozyddo zastosowań farmaceutycznych. Roślinne technologie in vitro są wykorzystywane od ponad wieku. Ponadto hodowla komórek/tkanek roślinnych staje się coraz bardziej atrakcyjna jako opłacalna alternatywa dla klasycznych podejść do zrównoważonej masowej produkcji cząsteczek pochodzenia roślinnego (tzw. koncepcja „zielonych fabryk komórek”) ze względu na ich liczne zalety. Po pierwsze, modyfikacje genetyczne w zamkniętym systemie można łatwo zastosować bez barier regulacyjnych związanych z uprawami polowymi. Po drugie, system hodowli komórkowej/tkankowej można zwiększyć w bioreaktorach z kontrolowaną szybkością produkcji (Lim i Bowles, 2012). Co więcej, hodowla komórek/tkanek roślinnych jest jedynym ekonomicznie wykonalnym sposobem wytwarzania pewnych metabolitów o wysokiej wartości z rzadkich i/lub zagrożonych roślin. Postęp w tej dziedzinie zaowocował masową produkcją kilku ważnych metabolitów (przede wszystkim paklitakselu, shikonin i berberyny) przez różne firmy (Georgiev et al., 2013). Wczesne próby badawcze opisywały indukcję zawiesinowej hodowli komórkowej S. Vulgaris, w której stwierdzono akumulację dużych ilościwerbaskozydo 16 procent w przeliczeniu na suchą masę komórek (Ellis, 1983). Ulepszona produkcjawerbaskozyd(2.3-krotnie) zaobserwowano, gdy hodowla zawiesiny komórek Cistanche salsa była karmiona kombinacją fenyloalaniny, tyrozyny i soku z ogórka (tanie źródło kwasu kawowego; Liu i wsp., 2007). W niedawnym badaniu metabolomicznym obejmującym chromatografię cieczową ze spektrometrią mas (LC-MS), Guarnerio i in. (2012) zaobserwowali, że ekspozycja hodowli komórkowej Echinacea Angustifolia na światło hamowała ramnozylację glikozydów fenyloetanoidowych kofeoilo, wpływając w ten sposób szkodliwie na biosyntezę werbaskozydu. Georgiev i in. (2011c) donieśli o pomyślnym zwiększeniu skali bioprodukcji przez hodowle zawiesinowe komórek diabelskiego pazura (Harpagophytum procumbens, Pedaliaceae) w nowym bioreaktorze. Przeniesienie z wytrząsanych kolb do reaktora kolumnowego z pulsacyjnym napowietrzaniem skutkowało uzyskaniem 165,42 mg werbaskozydu/l/dzień, co jest jednym z najwyższych poziomów wydajności, jakie zgłoszono do tej pory. Wszystkie te badania wykazują wykonalność produkcji biotechnologicznej, chociaż dalsze zwiększanie skali (Georgiev et al., 2013) jest wymagane dla opłacalnego komercyjnego wykorzystania tego systemu hodowli roślin in vitro.

Hodowle tkanek/organów roślinnych są również atrakcyjnym źródłemwerbaskozyd. Przypadkowe (normalne) kultury korzeni Castilleja tenuiflora hodowano na pożywce Gamborg B5 uzupełnionej egzogennymi auksynami (albo 10 μM kwas indolo-3-octowy lub 10 μM kwas naftalenooctowy). Po 30 dniach uprawy w zanurzeniu, werbaskozyd osiąga swój szczyt 14,62 mg/g suchej biomasy korzeni (Gómez-Aguirre et al., 2012). Inną atrakcyjną opcją bioprodukcji są kultury korzeni włochatych, które są indukowane przez transformację genetyczną za pośrednictwem Agrobacterium rhizogenes, która w ostatnich latach cieszy się coraz większym zainteresowaniem, ponieważ charakteryzują się stosunkowo szybkim tempem wzrostu na podłożach wolnych od hormonów, są stabilne genetycznie i biochemicznie i mogą posiadają podobne profile metabolitów wtórnych jak rośliny, z których są generowane (Georgiev et al., 2012). Transformując eksplantaty łodyg P. tomentosa szczepami A. rhizogenes LBA 9402 i A4, Wysokinska i Rozga (1998) uzyskali klon włochatego korzenia, który był zdolny do wzrostu w warunkach zanurzenia i akumulacji 9,5% werbaskozydu. Dodatkowo opracowano skuteczny protokół do zakładania kultur korzeni włochatych V. xanthophoeniceum przy użyciu transformacji za pośrednictwem A. rhizogenes wspomaganej sonikacją (Georgiev et al., 2011d). Dziesięć dni po zaszczepieniu zawiesiną A. rhizogenes ATCC 15834 i 45 s ekspozycji na ultradźwięki, na 75% eksplantatów liści Verbascum pojawiły się owłosione korzenie. Ponadto najsilniejsze klony owłosionych korzeni V. xanthophoeniceum wykazywały stabilny wzrost w uprawie zanurzonej i akumulowały duże ilości biomasy (13–14 g suchej masy korzenia/l). Profilowanie metabolitów LC-MS korzeni włochatych ujawniło, że werbaskozyd był najobficiej występującym metabolitem wtórnym, a jego ilości były ponad 6-krotnie wyższe niż w tkankach rośliny matecznej (Georgiev et al., 2011c). Oczywiście, roślinne układy in vitro (zarówno odróżnicowane, jak i zróżnicowane) mają ogromny potencjał biosyntetyczny i dlatego mogą służyć jako atrakcyjne źródła do bioprodukcji werbaskozydu o wartości farmaceutycznej, chociaż w przyszłości potrzebne są bardziej szczegółowe badania.

Oprócz zainteresowaniawerbaskozyddo celów medycznych jego ścieżka biosyntezy nadal nie została w pełni wyjaśniona. Wczesne etapy są znane, ale kilka dalszych półproduktów, kluczowych enzymów i odpowiadających im genów pozostaje do odkrycia. Aktualną wiedzę na temat tego szlaku, która opiera się na doświadczeniach z karmieniem stabilnymi prekursorami znakowanymi izotopowo, podsumowano na Rys. 4. Jego biosynteza rozpoczyna się od wytwarzania prekursorów fenyloalaniny i tyrozyny przez szlak szikimowy. Ugrupowanie hydroksytyrozoluwerbaskozydjest biosyntetyzowany z tyrozyny przez tyraminę i/lub dopaminę, podczas gdy jego ugrupowanie kawoilowe jest syntetyzowane z fenyloalaniny poprzez szlak cynamonowy (Ellis, 1983). Dopamina jest włączona dowerbaskozydpoprzez utlenianie do odpowiedniego aldehydu, redukcję do alkoholu i wreszcie -glikozylację (Saimaru i Orihara, 2010). Badanie z udziałem kultur zawiesinowych komórek S. Vulgaris wykazało, że prekursory dihydroksylowe, w tym DOPA i dopamina, są znacznie mniej skutecznie włączane do werbaskozydu niż odpowiednie związki monohydroksylowe (tj. tyramina, tyrozol i salidrozyd; Ellis, 1983). Chociaż do tej pory nie zidentyfikowano żadnych związków pośrednich prowadzących od kwasu kawowego, salidrozydu, hydroksytyrozolu, glukozy i ramnozy do werbaskozydu, a zatem nie są znane żadne określone etapy enzymatyczne, proponowaną ścieżkę w górę (ryc. 4) można teoretycznie opracować metodami inżynierii. w celu zwiększenia tempa produkcji. Oczywiście, dalsze informacje dotyczące biosyntezy werbaskozydu są potrzebne do opracowania opłacalnego biotechnologicznego procesu produkcyjnego z wykorzystaniem materiału roślinnego poddanego inżynierii metabolicznej. Uzyskanie tych informacji z pewnością będzie wymagało solidnej identyfikacji wszystkich związków pośrednich, a następnie dokładnej charakterystyki enzymów i genów, które są zaangażowane w zaangażowane etapy, podobnie jak ich regulacja na poziomie komórkowym.

Kompletna sztuczna syntezawerbaskozydzostał osiągnięty przez Duynstee et al. (1999). W tym badaniu grupa z Leiden University (Holandia) poinformowała o 15-stopniowej syntezie werbaskozydu, co dało ogólną wydajność 7,1 procent . Ponadto dane fizyczne i spektroskopowe zsyntetyzowanychwerbaskozydokazały się być identyczne z tymi, które zgłoszono dla naturalnie występującego werbaskozydu.

Dalsze przetwarzanie werbaskozydu

Rozwój efektywnych kosztowo technologii masowej produkcjiwerbaskozydwymaga zwrócenia szczególnej uwagi na dalsze przetwarzaniewerbaskozyd-zawierająca (bio)masę. Opracowano wydajne, wygodne metody jego separacji i oczyszczania z ekstraktów roślinnych (Han et al., 2012; Yue et al., 2013) z wykorzystaniem szybkiej chromatografii przeciwprądowej (HSCCC). Ta technika zasadniczo eliminuje nieodwracalną adsorpcję, która jest powszechnym problemem występującym w chromatografii kolumnowej. Stosując HSCCC w połączeniu z separacją kolumnową z makroporowatą żywicą, Yue et al. (2013) udało się wyizolować i oczyścić pięć glikozydów fenyloetanoidowych, w tym forsytozyd B,werbaskozyd, alizonozyd, jestwerbaskozydi leukosceptozyd B z Lamiophlomis rotacji (Benth.) Kudo. Do jednoetapowej separacji HSCCC (4 h) zastosowano dwufazowy układ rozpuszczalników składający się z octan etylu/n-butanol/woda (13:3:10, v/v/v), co zaowocowało pomyślną izolacją wyżej wymienionych glikozydów fenyloetanoidowych o wysokiej czystości (od 97,3 do 99,5%). W Cistanches deserticola Han i in. (2012) połączyli etap wzbogacania na kolumnie z żelem krzemionkowym z oczyszczaniem preparatywnym HSCCC (układ: octan etylu/n-butanol/etanol/woda, 40:6:6:50, v/v/v/v) w celu wyizolowania werbaskozydu , między innymi, na poziomie czystości przekraczającym 95 procent, co określono za pomocą wysokosprawnej chromatografii cieczowej. Ponadto, ciągłe podejście wspomagane ultradźwiękami do bezpośredniego wzbogacania olejów jadalnych (oliwa, słonecznik i soja) głównymi fenolami w liściach oliwnych (tj. werbaskozydem, oleuropeiną, apigeniną-7-glukozydem i luteoliną-7- glukozyd) (Japón-Luján, et al., 2008). W optymalnych warunkach do wzbogacenia olejów jadalnych we wspomniane powyżej cząsteczki bioaktywne wystarczyło zaledwie 20 minut. Metoda wzbogacania przeprowadzana jest w temperaturze pokojowej w układzie bezrozpuszczalnikowym, co zapewnia poprawę właściwości prozdrowotnych olejów jadalnych wraz z ich właściwościami.

Wnioski i perspektywy

Pięćdziesiąt lat po odkryciuwerbaskozyd, bardzo niewiele wiadomo o jego szlaku biosyntezy. Kilka kluczowych enzymów i kodujących je genów pozostaje do odkrycia. W związku z tym potrzebne jest lepsze zrozumienie jego biosyntezy, aby zidentyfikować sposoby pobudzania tego procesu poprzez inżynierię metaboliczną, a następnie opracowania wydajnych fabryk zielonych komórek/tkanek do masowej produkcji. Ostatnie postępy w platformach transkryptomicznych i metabolomicznych prawdopodobnie znacznie ułatwią takie działania.

Zgodnie z danymi, które są tu przedstawione,werbaskozydwykazuje działanie neuroprotekcyjne poprzez działanie cholinergiczne, antyoksydacyjne ianty-zapalnymechanizmy i może być obiecującym kandydatem do zastosowań neuroprotekcyjnych. Jego wysoce pozytywne działanie w modelach zapalenia jelit zapewnia wgląd w jego wykonalność w przewlekłych chorobach zapalnych jelit. Związek ten jest bardzo obiecujący w zapobieganiu i leczeniu różnych schorzeń skóry, od przewlekłej choroby zapalnej o podłożu immunologicznym po indukowane promieniowaniem UV nowotwory skóry niebędące czerniakiem. Należy jednak zauważyć, że niektóre z tych działań miały miejsce przy stosunkowo wysokich stężeniachwerbaskozydi były obserwowane głównie w doświadczeniach in vitro lub na zwierzętach. Do chwili obecnej wiarygodne dane kliniczne opisujące skutki zdrowotne werbaskozydu są ograniczone i kontrowersyjne; dlatego te badania należy traktować z ostrożnością i należy przeprowadzić więcej badań klinicznych dotyczących ich skuteczności i bezpieczeństwa.

Pomimo bogactwa dostępnych danych laboratoryjnych opisującychanty-zapalnyefektywerbaskozydpo obserwacjach in vitro, oprócz tych dotyczących modeli zwierzęcych, wiele kwestii pozostaje nierozwiązanych w odniesieniu do skutecznych zastosowań klinicznych. Po pierwsze, konieczne są szeroko zakrojone, oparte na dowodach badania na ludziach z określonymi ustawieniami terapeutycznymi. Drogi podawania stanowią dodatkową kluczową kwestię dla zastosowań klinicznych. Wykorzystano różne modele, aby zademonstrować jego działanie ochronne po zastosowaniu miejscowym lub ogólnoustrojowym. Aby zapobiec uszkodzeniu tkanek, preferowane jest podawanie doustne ze względu na łatwość wchłaniania jelitowego w porównaniu do skóry oraz mniejsze ryzyko samoutlenienia reszty fenolowej. Obiecująca perspektywa dla efektów in vivo jest rzeczywiście przewidziana w podawaniu na skórę poprzez odpowiednie środki stabilizujące dostarczanie (Schmitt et al., 2009). Jednak obecnie, pomimo licznych badań in vitro wykazujących zmiatanie wolnych rodników ianty-zapalnywłaściwości polifenoli roślinnych, ich niska biodostępność i niewielki udział w całkowitych zdolnościach antyoksydacyjnych osocza, bezpośrednie właściwości wymiatania rodników in vivo pozostają niepewne. Można przewidzieć pośrednią aktywność przeciwutleniającą werbaskozydu spowodowaną indukcją lub/i aktywacją głównych endogennych enzymów przeciwutleniających i inaktywacją enzymów prooksydacyjnych. Inną ważną kwestią jest niezwykle szybki metabolizm werbaskozydu w organizmie człowieka ze względu na liczne szlaki metaboliczne, które są zaangażowane w eliminację toksyn pochodzenia roślinnego (Korkina et al., 2008). Niezbędne są dalsze intensywne badania, aby potwierdzić kliniczny potencjał werbaskozydu, umożliwiając w ten sposób jego akceptację jako środka terapeutycznego. Jest również interesujący dla dalszych modyfikacji chemicznych, ponieważ jego struktura oferuje interesujące rusztowanie (z różnymi miejscami reaktywnymi) dla chemii kombinatorycznej.

korzyść z werbaskozyduod Cistanche

Podziękowanie

KIA potwierdza wsparcie finansowe Ministerstwa Nauki i Edukacji (projekt BG 051PO001-3.3.05-001 "Nauka i Biznes"). MIG bardzo docenia wsparcie finansowe z Programu Marie Curie Wspólnoty Europejskiej (grant PIEF-GA-2009-252558) i Narodowego Funduszu Nauki Bułgarii (grant DO-02-261/2008).

Od: „Werbaskozyd — przegląd jego występowania, (bio)syntezy i znaczenia farmakologicznego” autorstwaKalina Alipieva i inni

---Postępy biotechnologiczne 32 (2014) 1065–1076