Гингерол - Gingerol

Гингерол
Гингерол
Имена
Название ИЮПАК
(S) -5-Гидрокси-1- (4-гидрокси-3-метоксифенил) -3-деканон
Другие имена
[6] -Гингерол; 6-гингерол
Идентификаторы
3D модель (JSmol )
ЧЭБИ
ЧЭМБЛ
ChemSpider
ECHA InfoCard100.131.126 Отредактируйте это в Викиданных
КЕГГ
UNII
Характеристики
C17ЧАС26О4
Молярная масса294,38 г / моль
Температура плавления От 30 до 32 ° C (от 86 до 90 ° F; от 303 до 305 K)
Если не указано иное, данные для материалов приведены в их стандартное состояние (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
☒N проверять (что проверитьY☒N ?)
Ссылки на инфобоксы
Гингерол
Высокая температура Очень горячо
Шкала Сковилла60,000 SHU

Гингерол, собственно как [6] -гингерол, является фенол фитохимический Соединение, содержащееся в свежем имбире, активирует рецепторы специй на языке.[1] Молекулярно гингерол является родственником капсаицин и пиперин, соединения, которые алкалоиды, хотя биоактивные пути не связаны. Обычно он находится в корневище имбиря в виде жгучего желтого масла, но может также образовывать легкоплавкое кристаллическое твердое вещество. Это химическое соединение присутствует во всех членах Zingiberaceae семейное растение и высокое содержание в зерна рая а также африканский имбирь.

При приготовлении имбиря гингерол превращается в обратный альдол реакция на Zingerone, менее острый и имеет сладковато-пряный аромат. Когда имбирь сушат или слегка нагревает, гингерол подвергается реакция дегидратации формирование шогаолы, которые примерно вдвое сильнее гингерола.[2] Это объясняет, почему сушеный имбирь более острый, чем свежий.[3]

Имбирь также содержит [8] -гингерол, [10] -гингерол,[4] и [12] -гингерол,[5] коллективно считается гингеролы.

Физиологический потенциал

В доклиническом метаанализе соединений гингерола противоопухолевые, противовоспалительные, противогрибковые,[6] антиоксидант, нейропротектор[7] и гастропротекторных свойств, которые включают исследования in vitro и in vivo.[8] Немного in vivo исследования показали, что гингеролы способствуют здоровому регулированию уровня глюкозы у диабетиков.[9][10][11] Многие исследования посвящены влиянию гингеролов на широкий спектр видов рака, включая лейкемия,[12] предстательная железа,[13] грудь,[14] кожа,[15] яичник,[16] легкое,[17] панкреатический[18] и колоректальный.[19] Не проводилось большого количества клинических испытаний для наблюдения за физиологическим воздействием гингеролов на человека.[20][21]

Хотя многие химические механизмы, связанные с действием гингеролов на клетки, были тщательно изучены, лишь немногие из них были в клинических условиях. Это связано с большой изменчивостью природных фитохимические вещества и отсутствие эффективности в исследованиях.[20][22] Большинство лекарственных трав, в состав которых входят гингеролы, находятся под ограничениями Управление по контролю за продуктами и лекарствами в Соединенных Штатах и ​​экспериментальные методы не выдержали тщательной проверки, что снизило ценность фитохимических исследований.[22][20] Траволечение не проверено на предмет обеспечения качества, действенности и эффективности в клинических условиях из-за отсутствия финансирования восточных медицинских исследований.[20] Большинство исследований [6] -гингерола проводилось на мышах (in vivo) или на культивируемых тканях человека (in vitro) и может быть использован в будущем для обсуждения возможных применений для многоцелевой борьбы с болезнями.

Исследование, посвященное изучению противогрибковых свойств гингерола, отметило, что африканские виды имбиря испытывали более высокие уровни как гингерола, так и соединений шогаола, чем более широко культивируемые индонезийские родственники.[6] При тестировании на противогрибковые свойства африканский имбирь боролся против 13 человек. патогены и был в три раза эффективнее коммерческого индонезийского аналога.[6] Считается, что соединения гингерола работают в тандеме с другими присутствующими фитохимическими веществами, включая шогаолы, парадоли и Zingerone.[6]

Несколько установленных клеточных путей, на которые действует [6] -гингерол, которые приводят к апоптозу раковой клетки. СОКРАЩЕНИЯ: CDK: циклинзависимая киназа; PI3K: фосфоинозитид-3-киназа; Akt: протеинкиназа B; mTOR: млекопитающее-мишень рапамицина; AMPK: протеинкиназа, активируемая 5’аденозинмонофосфатом; Bax: Bcl-2-связанный X-белок; Bcl-2: В-клеточная лимфома 2.

В метаанализе, посвященном множеству различных фитохимических эффектов на рак простаты, в двух конкретных исследованиях с использованием мышей наблюдались соединения [6] -гингерола, индуцировавшие апоптоз в раковых клетках, вмешиваясь в митохондриальная мембрана.[13] Также наблюдались механизмы, связанные с нарушением белков фазы G1, чтобы остановить размножение раковых клеток, что также является ассоциированным преимуществом других соответствующих противораковых исследований.[13][19][16][18] Основным механизмом действия фитохимических веществ гингерола на раковые клетки, по-видимому, является нарушение белков. В антиканцерогенный Активность [6] -гингерола и [6] -парадола была проанализирована в исследовании, посвященном клеточным механизмам, связанным с раком кожи мыши, которые нацелены на белки-активаторы, связанные с инициацией опухоли. Соединения гингерола подавляли трансформацию нормальных клеток в раковые, блокируя белки AP-1, и когда рак действительно развивался, поощрялся парадол апоптоз из-за его цитотоксический Мероприятия.[15][12] [6] -Гингерол проявляет способность к остановке клеточного цикла, апоптозное действие и деградацию рецепторов передачи сигналов в раковых клетках, связанных с ферментами. Было замечено, что гингерол останавливает пролиферацию за счет ингибирования трансляции белков циклина, необходимых для репликации во время фазы G1 и G2 деления клеток.[23] Способствовать апоптозу раковых клеток Цитохром с выбрасывается из митохондрий, что прекращает выработку АТФ, оставляя дисфункциональные митохондрии. Цитохром С собирает апоптосома что активирует Каспаза-9 и инициирует каскад каспаз палача, эффективно расщепляя ДНК на гистоны и способствуя апоптозу. [6] -Гингерол также ингибирует антиапоптотические белки Bcl-2 на поверхности митохондрий, что, в свою очередь, увеличивает способность проапоптотических белков Bcl-2 инициировать гибель клеток. Раковые клетки выявляют большое количество белков-активаторов гормона роста, которые экспрессируются через сигнальные пути, связанные с ферментами. Останавливая фосфорилирование PI-3-киназы, белок Akt не может связываться со своим доменом PH, эффективно деактивируя нижестоящий сигнал. Последовательное удержание Bad-белков связанными с антиапоптотическими белками, что не позволяет им стимулировать рост клеток, следовательно, двойной отрицательный клеточный сигнальный путь способствует апоптозу.

Культивируемые клетки рака груди человека подвергали воздействию различных концентраций [6] -гингерола для определения воздействия на живые клетки. Эти зависящие от концентрации результаты позволили сделать вывод, что не было никакого воздействия при 5 мкМ, но снижение на 16% произошло при 10 мкМ.[14] [6] -гингерол нацелен на три специфических белка в клетках рака груди, которые способствуют метастаз и хотя адгезия оставалась относительно неизменной, [6] -гингерол ингибировал проникновение раковых клеток и их увеличение в размере.[14] Это исследование предполагает, что механизм воздействия на рост раковых клеток был обусловлен снижением специфической мРНК, которая транскрибируется для внеклеточных разрушающих ферментов, называемых матричные металлопротеиназы (ММП).[14] Обследование на клетках человека in vitro продемонстрировали возможности гингеролов в борьбе с окислительным стрессом. Результаты пришли к выводу, что гингерол обладает противовоспалительным действием, хотя шогаол показал наиболее многообещающие эффекты в борьбе со свободными радикалами.[21] Наблюдалась обратная доза-реакция, и по мере увеличения концентрации дозы количество свободные радикалы в клетках уменьшилось.[21]

Цисплатин это химиотерапевтический препарат, который при использовании в высоких дозах вызывает почечную недостаточность, которая считается ограничивающим фактором для этого спасающего жизнь препарата. Использование [6] -гингерола предотвратило почечную недостаточность у крыс.[24] [6] -гингерол улучшенный глутатион Получение результатов в зависимости от дозы, которые предполагают, что чем выше дозировка, тем больше эффект [6] -гингерола.[24]

Считается, что соединения гингерола помогают при диабетик пациенты из-за увеличения глутатиона, клеточного регулирующего фактора токсина.[10] Анти-гипергликемия Эффекты были изучены на мышах с диабетом и тяжелым ожирением. Соединения гингерола увеличивают поглощение глюкозы клетками без необходимости использования синтетического активатора инсулина, а также повышают уровень глюкозы натощак и снижают толерантность к глюкозе.[9] В другом исследовании точные метаболические механизмы, связанные с физиологическими преимуществами фитохимических веществ гингерола, пришли к выводу, что было увеличено фермент активность (CAT) и производство глутатиона при снижении липопротеин холестерин и улучшение толерантности к глюкозе у мышей.[10] Кардиоаритмия является частым побочным эффектом у пациентов с диабетом, и противовоспалительные эффекты гингерола снижают риски за счет снижения уровня глюкозы в крови. in vivo.[11]

Антиоксидантные свойства [6] -гингерола считались защитой от Болезнь Альцгеймера. В исследовании наблюдались молекулярные механизмы, ответственные за защиту от Фрагментация ДНК и ухудшение митохондриального мембранного потенциала клеток, что предполагает нейропротекторную поддержку гингерола.[7] Это исследование показывает, что имбирь регулирует выработку глутатиона в клетках, включая нервные клетки, благодаря антиоксидантным свойствам, что снижает риск болезни Альцгеймера у человека. нейробластома клетки и мышь гиппокамп клетки.[7]

Хотя многие исследования показывают низкий риск использования фитохимических веществ имбиря для борьбы с окислительным повреждением клеток, есть несколько исследований, которые предполагают потенциальную возможность генотоксичный последствия. В одном исследовании слишком высокая доза для клеток гепатомы человека привела к фрагментации ДНК, хромосомный повреждение и органелла нестабильность мембраны, которая может привести к апоптозу.[25] Когда концентрация достигает высоких уровней, у соединений гингерола проявляются некоторые прооксидантные свойства, хотя также считается, что в нормальных условиях эти наблюдаемые фитохимические вещества обладают противовоспалительными и антиоксидантными свойствами.[25] В другом исследовании [6] -гингерол заметно ингибировал скорость метаболизма у крыс при введении внутрибрюшинная инъекция что вызвало переохлаждение реакция, однако, при чрезмерном пероральном приеме изменений температуры тела не наблюдалось.[26]

Биосинтез

Предлагаемый биосинтез гингерола

Обе имбирь (Зингибер лекарственный) и куркума (Curcuma longa) подозревался в использовании фенилпропаноид пути и продуцируют продукты предполагаемой поликетидсинтазы III типа на основе исследования биосинтеза 6-гингерола, проведенного Денниффом и Уайтингом в 1976 г. [27] и исследованием Шредера в 1997 году.[28] 6-Гингерол является основным гингеролом в корневищах имбиря и обладает некоторыми интересными фармакологическими свойствами, такими как обезболивающее действие. Хотя биосинтез 6-гингерола полностью не выяснен, здесь представлены вероятные пути.

Предлагаемый альтернативный путь

В предлагаемом пути биосинтеза Схема 1 L-Phe (1) используется в качестве исходного материала. Он преобразован в Коричная кислота (2) через фенилаланинаммиаклиазу (PAL). Затем он превращается в п-кумаровая кислота (3) с использованием циннамат-4-гидроксилазы (C4H). 4-кумарат: КоА-лигаза (4CL) затем используется для получения п-кумароил-КоА (5). P-кумароил шикиматтрансфераза (CST) - это фермент, который отвечает за связывание шикимовая кислота и п-кумароил-КоА. Затем образованный комплекс (5) избирательно окисляется по C3 п-кумароил 5-O-шикимат 3'-гидроксилазой (CS3'H) до спирта. При другом действии CST шикимат отрывается от этого промежуточного продукта, тем самым давая Caffeoyl -CoA (7). Чтобы получить желаемый образец замещения в ароматическом кольце, кофеил-CoA O-метилтрансфераза (CCOMT) преобразует гидроксильную группу в C3 в метокси, как показано на Ферулоил -CoA (8). До этого этапа, согласно Ramirez-Ahumada et al., Активность ферментов очень активна.[29] Предполагается, что некоторые поликетидсинтазы (PKS) и редуктазы участвуют в конечном синтезе 6-гингерола (10).

Поскольку неясно, выполняется ли добавление метоксигруппы до или после стадии конденсации поликетидсинтазы, альтернативный путь показан на схеме 2, где метоксигруппа вводится после активности PKS. В этом альтернативном пути задействованными ферментами, вероятно, будут гидроксилазы цитохрома p450, и S-аденозил-L-метионин -зависимые О-метилтрансферазы (ОМТ).[29] Есть три возможности для стадии восстановления с помощью редуктазы: непосредственно после активности ПКС, после активности ПКС и гидроксилазы или в конце после активности ПКС, гидроксилазы и ОМТ.

Рекомендации

  1. ^ Mao QQ, Xu XY, Cao SY, Gan RY, Corke H, Beta T, Li HB (май 2019 г.). "Zingiber officinale Roscoe)". Еда. 8 (6): 185. Дои:10.3390 / foods8060185. ЧВК  6616534. PMID  31151279.
  2. ^ NSF International Определение гингеролов и шогаолов в корневище Zingiber officinale и порошкообразном экстракте с помощью высокоэффективной жидкостной хроматографии[требуется полная цитата ]
  3. ^ Макги, Гарольд (2004). «Обзор тропических специй». Макги о еде и кулинарии. Ходдер и Стоутон. п. 426. ISBN  0-340-83149-9.
  4. ^ Зик С.М., Джурик З., Раффин М.Т., Литцингер А.Дж., Нормолл Д.П., Альрави С. и др. (Август 2008 г.). «Фармакокинетика 6-гингерола, 8-гингерола, 10-гингерола и 6-шогаола и конъюгированных метаболитов у здоровых людей». Эпидемиология, биомаркеры и профилактика рака. 17 (8): 1930–6. Дои:10.1158 / 1055-9965.EPI-07-2934. ЧВК  2676573. PMID  18708382.
  5. ^ Пак М., Бэ Дж, Ли Д.С. (ноябрь 2008 г.). «Антибактериальная активность [10] -гингерола и [12] -гингерола, выделенных из корневища имбиря, против бактерий пародонта». Фитотерапевтические исследования. 22 (11): 1446–9. Дои:10.1002 / ptr.2473. PMID  18814211.
  6. ^ а б c d Фикер С., Смит М.Л., Акпагана К., Гбеассор М., Чжан Дж., Дерст Т. и др. (Сентябрь 2003 г.). «Выделение и идентификация противогрибковых соединений имбиря с помощью биопробы». Фитотерапевтические исследования. 17 (8): 897–902. Дои:10.1002 / ptr.1335. PMID  13680820.
  7. ^ а б c Ли С., Пак Г. Х., Ким С. Ю., Чан Дж. Х. (июнь 2011 г.). «[6] -Гингерол ослабляет вызванную β-амилоидом окислительную гибель клеток за счет усиления клеточной антиоксидантной системы защиты». Пищевая и химическая токсикология. 49 (6): 1261–9. Дои:10.1016 / j.fct.2011.03.005. PMID  21396424.
  8. ^ Baliga MS, Haniadka R, Pereira MM, D'Souza JJ, Pallaty PL, Bhat HP, Popuri S (июль 2011 г.). «Обновленная информация о химиопрофилактических эффектах имбиря и его фитохимических веществ». Критические обзоры в области пищевой науки и питания. 51 (6): 499–523. Дои:10.1080/10408391003698669. PMID  21929329. S2CID  45531427.
  9. ^ а б Сын MJ, Miura Y, Yagasaki K (август 2015). «Механизмы антидиабетического действия гингерола на культивируемых клетках и тучных диабетических модельных мышах». Цитотехнология. 67 (4): 641–52. Дои:10.1007 / s10616-014-9730-3. ЧВК  4474985. PMID  24794903.
  10. ^ а б c Тамракар А.К., Сингх А.Б., Шривастава А.К. (февраль 2009 г.). «db / + Мыши как альтернативная модель в исследованиях открытия антидиабетических препаратов». Архив медицинских исследований. 40 (2): 73–8. Дои:10.1016 / j.arcmed.2008.12.001. PMID  19237015.
  11. ^ а б Эль-Бассосси Х.М., Элберри А.А., Гарейб С.А., Азхар А., Банджар З.М., Уотсон М.Л. (сентябрь 2016 г.). «Кардиопротекция 6-гингеролом у диабетических крыс». Сообщения о биохимических и биофизических исследованиях. 477 (4): 908–914. Дои:10.1016 / j.bbrc.2016.06.157. PMID  27378426.
  12. ^ а б Вэй QY, Ма JP, Цай YJ, Ян Л., Лю З.Л. (ноябрь 2005 г.). «Цитотоксическая и апоптотическая активность диарилгептаноидов и родственных гингеролу соединений из корневища китайского имбиря». Журнал этнофармакологии. 102 (2): 177–84. Дои:10.1016 / j.jep.2005.05.043. PMID  16024193.
  13. ^ а б c Салехи Б., Фоку П.В., Ямте Л.Р., Тали Б.Т., Адетунджи СО, Рахавиан А. и др. (Июнь 2019). «Фитохимические вещества при раке простаты: от биоактивных молекул до будущих терапевтических агентов». Питательные вещества. 11 (7): 1483. Дои:10.3390 / nu11071483. ЧВК  6683070. PMID  31261861.
  14. ^ а б c d Ли Х.С., Со Э.Й., Кан Н.Е., Ким В.К. (май 2008 г.). «[6] -Гингерол подавляет метастазирование клеток рака груди человека MDA-MB-231». Журнал пищевой биохимии. 19 (5): 313–9. Дои:10.1016 / j.jnutbio.2007.05.008. PMID  17683926.
  15. ^ а б Боде AM, Ма WY, Surh YJ, Dong Z (февраль 2001 г.). «Ингибирование индуцированной эпидермальным фактором роста трансформации клеток и активации белка-активатора 1 [6] -гингеролом». Исследования рака. 61 (3): 850–3. PMID  11221868.
  16. ^ а б Род Дж., Фогорос С., Зик С., Валь Х., Гриффит К.А., Хуанг Дж., Лю Дж. Р. (декабрь 2007 г.). «Имбирь подавляет рост клеток и модулирует ангиогенные факторы в раковых клетках яичников». BMC Дополнительная и альтернативная медицина. 7 (1): 44. Дои:10.1186/1472-6882-7-44. ЧВК  2241638. PMID  18096028.
  17. ^ Семвал РБ, Семвал Д.К., Комбринк С., Вилджоен А.М. (сентябрь 2015 г.). «Джинджеролы и шогаолы: важные нутрицевтики из имбиря». Фитохимия. 117: 554–568. Дои:10.1016 / j.phytochem.2015.07.012. PMID  26228533.
  18. ^ а б Пак YJ, Вен Дж, Bang S, Парк SW, Сонг SY (октябрь 2006 г.). «[6] -Гингерол вызывает остановку клеточного цикла и гибель мутантных p53-экспрессирующих клеток рака поджелудочной железы». Йонсей Медицинский журнал. 47 (5): 688–97. Дои:10.3349 / ymj.2006.47.5.688. ЧВК  2687755. PMID  17066513.
  19. ^ а б Ли SH, Cekanova M, Baek SJ (март 2008 г.). «Множественные механизмы вовлечены в вызванную 6-гингеролом остановку роста клеток и апоптоз клеток колоректального рака человека». Молекулярный канцерогенез. 47 (3): 197–208. Дои:10.1002 / mc.20374. ЧВК  2430145. PMID  18058799.
  20. ^ а б c d Бец Дж. М., Браун П. Н., Роман М. С. (январь 2011 г.). «Точность, прецизионность и надежность химических измерений при исследовании натуральных продуктов». Фитотерапия. Доклады симпозиума DSHEA 2010 г., Чикаго, Иллинойс, США. 82 (1): 44–52. Дои:10.1016 / j.fitote.2010.09.011. ЧВК  3026088. PMID  20884340.
  21. ^ а б c Дугасани С., Пичика М.Р., Надараджа В.Д., Балиджепалли М.К., Тандра С., Корлакунта Дж.Н. (февраль 2010 г.). «Сравнительные антиоксидантные и противовоспалительные эффекты [6] -гингерола, [8] -гингерола, [10] -гингерола и [6] -шогаола». Журнал этнофармакологии. 127 (2): 515–20. Дои:10.1016 / j.jep.2009.10.004. PMID  19833188.
  22. ^ а б Пелконен О, Сюй Кью, Fan TP (январь 2014 г.). «Почему так важно исследование лекарственных средств растительного происхождения и как мы можем улучшить его качество?». Журнал традиционной и дополнительной медицины. 4 (1): 1–7. Дои:10.4103/2225-4110.124323. ЧВК  4032837. PMID  24872927.
  23. ^ Мао Цянь-Цянь; Сюй, Сяо-Ю; Цао, Ши-Ю; Ган, Рен-Ю; Корк, Гарольд; Бета, Доверие; Ли, Хуа-Бинь (июнь 2019 г.). «Биоактивные соединения и биоактивность имбиря (Zingiber officinale Roscoe)». Еда. 8 (6): 185. Дои:10.3390 / foods8060185. ЧВК  6616534. PMID  31151279.
  24. ^ а б Кухад А., Тиркей Н., Пилхвал С., Чопра К. (2006). «6-Гингерол предотвращает вызванную цисплатином острую почечную недостаточность у крыс». БиоФакторы. 26 (3): 189–200. Дои:10.1002 / биоф.5520260304. PMID  16971750. S2CID  21531335.
  25. ^ а б Ян Г, Чжун Л., Цзян Л., Гэн Ц., Цао Дж., Сунь X, Ма Y (апрель 2010 г.). «Генотоксическое действие 6-гингерола на клетки гепатомы G2 человека». Химико-биологические взаимодействия. 185 (1): 12–7. Дои:10.1016 / j.cbi.2010.02.017. PMID  20167213.
  26. ^ Уэки С., Миёси М., Шидо О, Хасэгава Дж., Ватанабэ Т. (апрель 2008 г.). «Системное введение [6] -гингерола, острого компонента имбиря, вызывает гипотермию у крыс за счет ингибирующего действия на скорость метаболизма». Европейский журнал фармакологии. 584 (1): 87–92. Дои:10.1016 / j.ejphar.2008.01.031. PMID  18295202.
  27. ^ Деннифф, Филипп; Уайтинг, Дональд А. (1976). «Биосинтез [6] -гингерола, острого принципа Zingiber officinale». Журнал химического общества, химические коммуникации (18): 711. Дои:10.1039 / C39760000711.
  28. ^ Шредер, Иоахим (1997). «Семейство растительных поликетидсинтаз: факты и прогнозы». Тенденции в растениеводстве. 2 (10): 373–378. Дои:10.1016 / С1360-1385 (97) 87121-Х.
  29. ^ а б Рамирес-Ахумада М., Тиммерманн Б.Н., Банда Д.Р. (сентябрь 2006 г.). «Биосинтез куркуминоидов и гингеролов в куркуме (Curcuma longa) и имбире (Zingiber officinale): идентификация куркуминоидсинтазы и тиоэстеразы гидроксициннамоил-КоА». Фитохимия. 67 (18): 2017–29. Дои:10.1016 / j.phytochem.2006.06.028. PMID  16890967.