Получение и фармакологическая активность рутина и изокверцитрина

1. Знакомство с рутином и изокверцитрином

Рутин, также известный как витамин Р, имеет молекулярную формулу C27H30O16. Химическая структура рутина показана на рисунке 1. Это натуральный флавоноидный гликозид, обладающий противовоспалительным, антиоксидантным, антиаллергическим и антивирусным действием. Температура плавления рутина составляет около 178 ℃, при комнатной температуре он представляет собой желтые кристаллы. Он темнеет под воздействием света и имеет горький вкус. Он обладает низкой растворимостью в воде, легко растворим в метаноле, этаноле и нерастворим в органических реагентах с низкой полярностью, таких как петролейный эфир. Рутин широко распространен в корнях, стеблях, листьях и других частях растений, и его содержание выше в таких растениях, как софора японская, рутиновая трава, эклипта простертая и гречиха. В настоящее время рутин в основном добывают из Sophora japonica в промышленном производстве, и его содержание может достигать более 23,0%. С точки зрения географического распределения, содержание рутина в Sophora japonica выше в провинциях Хэнань, Шаньдун и Хэбэй. Кроме того, некоторые исследования показали, что гречиха, красный финик, листья шелковицы и другие растения также содержат определенное количество рутина.

Рисунок 1 Химическая структура рутина

Изокверцитрин, также известный как апоцинум А, является производным рутина, полученным из дерхамнозила. Его молекулярная формула — C21H20O12. Химическая структура изокверцитрина показана на рисунке 2. Изокверцитрин имеет температуру плавления около 226 °C и представляет собой желтые кристаллы при комнатной температуре. Его растворимость в воде невелика — всего 25,9 мг/л при комнатной температуре. После растворения в щелочной воде он становится темнее. Изокверцитрин широко распространен в растениях, включая Saururus chinensis, Houttuynia cordata, Rhododendron gold leaf, rhododendron, Ginkgo biloba, Morus mulberry, Elaeagnus seabuckthorn и др. Однако природное содержание изокверцитрина в растениях невелико, в среднем всего несколько десятитысячных долей, поэтому в основном его получают синтетическими методами. Современные фармакологические исследования показали, что фармакологическая активность изокверцитрина значительно выше, чем у рутина, и его лекарственная ценность выше.

Рисунок 2 Химическая структура изокверцитрина

2. Получение изокверцитрина

Изокверцитрин содержится в растениях в небольшом количестве, поэтому в промышленности его часто получают путем кислотного гидролиза, гидролиза под высоким давлением и другими методами. В исследованиях использовалась колоночная хроматография для выделения мономера изокверцитрина из растительных экстрактов. Например, Ши Синь и др. использовали полупрепаративную высокоэффективную жидкостную хроматографию для выделения изокверцитрина с чистотой > 98,0% из лекарственного сырья Yidianhong; Инь Ли использовал колоночную хроматографию на макропористой смоле в сочетании с полупрепаративной высокоэффективной жидкостной хроматографией для получения изокверцитрина из 580 мг Huangdingju 9,3 мг изокверцитрина было выделено из спиртового экстракта, и его чистота составила 95,8%. Однако из-за низкого природного содержания изокверцитрина в растениях этот метод не только имеет низкий выход, но и отличается большой трудоемкостью и большим расходом реагентов, что в значительной степени ограничивает его применение в промышленной практике. Ю Тинг и др. объединили гидролиз под высоким давлением с технологией хроматографического разделения на смоле SG64 и создали быстрый метод получения изокверцитрина. Однако условия гидролиза нелегко контролировать, а выход изокверцитрина невысок. Продукт содержит большое количество негидролизованного рутина и кверцетина, полученных при дальнейшем гидролизе, что повышает сложность последующего разделения.

Биотехнология, такая как микробная трансформация и катализируемая ферментами трансформация, по сути, представляет собой метаболическую реакцию, в которой используются свободные ферменты или комплексные ферменты для изменения структуры чужеродных соединений. Ее преимущества — мягкие условия, сильная селективность, мало побочных продуктов, чистота и экологичность, низкая стоимость; натуральность; гликозидные соединения обычно содержат больше гликозильных групп и очень полярны, поэтому они не являются лучшей структурой для проявления фармакологической активности. Преобразование их в низшие гликозиды, агликоны или другие продукты поможет лучше проявить их эффективность. Ван Юаньюань и др. использовали Streptomyces griseus для биотрансформации рутина и выделили 6 продуктов превращения, включая изокверцитрин, с помощью колоночной хроматографии на силикагеле. Дальнейшие исследования показали, что реакции, участвующие в этом процессе, более сложны, включая метилирование, гликозидный гидролиз и т.д., что указывает на низкую специфичность Streptomyces griseus для трансформации рутина.

Метод ферментативного гидролиза обладает такими преимуществами, как мягкие условия реакции, сильная специфичность и легкий контроль реакции, и может преодолеть недостатки вышеупомянутого метода получения изокверцитрина. Например, Ву Ди и др. использовали α-L-рамнозидазу, производимую микроорганизмами, для превращения рутина; результаты показали, что выход изокверцитрина составил 49,4%, а его чистота достигла 98,3% после очистки колоночной хроматографией на силикагеле. Сунь Гуося и др. использовали гесперидиназу для гидролиза рутина с целью получения изокверцитрина и использовали ионные жидкости для увеличения выхода изокверцитрина. Степень конверсии конечного продукта достигла 99,27 ± 0,55 %.

3. Введение в фармакологическую активность рутина и изокверцитрина

Рутин является важным компонентом традиционной китайской медицины сафлора и других лекарственных средств для стимулирования кровообращения и устранения застоев крови. Он оказывает определенное воздействие на сердечно-сосудистые и цереброваскулярные заболевания, такие как церебральный тромбоз и стенокардия. Jin Ming et al. обнаружили, что определенная концентрация рутина может антагонизировать специфическое связывание фактора активации тромбоцитов и рецепторов тромбоцитов кролика, тем самым подавляя адгезию тромбоцитов, опосредованную фактором активации, и повышение концентрации свободного Ca2+ в тромбоцитах.

Guardia et al. изучали три флавоноида — гесперидин, кверцетин и рутин, а также противовоспалительное действие этих трех флавоноидов на крысах. Сначала была создана крысиная модель острого и хронического воспаления. После внутрибрюшинного введения в дозе 80 мг/кг/сут три флавоноида могут ингибировать острую и хроническую фазы экспериментальной модели воспаления; среди них рутин оказывает наиболее сильное действие на хроническое воспаление. Yoo et al. изучали противовоспалительное действие рутина на провоспалительный ответ эндотелиальных клеток пупочной вены человека (HUVECs), индуцированный белком группы высокой подвижности 1 (HMGB1) и связанными с ним сигнальными путями. Результаты показали, что рутин может ингибировать высвобождение HMGB1 и снижать миграцию мышиных лейкоцитов. Дальнейшие исследования показали, что рутин также может подавлять выработку фактора некроза опухоли альфа и интерлейкина 6, индуцированную HMGB1, что доказывает, что рутин может лечить различные тяжелые заболевания васкулита, подавляя сигнальный путь HMGB1.

Янг и др. измерили антиоксидантную активность рутина и сравнили его со стандартным антиоксидантом бутилгидрокситолуолом (BHT) и аскорбиновой кислотой (Vc). Результаты показали, что рутин обладает сильной способностью поглощать свободные радикалы DPPH. При концентрации 0,05 мг/мл степень ингибирования Vc, BHT и рутина достигает 92,8%, 58,8% и 90,4% соответственно; кроме того, рутин оказывает сильное воздействие на липиды. Качественное перекисное окисление также обладает значительным ингибирующим эффектом.

Алонсо-Кастро и др. использовали метод МТТ для определения цитотоксического действия рутина на раковые клетки человека и неопухолевые клеточные линии. Различные дозы рутина внутрибрюшинно вводили мышам линии nu/nu с карциномой толстой кишки SW480 в течение 32 дней; анализировали уровень сосудисто-эндотелиального фактора роста (VEGF) в сыворотке крови, время выживания, токсикологическое воздействие на массу тела и массу органов. Результаты показали, что рутин обладает самым высоким цитотоксическим действием на клетки SW480 (IC50 = 125 мкМ) и не оказывает токсического действия на другие органы мышей; по сравнению с необработанными мышами, среднее время выживания продлевается на 50 дней, а уровень VEGF в сыворотке крови A снижается на 55%. Салех и др. сравнили противораковое действие рутина и орлистата на двух моделях рака молочной железы (in vivo EAC и in vitro MCF7) и клеточных линиях рака поджелудочной железы (PANC-1). Объем опухоли, уровень CEA (карциноэмбрионального антигена), содержание холестерина, FAS-антиген, антиоксидантный эффект и гистопатологическое исследование показали, что и рутин, и орлистат обладают противораковой активностью в организме. Кроме того, оба препарата цитотоксичны для клеточных линий MCF-7 и PANC-1, способствуя апоптозу.

Современные фармакологические исследования показали, что фармакологическая активность изокверцитрина в антиокислительном, противоопухолевом и других аспектах значительно выше, чем у рутина. Юнг и др. выделили семь соединений, таких как изокверцитрин, из Platycladus orientalis и протестировали их антиоксидантную активность. Результаты показали, что изокверцитрин оказывает влияние на линию ганглиозных клеток сетчатки RGC-5, индуцированную перекисью водорода (H2O2). Наиболее сильным является ингибирующий эффект в отношении гибели клеток. В то же время изокверцитрин хорошо переносится перорально, поэтому его можно использовать для лечения таких заболеваний, как глаукома. Rogerio et al. изучали противовоспалительное действие кверцетина и изокверцитрина на мышиных моделях астмы; результаты показали, что эти два флавоноида являются эффективными ингибиторами эозинофильного воспаления и имеют определенный потенциал для лечения аллергических заболеваний.

Хуанг и др. изучали механизм воздействия изокверцитрина на рак печени. В экспериментах in vitro было установлено, что изокверцитрин может подавлять пролиферацию раковых клеток, способствуя их апоптозу, и в то же время снижать уровень экспрессии PKC в раковых клетках печени человека; в экспериментах in vivo изокверцитрин также может вызывать пересаженные опухоли у мышей nude. Скорость роста клеток значительно снижается. Подтверждено, что изокверцитрин может значительно подавлять возникновение и развитие рака печени, а его молекулярный механизм может быть связан с сигнальными путями PKC и MAPK.

Цзи Лили сравнила in vitro гипогликемическую активность изокверцитрина и общих флавоноидов листьев Moringa oleifera. Результаты показали, что оба препарата могут значительно увеличить потребление глюкозы клетками HepG2, причем гипогликемический эффект изокверцитрина значительно сильнее, чем у общих флавоноидов; дальнейшие исследования показали, что механизм гипогликемии изокверцитрина в основном усиливается за счет ингибирования активности DPP-4 и секреции инсулина, а также повышает экспрессию InsR, PKA и PKCα, тем самым усиливая действие инсулина и способствуя пролиферации клеток печени и островков поджелудочной железы.

Юн и др. рассмотрели противогрибковую активность изокверцитрина и механизм его действия; результаты показали, что изокверцитрин обладает сильным эффектом в тесте на восприимчивость патогенных грибов, при этом гемолиз не был обнаружен. Кроме того, Candida albicans была протестирована на высвобождение малонил-йодида и калия, что подтверждает, что изокверцитрин может вмешиваться в клеточную мембрану и повышать ее проницаемость, способствуя повреждению мембраны, тем самым проявляя антибактериальную активность. Ким и др. обнаружили, что изокверцитрин может ингибировать репликацию вирусов гриппа А и В, а при использовании в сочетании с амантадином и осельтамивиром он может эффективно подавлять появление устойчивых вирусов, что свидетельствует о том, что изокверцитрин может эффективно подавлять появление устойчивых вирусов. Он имеет определенный потенциал применения для лечения вирусного гриппа.

Помимо вышеперечисленных эффектов, изокверцитрин также обладает физиологической активностью, такой как борьба с остеопорозом, снижение артериального давления, уровня липидов в крови, нейропротекция и антидепрессия. Применение α-L-рамнозидазы в биотрансформации рутина будет представлено далее.

Свяжитесь с нами сейчас!

Мы принимаем индивидуальные услуги, обычно мы свяжемся с вами в течение 24 часов. Вы также можете написать мне по электронной почте info@longchangchemical.com в рабочее время (с 8:30 до 18:00 UTC+8 пн.-сб.) или воспользоваться чатом на сайте, чтобы получить быстрый ответ.

Эта статья была написана отделом исследований и разработок Longchang Chemical. При копировании и перепечатке, пожалуйста, указывайте источник.