Cistanches Herba, från en hotad art till ett stort märke av kinesisk medicin - del I

Kontakt:joanna.jia@wecistanche.com/ WhatsApp: 008618081934791

Yuelin sång^1,2et al

Abstrakt

CistanchesHerba(CH, kinesiskt namn: Roucongrong), är en mycket dyrbar, tonicKinesiskamedicin.Cistanchedeserticola ochCistanchetubulosaär de två vanligaste arterna och autentiserade i den kinesiska farmakopén. På grund av Cistanche-växternas parasitiska natur var den vilda källan en gång hotad och listad i bilaga II till konventionen om internationell handel med utrotningshotade arter av vilda djur och växter. Men efter att ha kämpat kontinuerligt under de senaste decennierna, CH(CistanchesHerba)har vuxit upp till ett stort märke av kinesisk medicin som presenteras med odlingsarealen som 1,26 miljoner mu, den årliga produktionen som 6000 ton och det relaterade industriella produktionsvärdet som mer än 20 miljarder Kinesiska yuan, vilket tillskriver storskalig odling och djupgående fytokemiska och farmakologiska undersökningar. Anmärkningsvärt har stora prestationer uppnåtts när det gäller forskning och utveckling av relevanta produkter, såsom moderna läkemedel, traditionella kinesiska medicinrecept och kosttillskott. Den aktuella översynen sammanfattar forskningsframstegen avseende distribution och odling, fytokemi, farmakologi, metabolism och produktutveckling av CH(CistanchesHerba)under de senaste decennierna, och de framväxande utmaningarna och utvecklingsutsikterna diskuteras också.

NYCKELORD

stort varumärkeKinesiskamedicin,CistanchesHerba, odling, echinacosid, hälsoprodukt

cistanche Herba

Cistanchetubulosahar många effekter, klicka här för att veta mer

1 | INFÖRANDET

Cistanches Herba(CH, kinesiskt namn: Roucongrong) är en av de mest kända tonicernaKinesiskaläkemedel, och den arkiveras först som en "förstklassig" sort i Shen Nongs kinesiska Materia Medica. Denna örtmedicin är en av de "nio huvudsakliga kinesiska örterna" och hedras som "Ginseng of the Deserts" som tillskriver dess lovande hälsofördelar. Det är också en mystisk folkmedicin på grund av några intressanta berättelser i historien, och den mest kända är att CH(CistanchesHerba)räddade Genghis Khans armé när han korsade öknarna. CH(CistanchesHerba)består av de torkade saftiga stjälkarna avCistanchearter som traditionellt används i ökenregionerna. Bland dem ärCistanchedeserticola ochCistanchetubulosa är de två mest använda och dokumenterade i kinesiska farmakopén sedan 2005 års upplaga. CH(CistanchesHerba)fungerar som en av de vanligaste växtbaserade läkemedlen för behandling av njurbrist, impotens, kvinnlig infertilitet, sjuklig leukorré, riklig metroragi och senil förstoppning i traditionella kinesiska medicinska metoder. Moderna farmakologiska undersökningar har avslöjat att CH(CistanchesHerba)äger ett brett farmakologiskt spektrum, såsom att förbättra sexuell funktion, förlänga livslängden (antiaging) och främja lärande / minnesförmåga (antidementi), samt främja avföring utsöndring. Särskilt CH(CistanchesHerba)presenteras som ett överlägset val för att behandla neurodegenerativa sjukdomar enligt en klassisk traditionellKinesiskamedicin(TCM) teori som kallas "tonifierande märg genom att främja njure".

echinacoside

Cistanchearter är fleråriga parasitväxter och huvudsakligen fästa vid rötterna hos vissa sandfixerande växter, till exempel Tamarix-arter, Haloxylon ammodendron, Haloxylon persicum och så vidare (figur 1A, B). På grund av obalansen mellan den utmattande vilda källan och de ökande marknadskraven på 1970- och 1980-talet,Cistancheväxter var på gränsen till utrotning.CistancheDeserticola har särskilt förtecknats i bilaga II (Endangered species scientific commission) till konventionen om internationell handel med utrotningshotade arter (Cites) av vilda djur och växter, vilket hämmar utvecklingen av CH‐relaterad industri. För att ta itu med resursbristen på CH(CistanchesHerba)förutom att möta kraven från utveckling av nya läkemedels- och hälsoprodukter har stora ansträngningar ägnats av forskare från hela världen mot den omfattande resurscensorn och storskalig odling avCistancheväxter under de senaste decennierna. Anmärkningsvärt, med tillskriva de kontinuerliga ansträngningarna från professor Tus grupp såväl som andra forskargrupper, har de odlingstekniska hindren för parasitiska växter brutits igenom seriellt och den storskaliga populariseringen avCistancheväxter med stabilt och högt utbyte har framgångsrikt spridits. För närvarande har de medicinska resurserna helt avvecklats och de vilda resurserna har skyddats väl, vilket ger en förutsättning för en hållbar utveckling av CH(CistanchesHerba)industri. Dessutom driver de djupgående fytokemiska undersökningarna och de allmänt farmakologiska utvärderingarna synergistiskt den relevanta produktforskningen och produktutvecklingen. Under de senaste decennierna har betydande framsteg skett inom alla områden av CH, och ett par recensioner om fytokemi, kemisk analys och farmakologiska utvärderingar finns tillgängliga. Alla befintliga granskningar misslyckas dock med att ge en helhetssyn på forskning och utveckling av CH(CistanchesHerba)inte bara när det gäller de vetenskapliga studierna utan även odling och relevant produktutveckling, Därför syftar det aktuella papperet till att sammanfatta forskningsframstegen när det gäller distributioner och odling, fytokemi, farmakologi, metabolism och produktutveckling under de senaste decennierna, särskilt med betoning på odlingen av CH(CistanchesHerba)från en hotad art mot ett stort märke avKinesiskamedicin. Därefter diskuteras också framtida vetenskapliga undersökningar och djupgående kommersiellt utnyttjande.

figure 1-1

figure 1-2

2 | BOTANISK BESKRIVNING, DISTRIBUTION OCH ODLING

SläktetCistancheHoffmg. et Link (Orobanchaceae) innehåller cirka 20 arter över hela världen. MestCistanchearter fungerar som folkmedicinska källor i ökenregionerna, och vanligtvis delar dessa folkmedicin ett identiskt namn somCistanchesHerba.Cistancheväxter växer främst i torra länder och varma öknar i Eurasien, såsom Iran, Afghanistan, Pakistan, Mongoliet och nordvästra Kina. Med tanke på frånvaron av klorofyll, allaCistanchearter är fleråriga parasitväxter och fästs i allmänhet vid rötterna hos vissa sandfixerande växter, till exempel Tamarix-arter, Haloxylox ammodendron, H. persicum, Kalidiumfolierad, Nitraria tangutorum och så vidare för att absorbera önskade näringsämnen. Efter systematisk resurssensor och omfattande undersökningar av växttaxonomi drog botanikerna från Kina slutligen slutsatsen att det finns fyra arter tillsammans med en variant som distribueras i Kina, nämligen.CistancheökenicolaY.C. Ma,Cistanchetubulosa (Schenk) R. Wight, C. Sinensis G. Beck, C. salsa (C. A. Mey.) G. Beck, ochCistanchealbiflora P.F. Tu et Z.C. Lou.

Traditionellt är det baraCistanchedeserticola användes i TCM-metoder härledda från TCM Classics1 där livsmiljöerna förCistancheökenicolabeskrevs. NyligenCistancheökenicolahar rekommenderats som en ätbar örtmedicin av National Health Commission of China. Denna art distribueras enbart i Kina, främst i nordvästra Kina, såsom Inre Mongoliet, Xinjiang och Gansu-provinserna. Denna växt finns främst i öknen upp till en höjd av 225-1150 m. De färska stjälkarna avCistancheökenicolaär vanligtvis 40-160 cm långa, 2-10 cm i diameter ogrenade eller 2-4 cm grenade. Den längsta stammen arkiverad av Guinness Book of World Records är så lång som 1,74 m, och detta exemplar är utställt i Museum of Hongkong Baptist University. I livsmiljön, några CH(CistanchesHerba)kan faktiskt nå 2-3 m i längd. Blomning sker vanligtvis i maj, och blomfärgerna inkluderar vit, gul, lila och så vidare (Figur 1C). Fleråriga växter i öknen, såsom Haloxylon ammodendron och H. persicum, är de mest observerade värdarna förCistancheökenicola. På grund av de snabba ökningarna av marknadens krav under de senaste decennierna, den vilda källan tillCistancheökenicolavar överexploaterad, och ännu värre, värdarna har också snabbt minskat i många regioner på grund av rollen som ved för de lokala herdarna. Runt 1970- och 1980-talet,Cistancheökenicolavar en gång på gränsen till utrotning och involverad i "andra klassens" nationellt skyddade växter i Kina samt CITES: Appendix II (Endangered species scientific commission). För att möta de ökande kraven från C. deserticola på de utländska och inhemska TCM-marknaderna har uppmärksamhet ägnats åt att söka områden som är lämpliga förCistancheökenicolaodling, och öknarna i nordvästra Kina demonstreras som det exakta valet. Efteråt har kontinuerliga ansträngningar också gjorts för att ta itu med de holoparasitiska egenskaperna, och nu,Cistancheökenicolahar odlats i stor utsträckning i flera plantager i provinserna Inre Mongoliet, Ningxia, Xinjiang och Gansu. För närvarande har dramatiska prestationer uppnåtts för odling avCistancheväxter, och tillförseltrycket har lindrats avsevärt.

cistanche deserticola

Å andra sidan har uppmärksamhet också ägnats åt strävan efter succedaneum förCistancheökenicolaatt delvis dela på marknadsbelastningen. På grund av de hållbara ansträngningar som gjorts av Tu et al. mot kemisk profil och farmakologisk jämförelse mellanCistanchetubulosa ochCistanchedeserticola, den förra har hävdats som en berättigad succedaneum förCistanchedeserticola, och rollen har godkänts av den kinesiska farmakopén via noteringCistanchetubulosa som en av de två ursprungliga källorna till CH sedan 2005 Edition.Cistanchetubulosa distribueras huvudsakligen i södra Xinjiang, främst i södra kanten av Taklimakanöknen, såsom Hotan-distriktet. I allmänhet är värdarna förCistanchetubulosa är Tamrix växter. LiknarCisatnchedeserticola, C. tubulosa växer huvudsakligen i öknen upp till en höjd av 225-1150 m. Stamstorleken påCistanchetubulosa är vanligtvis stubbigare än den förCistancheökenicola, med en längd mellan 5–25 cm och en diameter mellan 2,5–10 cm (figur 1D). De gulvita bladen är skalliknande och stamovate, triangulära-ovate, lanserade eller linjära lanserade med en längd av 5–15 mm och en bredd av 5–25 mm. I cylindrisk spica når bara 15-50 cm del ut ur marken. Blomning sker också i maj, och blomfärgerna inkluderar vit, gul, lila och så vidare. Anmärkningsvärt är att den viktigaste skillnaden mellanCistanchedeserticola ochCistanchetubulosa är distributionsmönstret för vaskulära buntar. De vaskulära buntarna av C. tubulosa är löst utspridda över stjälkarna, medan ringformiga vaskulära buntar med stora vågor vanligtvis förekommer för C. deserticola (Figur 1E). Forskarna från Kina har också uppmärksammat att hitta lämpliga områden förCistanchetubulosa växer. De potentiellt lämpliga valen förutspåddes med hjälp av MaxEnt- och ArcGIS-modeller av Huangs grupp, och de lämpliga regionerna i C. tubulosa inkluderar södra Xinjiang autonoma regionen i Kina, norra Afrika, Arabiska halvön och Centralasien eftersom odlingen av denna art kräver relativt tillräckligt med vatten jämfört medCistancheökenicola. Under de senaste åren har Prof. Tus grupp odlat i stor utsträckningCistanchetubulosa och dess värd nämligen Tamarix växter för 170 000 mu i Yutian, ett välkänt län på den gamla "Silk Road". De integrerar innovativt begreppen ökenkontroll och löser den hotade TCM-resursen samtidigt, och även på grund av ansträngningar från olika regeringar, institut och forskare, ekologiorienterad omfattande popularisering av värdarna förCistancheväxter har nått cirka 5 120 000 och 1 260 000 mu varav inokulerades medCistancheväxter, främst i öknen i Alexa League tillsammans med Khotan Prefecture, vilket resulterar i att råmaterialet ger så många som 6000 ton / år. Detta är ett världsomspännande mirakel för parasitisk växtodling. CH: s livsmiljöer(CistanchesHerba)är främst i öknar och torra områden, där är i allmänhet avlägsna och fattiga områden. Med populariseringen av CH(CistanchesHerba)förbättras inkomsterna för de lokala jordbrukarna och herdarna dramatiskt och samodlingen avCistancheVäxter och deras värdar har därför betraktats som en effektiv strategi för riktad fattigdomsbekämpning.

Under de senaste åren har stora ansträngningar gjorts för att öka frögroningen avCistancheväxter för att främja överlevnadsgraden. Lågtemperaturstratifiering har visat sig vara nödvändig för frögroning, och norflurazon och fluridon, som båda är en syntetisk hämmare av abscisinsyra, kan stimulera frögroning genom att reglera koncentrationen av abscisinsyra såväl som strigolaktonerna. Några preliminära utvärderingar har också visat att värdarnas rotexsudater, såsom Tamarix-växter, Haloxylon ammodendron, H. persicum och så vidare, spelar de dominerande rollerna för att stimulera frösprutningen, liksom haustellumgenerationen, och jordmikroben runt rötterna erbjuder de kompletterande bidragen. Utforskningen av de underliggande molekylära mekanismerna som är involverade i hela ympningskursen pågår i vår grupp liksom några andra forskargrupper. På grund av fördelarna med genombrotten när det gäller frögroning har vissa innovativa odlingstekniker också utvecklats, såsom fröpelletering efter fluridonbehandling, för att öka ympningshastigheten från mindre än 20% till mer än 95% och tunnland utbyte avCistanchetubulosa har vuxit från 18 till 300 kg. Inom en snar framtid, när de parasitiska mekanismerna mellanCistancheväxter och deras värdar är helt klargjorda, odlingsutbytet kommer att avanceras ytterligare. Dessutom har driftsstandarden också protokollförts, vilket innefattar: (1) gradering av frön och bakterieträffar; (2) Alternativ planteringsstil för "bred smal roddplan". och (3) "sådd vid hösten och skörd vid nästa höst" -cykeln. Som ett resultat, mer än 2300 mu plantage bas avCistanchetubulosa i Yutian County, Xinjiang, har certiserats av autentisering av god jordbrukspraxis och odlingsgården förCistanchetubulosa rekommenderas också som ekologiskt jordbruk av Amway. Sammantaget har målet om hållbara, stora odlingsresultat vid förutsättningen för ökenkontroll redan uppnåtts. Den storslagna utsikten över odlingsgårdarna för bådaCistanchetubulosa ochCistancheökenicola visas i figur 1F, och spännande, de regioner som en gång var öknarna har nu förvandlats till oasen.

Acteoside enhancing immunity

3 | FYTOKEMISKA UNDERSÖKNINGAR

Fytokemiska undersökningar avseendeCistancheväxter initierades på 1980-talet, och hittills har mer än 150 föreningar renats och strukturellt identifierats. Bland dem har en mängd olika kemiska familjer inkluderats, såsom fenyletanoidglykosider (fager), bensylglykosider, iridoider, lignaner, oligosackarider och polysackarider. I synnerhet drar PhGs mest uppmärksamhet från hela världen på grund av deras lovande farmakologiska egenskaper och omfattande distributioner i växtriket. Fördelningsmönstret för alla komponenter i olika arter illustreras i tabell 1, såsom 120 sådana isolerade från C. deserticola; 75 ones från kinesiskaCistanchetubulosa; de från pakistanskaCistanchetubulosa; 31oner från C. salsa; de från C. phelypaea; och 20 från C. Sinensis. Anmärkningsvärt är att ett stort antal kemiska komponenter har isolerats och identifierats frånCistancheväxter i vår grupp under de senaste 20 åren.

Cistanche deserticola

3.1 | Fenyletanoidglykosider

PhGs upptar det primära kemiska klustret avCistanchearter, och 70 sådana föreningar har identifierats. Av dem är fyra aminoglykosider, och 41 och 25 kan sorteras ytterligare i glykosider respektive triglycerider. Alla kemiska strukturer illustreras i figur 2. PhGs är vanligtvis utrustade med de strukturella egenskaperna inklusive (1) fenyletanoiddisackariden fungerar som ryggraden; (2) Sockermoten består av glukos och rhamnos med en Rha (1 → 3) Glc-kopplingssätt; 3) Substitutet, såsom kumaroyl- eller koffeingruppen, binder direkt till glukosresterna genom C‐4- eller C‐6-stället. (4) När det gäller en given trisackaridglykosid uppträder vanligen en ytterligare glukos- eller rhamnosrest på C‐6-platsen för den inre glukosresten. och (5) acetyltransferas attackerar vanligtvis C-2-platsen för den inre glukosen för att föda en ytterligare acetylsubstitution.

Cistanche deserticola

figure 2-2

Cistanche deserticola

figure 2-4

Cistanche deserticola

figure 2-6

3.2 | Bensylglykosider

Skillnaden mellan en given bensylglykosid och PhG uppträder bara vid ersättning av en fenetylgrupp med en bensyldel. Hittills har totalt sex föreningar (figur 3) som tillhör detta kemiska kluster identifierats frånCistancheväxter, inbegripet tre bensylglykosider (t.ex. salsasid A, salsasid B och salsasid Ca/Cb) frånCistanchesalsa och fyra (dvs. salsasida B, 3,4‐dimetoxibensyl‐β‐D‐glukosid, 4‐hydroxibensyl‐β‐D‐glukosid och bensylglukosranosid) frånCistancheökenicola. Deras strukturer presenteras vanligtvis som att glukosresterna länkar direkt till bensylalkoholen aglycon via det atomeriska kolet och en kumaroyl- eller koffeinsubstitution uppträder vanligtvis vid C-4 eller C-6-platsen för glukosresten.

Cistanche deserticola

3.3 | Iridoider och iridoidglykosider

Faktum är att iridoider och iridoidglykosider är brett utbredda i växtriken och deras närvaro iCistancheväxter har också avslöjats. Totalt 26 sådana föreningar, inklusive fyra iridoider och 22 iridoidglykosider, har hittills isolerats frånCistanchearter (tabell 2; Figurerna 4 och 5). De har vanligtvis strukturella egenskaper enligt nedan: (1) glukosylsubstitution sker vid C-1-platsen för iridoidryggraden i aglycon; (2) H‐5- och H‐9-protoner uppvisar vanligen β‐konfiguration; (3) Hydroxylgrupper är vanligtvis belägna på C‐8- och C‐10-ställena. och (4) ibland sker uttorkning för hydroxigrupperna C‐10 och C‐1 (eller C‐3) för att producera en epoxiunderstruktur.

Cistanche deserticola

table 2

3.4 | Monoterpener och monoterpenglykosider

Ett par monoterpener tillsammans med monoterpenglykosider, totalt sju sådana, såsom 8‐hydroxigeraniol‐1‐ O‐β‐D‐glukopyranosid (103), kankanosid E (104), (2E,6Z)‐8‐β‐D‐glukopyranosyloxi‐2,6‐dimetyl‐2,6‐oktadecenosyra (105), 8‐hydroxigeraniol‐8‐O‐β‐D‐glukopyranosid (106), betyllubosid A (107), (2E,6R)‐8‐hydroxi‐2,6‐dimetyl‐2‐oktansyra (108). och 8‐hydroxygeraniol (109), har också rapporterats frånCistancheväxter. De kemiska strukturerna inklusive två monoterpener och fem monoterpenglykosider illustreras i figur 6.

Cistanche deserticola

3.5 | Lignaner och lignanglykosider

Som de primära byggstenarna för växtcellväggarna kan lignaner och lignanglykosider hittas i de flesta örter. Två lignaner tillsammans med 14 lignanglykosider har karakteriserats av långt ifrånCistancheväxter (figurerna 7 och 8). De flesta är ditetrahydrofuran lignans. Det är värt att nämna att fördelningarna av lignaner och lignanglykosider kan förbättras avsevärt tillsammans med lignifieringen av stjälkarna efter blomningen i maj.

Cistanche deserticola

Flod Inge | Oligosackarider och deras estrar

Som beskrivits ovan är sackarider, kumaroyl / koffeinoylgrupp och fenetyldel byggstenarna i PhGs.När fenetyldeln och / eller kumaroyl / koffeinylgrupperna saknas kan sackarider och deras estrar bildas. Som förväntat har flera sådana komponenter, totalt 11 sådana, identifierats frånCistancheväxter, inbegripet cistananosid F (126), cistananosid I (127), cistantubulos A1 (128), cistantubulos A2 (129), kankanos (130) (figur 9), D‐glukos (131), D‐fruktos (132), galaktitol (133), D‐mannitol (134), sackaros (135) och 2S,3S,4S‐trihydroxipentansyra (136). Förekomsten av galaktitol iCistancheväxter har förkastats av Liu et al. genom att matcha nedbrytningsgrafen med den autentiska föreningen av D‐mannitol.

Cistanche deserticola

Flod São | Polysackarider

Under 1990-talet fokuserade forskningen kring sackarider främst på rening och kompositionell karakterisering av monosackarider. Under de senaste åren har resultaten av moderna kromatografiska och spektroskopiska tekniker gynnat karakteriseringen av polysackarider och deras derivat. Hittills har totalt 14polysackarider identifierats frånCistancheökenicola(Tabell 3), nämligen pektisk polysackarid P1 (137), pektisk polysackarid P2 (138), pektisk polysackarid P3 (139), cistan A (140), mannoglukan(141), arabinogalaktan (ACDP‐2, 142), linjär glukan (CDP‐4, 143), glukan‐1 (144), glukan‐2 (145),glukan‐3 (146), SPA (147), CDA‐1A (148), RG‐I-polysackarid (CDA‐3B, 149) och CDA‐0,05 (150).75

Dessutom har vissa andra komponenter som innehåller en kväveatom, såsom adenosin (151), 2, 5‐dioxo‐4‐imidazolidinylkarbaminsyra (152), 2‐metanol‐5‐hydroxipyridin (153), succinimid (154), nikotinamid (155), betain (156), N, N‐dimetylglycinmetylester (157) och allantoin (158), också identifierats frånCistancheväxter och deras kemiska strukturer visas i figur 10.

table 3-1